一體化污水預制泵站的優(yōu)化控制
 

在環(huán)境污染中，空氣污染和水污染是大的問題。造成嚴重污染的原因很多，國內一些中小企業(yè)，不重視保護環(huán)境。甚至凈化污染物的設備只是擺設，是為了應付檢查而設置的,平時隨意排污。所以改善環(huán)境必須要買好的預制水污染的產品。

隨著節(jié)能減排工作的深人貫徹，對污水處理系統(tǒng)（包括廠區(qū)與管網）的運行管理提出了史高要求，對污水處理系統(tǒng)節(jié)能減排的考核也日益嚴格，污水處理系統(tǒng)的精細化控制成為必然趨勢。
污水泵房作為污水處理系統(tǒng)中僅次于鼓風機房的重要負荷（估計占污水處理廠負荷的15％-20％，占管網負荷的80-90％),對其控制策略的優(yōu)化是十分必要的。利用高性能儀表與PLC技術結合優(yōu)化算法，用來確定工藝參數、優(yōu)化運行方案、預測運行過程中可能出現(xiàn)的問題及采取有效的干預措施，從而實現(xiàn)穩(wěn)定、高效、低耗的運行目的。
在此優(yōu)化控制算法基礎上，設計與研發(fā)上位的智能優(yōu)化調度系統(tǒng)，以泵房優(yōu)化調度控制為核心，與污水處理廠的自控系統(tǒng)相結合，實現(xiàn)管控一體化，從而實現(xiàn)污水處理系統(tǒng)的精細控制與節(jié)能減排。
 
常規(guī)控制原則
結合污水管網和處理系統(tǒng)的運行特點，對管網中間提升泵站和污水廠進水泵房等處采用液位控制策略。采用變頻泵可使水泵的輸水量連續(xù)調節(jié)，從而避免了工頻泵組系統(tǒng)中因流量匹配而造成水泵頻繁啟停的問題。
 
優(yōu)化控制要點
①對于多泵并聯(lián)母管制輸水的系統(tǒng)，應合理劃分水泉服務區(qū)域。泵房的來水量是隨機變化的，所以泵房的實際運行屬于一個時變的慣性系統(tǒng)，其數學模型為：
G（s）=K/（Ts + 1）
通常情況下，將泵房的運行區(qū)間（泵池高水位與低水位間的差值）按照配置水泵的數量分為若十個區(qū)間，即不同的運行液位對應了所需運行水泵的臺數，而規(guī)劃分區(qū)時各段不是等分的。由于多泵并聯(lián)后，隨流量的增加而加大了管道損失，故不應單純地考慮為單泵流量的疊加（各泵單獨設堰出水的情況除外）．而應在程序設計時考慮水泵運行曲線輸人的界面，并由此模擬出多臺水泵并聯(lián)后的運行曲線，從而更加合理地劃分服務區(qū)。
②合理設置單泵啟動液位和停車液位之間的回差。由于泵房液位變化的大慣性特點，對于單泵而言，其停泵液位應低于開泵液位，以避免水泵的頻繁開、停。在液位控制時應加人開泵命令或停泵命令的前提判斷，即需要進行。
 
輔助因素
①泵房的液位測量選擇盡量考慮雷達液位計。超聲波液位計與雷達液位計在工作機理．適用范圍和實際運行效果上有所差別，雷達液位計更加適用于全天候環(huán)境下含有各類雜質的污水介質，所以作為泵房控制的重要依據，建議盡量考慮采用雷達液位計作為液位量的手段。

 逐步完善專家系統(tǒng)。通過長期實際運行參數的統(tǒng)計和趨勢分析，可得出相關的預測，并修訂整套系統(tǒng)的阻尼系數以提高系統(tǒng)的調節(jié)穩(wěn)定性。
 
智能優(yōu)化調度系統(tǒng)
按照上述內容，建立一個泵站優(yōu)化控制的數學模，便可以在任意一臺計算機控制系統(tǒng)上建一個實用的泵站優(yōu)化控制系統(tǒng)。在泵站硬件具備一步化控制條件下，對泵站水泵進行在線實時控制。目前污水處理廠的控制系統(tǒng)多采用在PIX內編程實現(xiàn)實時控制。也可以在計算或服務器上建立泵站智能優(yōu)化調度系統(tǒng)應用模塊，根據優(yōu)化控制算法與水泉參數以及管路參數，實時計算出水泵運行方案，實現(xiàn)優(yōu)化調度。與在PLC中編程實現(xiàn)相比，在上位機上通過智能優(yōu)化調度系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化調度有如下優(yōu)點：①提供可視化的界面；②用戶可以方便地與專家系統(tǒng)交互，對算法進行查詢與修改；③可與其他系統(tǒng)融合與交互；④可使用歷史數據對算法與模型進行校正。
 
 

一體化污水預制泵站的優(yōu)化控制

系統(tǒng)架構
 

智能優(yōu)化系統(tǒng)架構，主要由人機界面、數據采集與下發(fā)模塊、計算引擎模塊、算法與模型四小模塊組成。
人機界面是智能優(yōu)化調度系統(tǒng)對外人機交互的接口，用戶可以通過人機界面進行各項查詢或修改操作，系統(tǒng)也通過人界面輸出優(yōu)化控制算法的計算結果方案或者運行與特性曲線。
數據采集與下發(fā)模塊是系統(tǒng)與實時數據交互的模塊，通過該模塊系統(tǒng)可以從其他系統(tǒng)，如SCADA系統(tǒng)或PLC等設備獲取實時數據或下發(fā)控制命令。
算法和模型模塊負責維護系統(tǒng)的核心優(yōu)化算法，并通過數據庫加載或存儲模型相關參數計算引擎模塊作為智能優(yōu)化調度系統(tǒng)的核心計算模塊，負責進行在線優(yōu)化算法的調度運算以及離線的算法與模型校正。優(yōu)化調度計算的結果可以通過人機界面或者數據庫輸出。
 
系統(tǒng)實現(xiàn)與實施

系統(tǒng)實現(xiàn)
智能優(yōu)化調度系統(tǒng)應用軟件采用編程實現(xiàn)，為獨立的桌面應用程序，也可以作為服務運行在后臺。在技術上，采用VS2012的集成開發(fā)環(huán)境，應用面向對象的編程思想，每個模塊開發(fā)為獨立的動態(tài)鏈接庫（dll)。對外提供API接口，對于計算出的調度方案結果也可輸出到數據庫。
系統(tǒng)實現(xiàn)的核心為優(yōu)化制算法與模型的編程實現(xiàn)。其中·算法涉及的水泵與管路模型主要通過對污水廠水泵的特性參數與管路參數進行計算建立；優(yōu)化控制算法主要根據本文提出的優(yōu)化控制要點理論進行編程實現(xiàn)。
 

算法模型
 

算法模型可存儲在數據庫中，可以查詢和修改。主要包含以下內容：水泵特性參數、管路特性參數、泵房運行參數。其中，水泵運行參數含泵機類型、泵機流量揚程參數、泵機流量功率參數、泵機運行時間等數據；管路特性爹數主要指管阻系數；泵房運行參 數主要指泵房運行區(qū)間劃分的液位，水泵啟停液位、調頻默認步柜等。由于泵房運行參數與水泵以及管路特性參數相關，在水泵與管路特性參數校正后，需要同步校正泉房運行參數。
 

優(yōu)化控制算法

 優(yōu)化控制算法主要包含在線優(yōu)化控制和離線模型校正。其中，在線優(yōu)化控制即主要指實時根據液位變化對泵機啟停進行調度。離線模型校正，則指一定周期地根據歷史數據對泵機參數與管路參數進行校正，以確保模型與算法的準確性。
 
系統(tǒng)實施
智能優(yōu)化調度系統(tǒng)通過各模塊可以與SCADA系統(tǒng).PI.C等設備以及數據庫等交互，可以方便地與污水處理廠原有的組態(tài)軟件+數據庫的自控系統(tǒng)架構相融合。
 

提出了污水處理廠污水泵房一種新的優(yōu)化控制算法，該算法考慮到泵房的運行特點，采用合理設置水泵服務的液位區(qū)域和水泵啟動與停止液位回差等方式作為控制約束條件．并引人更高級的數學與控制算法．將d2l/dt2引人作為率調節(jié)（即微分系數）的縧正值，充分結合了控制理論與實踐經驗，改善了泵機調度控制的調節(jié)品質，并設計和研發(fā)了以此優(yōu)化控制算法為核心的泵站智能優(yōu)化調度系統(tǒng)。該系統(tǒng)與污水廠SCADA系統(tǒng)結合，可提供管控一體化的解決方案，史好地實現(xiàn)污水處理廠精細控制，達到節(jié)能降耗的目標

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