[发明专利]一种旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法

说明书

本发明公开了一种旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法，所述方法包括如下步骤：第一步，针对气浮净水研究的国内外现状及存在的问题，应用旋喷加压射流溶气技术设计相应的净水控制系统；第二步，提出将自换气溶气罐代替传统的稳定罐，运用MATHCAD、FLUENT软件分析旋喷泵和高压射流器的性能；第三步，开发基于PLC和变频器技术的控制系统；第四步，构建三个控制系统的数学模型；本发明的旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法，借助力控组态软件完成对控制系统的监测，实现检测过程自动化，提高控制精度和工作效率；选择合适的比例系数、微分和积分时间常数作为系统的PID参数，使系统的快速性和精度达到最优。

技术领域

本发明涉及一种旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法，属于净水技术领域。

背景技术

由于众多人为因素导致水体日趋恶化，产生许多生产和生活废水，加之近年很多地区水资源极度短缺，使得废水处理变得尤为重要，而对于不同的水质要求，不同的废水种类都应采用不同的处理方法；根据废水处理的机理可以将现代废水处理方法分为三种，即物理处理方法、化学处理方法和生物处理方法，其中气浮分离法属于物理处理方法的一种。由于气浮净水可用于固体与液体、液体与液体、水中不同的固体与固体甚至溶液中离子的分离，而且这种分离技术具有设备简单、分离速度快等特点，因而近年来这种技术理论和应用的研究引起了越来越多的水处理和分析化学等科学工作者的广泛关注。随着微气泡产生技术的提高，气浮净水技术也越来越多的应用于含油废水和印染废水的处理、纸浆脱墨、土壤改良、藻类和重金属离子的去处等方面，而近年来出现的CAF、KROFTA等气浮设备虽克服了传统的DAF气浮设备的一些缺点，但是并没有真正达到高效节能的目的，在废水处理和净化能源口益紧张的今天，怎样设计气浮净水新工艺，怎样优化气浮净水控制系统，对于气浮净水设备的现场安装、调试、运行、推广都有着积极广泛的现实意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法，借助力控组态软件完成对控制系统的监测，实现检测过程自动化，提高控制精度和工作效率；选择合适的比例系数、微分和积分时间常数作为系统的PID参数，使系统的快速性和精度达到最优。

本发明的旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法，所述方法包括如下步骤：

第一步，针对气浮净水研究的国内外现状及存在的问题，应用旋喷加压射流溶气技术设计相应的净水控制系统；

第二步，提出将自换气溶气罐代替传统的稳定罐，运用MATHCAD、FLUENT软件分析旋喷泵和高压射流器的性能；对溶气罐、二次射流装置以及布气装置的工作原理进行分析，根据亨利定律确定当系统溶气率最高时的控制参数；

第三步，开发基于PLC和变频器技术的控制系统，在满足工业施工现场需要并力求最大性价比的前提下完成对PLC、变频器、压力变送器、调节阀、液位计等的选型；借助SIMATIC指令集，选用语句表(STL)编程语言进行编程，系统控制流程设计、点数分配和模块配置以及模块接线设计；借助力控组态软件完成对控制系统的监测，实现检测过程自动化，提高控制精度和工作效率；

第四步，构建三个控制系统的数学模型，运用MATLAB中的SIMULINK对控制系统进行仿真，分析系统开环输出特性，分析闭环时比例、积分、微分控制对系统的稳态性能和动态性能的影响，在保证系统稳定性的前提下，选择合适的比例系数、微分和积分时间常数作为系统的PID参数，使系统的快速性和精度达到最优。

进一步地，所述第一步中净水控制系统包括旋喷泵出口压力控制系统、二次射流进水口压力控制系统以及布气装置进水口压力控制系统。

本发明与现有技术相比较，本发明的旋喷加压溶气气浮净水控制系统设计方法，借助力控组态软件完成对控制系统的监测，实现检测过程自动化，提高控制精度和工作效率；选择合适的比例系数、微分和积分时间常数作为系统的PID参数，使系统的快速性和精度达到最优。

具体实施方式