浙大中控C3000過程控制器在污水PH控制中的應(yīng)用
浙江善高化學(xué)有限公司為大型氯堿企業(yè)，年產(chǎn)12萬噸離子膜燒堿，主要設(shè)備和工藝從日本硝化成株式會(huì)社引進(jìn)，在行業(yè)中處于領(lǐng)先地位。
浙江善高化學(xué)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污水，每天約500噸左右，全部匯入均質(zhì)池進(jìn)行循環(huán)攪拌中和。污水的PH值變化范圍大，需要操作工現(xiàn)場檢測PH值，憑經(jīng)驗(yàn)加入酸或堿進(jìn)行中和，反復(fù)循環(huán)，直至PH值符合環(huán)保要求（6～9）后才進(jìn)行間歇排放。這樣操作不僅速度慢，在雨季來不及處理；操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度大；加酸或堿的量很難恰到好處，容易造成酸堿浪費(fèi)；排污經(jīng)常超標(biāo)。
為確保排放污水PH值100％的合格，我們公司加大了環(huán)保自控的投入，安裝了一臺(tái)進(jìn)口PH計(jì)和兩臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。以下是我公司污水排放調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工藝流程圖。
圖一：污水排放調(diào)節(jié)系統(tǒng)工藝流程圖
經(jīng)過工藝研究和對比，從現(xiàn)場操作工方便操作、及時(shí)干預(yù)和監(jiān)控，價(jià)格性能比，安裝電纜成本等方面考慮，最終選用了浙大中控最新推出的過程控制器C3000。基于C3000強(qiáng)大的控制能力，靈活多變的可編程序能力，長時(shí)間曲線記錄等功能，簡單組態(tài)后即投入使用，輕松地滿足了我們公司對污水PH處理的要求。
通過和中控工程師的交流，參考C3000過程控制器的分程控制方法，我們使用一個(gè)PID模塊來控制兩個(gè)AO輸出給對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥。PID輸出（0~50%）時(shí)控制加酸調(diào)節(jié)閥，（50~100%）時(shí)控制加堿調(diào)節(jié)閥。PID設(shè)為反作用方式。當(dāng)pH值增大，PID輸出減小，MV在（0~50%）之間則開大加酸調(diào)節(jié)閥，MV在（50~100%）之間則關(guān)小加堿調(diào)節(jié)閥；當(dāng)pH值減小，PID輸出增大，MV在（0~50%）之間則關(guān)小加酸調(diào)節(jié)閥，MV在（50~100%）之間則開大加堿調(diào)節(jié)閥。同時(shí)，對pH設(shè)置一定的死區(qū)，既可以保證了排放要求，又減少了合格范圍內(nèi)無謂的酸堿消耗；設(shè)置pH高低限報(bào)警，通過繼電器的輸出實(shí)現(xiàn)污水合格排放的自動(dòng)控制。
圖二：污水排放調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖
C3000過程控制器提供了豐富、強(qiáng)大的表達(dá)式運(yùn)算功能，支持56種函數(shù)運(yùn)算，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、條件運(yùn)算、特殊功能函數(shù)、統(tǒng)計(jì)功能函數(shù)等。我們只使用了條件判斷函數(shù)“IF( ) 和四則運(yùn)算就輕松實(shí)現(xiàn)了上述方案。
pH值控制是一個(gè)復(fù)雜的非線性控制。在中和反應(yīng)過程中，不同的工作點(diǎn)變化相差很大。當(dāng)pH在7附近時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)非常靈敏，pH隨酸堿量的變化異常劇烈，很易產(chǎn)生過調(diào)；pH遠(yuǎn)離7時(shí)中和反應(yīng)過程非常緩慢。而PID控制是線性的，直接用于pH控制效果不理想。我們利用C3000的函數(shù)運(yùn)算功能對PID輸出進(jìn)行非線性處理，補(bǔ)償了pH值的非線性。現(xiàn)場調(diào)試時(shí)可通過調(diào)整P、I、D的值來實(shí)現(xiàn)PH值的平穩(wěn)控制。
圖三：PID輸出非線性補(bǔ)償
我公司自05年6月投運(yùn)污水PH中和控制以來，取得了很好的效果，減少了崗位勞動(dòng)強(qiáng)度，并且污水操作崗位和其它崗位合并，直接減少操作工4名；酸堿用量每天最少節(jié)省0.1噸，全年可節(jié)省50噸酸堿，減少消耗20萬元以上；污水處理能力大大加強(qiáng)，再也沒有受到環(huán)保部門關(guān)于污水超標(biāo)的處罰。這一系統(tǒng)的成功投運(yùn)為大流量連續(xù)污水處理摸索出了一條實(shí)際可行的方法，環(huán)保局對我們的這一技改項(xiàng)目給予了充分肯定，并向其它化工、冶煉等企業(yè)推廣。此項(xiàng)目已產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
浙江善高化學(xué)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的污水，每天約500噸左右，全部匯入均質(zhì)池進(jìn)行循環(huán)攪拌中和。污水的PH值變化范圍大，需要操作工現(xiàn)場檢測PH值，憑經(jīng)驗(yàn)加入酸或堿進(jìn)行中和，反復(fù)循環(huán)，直至PH值符合環(huán)保要求（6～9）后才進(jìn)行間歇排放。這樣操作不僅速度慢，在雨季來不及處理；操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度大；加酸或堿的量很難恰到好處，容易造成酸堿浪費(fèi)；排污經(jīng)常超標(biāo)。
為確保排放污水PH值100％的合格，我們公司加大了環(huán)保自控的投入，安裝了一臺(tái)進(jìn)口PH計(jì)和兩臺(tái)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥。以下是我公司污水排放調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工藝流程圖。
圖一：污水排放調(diào)節(jié)系統(tǒng)工藝流程圖
經(jīng)過工藝研究和對比，從現(xiàn)場操作工方便操作、及時(shí)干預(yù)和監(jiān)控，價(jià)格性能比，安裝電纜成本等方面考慮，最終選用了浙大中控最新推出的過程控制器C3000。基于C3000強(qiáng)大的控制能力，靈活多變的可編程序能力，長時(shí)間曲線記錄等功能，簡單組態(tài)后即投入使用，輕松地滿足了我們公司對污水PH處理的要求。
通過和中控工程師的交流，參考C3000過程控制器的分程控制方法，我們使用一個(gè)PID模塊來控制兩個(gè)AO輸出給對應(yīng)的調(diào)節(jié)閥。PID輸出（0~50%）時(shí)控制加酸調(diào)節(jié)閥，（50~100%）時(shí)控制加堿調(diào)節(jié)閥。PID設(shè)為反作用方式。當(dāng)pH值增大，PID輸出減小，MV在（0~50%）之間則開大加酸調(diào)節(jié)閥，MV在（50~100%）之間則關(guān)小加堿調(diào)節(jié)閥；當(dāng)pH值減小，PID輸出增大，MV在（0~50%）之間則關(guān)小加酸調(diào)節(jié)閥，MV在（50~100%）之間則開大加堿調(diào)節(jié)閥。同時(shí)，對pH設(shè)置一定的死區(qū)，既可以保證了排放要求，又減少了合格范圍內(nèi)無謂的酸堿消耗；設(shè)置pH高低限報(bào)警，通過繼電器的輸出實(shí)現(xiàn)污水合格排放的自動(dòng)控制。
圖二：污水排放調(diào)節(jié)系統(tǒng)框圖
C3000過程控制器提供了豐富、強(qiáng)大的表達(dá)式運(yùn)算功能，支持56種函數(shù)運(yùn)算，包括數(shù)學(xué)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、條件運(yùn)算、特殊功能函數(shù)、統(tǒng)計(jì)功能函數(shù)等。我們只使用了條件判斷函數(shù)“IF( ) 和四則運(yùn)算就輕松實(shí)現(xiàn)了上述方案。
pH值控制是一個(gè)復(fù)雜的非線性控制。在中和反應(yīng)過程中，不同的工作點(diǎn)變化相差很大。當(dāng)pH在7附近時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)非常靈敏，pH隨酸堿量的變化異常劇烈，很易產(chǎn)生過調(diào)；pH遠(yuǎn)離7時(shí)中和反應(yīng)過程非常緩慢。而PID控制是線性的，直接用于pH控制效果不理想。我們利用C3000的函數(shù)運(yùn)算功能對PID輸出進(jìn)行非線性處理，補(bǔ)償了pH值的非線性。現(xiàn)場調(diào)試時(shí)可通過調(diào)整P、I、D的值來實(shí)現(xiàn)PH值的平穩(wěn)控制。
圖三：PID輸出非線性補(bǔ)償
我公司自05年6月投運(yùn)污水PH中和控制以來，取得了很好的效果，減少了崗位勞動(dòng)強(qiáng)度，并且污水操作崗位和其它崗位合并，直接減少操作工4名；酸堿用量每天最少節(jié)省0.1噸，全年可節(jié)省50噸酸堿，減少消耗20萬元以上；污水處理能力大大加強(qiáng)，再也沒有受到環(huán)保部門關(guān)于污水超標(biāo)的處罰。這一系統(tǒng)的成功投運(yùn)為大流量連續(xù)污水處理摸索出了一條實(shí)際可行的方法，環(huán)保局對我們的這一技改項(xiàng)目給予了充分肯定，并向其它化工、冶煉等企業(yè)推廣。此項(xiàng)目已產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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