污水提升泵站的优化控制

污水提升泵站的优化控制随着节能减排工作的深人贯彻，对污水处理系统（包括厂区与管网）的运行管理提出了史高要求，对污水处理系统节能减排的考核也日益严格，污水处理系统的精细化控制成为必然趋势。污水泵房作为污水处理系统中仅次于鼓风机房的重要负荷（估计占污水处理厂负荷的15%-20%，占管网负荷的80-90%）,对其控制策略的优化是十分必要的。利用高性能仪表与PLC技术结合优化算法，用来确定工艺参数、优化运行方案、预测运行过程中可能出现的问题及采取有效的干预措施，从而实现稳定、高效、低耗的运行目的。在此优化控制算法基础上，设计与研发上位的智能优化调度系统，以泵房优化调度控制为核心，与污水处理厂的自控系统相结合，实现管控一体化，从而实现污水处理系统的精细控制与节能减排。1常规控制原则结合污水管网和处理系统的运行特点，对管网中间提升泵站和污水厂进水泵房等处采用液位控制策略。采用变频泵可使水泵的输水量连续调节，从而避免了工频泵组系统中因流量匹配而造成水泵频繁启停的问题。2优化控制要点对于多泵并联母管制输水的系统，应合理划分水泉服务区域。泵房的来水量是随机变化的，所以泵房的实际运行属于一个时变的惯性系统，其数学模型为：G（s）=K/（Ts+1）通常情况下，将泵房的运行区间（泵池最高水位与最低水位间的差值）按照配置水泵的数量分为若十个区间，即不同的运行液位对应了所需运行水泵的台数，而规划分区时各段不是等分的。由于多泵并联后，随流量的增加而加大了管道损失，故不应单纯地考虑为单泵流量的叠加（各泵单独设堰出水的情况除外）.而应在程序设计时考虑水泵运行曲线输人的界面，并由此模拟出多台水泵并联后的运行曲线，从而更加合理地划分服务区。合理设置单泵启动液位和停车液位之间的回差。由于泵房液位变化的大惯性特点，对于单泵而言，其停泵液位应低于开泵液位，以避免水泵的频繁开、停。在液位控制时应加人开泵命令或停泵命令的前提判断，即需要进行。3辅助因素①泵房的液位测量选择尽量考虑雷达液位计。超声波液位计与雷达液位计在工作机理.适用范围和实际运行效果上有所差别，雷达液位计更加适用于全天候环境下含有各类杂质的污水介质，所以作为泵房控制的重要依据，建议尽量考虑采用雷达液位计作为液位量的手段。②逐步完善专家系统。通过长期实际运行参数的统计和趋势分析，可得出相关的预测，并修订整套系统的阻尼系数以提高系统的调节稳定性。4智能优化调度系统按照上述内容，建立一个泵站优化控制的数学模，便可以在任意一台计算机控制系统上建一个实用的泵站优化控制系统。在泵站硬件具备一步化控制条件下，对泵站水泵进行在线实时控制。目前污水处理厂的控制系统多采用在pix内编程实现实时控制。也可以在计算或服务器上建立泵站智能优化调度系统应用模块，根据优化控制算法与水泉参数以及管路参数，实时计算出水泵运行方案，实现优化调度。与在PLC中编程实现相比，在上位机上通过智能优化调度系统实现优化调度有如下优点：①提供可视化的界面；②用户可以方便地与专家系统交互，对算法进行查询与修改；③可与其他系统融合与交互；④可使用历史数据对算法与模型进行校正。4.1系统架构智能优化系统架构，主要由人机界面、数据采集与下发模块、计算引擎模块、算法与模型四大模块组成。人机界面是智能优化调度系统对外人机交互的接口，用户可以通过人机界面进行各项查询或修改操作，系统也通过人界面输出优化控制算法的计算结果方案或者运行与特性曲线。数据采集与下发模块是系统与实时数据交互的模块，通过该模块系统可以从其他系统，如SCADA系统或PLC等设备获取实时数据或下发控制命令。算法和模型模块负责维护系统的核心优化算法，并通过数据库加载或存储模型相关参数计算引擎模块作为智能优化调度系统的核心计算模块，负责进行在线优化算法的调度运算以及离线的算法与模型校正。优化调度计算的结果可以通过人机界面或者数据库输出。4.2系统实现与实施4.2.1系统实现智能优化调度系统应用软件采用编程实现，为独立的桌面应用程序，也可以作为服务运行在后台。在技术上，采用VS2012的集成开发环境，应用面向对象的编程思想，每个模块开发为独立的动态链接库（dll）。对外提供API接口，对于计算出的调度方案结果也可输出到数据库。系统实现的核心为优化制算法与模型的编程实现。其中•算法涉及的水泵与管路模型主要通过对污水厂水泵的特性参数与管路参数进行计算建立；优化控制算法主要根据本文提出的优化控制要点理论进行编程实现。算法模型算法模型可存储在数据库中，可以查询和修改。主要包含以下内容：水泵特性参数、管路特性参数、泵房运行参数。其中，水泵运行参数含泵机类型、泵机流量扬程参数、泵机流量功率参数、泵机运行时间等数据；管路特性爹数主要指管阻系数；泵房运行参数主要指泵房运行区间划分的液位，水泵启停液位、调频默认步柜等。由于泵房运行参数与水泵以及管路特性参数相关，在水泵与管路特性参数校正后，需要同步校正泉房运行参数。优化控制算法优化控制算法主要包含在线优化控制和离线模型校正。其中，在线优化控制即主要指实时根据液位变化对泵机启停进行调度。离线模型校正，则指一定周期地根据历史数据对泵机参数与管路参数进行校正，以确保模型与算法的准确性。4.2.2系统实施智能优化调度系统通过各模块可以与SCADA系统.PI.C等设备以及数据库等交互，可以方便地与污水处理厂原有的组态软件+数据库的自控系统架构相融合。5结语提出了污水处理厂污水泵房一种新的优化控制算法，该算法考虑到泵房的运行特点，采用合理设置水泵服务的液位区域和水泵启动与停止液位回差等方式作为控制约束条件.并引人更高级的数学与控制算法.将d2l/dt2引人作为率调节（即微分系数