变频节能在污水处理自动控制中的应用

【摘要】：近年来,随着水资源污染的日益严重以及国家对水环境保护意识的不断加强,污水处理的控制过程越来越受到人们的重视,由最初的手动控制逐步发展到半自动控制和现在的全自动控制,人们不断追求更先进的控制技术和更节能的控制方法。 本文以湖南省某市的污水处理厂的自动控制系统为研究对象,将自动控制技术、计算机及网络通信技术与污水处理监控过程相结合,将自动控制系统模型层次化。监控系统、PLC控制器、通信网络和各现场控制站组成了污水处理的主要控制系统。文章还介绍了PLC的选型和PLC控制系统的设计,绘制了部分子程序的流程图。 文章讨论了变频节能的工作原理,确定了变频方案,对耗电大的水泵进行了变频节能改造,根据水量的多少来相应控制水泵的转速以达到节能的效果。针对水泵的变频控制进行了模糊控制算法的研究,在变频调速控制系统中采用了双输入-单输出的基本模糊控制器,并对系统进行了验证分析,验证了模糊算法对于本系统的控制效果。应用结果表明用模糊控制器来控制变频器对电动机进行交流调速时能较快达到设定值,控制效果平稳,且系统的动态特性好,达到了控制要求。 文章最后通过变频节能改造后的节能效果和效益分析,证明了变频节能改造的显著节能效果,在满足系统控制的工艺要求前提下,降低了污水处理的成本,节约了能源。 【关键词】：污水处理 自动控制系统 变频调速 节能 模糊控制
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 国内外污水处理自动控制技术发展现状9-11
• 1.1.1 我国水污染现状9-10
• 1.1.2 国内外污水处理自动控制发展10-11
• 1.2 项目来源、目的及意义11-13
• 1.2.1 项目来源11
• 1.2.2 项目目的及意义11-13
• 1.3 本课题研究的主要内容13-14
• 第二章 污水处理过程及控制分析14-30
• 2.1 污水处理的工艺14-19
• 2.1.1 污水处理的概况14-15
• 2.1.2 污水处理的工艺流程15-19
• 2.2 污水处理的自动控制过程19-20
• 2.3 污水处理层次化控制模型的研究20-24
• 2.3.1 控制层21-22
• 2.3.2 监控层22-23
• 2.3.3 管理层23-24
• 2.4 PLC在污水处理控制系统中的应用24-29
• 2.4.1 粗格栅控制系统24-26
• 2.4.2 进水泵房控制26-28
• 2.4.3 初沉池、污泥提升泵房控制28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 变频调速系统的分析30-42
• 3.1 变频器的基本原理30-31
• 3.1.1 变频器的结构和功能30
• 3.1.2 变频器对电机的控制方式30-31
• 3.2 变频器谐波干扰问题处理31-33
• 3.2.1 谐波产生的原因31-32
• 3.2.2 谐波的处理办法32-33
• 3.3 变频控制原理分析33-37
• 3.3.1 变频调速节能的意义33-34
• 3.3.2 变频器调速的工作原理34-35
• 3.3.3 变频调速节能的原理35-37
• 3.4 变频器的选型37-40
• 3.4.1 选型原则37
• 3.4.2 变频器的外部配置及需要注意的问题37-38
• 3.4.3 变频器的确定38-40
• 3.5 变频节能实现40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 变频节能方案的设计42-48
• 4.1 变频方案的选择42-45
• 4.1.1 中间直流环节的选取42
• 4.1.2 电压输出方式42-45
• 4.2 变频调速系统方案的实现45-47
• 4.2.1 系统构成45
• 4.2.2 系统工作流程简述45
• 4.2.3 系统功能描述45-46
• 4.2.4 工作模式描述46
• 4.2.5 系统软件设计46-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 水泵变频调速系统的模糊控制算法48-56
• 5.1 模糊控制的特点48-49
• 5.2 模糊控制系统的结构49-50
• 5.3 基本模糊控制器的原理50-51
• 5.4 水泵变频调速系统的模糊控制器的设计51-53
• 5.5 系统运行验证及分析53-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 变频改造后的节能分析及其效益56-59
• 6.1 直接电度测量推算56-57
• 6.2 变频改造后所带来的其他效益57-58
• 6.3 本章小结58-59
• 第七章 总结与展望59-61
• 7.1 总结59
• 7.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果66

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