浙大中控C3000過程控制器在污水PH控制中的應用
浙江善高化學有限公司為大型氯堿企業，年產12萬噸離子膜燒堿，主要設備和工藝從日本硝化成株式會社引進，在行業中處于領先地位。
浙江善高化學在生產過程中會產生大量的污水，每天約500噸左右，全部匯入均質池進行循環攪拌中和。污水的PH值變化范圍大，需要操作工現場檢測PH值，憑經驗加入酸或堿進行中和，反復循環，直至PH值符合環保要求（6～9）后才進行間歇排放。這樣操作不僅速度慢，在雨季來不及處理；操作工的勞動強度大；加酸或堿的量很難恰到好處，容易造成酸堿浪費；排污經常超標。
為確保排放污水PH值100％的合格，我們公司加大了環保自控的投入，安裝了一臺進口PH計和兩臺氣動調節閥。以下是我公司污水排放調節系統的工藝流程圖。
圖一：污水排放調節系統工藝流程圖
經過工藝研究和對比，從現場操作工方便操作、及時干預和監控，價格性能比，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強大的控制能力，靈活多變的可編程序能力，長時間曲線記錄等功能，簡單組態后即投入使用，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PID模塊來控制兩個AO輸出給對應的調節閥。PID輸出（0~50%）時控制加酸調節閥，（50~100%）時控制加堿調節閥。PID設為反作用方式。當pH值增大，PID輸出減小，MV在（0~50%）之間則開大加酸調節閥，MV在（50~100%）之間則關小加堿調節閥；當pH值減小，PID輸出增大，MV在（0~50%）之間則關小加酸調節閥，MV在（50~100%）之間則開大加堿調節閥。同時，對pH設置一定的死區，既可以保證了排放要求，又減少了合格范圍內無謂的酸堿消耗；設置pH高低限報警，通過繼電器的輸出實現污水合格排放的自動控制。
圖二：污水排放調節系統框圖
C3000過程控制器提供了豐富、強大的表達式運算功能，支持56種函數運算，包括數學運算、關系運算、邏輯運算、條件運算、特殊功能函數、統計功能函數等。我們只使用了條件判斷函數“IF( ) 和四則運算就輕松實現了上述方案。
pH值控制是一個復雜的非線性控制。在中和反應過程中，不同的工作點變化相差很大。當pH在7附近時，系統反應非常靈敏，pH隨酸堿量的變化異常劇烈，很易產生過調；pH遠離7時中和反應過程非常緩慢。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的函數運算功能對PID輸出進行非線性處理，補償了pH值的非線性。現場調試時可通過調整P、I、D的值來實現PH值的平穩控制。
圖三：PID輸出非線性補償
我公司自05年6月投運污水PH中和控制以來，取得了很好的效果，減少了崗位勞動強度，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省0.1噸，全年可節省50噸酸堿，減少消耗20萬元以上；污水處理能力大大加強，再也沒有受到環保部門關于污水超標的處罰。這一系統的成功投運為大流量連續污水處理摸索出了一條實際可行的方法，環保局對我們的這一技改項目給予了充分肯定，并向其它化工、冶煉等企業推廣。此項目已產生了良好的經濟效益和社會效益。
浙江善高化學在生產過程中會產生大量的污水，每天約500噸左右，全部匯入均質池進行循環攪拌中和。污水的PH值變化范圍大，需要操作工現場檢測PH值，憑經驗加入酸或堿進行中和，反復循環，直至PH值符合環保要求（6～9）后才進行間歇排放。這樣操作不僅速度慢，在雨季來不及處理；操作工的勞動強度大；加酸或堿的量很難恰到好處，容易造成酸堿浪費；排污經常超標。
為確保排放污水PH值100％的合格，我們公司加大了環保自控的投入，安裝了一臺進口PH計和兩臺氣動調節閥。以下是我公司污水排放調節系統的工藝流程圖。
圖一：污水排放調節系統工藝流程圖
經過工藝研究和對比，從現場操作工方便操作、及時干預和監控，價格性能比，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強大的控制能力，靈活多變的可編程序能力，長時間曲線記錄等功能，簡單組態后即投入使用，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PID模塊來控制兩個AO輸出給對應的調節閥。PID輸出（0~50%）時控制加酸調節閥，（50~100%）時控制加堿調節閥。PID設為反作用方式。當pH值增大，PID輸出減小，MV在（0~50%）之間則開大加酸調節閥，MV在（50~100%）之間則關小加堿調節閥；當pH值減小，PID輸出增大，MV在（0~50%）之間則關小加酸調節閥，MV在（50~100%）之間則開大加堿調節閥。同時，對pH設置一定的死區，既可以保證了排放要求，又減少了合格范圍內無謂的酸堿消耗；設置pH高低限報警，通過繼電器的輸出實現污水合格排放的自動控制。
圖二：污水排放調節系統框圖
C3000過程控制器提供了豐富、強大的表達式運算功能，支持56種函數運算，包括數學運算、關系運算、邏輯運算、條件運算、特殊功能函數、統計功能函數等。我們只使用了條件判斷函數“IF( ) 和四則運算就輕松實現了上述方案。
pH值控制是一個復雜的非線性控制。在中和反應過程中，不同的工作點變化相差很大。當pH在7附近時，系統反應非常靈敏，pH隨酸堿量的變化異常劇烈，很易產生過調；pH遠離7時中和反應過程非常緩慢。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的函數運算功能對PID輸出進行非線性處理，補償了pH值的非線性。現場調試時可通過調整P、I、D的值來實現PH值的平穩控制。
圖三：PID輸出非線性補償
我公司自05年6月投運污水PH中和控制以來，取得了很好的效果，減少了崗位勞動強度，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省0.1噸，全年可節省50噸酸堿，減少消耗20萬元以上；污水處理能力大大加強，再也沒有受到環保部門關于污水超標的處罰。這一系統的成功投運為大流量連續污水處理摸索出了一條實際可行的方法，環保局對我們的這一技改項目給予了充分肯定，并向其它化工、冶煉等企業推廣。此項目已產生了良好的經濟效益和社會效益。
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