C3000控制器在污水PH控制中的应用

浙江善高化学有限公司为大型氯碱企业，年产12万吨离子膜烧碱，主要设备和工艺从日本硝化成株式会社引进，在行业中处于领先地位。 浙江善高化学在生产过程中会产生大量的污水，每天约500吨左右，全部汇入均质池进行循环搅拌中和。污水的PH值变化范围大，需要操作工现场检测PH值，凭经验加入酸或碱进行中和，反复循环，直至PH值符合环保要求（6～9）后才进行间歇排放。这样操作不仅速度慢，在雨季来不及处理；操作工的劳动强度大；加酸或碱的量很难恰到好处，容易造成酸碱浪费；排污经常超标。 为确保排放污水PH值100％的合格，我们公司加大了环保自控的投入，安装了一台进口PH计和两台气动调节阀。以下是我公司污水排放调节系统的工艺流程图。 　　　　　　　　　　　　图一：污水排放调节系统工艺流程图 经过工艺研究和对比，从现场操作工方便操作、及时干预和监控，价格性能比，安装电缆成本等方面考虑，最终选用了浙大中控最新推出的过程控制器C3000。基于C3000强大的控制能力，灵活多变的可编程序能力，长时间曲线记录等功能，简单组态后即投入使用，轻松地满足了我们公司对污水PH处理的要求。 通过和中控工程师的交流，参考C3000过程控制器的分程控制方法，我们使用一个PID模块来控制两个AO输出给对应的调节阀。PID输出（0~50%）时控制加酸调节阀，（50~100%）时控制加碱调节阀。PID设为反作用方式。当pH值增大，PID输出减小，MV在（0~50%）之间则开大加酸调节阀，MV在（50~100%）之间则关小加碱调节阀；当pH值减小，PID输出增大，MV在（0~50%）之间则关小加酸调节阀，MV在（50~100%）之间则开大加碱调节阀。同时，对pH设置一定的死区，既可以保证了排放要求，又减少了合格范围内无谓的酸碱消耗；设置pH高低限报警，通过继电器的输出实现污水合格排放的自动控制。 　　　　　　　　　　　　图二：污水排放调节系统框图 C3000过程控制器提供了丰富、强大的表达式运算功能，支持56种函数运算，包括数学运算、关系运算、逻辑运算、条件运算、特殊功能函数、统计功能函数等。我们只使用了条件判断函数“IF( ) "和四则运算就轻松实现了上述方案。 pH值控制是一个复杂的非线性控制。在中和反应过程中，不同的工作点变化相差很大。当pH在7附近时，系统反应非常灵敏，pH随酸碱量的变化异常剧烈，很易产生过调；pH远离7时中和反应过程非常缓慢。而PID控制是线性的，直接用于pH控制效果不理想。我们利用C3000的函数运算功能对PID输出进行非线性处理，补偿了pH值的非线性。现场调试时可通过调整P、I、D的值来实现PH值的平稳控制。 　　　　　　　　 　　　　　　　　　　图三：PID输出非线性补偿 我公司自05年6月投运污水PH中和控制以来，取得了很好的效果，减少了岗位劳动强度，并且污水操作岗位和其它岗位合并，直接减少操作工4名；酸碱用量每天最少节省0.1吨，全年可节省50吨酸碱，减少消耗20万元以上；污水处理能力大大加强，再也没有受到环保部门关于污水超标的处罚。这一系统的成功投运为大流量连续污水处理摸索出了一条实际可行的方法，环保局对我们的这一技改项目给予了充分肯定，并向其它化工、冶炼等企业推广。此项目已产生了良好的经济效益和社会效益。