SCD加矾控制系统的应用

收稿日期：２００５—０３—２８
万方数据
《自动化技术与应用＞２００５年第２４卷第９期
工业控带Ｕ与Ｊ立用
个可以测量出来的偏差，并且用以产生一个控制作用，从而达到 闭环控制的目的。这就是说系统在控制过程中必定存在着偏 差，因此不能得到完善的控制。（２）反馈调节器不能事先规定它 的输出值，而只是改变它的输出值直到被调量与设定值一致为 止，所以可以说反馈控制是依靠尝试法来进行控制的。
经验交流
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急事故等各种因素，需临时手动，故障排除后切到自动时，输出 往往有很大的挑动，这种情况单从硬件方面很难克服，只能在控 制方法上采取各种抗干扰措施。上述原因由于给定值发生阶跃 变化，系统控制量输出不断增加，而控制量受到上下限的限制， 增长速度比无限制时慢，偏差比正常情况持续更长时问，这样积 分项有较大的积累值，原来存储在ｕ浮点寄存器的积分项产生 饱和，因此有较大的扰动。这种给定值突变时，控制量突跳引起 的积分饱和现象可用积分分离法予以消除，减少积分饱和的关 键在于不能使积分项积累过大，在硬手动一自动瞬间，将回路输 出值等于当前阀位值，保持１０秒钟，使：
（上接第６６页）
３ 结束语
应用ｓｃＤ的前馈一反馈控制系统的效果，表现在以下几方 面：
（１）稳定性好，应用此系统控制混凝剂加注率，进一步提高 了沉淀水浊度的合格率和稳定性，比人工或单回路反馈控制的 浊度稳定性要好。
（２）降低矾耗。 （３）实现水厂加矾全自动控制，在测得ＳＣ值的基础上，实现 加矾的智能化闭环控制。 （４）提高了响应，由于引入了前馈控制，提高了反应的响应 时间。 （５）参数整定、调控方便，根据原水水质及反应效果，可灵活
８ 参考文献：
［１］刘占增，郑兆平，等．加热炉氧化烧损对策［Ｊ］．冶金能源，２００４， （２）：５６—６７
［２］陈伯时．自动控制理论［Ｍ］．北京：机械工业出版社，１９９０，６６—
７０
［３］王荣芝，周传胜．三相电弧冶炼电炉自动化控制系统［Ｊ］．自动 化技术与应用，２００４，２３（６）：４３—４４
作者简介：刘晓悦（１９６５一），女，河北唐山人，副教授，在读博士，主要研究方 向：计算机控制。
４２．４３ ３９．６
五月
４４．６２ ３９．５７
六月
４４．６７
３７．Ｏ列
图５系统投运前后油耗对比表 检测仪质量以及不合理的生产过程等，都是影响残氧量的因素。 根据现场情况及所需供风量的大小，设置不同的氧量给定值。 这对于生产任务不饱满或有紧急事故的场合尤为重要，从控制 效果上看，明显减少加热钢坯的氧化烧损，提高了成材率。该项 目已通过省级鉴定。
过ｓＣ５２ｃ１０测出ｓｃ值并进行ＰＩＤ控制，用于控制计量泵的冲程， 而原水流量信号（４—２嘶Ａ）则通过变频器控制计量泵的频率， 从而达到了通过前馈一反馈控制投药量的目的。从加药点到取 样点的系统延迟为２分钟，这样可以保证在充分混凝的情况下， 做到快速响应。
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２系统的控制结构分析‘１］［３］
１ 引言
近些年来，在水处理混凝投药过程中，ＳＣＤ（ｓⅡｅａｒｎｉｎｇ ＣｕⅡｅｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）自动控制系统已经推广使用。该系统的优点是单因子 处理、数据量小、响应快、投药量少，具有良好的经济效益。以前 人工投药时，水厂注重的是出厂水水质，有了自动控制系统后， 在出厂水水质得到保证的同时，投药量也得到了节约，大大提高 了经济效益。下面结合实际对目前较先进的ｓＣＤ加矾前馈一 反馈控制系统作介绍。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图４自校正调节器 自校正调节器是调整参数的一种方法。它由两个回路组 成，内回路包括被控对象和一个具有可变参数的普通线性反馈 调节器；外回路用来调整调节器参数，它由递推式参数估计和调
节器参数调整机构两部组成。参数估计器假定对象为一阶线性
模型：Ｙ（ｓ），ｕ（ｓ）＝ＫＰＥ一例（Ｔ·ｓ＋１）然后，利用调节量ｕ及被
７ 结束语
由于工业加热炉结构复杂，影响因素过多，即使结构相同的 炉体，油耗指标也不尽相同，炉体的密封性、炉压调节性能、氧量
系统投运前后油耗对比表
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二月
４１．６８ ３８．８３
三月
４３ ３９．６３
四月
从图ｌ中可见，原水流量变化时，通过变频器可改变计量泵 的转速，这是一个开环控制，控制的比例系数Ｋ＝ＲＭＡｘ＊Ｑ／Ｑ。Ａｘ， 其中ＲＭＡＸ：最大转速，Ｑ：实际流量，ＱＭＡｘ：最大流量，也可根据实 际情况来修改与原水流量的比例系数。 ２．３ ＳＣＤ的检测原理及参数的白整定
矾（』蛳ｋ）与水反应后，产生ＡＬ（ＯＨ），胶体粒子，ＡＬ（０Ｈ），
工业控韦Ⅱ与应用
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《自动化技术与应用》２００５年第２４卷第９期
ＳＣ Ｄ加矾控制系统的应用
王志伟 （揭阳市第二自来水公司，广东５２２０３ｌ
摘要：对流动电流检测仪（ｓｃＤ）在水处理过程中加矾控制系统的应用作较为详尽的介绍，并对控制系统中的前馈一反馈控制、ＨＤ 控制参数自整定的理论及ｓｃＤ检测原理作分析。投运结果表明，效果明显。
系统采用了Ｍ咖Ｎ ＲＯＹ ｓ吮锄ｉｎｇ ｃｕＴｒｅｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｍ０ｄｅｌ
ＳＣ５２００。
系统如图３所示：
图３反馈控制系统 从受控系统分析，这是一个水、机、电一体化的复杂控制系
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统，其输入变量是ＳＣ值、原水流量和ＳＣ设定值，控制目的是要 达到较低的出水浊度的稳定。在实际应用中，系统一旦达到稳 定，输入参数和外界干扰因素不发生变化的情况下，控制系统就 可维持在当前水平，其偏差很小，当外界扰动变化时，系统经调 节后，也可维持在设定值左右。根据原水水质及反应效果及时 修改设定值。 ２．２前馈控制系统
对各项参数进行设置与调整。 （６）可靠性强、维护方便，只需定期对装置进行冲洗等保养
工作，就可很好维护。 （７）提高劳动生产率，可以减少生产人员对反应沉淀现场巡
视的频率，降低劳动强度。
４参考文献：
ｓ砌Ｉｌｇ ［１］ 法国得利满公司的设备技术资料：皿肿Ｎ ＲＯＹ
ｃｕｒ．
ｒｅｌｌｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ Ｍ０ｄｅｌ ｓｃ５２００［ｚ］
本人以揭阳市第二自来水公司安装使用的ｓＣＤ加矾自动 控制系统为例作分析，这个系统是由法国得利满公司设计，使用
的是法国Ｍ‰ｎ Ｒｏｙ公司的ｓＣ５２００检测仪。该流动电流检测仪 （ｓｃＤ）加矾自控系统的原理图如图１所示，ｓｃＤ测出的ｓｃ值与 水中胶体的电位相关，从而反映了矾与水反应的效果。水质通
图１加矾自控系统原理图 随着生产过程的强化和设备的大型化，对自动控制提出越 来越高的要求。虽然反馈控制能满足大多数控制对象的要求， 但是在对象特征呈现大迟延（包括容积迟延和纯迟延）、多干扰 等难以控制的特性，而又希望得到较好的过程响应时，反馈控制 往往令人失望。原因归纳为：（１）反馈控制的性质意味着存在一
关键词：ＳＣＤ；前馈一反馈控制；白整定 中图分类号：‘ｒＰ２７３．２２文献标识码：Ａ文章编号：１００３—７２４１（２００５）０９—００６５—０３
Ｔｈｅ ＡｐｐＩ＿ｃａｔｉｏｎ ＳＣＤ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｏｓｉｎｇ
Ⅵ硝ＮＧ Ｚｌｌｉ—ｗｅｉ （ｎｅ Ｓｅｃｏｎｄ ｗａｔｅｒ ｓｕｐ—ｙ ＣｏⅡ驴ｎｙ ｏｆ ＪｉｅｙａＩｌｇ，Ｇｕａ玎ｄｏｎｇ ５２２０３１，ｃｈｉｎａ） Ａｂｓ虮Ｉｄ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｒｅａｒｎｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ（ｓｃＤ）ｉｎ ｍｅ ｃｈｅｒｎｉｃａｌ ｄｏＳｉｎｇ ｉｓ ｉｍｍｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ．Ｔｈｅ ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ ｆｅｅｄ—ｆｏｒｗａｒｄ ｐｍｐｏｒ－ ｔｉｏｎａｌ ｃｏｎ呐ｌ埘ｔｈ ｓｅⅡ一ｔＬｌｆｌｉｎｇ ａｒｅ ａ玎ａｌｙｚｅｄ．ｒ１１ｌｅ ｒｅ“ｔ ｏｆ ｏｐｅＩａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓ ｎｏｔａｂｌｅ ｅ＆ｃｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＳＣＤ；Ｆｅｅｄｂａｃｋ ａｎｄ ｆｅｅｄ—ｆ０Ⅲａｒｄ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ；ｓｅ】ｆ—ｎｌｎｉｎｇ
［２］金以慧主编，方崇智审校．过程控制［Ｍ］．北京：清华大学出版
社出版，１９９３，１０
［３］李坤锋，等．水厂加压泵站自动化系统［Ｊ］．自动化技术与应 用，２００４，２３（２）：７６—７７
作者简介：王志伟（１９７２一），男，１９９６年毕业于昆明理工大学，工程９十，从事水 处理自动控制系统的工作。
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大多数生产过程是非线性的，因此，调节器参数与系统所处 的稳态工况有关。显然，工况改变时，调节器参数的最佳值就不 同。此外，大多数生产过程的特性随时间变化，而调节器参数是 根据过程参数的公称值整定的，一般来说，过程特性的变化将导 致调节性能的恶化，而ＳＣＤ具有参数自整定功能，这就为控制 提供了很大的方便，优化了控制。自校正调节器的原理如图４ 示‘…。
调量ｙ的测量值，应用最小二乘估计法对被控参数ＫＰ、Ｔ和ｒ值
进行估计。一旦求出对象参数ｌ＜Ｐ、Ｔ和ｒ值，调整机构就能按照
既定的整定规则求出调节器参数最佳值，修改调节器参数。 此控制系统操作简单，系统稳定，只需跟据水质的变化及化
验的混凝结果，设定ＳＣ值就可以了，一般ＳＣ设定在Ｏ一２０之
间。
（下转第７７页）
胶体带正电荷，它能与水中粘土等带负电荷的杂质胶体因带电 而互相吸引，并架桥粘附水中杂质，正、负电荷中和后，剩下游离 于水中的电荷，由ｓｃＤ分析仪通过两探头检测出水的流动电 流，流动电流分析仪（ＳＣＤ）是一种在线的分析仪表，其提供测量 结果、记录、控制功能和模式选择功能，ＳＣ５２００是带闭环ＰＩＤ控 制的过程控制仪表。
为了适应更高的控制要求，运用了以不变性原理为理论基 础的前馈控制系统，前馈控制系统虽然具有很突出的优点，但是 它也有不足之处。首先是静态准确性问题。要达到高度的准确 性，既要求有准确的模型，也要求测量仪表和计算装置非常准 确，这在实际系统中是难以满足的。其次，前馈控制是针对具体 的扰动进行补偿的。