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1控制器設計

為克服其非線性、大滯后性，便于生產工藝實現，通過對好氧池出水采樣中和滴定實驗獲得理想滴定曲線。借鑒經典理論中前饋+反饋復合控制系統，設計控制器結構如圖2所示。此控制器前饋控制環節基于實際廢水采樣中和滴定實驗所得中和曲線為靜態模型，即pH=f(Ki)，求逆得Ki=f－1(pH)，輸出ui=Ki×Q;其中Ki為所加中和試劑碳酸鈉的摩爾濃度，Q為好氧池進(出)水流量(即系統廢水進水量與回流水量之和)。將系統干擾因素(即好氧池進水流量、好氧池pH值)引入控制器前饋控制環節，利用其超前性克服系統滯后性，利用靜態逆模型抑制系統非線性，通過乘積關系抑制系統主要外部干擾，起到抑制pH值波動在給定范圍內。針對前饋控制環節的超前特性，反饋控制環節采用傳統PI控制方案(即u2=Kp×(e+∫edt))，從而小靜差，滿足控制精度和防止振蕩，最終與前饋控制環節運算結果相加作用于加堿流量調節裝置，達到克服靜差、改善動態性能和精確控制的目的，實現工藝控制的及時性、高效性、穩定性和精確性。

2控制器的實現

為實現此控制方案，利用工藝原有流量計、pH計和加堿流量調節裝置與ABBACF800DCS系統建立的信息傳輸，無需在硬件方面增加投資，只需將實測的中和滴定曲線制成pH與Ki的對應關系表，存入DCS系統中，建立相應邏輯和計算關系，并嚴格按照中和滴定過程所用試劑濃度規定堿池中碳酸鈉和稀釋水的投放量，保障整個系統控制的精確性。首先，將pH值在6．5～8．0之間劃分為10個區段，各區段分別對應中和滴定曲線上中和單位廢水所需加堿量，經單位和濃度換算轉換為10個計算系數，通過缺氧池出水pH值和各區段pH值的對比，確定當前計算所用相應系數Ki;然后，計算此時好氧池出水流量與當前pH值對應計算系數Ki的乘積，得到前饋控制輸出，再直接調用ABBACF800DCS系統自帶PI控制模塊完成反饋控制計算，并將計算結果與前饋控制計算結果相加;最后將最終結果作為控制輸出送至執行機構，完成加堿量的自動調節。(1)整套A/O工藝均采用溢流反應，其好氧池出水量近似等于缺氧池進水量(FL1011)與回流水量(FL1012)之和，無需在好氧池進口加裝任何流量裝置。(2)當pH值持續下降直至下降6．5以下時，硝化反應被抑制，可排除因硝化反應導致pH值的降低，系統應報警提示，以便崗位及時查找原因。(3)當pH值大于8時，其回流水可能影響到缺氧池反硝化反應，系統應立即停止加堿泵，并發出報警提示，以便崗位及時查找原因。

3運行效果

該方案在3#廢水處理系統實施后，根據運行情況取ph設定值由7．0躍變為7．5和由7．5躍變為7．0時的兩段變化曲線，見圖5。該系統靜態誤差在±0．2以內，超調量最大為0．3，具有良好的精確度和魯棒性，達到了預期的控制精度，穩定性能較好。由于預處理工藝和回流稀釋水的存在，確保缺氧池及其出水pH變化可穩定在滴定曲線范圍內，是自動控制系統得以穩定、精確運行的基礎。根據宣鋼焦化廠廢水處理工藝實際運行經驗，當設定pH值為7．3時出水各項指標最優，在提高整個系統緩沖能力的同時優化控制了碳酸鈉的投放量，并很大程度降低了崗位操作人員的重復性操作。

作者：康玉龍 張笑冰 單位：河北鋼鐵集團 宣鋼公司 焦化廠