基于模糊控制的污泥脱水机

  摘要：带式污泥脱水机为污水厂常用设备之一，因其结构相对比较简单，操作便捷获得了广泛的应用。以往污泥量与加药量及脱水机的带速均由人工调制。人工调制对做操人员要求高，并且缺乏时效性，机器能效比低。本文基于模糊控制理论，利用变频器对加药泵、污泥泵及污泥脱水机本体进行智能化控制。以污泥量与加药量的比例为控制量E，通过变频器调控E处于最佳值，达到出泥最佳效果。并且协调污泥脱水机实时处理量与污泥流量的关系，减少能耗及二次污染。改变以往的自动控制方式，达到最优化控制。

  模糊控制器采取两个模糊变量：配比比例差（E）（图3），配比比例变化率（EC），各分为7级。一个模糊输出量：加药泵变频器频率变化量（U），分为7级。

  1、加药量过多，处理后的污泥粘度大，容易粘在滤布上，导致部分污泥重新变为泥水状态。这样造成了药液的浪费同时也降低污泥实际处理量。

  2、加药量不足，污泥絮凝效果不理想，污泥脱水效果不佳，甚至没有办法进行污泥脱水分离处理。

  同时，污泥流量及加药流量的检测只是用于污泥处理量及药液消耗量的统计，不能完全发挥其作用。

  通过长期工作实践及多污水厂实地运行分析，将模糊控制理论运用于污泥脱水机自动控制系统。这种操控方法具有不必须了解到被控对象（过程）的数学模型，易于实现对具有不确定性的队形和具有强非线性的对象来控制，对于控制管理系统的干扰具有较强的抑制能力。

  带式脱水机因其结构相对比较简单，管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。大范围的应用于中小型城市生活垃圾污水处理厂、工业废水产生的有机污泥、工业废水净化处理产生的细粒度无机污泥等的污泥脱水，拥有非常良好的经济性。随着现代科技的发展，也对带式脱水机提出了新的控制性能要求。

  带式脱水机的自控系统基本功能为采集各电机的运行及故障信号、污泥泵流量、加药泵流量及控制信号。控制各个电机的运行，同时通过变频器对主机、加药泵、污泥泵进行速度控制。

  工艺上要求污泥处理中一定要保证污泥量与加药量的配比比Hale Waihona Puke Baidu关系，通常采取人工通过变频器调整污泥泵及加药泵转速的方法来实现。这种方法对操作人员的要求高，一旦配比比例失误将造成如下结果：

  事先将不同特性污泥的最佳污泥流量及对应污泥脱水机带速制表存入PLC中，实际运行时选取对应的参数控制污泥泵变频器。

  此时操作人员可在一些范围内调节污泥泵的转速，PLC根据污泥泵流量控制加药泵变频器。因加药泵为小功率电机，可控制较好，同时药液为一次性用品不具有可重复性，固选取加药泵为控制输出。此控制采用模糊控制，控制目的为保持合理的污泥药液配比比例。其实际自动控制系统原理图如图2所示：

  如图1所示，带式脱水机主要有污泥泵、加药泵及主机这三大驱动系统。对应于不同特性的污泥，工艺上对污泥量与加药量有不同的配比要求。同时，对应于不同的污泥处理量，带式脱水机也有相应的最佳转速范围。现代多用变频器对电机进行转速控制。污泥泵及加药泵拥有类似风机水泵特性，多选用风机水泵专用系列变频器，而带式脱水机主机拥有类似恒功率特性，多选用恒转矩系列变频器。同时，通过电磁流量计对加药泵流量、污泥泵流量进行仔细的检测。