一种曝气风量耦合控制方法、装置、介质和智能曝气系统与流程

本技术涉及污水处理，特别是涉及一种曝气风量耦合控制方法、装置、介质和智能曝气系统。

背景技术：

1、生化处理过程中，曝气是提供活性污泥所需氧气的关键步骤。曝气风量直接影响到溶解氧的浓度。溶解氧又是决定生化反应强度的重要参数。因此曝气风量和溶解氧浓度的匹配直接影响到生化处理的效果。传统的控制方式是人工经验调节鼓风机频率以及阀门开度来控制曝气风量，同时检测溶解氧，不足时加大曝气风量。

2、为实现自动化，目前采用精确曝气系统进行调控。精确曝气系统主要计算每组生化池所需要的风量给到现场自控系统去调节，生化池分区风量的总和作为总风量给到鼓风机控制柜(main control panel，mcp)进行控制，生化池的分区风量由现场集散控制系统(distributed control system，dcs)厂家进行实时调节，由于鼓风机mcp和dcs系统独立进行控制，为了各自控制目标必将进行频繁的调节，容易造成支管阀门控制频繁动作，影响阀门的使用寿命，总风量给到鼓风机mcp柜调节，mcp总风量调节为了保证生化系统所需总风量，可能存在总管压力过高，造成鼓风机憋压现象。例如，当支管阀门开度变大时，鼓风机在未进行调节的情况下，曝气主管压力变小，必然会出现鼓风机总风量反馈超过生化系统所需的总风量，此时mcp又要执行风机风量减少控制。基于上述现象，鼓风机长期憋压运行和频繁进行调节都容易造成鼓风机故障，而且也造成了相应的能耗增加。

3、因此，如何减少支管阀门的动作次数，以提高阀门的使用寿命，避免鼓风机的憋压运行和频繁调节，以提高鼓风机的使用寿命和节约能耗是本领域技术人员所需要解决的问题。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种曝气风量耦合控制方法、装置、介质和智能曝气系统，用于解决目前鼓风机mcp和dcs系统独立进行控制，为了各自控制目标必将进行频繁的调节，容易造成支管阀门控制频繁动作，影响阀门的使用寿命，以及鼓风机长期憋压运行和频繁进行调节都容易造成鼓风机故障，而且也造成了相应的能耗增加的问题。

2、为解决上述技术问题，本技术提供一种曝气风量耦合控制方法，包括：

3、获取总风量反馈值和总风量设定值，根据所述总风量反馈值和所述总风量设定值执行总风量控制策略，所述总风量控制策略包括总风量增加控制策略或总风量减少控制策略；

4、其中，所述总风量增加控制策略包括：

5、确定当前鼓风机总出风效率，根据所述总风量反馈值和所述总风量设定值确定总风量增加值；

6、若所述总风量增加值归属于预设区间中的最小区间，生化池对应的支管阀门的当前开度小于第一预设值，且所述当前鼓风机总出风效率低于第二预设值时，对所述支管阀门进行调节，若所述支管阀门的当前开度大于或等于所述第一预设值，按预设增量增加鼓风机总出风量；

7、当所述总风量增加值属于所述最小区间外，对鼓风机进行调节以增加鼓风机总出风量。

8、可选的，所述确定当前鼓风机总出风效率，包括：

9、获取主管总流量、主管压力和鼓风机总消耗功率；

10、根据所述主管总流量和所述主管压力确定总气体功率，并根据所述总气体功率和所述鼓风机总消耗功率确定所述当前鼓风机总出风效率。

11、可选的，所述根据所述总风量反馈值和所述总风量设定值执行总风量控制策略，包括：

12、若所述总风量设定值大于所述总风量反馈值，且所述总风量设定值和所述总风量反馈值差值的绝对值大于第一设定误差，执行所述总风量增加控制策略；

13、若所述总风量设定值小于所述总风量反馈值，且所述总风量设定值和所述总风量反馈值差值的绝对值大于所述第一设定误差，执行所述总风量减少控制策略；

14、相应的，所述根据所述总风量反馈值和所述总风量设定值确定总风量增加值，包括：

15、所述总风量增加值为所述总风量设定值减去所述总风量反馈值和所述第一设定误差。

16、可选的，所述对所述支管阀门进行调节，包括：

17、获取所述生化池的分区风量设定值和分区风量反馈值；

18、若所述分区风量设定值和所述分区风量反馈值差值的绝对值大于第二设定误差，根据所述分区风量设定值确定所述生化池的所需风量；

19、根据所述所需风量确定目标阀门开度，根据所述目标阀门开度对所述生化池的支管阀门进行调节。

20、可选的，所述根据所述分区风量设定值确定所述生化池的所需风量，包括：

21、若所述分区风量设定值在第二预设范围内，将所述分区风量设定值作为所述所需风量；

22、若所述分区风量设定值小于所述第二预设范围的下限值，将所述下限值作为所述所需风量；

23、若所述分区风量设定值大于所述第二预设范围的上限值，将所述上限值作为所述所需风量。

24、可选的，所述根据所述所需风量确定目标阀门开度，包括：

25、根据第一预设公式确定所述所需风量对应的目标阀门开度；

26、所述第一预设公式为：a＝(q1/k*(p1-p2)/r)*100；

27、其中，a为所述目标阀门开度、q1为所述所需风量、k为常数、p1为主管压力、p2为所述生化池的出口压力、r为空气阻力。

28、可选的，所述根据所述目标阀门开度对所述生化池的支管阀门进行调节，包括：

29、若所述目标阀门开度小于系统设定的最小阀门开度，将所述生化池的支管阀门调节至所述最小阀门开度；

30、若所述目标阀门开度大于或等于所述最小阀门开度，将所述生化池的支管阀门调节至所述目标阀门开度。

31、可选的，所述对鼓风机进行调节以增加鼓风机总出风量，包括：

32、确定当前鼓风机满载运行时的总出风量与所述当前鼓风机的当前总出风量的风量差值；

33、若所述风量差值大于所述总风量增加值，且当前鼓风机的个数为一个，根据所述总风量增加值确定所述当前鼓风机的第一目标出风量，根据所述第一目标出风量确定所述当前鼓风机的第一目标频率，将所述当前鼓风机的频率调整成所述第一目标频率；

34、若所述风量差值大于所述总风量增加值，且当前鼓风机的个数为多个，根据每台当前鼓风机的当前出风量和所述总风量增加值确定所需要调节的目标鼓风机和所述目标鼓风机的第二目标出风量，根据所述第二目标出风量确定所述目标鼓风机的第二目标频率，将所述目标鼓风机的频率调整成所述第二目标频率，以使所述当前鼓风机中最大运行频率和最小运行频率的差值小于预设值；

35、若所述风量差值小于所述总风量增加值，将所述当前鼓风机调整成满载运行状态后，重新开启待启动鼓风机；

36、若所述风量差值等于所述总风量增加值，将所述当前鼓风机调整至满载状态。

37、可选的，所述重新开启待启动鼓风机，包括：

38、更新所述总风量增加值，根据更新后总风量增加值确定所述待启动鼓风机的目标输出风量，根据所述目标输出风量确定目标运行频率；

39、确定所述待启动鼓风机的最低运行频率和最高运行频率；

40、若所述目标运行频率大于或等于所述最低运行频率，且所述目标运行频率小于或等于所述最高运行频率，将所述待启动鼓风机的频率调节至所述目标运行频率；

41、若所述目标运行频率大于所述最高运行频率，将所述待启动鼓风机的频率调节至所述最大运行频率，开启下一台待启动鼓风机，进入所述的更新所述总风量增加值的步骤，直至所述总风量设定值和所述总风量反馈值差值的绝对值小于所述第一设定误差；

42、若所述目标运行频率小于所述最低运行频率，将所述待启动鼓风机的频率调节至所述最低运行频率，并降低所述当前鼓风机的频率，以使所述总风量设定值和所述总风量反馈值差值的绝对值小于所述第一设定误差。

43、可选的，根据目标出风量确定鼓风机的目标频率，包括：

44、根据第二预设公式确定所述目标出风量对应的目标转速；

45、所述第二预设公式为：q2＝r*v/t*k；

46、其中，q2为所述目标出风量，r为所述目标转速，v为鼓风机的缸体容积，t为鼓风机每转所需的时间，k为常数；

47、根据第三预设公式确定所述目标转速对应的目标频率；

48、所述第三公式为r＝f*60/极对数；

49、其中，f为所述目标频率，所述极对数为通过鼓风机额定转速及额定频率得出的。

50、可选的，将鼓风机的当前频率调整成目标频率，包括：

51、若所述总风量增加值属于所述预设区间的最大区间内，确定单次调节幅度，以所述单次调节幅度对鼓风机进行频率调节后，以设定的最小间隔时间进行下一次频率调节；

52、若所述总风量增加值属于所述最大区间外，鼓风机频率调节的间隔时间在预设时间范围内依次增加。

53、可选的，获取总风量反馈值和总风量设定值之后，还包括：

54、若所述总风量设定值在第一预设范围内，确定所述总风量设定值有效；

55、若总风量设定值小于所述第一预设范围的下限值，将所述下限值作为所述总风量设定值；

56、若总风量设定值大于所述第一预设范围的上限值，将所述上限值作为所述总风量设定值。

57、本技术还提供一种智能曝气系统，包括：

58、总风量获取模块，用于获取总风量反馈值和总风量设定值，根据所述总风量反馈值和所述总风量设定值执行总风量控制策略，所述总风量控制策略包括总风量增加控制策略或总风量减少控制策略；

59、其中，所述总风量增加控制策略包括：

60、第一确定模块，用于确定当前鼓风机总出风效率，根据所述总风量反馈值和所述总风量设定值确定总风量增加值；

61、第一调节模块，用于若所述总风量增加值归属于预设区间中的最小区间，生化池对应的支管阀门的当前开度小于第一预设值，且所述当前鼓风机总出风效率低于第二预设值时，对所述支管阀门进行调节，若所述支管阀门的当前开度大于或等于所述第一预设值，按预设增量增加鼓风机总出风量；

62、第二调节模块，用于当所述总风量增加值属于所述最小区间外，对鼓风机进行调节以增加鼓风机总出风量。

63、本技术还提供一种曝气风量耦合控制装置，包括存储器，用于存储计算机程序；

64、处理器，用于执行所述计算机程序时实现所述的曝气风量耦合控制方法的步骤。

65、本技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时所述的曝气风量耦合控制方法的步骤。

66、本技术所提供的一种曝气风量耦合控制方法，包括：获取总风量反馈值和总风量设定值，根据总风量反馈值和总风量设定值执行总风量控制策略，总风量控制策略包括总风量增加控制策略或总风量减少控制策略；总风量增加控制策略包括：确定当前鼓风机总出风效率，根据总风量反馈值和总风量设定值确定总风量增加值；若总风量增加值归属于预设区间中的最小区间，生化池对应的支管阀门的当前开度小于第一预设值，且当前鼓风机总出风效率低于第二预设值时，对支管阀门进行调节，若支管阀门的当前开度大于或等于第一预设值，按预设增量增加鼓风机总出风量；当总风量增加值属于最小区间外，对鼓风机进行调节以增加鼓风机总出风量。本技术从全局调度调控，根据总风量增加值、阀门开度和鼓风机总出风效率决定是对支管阀门进行调节还是对鼓风机进行调节，有效避免反复调节支管阀门和鼓风机，能够提高阀门和鼓风机的使用寿命；另，在支管阀门的当前开度和当前鼓风机总出风效率低于各自对应的预设值时，对支管阀门进行调节，可降低鼓风机的空气阻力，避免鼓风机憋压运行，从而降低了鼓风机的能耗。

67、此外，总风量减少控制策略是根据总风量减少值对鼓风机进行调节以降低鼓风机总出风量，也可以有效避免鼓风机憋压运行。对支管阀门进行调节时，确定生化池的所需风量，并根据所需风量确定目标阀门开度，按照计算出的目标阀门开度控制支管阀门开度即可，可省去dcs系统频繁的阀门控制，进一步提高阀门的使用寿命。对鼓风机进行调节时，判断总风量增加值或总风量减少值所属的区间，确定单次调节幅度和调节的时间间隔，可稳定跟踪分区风量反馈值和总风量反馈值，降低生化区的风量波动，从而可避免目标溶解氧波动大和出水水质不稳定情况。

68、一种曝气风量耦合装置、介质和智能曝气系统等有益效果与方法对应，效果如上。本技术的智能曝气系统直接代替鼓风机mcp的功能，节约了设备成本。