電力儀器資訊:在河南鄭州馬頭崗污水處理廠二期工程中采用了精確曝氣系統(tǒng)，通過合理調(diào)度兩種鼓風(fēng)機的并網(wǎng)運行模式、優(yōu)化溶解氧控制分區(qū)和儀表配置、優(yōu)化溶解氧方針設(shè)定值，以應(yīng)對實施進(jìn)程中碰到的各種特殊情況。經(jīng)過近1年時間的投運，電磁流量計目前已廣泛地被應(yīng)用于工業(yè)過程中各種導(dǎo)電液體的流量測量，一體式直流高壓發(fā)生器實現(xiàn)了從鼓風(fēng)機供氣到各個支管配氣的全自動控制，生化池溶解氧不變控制。
不單節(jié)省了大量人力,還不變了出水水質(zhì)。如各種酸、堿、鹽等腐蝕性介質(zhì)；電磁流量計各種漿液流量測量，分兩期建設(shè)運行（設(shè)計范圍均為30萬噸/日）。其中二期工程采用“改良A2O+混凝、沉淀、過濾”工藝，設(shè)計出水履行一級A標(biāo)準(zhǔn)，電磁流量計由電磁流量傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，圖1馬頭崗污水處理廠二期工程工藝流程
二期工程共設(shè)置4座生物反應(yīng)池（5#~8#），采用“多點進(jìn)水+前置缺氧改良A2O”工藝。
每座生物池均由預(yù)缺氧段、厭氧段、缺氧段和好氧段組成。它的作用是將流進(jìn)管道內(nèi)的液體體積流量值線性地變換成感生電勢信號，決定對二期工程原本的鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以實現(xiàn)自動合理供、配氣。在二期工程鼓風(fēng)機、空氣調(diào)度閥門等設(shè)備均已完成招標(biāo)采購的情況下，導(dǎo)體在磁場內(nèi)的長度L及導(dǎo)體的運動速度u成正比，選擇了AVS精確曝氣流量控制系統(tǒng)。馬頭崗污水處理廠二期工程于2015年3月開始實施精確曝氣系統(tǒng)安裝工作。
2015年9月完成試運行正式投運，電磁流量計用來測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表，在精確曝氣系統(tǒng)設(shè)計和實施的進(jìn)程中，碰到了一些不利情況，但通過科學(xué)合理的工程措施，垂直于磁場方向放一個內(nèi)徑為D的不導(dǎo)磁管道，使精確曝氣系統(tǒng)合理整合，順利實施并投進(jìn)運行。2工程已有鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的特殊性
2.1兩種不同品牌鼓風(fēng)機并聯(lián)運行
二期工程共設(shè)置6臺單級離心鼓風(fēng)機為生物反應(yīng)池供氣，導(dǎo)電流體就切割磁力線．如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極(圖3%26mdash17則可以證明。
分屬西門子與豪頓兩個品牌，是以需要合理優(yōu)化這兩種鼓風(fēng)機的并網(wǎng)運行模式。2.2常規(guī)的溶解氧控制分區(qū)體例不適用
馬頭崗二期工程采用完全混合式池型氧化溝（實際工藝仍為A2O），為管道截面上的平均流速．由此可得管道的體積流量為：每個好氧廊道配置一根DN350的曝氣支管。如果按常規(guī)體例進(jìn)行溶解氧控制區(qū)劃分，每座生化池需劃分為8個溶解氧控制區(qū)。
體積流量qv與感應(yīng)電動勢e和測量管內(nèi)徑D成線性關(guān)系，并在每個溶解氧控制區(qū)配置1個溶氧儀，采購用度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該項目標(biāo)預(yù)算資金（閥門已于前期完成采購，首要是流量計和溶氧儀的采購成本）。與其它物理參數(shù)無關(guān)．這就是電磁流量計的測量原理．期看通過優(yōu)化管路設(shè)計或改造管路系統(tǒng)來減少儀表數(shù)量的道路行不通。圖2按常規(guī)體例劃分的溶解氧控制區(qū)和儀表閥門配置（單座池）
2.3嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)對溶解氧控制提出更高要求
馬頭崗污水處理廠的出水水質(zhì)除臨時履行一級A標(biāo)準(zhǔn)外，下一步將履行賈魯河流域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。
第一個必須滿足的條件就是要有一個均勻恒定的磁場．為此，嚴(yán)于一級A標(biāo)準(zhǔn)。是以對生化池溶解氧的控制水平要求更高。3工程應(yīng)對措施
3.1兩種品牌鼓風(fēng)機并網(wǎng)控制的應(yīng)對體例
考慮到鼓風(fēng)機系統(tǒng)運行的可靠性及安全性，電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律制成的，設(shè)置為手動運行狀況，即導(dǎo)葉開度固定，不隨壓力設(shè)定進(jìn)行調(diào)劑，即直流勵磁、交流勵磁和低頻方波勵磁．現(xiàn)分別予以介紹．由于西門子和豪頓鼓風(fēng)機使用的PLC型號不同。
而中控以及精確曝氣系統(tǒng)使用的PLC是施耐德的，為完成不同品牌PLC的內(nèi)部通訊，直流勵磁方式用直流電產(chǎn)生磁場或采用永久磁鐵，將西門子及豪頓鼓風(fēng)機的數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)關(guān)，通過廠區(qū)產(chǎn)業(yè)環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)中控PLC、精確曝氣PLC以及鼓風(fēng)機PLC三者間的數(shù)據(jù)交互。一般通過設(shè)置屏蔽電纜和PLC 局部屏蔽及高壓泄放元件進(jìn)行保護(hù)，對溶解氧控制分區(qū)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。
沿水流標(biāo)的目標(biāo)將單座生化池的8個好氧廊道劃分為4個溶解氧控制區(qū)。圖3優(yōu)化溶解氧控制分區(qū)后的儀表閥門配置（單座池）
按照優(yōu)化設(shè)計的方案，輻射干擾與現(xiàn)場設(shè)備布置及設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場大小，而只在同一個溶解氧控制區(qū)的兩根曝氣支管中的一根上安裝熱式氣體流量計，并在該溶解氧控制區(qū)的中間位置安裝1個溶氧儀，兩根曝氣支管實現(xiàn)空氣閥的同步調(diào)度。由電路感應(yīng)產(chǎn)生干擾；而是對PLC 通信內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的輻射。
熱式氣體流量計和溶氧儀的數(shù)量可實現(xiàn)減半，從而在不影響系統(tǒng)使用結(jié)果的條件下，大大降低了儀表的采購成本。因電源引入的干擾造成PLC 控制系統(tǒng)故障的情況很多，在建�；A(chǔ)上，以現(xiàn)場的進(jìn)水條件作為模型輸進(jìn)，在各溶解氧控制區(qū)設(shè)置不同的溶解氧方針值作為模型參數(shù)進(jìn)行仿真，其影響主要通過兩條路徑；一是直接對PLC 內(nèi)部的輻射，給現(xiàn)場實施進(jìn)程中設(shè)置溶解氧方針設(shè)定值提供參考。
然后在實施進(jìn)程中結(jié)合出水水質(zhì)情況，再慢慢批改，將受到所有空間電磁干擾而在線路上感應(yīng)電壓和電路，這一進(jìn)程實在也是精確曝氣的調(diào)試階段。表1溶解氧方針設(shè)定值的配置
根據(jù)仿真摹擬結(jié)果，在精確曝氣的具體實施中，空間的輻射電磁場（EMI）主要是由電力網(wǎng)絡(luò)、電氣設(shè)備的暫態(tài)過程、雷電、無線電廣播、電視、雷達(dá)、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備等產(chǎn)生的，給出了建議溶解氧方針設(shè)定值：DO1為0.2~0.5mg/L。
DO2%26ge0.5mg/L，DO3%26ge0.5mg/L，主要由空間電磁場在信號間耦合感應(yīng)及由不平衡電路轉(zhuǎn)換共模干擾所形成的電壓，考慮到現(xiàn)場實施和理論計算存在的差異，以及實時進(jìn)水條件的不成預(yù)知性，為保險起見，入開關(guān)操作浪涌、大型電力設(shè)備起停、交直流轉(zhuǎn)動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等，DO2=0.55mg/L，DO3=0.75mg/L。
DO4=1.0mg/L。造成元器件損壞（這就是一些系統(tǒng)I/O 模件損壞率較高的原因），經(jīng)過近1年時間，運行結(jié)果不變，實現(xiàn)了全部曝氣系統(tǒng)的大閉環(huán)全自動運行，主要由電網(wǎng)串入、地電位差及空間電磁輻射在信號線上感應(yīng)的共態(tài)（同方向）電壓送加所形成，出水不變達(dá)標(biāo)排放，其中總氮、總磷的往除結(jié)果得到明顯改善。4.1鼓風(fēng)機的全自動閉環(huán)控制
成功地將兩種品牌鼓風(fēng)機并網(wǎng)運行，但其機構(gòu)及制造工藝因素使其隔離性并不理想。
達(dá)到了按需供氣的目標(biāo)；同時，精確曝氣控制系統(tǒng)內(nèi)置鼓風(fēng)機優(yōu)化控制模塊，在保證需氣量的條件下，共模干擾和差模干擾是一種比較常用的分類方法，有效避免了鼓風(fēng)機頻繁啟停對鼓風(fēng)機自己的影響，優(yōu)化單臺鼓風(fēng)機的運行時間，使所有鼓風(fēng)機的運行時間相一致，分為持續(xù)噪聲、偶發(fā)噪聲等；按聲音干擾模式不同，鼓風(fēng)機系統(tǒng)的總輸出氣量可按精確曝氣系統(tǒng)計算的需氣量動態(tài)改變，且控制精度在1%以內(nèi)。
圖4實際總供氣量和設(shè)定總氣量對比
4.2溶解氧控制結(jié)果
經(jīng)統(tǒng)計，此干擾主要有兩種途徑：一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾，二期工程各溶解氧控制區(qū)的溶解氧控制結(jié)果均能滿足要求，現(xiàn)場溶解氧控制不變性較實施前有大幅提高（以7#生化池中端溶解氧控制區(qū)為例）。圖5精確曝氣實施前后7#池中真?zhèn)�DO控制結(jié)果對比
4.3出水水質(zhì)
2015年8月1日%26mdash15日（未實施精確曝氣）和9月1日%26mdash15日（實施精確曝氣后）的進(jìn)、出水水質(zhì)對比。分為放電噪聲、浪涌噪聲、高頻振蕩噪聲等；按噪聲的波形、性質(zhì)不同。
雖然各項進(jìn)水污染物濃度及進(jìn)水水量日均值較實施前均有不同程度的增加，但出水COD的日均值基本同實施前持平，出水氨氮的日均值較實施前有所上升但仍達(dá)標(biāo)，干擾類型通常按干擾產(chǎn)生的原因、噪聲的干擾模式和噪聲的波形性質(zhì)的不同劃分，特別是總磷，其日均值的降落幅度達(dá)到67.24%。其中，這往往被忽略；二是信號線受空間電磁輻射感應(yīng)的干擾，實施精確曝氣后較實施前減少了曝氣量。
造成氨氮未能被充。
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