CN112125359A - 一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统及控制方法 - Google Patents

一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统及控制方法，属于工业循环水控制领域。自动加药控制系统中设有指标检测系统，指标检测系统实时监测水池内水的各项指标，并传输给控制系统，当水池内水的硬度大于等于硬度阈值，控制系统控制排污泵开启，直至硬度小于阈值，此时水池内水的实时储水量小于控制系统中设置的储水规定量，控制给水阀打开，对水池进行补水，直至储水量等于储水规定量，关闭给水阀，实现水池内部的换水；然后控制系统判定水池内部的指标是否达标，并通过加药泵的开启或流量调节，使得水池内部的指标达标。本发明系统维护方便、能精确维持水池中水的容量，且能实时对水池中各项指标进行自动检测、精准调节。

Description

一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于工业循环水控制领域，具体涉及一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统及控制方法。
背景技术
循环水加药装置是一种全新概念的化学水处理加药设备，广泛于火力发电、石油、化工等行业炉水处理系统、原水处理系统以及废水处理系统。它是由计量泵、溶液箱、控制系统、管路及阀门等组件安装在同一底座上，实现药液溶配、计量投加功能。按其用途分为联氨除氧加药装置、缓腐蚀剂加药装置、调节PH值加酸(碱)装置以及硫酸亚铁镀膜加药装置等。按其形式分一泵一箱、两泵两箱、三泵两箱、多泵多箱等。现有的循环水加药装置在使用时，虽然利用各类监测仪监测水池的水质和储水量，进行加药或补水，但是无法精准的把握加水量或者加药量。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统及控制方法，精准把握加水量和加药量。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统，包括水池和控制系统，水池分别与加药泵、排污泵、外部水源连接，加药泵和排污泵均与控制系统信号连接；所述加药泵与药箱连通，药箱内储存有氯化铝、钝化剂、稀硫酸、絮凝剂和次氯酸钠溶液；排污泵与污垢收集装置连通；水池与外部水源通过设有给水阀的管道连接，给水阀与控制系统信号连接；所述水池中设有指标检测系统，指标检测系统包括液位传感器、pH监测仪、悬浮物检测仪、铁离子监测仪、浊度监测仪以及硬度监测仪，指标检测系统与控制系统信号连接。
上述技术方案中，所述水池还通过给水泵给电炉、连铸提供冷却水，电炉、连铸的冷却水流经冷却塔，最终流回水池。
一种适用于电炉水系统的自动加药控制方法，指标检测系统实时监测水池内水的各项指标，并传输给控制系统，当水池内水的硬度H大于等于硬度阈值Hmax，控制系统控制排污泵开启，直至硬度H小于阈值Hmax，此时水池内水的实时储水量W小于控制系统中设置的储水规定量Wmin，控制给水阀打开，对水池进行补水，直至储水量W等于储水规定量Wmin，关闭给水阀，实现水池内部的换水；控制系统判定水池内部的指标是否达标，并通过加药泵的开启或流量调节，使得水池内部的指标达标；所述水池内部的指标包括pH值、悬浮物、铁离子浓度和浊度。
进一步，所述pH值、悬浮物、铁离子浓度和浊度分别由pH监测仪、悬浮物检测仪、铁离子监测仪和浊度监测仪实时获取。
更进一步，所述排污泵进行排水，排水量＝[系统离子含量+(源水硬度*日蒸发量)-(硬度阈值Hmax*系统总水量)]/检测硬度，其中系统离子含量由硬度监测仪实时获取，源水硬度为外界水源的硬度，日蒸发量＝蒸发消耗的水量*24，系统总水量为设定的常数。
更进一步，在对水池进行补水过程中，还存在给水泵供于电炉、连铸两区域使用后蒸发消耗的水量，其中蒸发消耗的水量＝循环水量*循环水温差*(当地蒸发系数/100)*工作时间，其中循环水量由给水泵的出水量获取，循环水温差由冷却塔进出水处的温度计获得，当地蒸发系数由当地气象局统计获取。
更进一步，当铁离子浓度超过设定的阈值时，控制系统开启钝化剂加药泵，直至水池内部的铁离子浓度达标，停止加药。
更进一步，当PH值不达标，通过加药泵加入稀硫酸或次氯酸钠进行调节，分别用于降低PH或增大PH值，加入的目标药剂量＝系统总水量*氢/氢氧根离子摩尔量-系统总氢/氢氧根离子摩尔量，氢/氢氧根离子摩尔量以及系统总氢/氢氧根离子摩尔量由PH监测仪获取。
更进一步，所述悬浮物对应的絮凝剂加药泵为常开式，当悬浮物偏高时，通过提升加药速率进行调节，目标药剂流量S2＝S1*(目标悬浮物值/检测悬浮物值)，其中S1为药剂流量，是由加药泵进行设置的固定值。
更进一步，所述浊度对应的氯化铝加药泵为常开式，当浊度偏高时，通过提升加药速率进行调节，目标药剂流量T2＝T1*(目标浊度值/检测浊度值)，其中T1为药剂流量，是由加药泵进行设置的固定值。
本发明的有益效果为：本发明适用于电炉水系统的自动加药系统，由硬度监测仪实时监测水池内水的硬度，当硬度超标时，通过开启排污泵，实现水池内部硬度的减小；然后控制给水阀打开，对水池进行补水，直至储水量等于储水规定量，控制给水阀关闭，实现水池内部的换水，储水量由液位传感器实时获取的水位控制；在对水池进行补水过程中，获取给水泵供于电炉、连铸两区域使用后蒸发消耗的水量，便于知晓冷却水的消耗量；完成水池内部换水后，控制系统判定水池内部的指标是否达标，并通过加药泵的开启或流量调节，使得水池内部的指标达标；本发明中的排污泵排水量、加入稀硫酸或次氯酸钠的目标药剂量以及絮凝剂、氯化铝的目标药剂量均通过设定的公式计算获取，能够精准把控水池的加药量。本发明系统维护方便、耗水量小、能维持水池中水的容量，并能实时对水池中各项指标进行自动检测、精准调节。
附图说明
图1为本发明所述适用于电炉水系统的自动加药控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统，包括水池、加药泵、排污泵、给水阀、控制系统和指标检测系统，水池通过水管与加药泵、给水泵、排污泵连接，加药泵、给水泵、排污泵均与控制系统信号连接；加药泵与药箱连通，药箱内储存有氯化铝、钝化剂、稀硫酸、絮凝剂和次氯酸钠溶液，在控制系统的控制下，向水池加入定量药液；给水泵通过管道给电炉或连铸提供冷却水，电炉或连铸的冷却水还流经冷却塔，最终流回水池；排污泵与污垢收集装置连通，在控制系统的控制下，实现水池中过量污水的排出；水池还通过水管与外界水源连通，水管上设有给水阀，给水阀由控制系统控制；水池中设有指标检测系统，指标检测系统包括液位传感器、pH监测仪、悬浮物检测仪、铁离子监测仪、浊度监测仪以及硬度监测仪，指标检测系统与控制系统信号连接；液位传感器实时监测水池中的水位，并传输给控制系统；pH监测仪实时监测水池中的pH值，并传输给控制系统；悬浮物检测仪实时监测水池中的悬浮物，并传输给控制系统；铁离子监测仪实时监测水池中的铁离子浓度，并传输给控制系统；浊度监测仪实时监测水池内水的浊度，并传输给控制系统；硬度监测仪实时监测水池内水的硬度，并传输给控制系统。
一种适用于电炉水系统的自动加药控制方法，具体包括：
指标检测系统实时监测水池内水的各项指标，并传输给控制系统；水池内水的各项指标包括硬度、水位、pH值、悬浮物、铁离子浓度和浊度；
当硬度监测仪实时监测水池内水的硬度H大于等于控制系统中设置的硬度阈值Hmax，控制系统控制排污泵开启，将水池内的水排出，直至硬度H小于阈值Hmax；排水量的计算公式为：排水量＝[系统离子含量+(源水硬度*日蒸发量)-(硬度阈值Hmax*系统总水量)]/检测硬度，其中系统离子含量由硬度监测仪实时获取，源水硬度为外界水源的硬度，日蒸发量＝蒸发消耗的水量*24，系统总水量为设定的常数；
当硬度监测仪实时监测水池内水的硬度H小于控制系统中设置的硬度阈值Hmax，由于排污的进行，此时水池内水的实时储水量W小于控制系统中设置的储水规定量Wmin时，控制给水阀打开，对水池进行补水，直至储水量W等于储水规定量Wmin，补水量由液位传感器实时监测的水位确定，在水池底面积已知的情况下，储水量与水位成正比，相应的，储水规定量Wmin由规定水位确定；在对水池进行补水过程中，还存在给水泵供于电炉、连铸两区域使用后蒸发消耗的水量，其中蒸发消耗的水量计算公式为：蒸发消耗的水量＝循环水量*循环水温差*(当地蒸发系数/100)*工作时间，其中蒸发消耗的水量单位是吨，循环水量由给水泵的出水量获取，单位为m3/h或t/h，循环水温差由冷却塔进出水处的温度计获得，单位是℃，当地蒸发系数由当地气象局统计获取，工作时间的单位是小时；
当硬度监测仪实时监测水池内水的硬度H小于控制系统中设置的硬度阈值Hmax，且水池内水的实时储水量W大于等于储水规定量Wmin时，控制系统控制给水阀关闭，实现水池内部的换水；完成水池内部换水后，控制系统判定pH值、悬浮物、铁离子浓度和浊度是否达标，具体为：
(1)换水后需加药对管道内部进行钝化，即药剂在管道内壁上发生化学反应，使表面形成保护膜，不再有铁离子进入水池，当铁离子浓度F超过控制系统设定的阈值Fmax时，开启钝化剂加药泵，直至水池内部的铁离子浓度达标，停止加药；
(2)当PH值不达标，即水池中的PH值大于或小于设定值，通过加药泵加入稀硫酸或次氯酸钠进行调节，分别用于降低PH或增大PH值，加入稀硫酸或次氯酸钠的目标药剂量计算公式为：目标药剂量(mol)＝系统总水量*氢(或氢氧根)离子摩尔量-系统总氢(或氢氧根)离子摩尔量，氢(或氢氧根)离子摩尔量以及系统总氢(或氢氧根)离子摩尔量由PH监测仪获取；
(3)悬浮物对应的加药泵为常开式，药剂为絮凝剂，药剂流量S1(单位：L/min)为固定值，由加药泵进行设置，当悬浮物偏高时，通过提升加药速率进行调节，目标药剂流量S2＝S1*(目标悬浮物值/检测悬浮物值)；
(4)浊度对应的加药泵为常开式，药剂为氯化铝，药剂流量T1(单位：L/min)为固定值，由加药泵进行设置，当浊度偏高时，通过提升加药速率进行调节，目标药剂流量T2＝T1*(目标浊度值/检测浊度值)。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于电炉水系统的自动加药控制系统，其特征在于，包括水池和控制系统，水池分别与加药泵、排污泵、外部水源连接，加药泵和排污泵均与控制系统信号连接；所述加药泵与药箱连通，药箱内储存有氯化铝、钝化剂、稀硫酸、絮凝剂和次氯酸钠溶液；排污泵与污垢收集装置连通；水池与外部水源通过设有给水阀的管道连接，给水阀与控制系统信号连接；所述水池中设有指标检测系统，指标检测系统包括液位传感器、pH监测仪、悬浮物检测仪、铁离子监测仪、浊度监测仪以及硬度监测仪，指标检测系统与控制系统信号连接。
2.根据权利要求1所述的适用于电炉水系统的自动加药控制系统，其特征在于，所述水池还通过给水泵给电炉、连铸提供冷却水，电炉、连铸的冷却水流经冷却塔，最终流回水池。
3.一种适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，指标检测系统实时监测水池内水的各项指标，并传输给控制系统，当水池内水的硬度H大于等于硬度阈值Hmax，控制系统控制排污泵开启，直至硬度H小于阈值Hmax，此时水池内水的实时储水量W小于控制系统中设置的储水规定量Wmin，控制给水阀打开，对水池进行补水，直至储水量W等于储水规定量Wmin，关闭给水阀，实现水池内部的换水；控制系统判定水池内部的指标是否达标，并通过加药泵的开启或流量调节，使得水池内部的指标达标；所述水池内部的指标包括pH值、悬浮物、铁离子浓度和浊度。
4.根据权利要求3所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，所述pH值、悬浮物、铁离子浓度和浊度分别由pH监测仪、悬浮物检测仪、铁离子监测仪和浊度监测仪实时获取。
5.根据权利要求4所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，所述排污泵进行排水，排水量＝[系统离子含量+(源水硬度*日蒸发量)-(硬度阈值Hmax*系统总水量)]/检测硬度，其中系统离子含量由硬度监测仪实时获取，源水硬度为外界水源的硬度，日蒸发量＝蒸发消耗的水量*24，系统总水量为设定的常数。
6.根据权利要求4所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，在对水池进行补水过程中，还存在给水泵供于电炉、连铸两区域使用后蒸发消耗的水量，其中蒸发消耗的水量＝循环水量*循环水温差*(当地蒸发系数/100)*工作时间，其中循环水量由给水泵的出水量获取，循环水温差由冷却塔进出水处的温度计获得，当地蒸发系数由当地气象局统计获取。
7.根据权利要求4所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，当铁离子浓度超过设定的阈值时，控制系统开启钝化剂加药泵，直至水池内部的铁离子浓度达标，停止加药。
8.根据权利要求4所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，当PH值不达标，通过加药泵加入稀硫酸或次氯酸钠进行调节，分别用于降低PH或增大PH值，加入的目标药剂量目标药剂量＝系统总水量*氢/氢氧根离子摩尔量-系统总氢/氢氧根离子摩尔量，氢/氢氧根离子摩尔量以及系统总氢/氢氧根离子摩尔量由PH监测仪获取。
9.根据权利要求4所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，所述悬浮物对应的絮凝剂加药泵为常开式，当悬浮物偏高时，通过提升加药速率进行调节，目标药剂流量S2＝S1*(目标悬浮物值/检测悬浮物值)，其中S1为药剂流量，是由加药泵进行设置的固定值。
10.根据权利要求4所述的适用于电炉水系统的自动加药控制方法，其特征在于，所述浊度对应的氯化铝加药泵为常开式，当浊度偏高时，通过提升加药速率进行调节，目标药剂流量T2＝T1*(目标浊度值/检测浊度值)，其中T1为药剂流量，是由加药泵进行设置的固定值。
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