CN112919606A - 陶瓷麻石塔循环水的处理系统、电路及pH值控制方法 - Google Patents

陶瓷麻石塔循环水的处理系统、电路及pH值控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及陶瓷麻石塔循环水的处理系统、电路及pH值控制方法。处理系统包括经管道顺序连通的麻石塔、内置pH检测仪的储水池、水泵、麻石塔的封闭回路和储水池另一管路顺序连通的电动阀、液碱储存罐，及电气控制电路。控制方法包括：⑴把麻石塔的水流入储水池中；⑵通过pH检测仪读取储水池中的pH值并实时发送到PLC控制器进行数据比较；⑶判断pH值是否在设定值范围，若判断为否，PLC控制器根据pH的反馈值并经PID运算后，发送电流信号控制液碱罐的电动阀开度，返回；若判断为是，则进入下一步骤；⑷水泵开启并把处理后储水池中的水抽到麻石塔循环利用。

Description

陶瓷麻石塔循环水的处理系统、电路及pH值控制方法
技术领域
本发明属于陶瓷行业的废物处理技术领域，特别涉及陶瓷麻石塔循环水的处理系统、电气控制电路及pH值控制方法。
背景技术
随着现代工业的发展，环境污染已成为世界各国共同面临的一项重要问题，各国对环保日益重视。陶瓷行业作为一个高能耗、高污染的行业，在陶瓷生产过程中排放大量含二氧化硫的烟气，对生态环境造成污染，为使烟气排放符合国家环保标准要求，陶企需要对窑炉喷雾塔产生的烟气进行脱硫处理，而行业内普遍使用麻石塔辅以添加一定量的液碱和水对这种烟气进行脱硫处理，其基本反应原理即反应过程为：
SO2+NaOH→Na2SO3+H2O
NaOH+SO2+H2O→2NaHSO3
在烟气脱硫的过程中会产生一定量的酸性废水，为更好实现经济效益最大化的同时达到废水少或无排放的目的，国内的陶瓷厂家一般都会把这种酸性废水进行处理后再进行循环利用，其普遍操作方法是把脱硫后产生的水引入储水池内，利用pH试纸对储水池中的脱硫废水pH值进行检测，然后根据检测到的pH值，将存放在储存罐中的液碱通过导流管上的调节阀通断控制引入到储水池中进行调整，液碱的加入量视脱硫废水的pH值检测数据和储存量决定，当储水池中的水达到预先设定pH值允许使用范围时再重新抽到麻石塔循环利用，以此提升水资源的复用率。然而，为确保满足麻石塔脱硫对储水池中的水pH值控制标准的需求，需要工作人员每天定时对储水池中的水进行pH值检测，再根据测试出来的pH值数据调整确定液碱的添加量，重复性的操作不仅增加员工的工作强度，容易使员工产生疲劳而导致检测出错，而且将人为因素引入到液碱添加控制环节，使液碱添加量在精度上存在不稳定性，影响循环水pH值的控制，进而影响麻石塔脱硫的效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种通过自动检测和实时监控循环水的pH值数据控制液碱的添加量来替代人工检测、添加液碱操作环节，使整个麻石塔循环水处理环节实现无人化自动控制，达到减员增效的目的，并依麻石塔脱硫的需要，按系统预先设定值判定并指令电动阀的通断来控制液碱的加入量，使其循环水的pH值长期保持在允许使用弱碱范围内陶瓷麻石塔循环水的处理系统、电气控制电路。本发明的另一目的是提供一种通过系统设定值判定来控制调节液碱的加入量，使循环水的pH 值恒定保持在允许使用范围内，添加精准性高，采用pH检测仪自动检测和实时收集分析循环水pH值，并通过系统精准控制液碱的添加量，简化了工艺流程，使整个麻石塔循环水处理环节区域实现无人自动化控制并用于陶瓷行业麻石塔循环水的pH值控制方法。本发明的再一目的是提供一种用于不同工业产生的酸性或碱性废水的回收处理循环应用中，根据不同废水的pH值精准控制添加剂加入量，使废水在循环利用时的pH值长期保持在允许使用范围内，自动化程度高用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统。
本发明的技术解决方案是所述用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统，其特殊之处在于，所述处理系统包括经管道顺序连通的麻石塔、内置pH检测仪的储水池、水泵、麻石塔的封闭回路和储水池另一管路顺序连通的电动阀、液碱储存罐，以及电气控制电路。
作为优选：所述电气控制电路包括PLC控制器、pH检测仪、触摸屏、电动阀、变频器、水泵；所述PLC控制器以通讯的方式接受和发送pH检测仪、触摸屏、变频器、水泵和电动阀的信号。
作为优选：所述电气控制电路中的pH检测仪检测麻石塔脱硫后流入储水池中水的pH值，并通过RS485通讯方式向PLC控制器发送实时检测到的pH值，再通过触摸屏设定pH值，并以RS232通讯方式发送给PLC控制器，通过PLC控制器内部比较pH检测仪的反馈值和触摸屏的设定值，判定处理后的水是否符合要求，pH值的设定值为7～8，如满足触摸屏设定的pH值，则经PLC控制器发送启停信号给变频器，再通过变频器控制水泵，把储水池中的水抽到麻石塔中循环利用；如不满足触摸屏设定的pH值，PLC 控制器根据pH检测仪实时传送回来的pH值进行PID运算，并把经过PID 运算后的输出值转换为4～20ma的电流信号发送到电动阀控制其开度，从而控制液碱的加入量以满足触摸屏设定的pH值的要求。
作为优选：所述PID运算公式：
y＝Kp[(b·w-x)+(w-x)/TI+TD·S(c·w-x)/(a·TD·S+1)]
式中：y—PID算法输出值；Kp—比例增益系数；S—拉普拉斯运算符； b—比例作用权重；w—pH设定值；x—pH检测值；TI—积分作用时间； TD—微分作用时间；a—微分延迟系数(微分延迟T1＝a×TD)；c—微分作用权重；
为达到稳定精确的pH值控制效果，参数设定：比例增益系数Kp设为2，积分作用时间TI设为30S，微分作用时间TD设为0S，比例作用权重b设为 1，微分作用权重c设为1，微分延迟系数c设为1。
本发明的另一技术解决方案是所述用于陶瓷行业麻石塔循环水处理系统的电气控制电路，其特殊之处在于，包括PLC控制器、pH检测仪、触摸屏、电动阀、变频器、水泵；所述PLC控制器以通讯的方式接受和发送pH 检测仪、触摸屏、变频器、水泵和电动阀的信号。
作为优选：所述电气控制电路中的pH检测仪检测水的pH值，并通过 RS485通讯方式向PLC控制器发送实时检测到的pH值，再通过触摸屏设定pH值，并以RS232通讯方式发送给PLC控制器，通过PLC控制器内部比较pH检测仪的反馈值和触摸屏的设定值，判定处理后的水是否符合要求，pH 值的设定值为7～8，如满足触摸屏设定的pH值，则经PLC控制器发送启停信号给变频器，再通过变频器控制水泵，把储水池中的水抽到麻石塔中循环利用；如不满足触摸屏设定的pH值，PLC控制器根据pH检测仪实时传送回来的pH值进行PID运算，并把经过PID运算后的输出值转换为4～20ma 的电流信号发送到电动阀控制其开度，从而控制液碱的加入量以满足触摸屏设定的pH值的要求。
作为优选：所述PID运算公式：
y＝Kp[(b·w-x)+(w-x)/TI+TD·S(c·w-x)/(a·TD·S+1)]
式中：y—PID算法输出值；Kp—比例增益系数；S—拉普拉斯运算符； b—比例作用权重；w—pH设定值；x—pH检测值；TI—积分作用时间；TD—微分作用时间；a—微分延迟系数(微分延迟T1＝a×TD)； c—微分作用权重；
为达到稳定精确的pH值控制效果，参数设定：比例增益系数Kp设为2，积分作用时间TI设为30S，微分作用时间TD设为0S，比例作用权重b设为 1，微分作用权重c设为1，微分延迟系数c设为1。
本发明的另一技术解决方案是所述用于陶瓷行业麻石塔循环水的pH值控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
⑴先把麻石塔的流出水放到储水池中；
⑵通过pH检测仪读取储水池中的pH值并实时发送到PLC控制器进行数据比较；
⑶判断pH值是否在设定值7～8的范围，若判断为否，则PLC控制器根据pH的反馈值并进行PID运算后，发送输出值转换为4～20ma的电流信号控制液碱罐的电动阀开度，返回步骤⑵；若判断为是，则进入下一步骤；
⑷水泵开启并把处理后储水池中的水抽到麻石塔循环利用。
与现有技术相比，本发明的有益效果:
⑴本发明的整个陶瓷麻石塔循环水pH值处理过程高效便捷，液碱添加量精准不浪费，有效提高了麻石塔的脱硫效果。
⑵本发明把人工检测pH值和添加液碱或石灰水环节简化，使整个麻石塔循环水处理环节区域实现了无人自动化控制，达到企业减员增效目的的同时并减轻了工作人员的劳动强度，提高了循环水处理效率。
⑶本发明所述的陶瓷麻石塔循环水处理系统自动化程度高，保证了麻石塔的脱硫效果，降低了生产成本，操作性能强，适用范围广，大幅提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明麻石塔脱硫循环水处理系统示意图；
图2是本发明麻石塔脱硫循环水处理系统电气控制原理图；
图3是本发明麻石塔脱硫循环水处理pH值控制流程图。
主要组件符号说明：
液碱储存罐1 第一管道2 电动阀3 第二管道4
储水池5 pH检测仪6 第三管道7 第四管道8
水泵9 第五管道10 麻石塔11
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1所示，用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统，所述系统中的麻石塔11经第三管道7连通储水池5、储水池5内置有pH检测仪6，储水池5分两路：一路经第四管道8连接水泵9，水泵9再经第五管道10 回到麻石塔11形成封闭回路，另一路经第二管道4依次连接电动阀3和液碱储存罐1；所述系统还包括电气控制电路。
请参阅图2所示，所述电气控制电路包括PLC控制器、pH检测仪、触摸屏、电动阀、变频器、水泵；所述PLC控制器以通讯的方式接受和发送pH检测仪、触摸屏、变频器、水泵和电动阀的信号。
请参阅图1、图2所示，所述电气控制电路控制过程：所述pH检测仪 6检测麻石塔11脱硫后流入储水池5中水的pH值，并通过RS485通讯方式向PLC控制器发送实时检测到的pH值，再通过触摸屏设定pH值，并以 RS232通讯方式发送给PLC控制器，通过PLC控制器内部比较pH检测仪的反馈值和触摸屏的设定值，判定处理后的水是否符合要求，pH值的设定值为7～8，如满足触摸屏设定的pH值，则经PLC控制器发送启停信号给变频器，再通过变频器控制水泵9，把储水池5中的水抽到麻石塔11中循环利用；如不满足触摸屏设定的pH值，PLC控制器根据pH检测仪6实时传送回来的pH值进行PID运算，并把经过PID运算后的输出值转换为4～20ma的电流信号发送到电动阀控制其开度，从而控制液碱的加入量以满足触摸屏设定的pH值的要求。
所述PID运算公式：
y＝Kp[(b·w-x)+(w-x)/TI+TD·S(c·w-x)/(a·TD·S+1)]
式中：y—PID算法输出值；Kp—比例增益系数；S—拉普拉斯运算符； b—比例作用权重；w—pH设定值；x—pH检测值；TI—积分作用时间；TD—微分作用时间；a—微分延迟系数(微分延迟T1＝a×TD)； c—微分作用权重；
为达到稳定精确的pH值控制效果，参数设定：比例增益系数Kp设为2，积分作用时间TI设为30S，微分作用时间TD设为0S，比例作用权重b设为 1，微分作用权重c设为1，微分延迟系数c设为1。
请参阅图3所示用于陶瓷行业麻石塔循环水的pH值控制方法，包括以下步骤：
⑴先把麻石塔11的流出水放到储水池5中；
⑵通过pH检测仪6读取储水池5中的pH值并实时发送到PLC控制器进行数据比较；
⑶判断pH值是否在设定值7～8的范围，若判断为否，则PLC控制器根据pH的反馈值并进行PID运算后，发送输出值转换为4～20ma的电流信号控制液碱储存罐1的电动阀开度，返回步骤⑵；若判断为是，则进入下一步骤；
⑷水泵开启并把处理后储水池5中的水抽到麻石塔11循环利用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括经管道顺序连通的麻石塔、内置pH检测仪的储水池、水泵、麻石塔的封闭回路和储水池另一管路顺序连通的电动阀、液碱储存罐，以及电气控制电路。
2.根据权利要求1所述用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统，其特征在于，所述电气控制电路包括PLC控制器、pH检测仪、触摸屏、电动阀、变频器、水泵；所述PLC控制器以通讯的方式接受和发送pH检测仪、触摸屏、变频器、水泵和电动阀的信号。
3.根据权利要求2所述用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统，其特征在于，所述电气控制电路中的pH检测仪检测麻石塔脱硫后流入储水池中水的pH值，并通过RS485通讯方式向PLC控制器发送实时检测到的pH值，再通过触摸屏设定pH值，并以RS232通讯方式发送给PLC控制器，通过PLC控制器内部比较pH检测仪的反馈值和触摸屏的设定值，判定处理后的水是否符合要求，pH值的设定值为7～8，如满足触摸屏设定的pH值，则经PLC控制器发送启停信号给变频器，再通过变频器控制水泵，把储水池中的水抽到麻石塔中循环利用；如不满足触摸屏设定的pH值，PLC控制器根据pH检测仪实时传送回来的pH值进行PID运算，并把经过PID运算后的输出值转换为4～20ma的电流信号发送到电动阀控制其开度，从而控制液碱的加入量以满足触摸屏设定的pH值的要求。
4.根据权利要求3所述用于陶瓷行业麻石塔循环水的处理系统，其特征在于，所述PID运算公式：
y＝Kp[(b·w-x)+(w-x)/TI+TD·S(c·w-x)/(a·TD·S+1)]
式中：y—PID算法输出值；Kp—比例增益系数；S—拉普拉斯运算符；b—比例作用权重；w—pH设定值；x—pH检测值；TI—积分作用时间；TD—微分作用时间；a—微分延迟系数(微分延迟T1＝a×TD)；c—微分作用权重；
为达到稳定精确的pH值控制效果，参数设定：比例增益系数Kp设为2，积分作用时间TI设为30S，微分作用时间TD设为0S，比例作用权重b设为1，微分作用权重c设为1，微分延迟系数c设为1。
5.一种用于陶瓷行业麻石塔循环水处理系统的电气控制电路，其特征在于，包括PLC控制器、pH检测仪、触摸屏、电动阀、变频器、水泵；所述PLC控制器以通讯的方式接受和发送pH检测仪、触摸屏、变频器、水泵和电动阀的信号。
6.根据权利要求5所述用于陶瓷行业麻石塔循环水处理系统的电气控制电路，其特征在于，所述电气控制电路中的pH检测仪检测水的pH值，并通过RS485通讯方式向PLC控制器发送实时检测到的pH值，再通过触摸屏设定pH值，并以RS232通讯方式发送给PLC控制器，通过PLC控制器内部比较pH检测仪的反馈值和触摸屏的设定值，判定处理后的水是否符合要求，pH值的设定值为7～8，如满足触摸屏设定的pH值，则经PLC控制器发送启停信号给变频器，再通过变频器控制水泵，把储水池中的水抽到麻石塔中循环利用；如不满足触摸屏设定的pH值，PLC控制器根据pH检测仪实时传送回来的pH值进行PID运算，并把经过PID运算后的输出值转换为4～20ma的电流信号发送到电动阀控制其开度，从而控制液碱的加入量以满足触摸屏设定的pH值的要求。
7.根据权利要求8所述用于陶瓷行业麻石塔循环水处理系统的电气控制电路，其特征在于，所述PID运算公式：
y＝Kp[(b·w-x)+(w-x)/TI+TD·S(c·w-x)/(a·TD·S+1)]
式中：y—PID算法输出值；Kp—比例增益系数；S—拉普拉斯运算符；b—比例作用权重；w—pH设定值；x—pH检测值；TI—积分作用时间；TD—微分作用时间；a—微分延迟系数(微分延迟T1＝a×TD)；c—微分作用权重；
为达到稳定精确的pH值控制效果，参数设定：比例增益系数Kp设为2，积分作用时间TI设为30S，微分作用时间TD设为0S，比例作用权重b设为1，微分作用权重c设为1，微分延迟系数c设为1。
8.一种用于陶瓷行业麻石塔循环水的pH值控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
⑴先把麻石塔的流出水放到储水池中；
⑵通过pH检测仪读取储水池中的pH值并实时发送到PLC控制器进行数据比较；
⑶判断pH值是否在设定值7～8的范围，若判断为否，则PLC控制器根据pH的反馈值并进行PID运算后，发送输出值转换为4～20ma的电流信号控制液碱罐的电动阀开度，返回步骤⑵；若判断为是，则进入下一步骤；
⑷水泵开启并把处理后储水池中的水抽到麻石塔循环利用。
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