【正文】 比 Υ=tl/(t2+tl )。 異步電動機的定子主磁通是以一定的轉速旋轉，旋轉磁場實際是 由 三個交變磁場合成的結果。兩者之間的差異可由轉差率表示，轉差率 s=( n0 n1)/n0根據(jù) n0=60f/p 可知，當頻率 f連續(xù)可調時，電動機的同步轉速 n0也連續(xù)可調，而異步電機的轉子轉速 n1， 總是比同步轉速略低一點，所以當 n1連續(xù)可調時 ， n1也是連續(xù)可調。 nn 1n 2n 3n 4f 3f 4f 2f 1of 1 f 2 f 3 f 4T k 4 T k 3 T k 2 T k 1 T M 圖 311 kf＝ km1 時的機械特性 由圖 311可知隨著 f 的下降，臨界轉矩 Tkx逐漸減少，電動機的帶負載能力也隨之下降。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補償?shù)某潭取?它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。該變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結構與功能，便于工 作人員進行操作，實現(xiàn)其控制功能。 Y2 系列電動機有兩種設計，一種適用于一般機械配套和出口需要，在輕載時有較高效率，在實際運行中有較 好 節(jié)能效果，且具有較高堵轉轉矩，此設計稱為Y2Y系列。 第 2種設計是滿載時有較高效率，更適用于長期運行和負載率較高河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 25 的使用場合，如水泵、風機配套，此設計稱為 Y2E系列，中心高 80～ 280mm，功率從 ～ 90kW。 液位差計 對格柵機的清污機進行控制，需要監(jiān)測格柵機兩側的液 位 差，在該系統(tǒng)中。 型號含義：如 Y2200L26E： “Y2” 表示異步電動機第二次改型設計，“ 200”表示中心高， “L” 表示機座長短號，“ 2”表示鐵心長度序號，“ 6”表示極數(shù)， “E” 表示第二種設計。電動機符合 JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電動機（機座號 63～ 355）技術條件。 電機出線盒置于電機機殼頂部 ， 整機結構緊湊、外形美觀大方，安裝尺寸符合 IEC 標準，具有高效、節(jié)能、起動轉矩大，使用維護方便等特點。全面而完善的保護功能為變頻器和電動機提供了良好的保護 功能 。它是一種風機水泵負載專用變頻器，能適用于各種變速驅動系 統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風機。而針對這種想象一般要采取電壓補償法。將上述兩個公式代入異步電動機的電磁轉矩公式可得變頻后的轉矩公式： 22212 2 21 2 1 232 [ ( ) ( ) ]um f N x x fp s r k UT k f s r r s k x x?? ? ? ? 其中： sx為頻率為 fx時的轉差率。產(chǎn)生轉子電流的必要條件是轉子繞組切割定子磁場的磁力線。 PWM 只需控制逆變電路 即 可實現(xiàn)，與 PAM 相比電路簡化了許多，因此在變頻調速中較常用。 （ 1） 脈幅調制 (PAM) 實現(xiàn)方法就是調節(jié)頻率的同時，也改變直流電壓的振幅值 。φ m增加將導致鐵芯的飽和，進而引起勵磁電流波形的畸變，這是不希望的結果，因此希望φ m保持基本不變。 相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經(jīng)濾波電容 Cd輸出直流電壓Vd，逆變器將直流 Ud變換成頻率可調的交流電源供給電 動 機進行變頻調速。 變頻器簡介 變頻器的功能是將頻率固定的 (通常為 50Hz)交流電 轉 換成頻率連續(xù)可調的三相交流電源。其特點有： 高標準：符合 IEC6094741 和 標準。 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 18 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對 PLC 的 I/O 進行配置，具體分配如下表 ： 數(shù)字量輸入部分 表 35 數(shù)字輸入量地址分配 輸入地址 輸入設備 輸入地址 輸入設備 急停 手動刮泥機啟動 手動方式 手動污泥回流泵啟動 自動方式 手動分離式脫水機啟 動 自動啟動確認 手動污泥泵啟動 手動粗格柵機啟動 手動轉碟曝氣機加速 手動清污機啟動 手動轉碟曝氣機減少 手動潛水泵啟動 粗格柵液位差計 手動細格柵機啟動 細格柵液位差計 手動分離機啟動 進水泵房液面高位傳感器 手動轉碟曝氣機工頻啟動 進水泵房液面低位傳感器 手動轉碟曝氣機變頻啟動 污泥回流泵液面高位傳感器 手動潛水攪拌 機啟動 污泥回流泵液面低位傳感器 數(shù)字量輸出部分 表 36數(shù)字輸出量地址分配 輸出地址 輸出設備 輸出地址 輸出設備 粗格柵機接觸器 潛水攪拌機接觸器 清污機接觸器 刮泥機接觸器 潛水泵接觸器 污泥回流泵接觸器 細格柵機接觸器 離心式脫水機接觸器 分離機接觸器 潛水泵報警 轉碟曝氣機工頻接觸器 污泥回流泵報警 河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 19 轉碟曝氣機變頻接觸器 潛水泵報警 模擬量輸入部分 由于需要采集一個溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴展了一個模擬量輸入輸出模塊，具體 I/O 分配，如下表 37所示 ： 表 37 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設備 AIW0 溶解氧儀 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進行控制其他設備的運行，如下表 38所示 ： 表 38模擬量輸出地址分配 輸出地址 輸出設備 AQW0 經(jīng) PID 運算輸出 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設計出工業(yè)污水處理控制系 統(tǒng)的硬件連線圖如圖39所示，此控制面板上的手動控制部分主要在調試系統(tǒng)時使用，調試完成后基本處于閑置狀態(tài)。 （ 3） 編程軟件的易用性 Step 7 – Micro/WIN 編程軟件為用戶提供了開發(fā)、編輯和監(jiān)控的良好編程環(huán)境。 S7200 除具有 PLC 基本的控制功能外，更在如下方面有其獨到之處 ： （ 1） 功能強大的指令集 指令內(nèi)容包括位邏輯指令、計數(shù)器、定時器、 PID 指令、復雜數(shù)字運 算 指令、字符串指令、時鐘指令、通訊指令，以及和智能模塊配合的專用指令等。正好可以滿足控制系統(tǒng)的 I/O需求。 M MM L 1L 2L 3NQ FL 1 1L 2 1L 3 1L 2 2L 3 2L 1 2L 1 2L 2 2L 3 2NK M 6L 1 8 L 2 8 L 3 8F R 33P EW 3V 3U 3P EP EF R 1F R 2U 1 V 1 W 1 U 2 V 2 W 2K M 5L 3 5L 1 5L 2540 9B 20 93B 21234L 1 3 L 2 3 L 3 30 31 0D 3K M 3L 2 6 L 3 6L 1 6K M 2L 1 7 L 2 7R 1R S TU V W5 0 0 ?西 門 子 變 頻 器M 4 3 0L 3 7K M 9L 1 4 L 2 4 L 3 412圖 33工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖 PLC 的選型 PLC 的選擇 根據(jù)工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復雜程度，從經(jīng)河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 17 濟性、可靠性等各方面來考慮，選擇西門子 S7— 200系列 PLC作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設計 圖 33 為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。 （ 3） 電氣控制柜： 電氣控制柜是電氣控制的核心設備，主要包括變頻器、各類傳感器的輸入信號、 PLC 及其擴展模塊等。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜 等單元。 （ 4） 沉淀系統(tǒng)： 沉淀系統(tǒng)主要設備為刮泥機 ，其功能是對進行氧化溝處理后的污水進行物理沉淀，將污泥和清水分離，刮泥機在整個系統(tǒng)啟動后就開始持續(xù)運行。氧化溝的功能是對污水進 行生化處理，分解污水中的有害物質，使其達到一定的水質標準，其中 轉碟曝氣機是關鍵設備，在氧化溝中設置有溶解氧儀對污水中的含氧量進行檢測，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧的含量。 （ 2） 除砂系統(tǒng)： 除砂系統(tǒng)主要由細格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細格柵系統(tǒng)是由細格柵機和轉鼓清污機組成，沉砂池的主要設備是分離機。 不同的結構對應不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結構特點設計相應的控制系統(tǒng)。 （ 1） 數(shù)字量輸出： 控制各類設備的啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污機啟停、潛水泵啟停、潛水攪拌器啟停、污泥回流泵等設備。曝氣過程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 12 須檢測污水中的 含氧量，并通過曝氣機增加或減少其含氧量。 （ 1） 按鈕輸入檢測： 大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。與各類人機界面的通信可完成 PLC控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統(tǒng)。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化 作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標準的水質。 （ 2） 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)： 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)， 在 離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。對污水進行除油、消毒、調整 PH 值的處理。 （ 3） 間歇曝氣，間歇排水的自動化程度要求高。 （ 4） SBR 工藝具有去除 BOD 和脫氮除磷的功能。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調度后又是連續(xù)的，在運行上實現(xiàn)了有序和間歇操作相結合。 （ 3） A 段受制因素也較多。 （ 5） 投資少，能耗少，此工藝適合分步建設，可以緩沖建設資金上的困難。 A/B 法的優(yōu)點： （ 1） 不設初次沉淀池， A， B作為各自對立的處理過程，均有各自獨立的污泥回流系統(tǒng)，因此易于培養(yǎng)各自有力的微生物群體，所以處理效果比較穩(wěn)定。但是， A/B法污泥產(chǎn)量較大， A段污泥有機物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費用。 A/B法中 A段效率很高，并有較強的緩沖能力。 （ 3） 進入沉淀池的處理水要保持一定的濃度的溶解氧，減少停留的時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象的出現(xiàn)，但是溶解氧的濃度不能太高，要防止循環(huán)混合液對缺氧反應器的干擾，這點難以控制。 （ 2） 在厭氧 (缺氧 )，好氧交替運行條件下，絲狀細菌不能大量的繁殖，無污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生， SVI的值一般小于 100。 A2/O 是一種厭氧 — 缺氧 — 好氧工業(yè)污水 處理工藝。河南理工大學畢業(yè)設計（論文）說明書 6 但是此硝化 反硝化反應系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點。 該工藝的缺點有： （ 1） 曝氣池首端有機物負荷高，耗氧速率較高，為了避免由于缺氧而形成厭氧狀態(tài)，進水的有機物濃度不過高，則曝氣池的容積大，占用的土地比較多，基建費用較高； （ 2） 耗氧速率沿池長是變化的，而供養(yǎng)速率難于與其相吻合，在池前可能出現(xiàn)好氧速率高于供養(yǎng)速率，在池后又可能出現(xiàn)溶解氧過剩的現(xiàn)象，從而影響處理效果； （ 3） 對進水水質 ，水量變化的適應性較低，運行結果容易受到水質，水量變化的影響，脫氮除磷效果不太理想。這些方法根據(jù)實際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用?；瘜W需氧量 (COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它 不能像 BOD 那樣 能 表示出微生物氧化的有機物量。 好氧有機污染物的性質穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳 代謝功能 降解為無機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。經(jīng)處理后的污水，最后排出途徑 有三種： ① 排放水體； ② 灌溉田地； ③ 重復使用?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設施，對水體質量 的 改善和水環(huán)境 的 保護起 到 了重大的作用。 國際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn) 以 后，隨著 50年代經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展帶來的 60年代日益嚴重性的環(huán)境污染而展開的。污水廠污泥處置問題在“九五 ” 科技攻關中受到重視，并配套開發(fā)成套 的污泥處理 技術 。 工業(yè)污水 處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國工業(yè)污水處理技術從“七五”國家科技攻關開始逐步進行研究。目前我國約 300 個城市缺水，其中嚴重缺水的城市有 5O個。因此，有效的結合目前最新的工藝狀 況、計量自控檢測儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術，將為當前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益以及經(jīng)濟效益的研究課題。隨著環(huán)境保護的呼聲越來越高，工業(yè)污水處