节能型可编程曝气控制系统 节约工厂能耗

在水处理厂中通常用曝气池来提纯废水。在这一过程中，费用以向曝气池中吹入的压缩空气费用为主。通过压缩机把空气吹入曝气池中，可以促进有氧细菌的生长，进而促进化污的过程。细菌吃掉有机物并把它转变成污泥（如图所示）。

对化污过程进行准确的控制是使系统性能最佳化和降低工厂总操作费用的关键。可靠的通气控制系统的使用提高了效率并减少了能耗25%，一个系统3年内就可以收回成本。使用流量计对进入池内的空气进行精确测量是此控制系统的关键。

Torrington废水处理厂的技术升级

1995年春，康涅狄格州的Torrington完成了对它的废水厂进行改进的政府令。这个政府令要求在每天700万加仑的厂里，进入回收水中的流出物里最少要保证百万分之五的溶解氧。另外，全球实现工厂现代化的目标是提高过程控制的效率，减少电能消耗，达到节约能源的目的。

为了达到节能和使过程控制最佳化的目的，Torrington废水处理厂在技术升级中采用了一套自动溶解氧控制系统（ESCOR ACS-II）。这是一个基于微处理器的过程控制系统，它在一套系统中结合了曝气池溶解氧（DO）控制、鼓风机控制和鼓风机保护，从而实现了整个曝气系统的集中控制。它通过控制进入曝气槽底部的气量，达到最小的能耗和最佳的系统工作性能。通过不断调节鼓风机的操作和空气进量，可以保持曝气池中设定的溶解氧（DO）级别，使系统达到最佳反应状态，并促进有氧细菌生长和化污过程。

在Torrington，一个自动的溶解氧（DO）控制系统控制4个离心鼓风机。鼓风机向2组曝气槽（每组两个曝气池）和一个加速曝气槽中吹入压缩空气。每个池有独立的溶解氧（DO）和空气流量控制，工厂操作者可以控制6个不同区域的空气流量，从而为过程控制和提高节能效率提供了更大的灵活性。通过使用独立的自动曝气溶解氧（DO）控制，可以节能25%以上。由于避免了溶解氧（DO）量的变化，过程效率也得到了提高。

直接流量控制

一体化的自动溶解氧（DO）控制系统是直接控制流量的方法，它在优化空气分配的同时使压力损失降到最低。这种系统设计方案自动维持了“最大开阀”，确定哪个阀门应当处于最大开位，比而产生最小的返回压力，并保持恒定的空气流量和溶解氧（DO）控制，不受过程波动的影响。

如果鼓风机容量或量程比限制了空气的供给量，系统会按比例调节空气流量，解决控制环节中的问题，让池内所有的阀处于极限位置。

 

直接控制的关键——质量流量计

使用准确的质量流量计是成功控制流量的关键。流量计把空气流量值送到控制系统中，然后由DO传感器的值对其进行比较处理。控制系统自动对阀和鼓风机进行调节。

通过连续自动地将空气消耗量调节到最佳需求量，鼓风机的发动机运行频率更低或以低风量运行，因此降低了能耗。在旧式的曝气池气量控制方法中，阀门的控制是手动的、非连续性的，因此空气消耗量更大，鼓风机的使用频率也高于实际需要量。

这一系统将整个曝气系统的控制集成到了一个系统中。一些其它的溶解氧（DO）系统对每个曝气池使用独立的控制，使用独立的压力控制系统来防止每个池中的阀门动作影响到其余的系统。为了保证控制，这种方法在整个曝气池阀门上要多消耗1psi的压力。因此，这种方法会导致鼓风机能耗上升10%。

流量控制逻辑中去除了压力释放控制的需要。系统使用来自每个曝气池的空气质量流量信号来保证一个阀门完全打开，以降低系统压力。利用来自热式流量计的质量流量读数，以及来自曝气槽内探头的溶解氧读数，DO控制系统会调节通往曝气槽的空气量。总空气流量的调节是通过自动控制鼓风机入口处蝶阀工作状态来完成的。

热式质量流量计

基于一手的经验和独特的流量计特性，参观过FCI工厂的工程师们建议采用FCI生产的热扩散式质量流量计测量通过分压式鼓风机进入曝气池的空气量。

Torrington工厂有两组主要曝气槽。从车间中出来的空气总管线，分成两个管道——分别进入各自的曝气槽——然后再把空气通入管道中进入曝气池，以及快速曝气池。在空气管线中安装5台流量计，在通往各个曝气池的管道上各装一台。

热式气体质量流量计比文丘理、皮托管及孔板型流量计有更多的优点。它提供直接质量流量测量，无需辅助的温度、压力测量设备，可直接得到SCFM值，使压降达到最低，并可提供很宽的量程比，可以现场读数。差压式流量计只能达到10比1的量程比，而热扩散式质量流量计可以达到100比1的量程比。

差压式流量计的压损很大，尤其在测量流量范围的高端时，这直接影响到能耗，并且提高了精确的流量测量对直管段的要求。由于曝气池供气管道上安装流量计的位置上游直管段不是很长，所以用FCI的流量计可以确保在较短直管段条件下的测量精度，在此点上，FCI的产品独具优势。

性能

自1995年投入使用以来，Torington废水处理厂的自动溶解氧控制系统就已经明显地提高了过程效率并大大降低了能耗。FCI是一家全球性的公司，致力于为用户在传感、测量和空气、气体、流量、液位和温度控制方面最具挑战性的要求，提供创新的解决方案。