摘要：电气自动化是如今工业发展的重要产物，同时也是科技水平飞速提升的代表性技术。通过电气自动化技术，可以实现在少人甚至无人操作的同时，保障某些程序和操作可以有计划地自动开展。本文对电气自动化控制系统的优势、作用和设计理念作出了分析，对电气自动化控制技术在污水处理厂中对曝气量进行控制的应用作出了详细的分析，并提出了几项曝气量控制的策略。
关键词：电气自动化；控制技术；污水处理厂；曝气量
在污水处理厂中，曝气量对于好氧工艺的调整来说有着重要意义，如果曝气量太低，生化系统中溶解氧的浓度也会相应下降，导致硝化反应无法完全进行，并且还会导致丝状菌的数量不断增多，进而严重影响污水处理的水质；而相反地，如果曝气量太高将会破坏活性污泥的絮状结构，影响污水处理的水质，且会导致缺氧区中的溶解氧浓度超标，影响硝化反应的正常进行，不仅如此，还会消耗更多的资源，增添运行成本[1]。可见，在污水处理厂曝气量控制中应用电气自动化控制技术，不论是对于保障污水处理质量还是节能减少成本来说都有着重要意义。
一、电气自动化控制系统的优势、作用和设计理念
（一）优势
电气控制系统相比起热机设备来说，拥有更少的控制量和信息量，且电气自动化控制系统无需人工操作，具备精准、高效的优点。电气设备需要安全可靠的自动保护，且需要设备拥有高效的即时反映和较高的抗干扰能力，而电气控制系统拥有很多连锁保护，因此可以充分满足电气设备控制的需求。
（二）作用
在电气控制的基础上，为了让电气自动化控制系能够实现对电气设备的良好控制，必须具备下述的功能：发电机励磁系统的起励、灭磁、加磁、减磁功能[2]；稳定器的投退功能和切换控制方式的功能；对高压电源的监控和操作功能；对切换装置的监控、操作和投退功能；对低压电源的监控和操作功能；对高压变压器的监控和操作功能；对发电机组的监控和操作功能；对直流系统的监控功能等一系列功能。
（三）设计理念
电气自动化控制系统的监控设计方式有三种[3]，其分别是集中、远程和现场总线监控。而随着科技水平的不断提升和信息技术的快速发展，现场总线技术和互联网技术已经越来越发达，且已经拥有极大的应用范围和应用经验，在此之下智能化电气设备的发展也越来越快，网络控制系统已经渐渐融入到电气系统当中。其中现场总线监控的电气自动化控制系统可以结合不同的应用场景进行具体设计，其拥有组态灵活、电缆使用少、成本低、材料普遍、稳定性高等优势，不仅如此，还可以降低模拟量变送器的使用、节约隔离设备等等。现场总线监控设计模式下的电气自动化控制系统安装便捷，不仅可以降低应用在电缆上的成本，同时还可以减少控制系统的设备购置和安装成本，减少安装工作量。且现场总线监控设计模式下的各个设备借助互联网连接在一起，网络组态多样化，大大提升了控制系统的稳定性和灵活性，同时各个装置也是独立的，一个装置出现问题不会牵连到其他装置，也不会影响系统的安全性。综上所述，现场总线监控设计模式将会是电气自动化控制系统设计的未来趋势。
二、电气自动化控制技术在污水处理厂曝气量控制的应用策略
（一）恒曝气量控制
控制原理：曝气量的恒定控制是依靠空气流量计实现的，空气流量计把输出信号作为曝气量控制的反馈信号，并借助PID控制器调控风机导叶或空气管线上的阀门开合，从而实现将曝气量控制在恒定值[4]。
特点：恒曝气量控制的目的是为了保证曝气池的供气量恒定，这种控制模式在污水处理厂中得到广泛的应用。而由于曝气量是恒定的，因此并不适用于水质或水量变化较大、温差变化大、曝气池溶解氧浓度变动等情况，主要在上述因素较为稳定的污水处理厂中应用较多。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
（二）分时段恒曝气量控制
控制原理：分时段恒曝气控制的含义是针对不同的时间段设定不同的曝气量，对一天的24个整点分别设定相应的流量值，借助PID对调节阀进行控制，实现调节阀的自动化分时段调整。调节阀应结合当前时段设定的曝气量进行调整，在调节过程中应注意设定调节死区，防止调节阀的调节幅度过大或调节过于频繁导致故障。
特点：分时段恒曝气量控制是恒曝气量控制的优化方案，这种控制模式更适用于一天中不同时段的水质和水量有规律变动的污水处理厂，一般在城市污水处理厂中应用较为广泛[5]。但是这种控制模式的缺点在于，各个时段的曝气量数值需要操作人员结合工作经验，找到该污水处理厂各个季节、各个天气和各个时间段的变动规律，通过不断的调试最终找到最合适的曝气量设定值。
（三）恒溶解氧分布控制
控制原理：污水处理厂的推流式曝气系统中，通常一台溶解氧仪很难精准反映出系统的状况，所以通常会将曝气池划分为几块区域并分别安置溶解氧仪。通过分析溶解氧变动，由调节阀控制调整不同区域的曝气量。在设定参数过程中要注意溶解氧分析仪的监测存在一定延迟[6]。在调节过程中应注意设定调节死区，防止调节阀的调节幅度过大或调节过于频繁导致故障。
特点：随着仪表技术的快速发展，溶解氧检测仪在污水处理厂中的使用越来越常见，在曝气量自动控制当中溶解氧具备十分重要的参考价值，恒溶解氧分布控制模式也受到越来越多污水处理厂的青睐。
（四）溶解氧串级控制
控制原理：溶解氯串级控制的实现是借助主、从控制器，对溶解氧动态参数进行设定，进而实现对曝气量的自动调节，该过程中以出水口氨氮信号作为主控制器的输入信号。主控制器对氨氮信号进行监测，并设定曝气池的溶解氧数值；而从控制器依照设定的溶解氧数值控制相应区域的曝气调节阀，从而实现对曝气值的控制。
特点：该控制模式的生化系统已经变动，属于事后干扰的控制模式，因此存在处理后水中氨氮含量不稳定的可能性。
（五）精准化曝气控制
控制原理：精准化曝气控制借助引入水质监测信号作为前馈信号，提前确定控制方式，同时对每个曝气池的溶解氧和曝气量数值作出灵活、即时的设定，并借助电动调节阀对各曝气池的溶解氧和曝气量进行控制。而总曝气量则是借助调配鼓风机的安置数量和位置，并调整导叶开合等进行控制。精准化曝气控制中的参数全由仪表记录数据并上传到计算机中进行数学建模分析后得出。
特点：精准化曝气控制目前是最精准、性价比最高的自动化的控制模式，属于综合了污水处理工艺、自动化控制技术以及计算机技术，并借助数学建模的途径实现的综合性智能自动控制系统。
结语：
随着自动控制技术的不断发展，电气设备自动控制在污水处理厂得到了越来越广泛的应用，但现阶段还尚未达到最优控制。综上所述，在污水处理厂中应用电气自动化控制系统，能够大大提升污水处理的质量和效率，同时还节能环保、降低运作成本，有着极好的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]陆超，顾一鸣. 基于污水处理厂电气自动化向智能化控制升级改造的研究[J]. 工程技术：全文版，2016（1）：00230-00230.
[2]张文英.提升电气自动化控制设备可靠性探讨[J].中国高新技术企业，2015，20：29-30.
[3]吴世飞，邓科才.电气自动化控制设备的可靠性探究[J].江西建材，2015，21：221+225.
[4]诸玫嫣.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2016，09：135-136.
[5]殷佳琳，李智勇.电气自动化控制设备的可靠性测试[J].煤炭技术，2012，3104：60-62.
[6]殷世勇. 电气自动化控制技术在污水处理厂曝气量控制中的应用[J]. 工程技术：全文版，2016（5）：00293-00293.
论文作者:陈勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/13
标签：曝气论文; 溶解氧论文; 污水处理论文; 控制系统论文; 电气自动化论文; 曝气池论文; 功能论文; 《基层建设》2018年第10期论文;