控制過程的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制過程的方法，所述過程包括過程介質(zhì)的處理，以及一種適用于執(zhí)行該方法的設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]過程計(jì)量包括多個(gè)控制和調(diào)節(jié)任務(wù)。所面臨的特定挑戰(zhàn)是過程的調(diào)節(jié)，所述過程在系統(tǒng)輸入與系統(tǒng)輸出之間具有停滯時(shí)間曲線，使得過程的系統(tǒng)輸入處的至少一個(gè)第一類型的參數(shù)的改變僅在經(jīng)過停滯時(shí)間后才導(dǎo)致系統(tǒng)輸出處的過程介質(zhì)的至少一個(gè)第二類型的參數(shù)的改變。
[0003]這些過程的典型示例是廢水處理廠中的廢水處理過程。這在下文通過磷酸鹽消除的示例來說明。
[0004]在采用手動(dòng)方式或通過處于手動(dòng)模式中的計(jì)量栗而添加沉淀劑以從待處理的廢水沉淀磷酸鹽期間，時(shí)常發(fā)生過劑量或欠劑量。沉淀劑的欠劑量導(dǎo)致廢水處理廠出口處的磷酸鹽濃度升高。相比之下，過劑量導(dǎo)致氫氧化物渣的形成增加，其中氫氧化物渣的處置導(dǎo)致時(shí)間和費(fèi)用，并且在消化池中占據(jù)空間而對產(chǎn)生沼氣的生物質(zhì)不利。因此，希望在磷酸鹽消除期間避免沉淀劑的過劑量和欠劑量。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，已知應(yīng)用了考慮到磷酸鹽負(fù)荷的典型晝夜變化的簡單時(shí)間控制的磷酸鹽消除的方法。在現(xiàn)有技術(shù)中，還已知包括沉淀劑劑量的負(fù)荷相關(guān)控制系統(tǒng)的磷酸鹽消除的方法。此負(fù)荷相關(guān)控制例如通過體積流率和磷酸鹽濃度的測量來確定當(dāng)前流入量，并且例如以沉淀劑質(zhì)量或體積流率的形式，基于比例因子來確定磷酸鹽消除所需的沉淀劑，其中沉淀劑例如必須使用計(jì)量栗而添加到流入曝氣池中的廢水。除安全因素之外，此比例因子基本上包括沉淀劑的產(chǎn)品特性。
[0006]然而，已觀察到許多潛在誤差來源無法通過這些控制來充分地補(bǔ)償。舉例來說，沉淀劑的組成根據(jù)批次而變化，或在現(xiàn)場制備的沉淀劑溶液的濃度可由于溶液的制備過程中的誤差或不準(zhǔn)確而波動(dòng)。廢水基質(zhì)，即含有磷酸鹽的廢水的組成的改變也可對廢水中的特定磷酸鹽濃度的沉淀所需的沉淀劑的量有影響。在廢水處理廠的生物階段中需要的活性渣還可存儲(chǔ)磷酸鹽并且稍后釋放(同時(shí)沉淀)，這可隨著操作條件的改變以不同程度發(fā)生。從現(xiàn)有技術(shù)已知的負(fù)荷相關(guān)控制系統(tǒng)的最嚴(yán)重的缺陷是負(fù)荷相關(guān)控制系統(tǒng)不包括沉淀劑劑量的有效性的監(jiān)視。即，例如因所述誤差來源所致的過程條件的改變未被控制系統(tǒng)識別，即，未被“注意”，并且因此，無法被控制系統(tǒng)補(bǔ)償。
[0007]優(yōu)化沉淀劑劑量的另一方式是將所計(jì)量的沉淀劑的量作為可調(diào)整變量來調(diào)節(jié)降解磷酸鹽的量。這樣的調(diào)節(jié)通常被配置成使得通過沉淀作用來結(jié)合正磷酸鹽的沉淀劑的進(jìn)料點(diǎn)的入口處的體積流率被應(yīng)用為干擾變量，并且調(diào)節(jié)器將出口處的磷酸鹽濃度調(diào)節(jié)為預(yù)定目標(biāo)值。然而，此處，過程的停滯時(shí)間曲線是有問題的。
[0008]停滯時(shí)間曲線是基于以下事實(shí):在多數(shù)廢水處理廠中，待處理的廢水從沉淀劑添加點(diǎn)到測量點(diǎn)需要某流動(dòng)時(shí)間，其中在測量點(diǎn)處，可檢測到可用于調(diào)節(jié)器的控制變量。此流動(dòng)時(shí)間特別取決于當(dāng)?shù)貤l件或在每一狀況(預(yù)沉淀、同時(shí)沉淀、后沉淀)下應(yīng)用的沉淀方法的類型。通常，檢測磷酸鹽濃度的出口處的測量點(diǎn)遠(yuǎn)離入口，并且遠(yuǎn)離將沉淀劑添加到廢水的計(jì)量點(diǎn)。入口測量與出口測量(廢水處理廠的出口，或在生物水平與后凈化之間)之間的廢水的流動(dòng)時(shí)間通常為若干小時(shí)。負(fù)荷改變僅在入口中的測量點(diǎn)處被注意到，并且因此，不再可通過沉淀劑的增加來補(bǔ)償。在負(fù)荷突然改變的狀況下，此調(diào)節(jié)延遲地響應(yīng)，使得無法避免在過劑量和欠劑量的狀況下的待處理的廢水的體積。影響所調(diào)節(jié)的路徑中的停滯時(shí)間的大的流動(dòng)時(shí)間還導(dǎo)致以下事實(shí):在進(jìn)料流的變化的狀況下，當(dāng)前在入口處測量的體積流率不對應(yīng)于在測量點(diǎn)和/或計(jì)量點(diǎn)處測量的體積流率。
[0009]類似問題還可在除磷酸鹽消除之外的過程中發(fā)生，特別地，在廢水處理或由于高流動(dòng)時(shí)間而具有停滯時(shí)間曲線的其它過程介質(zhì)的處理的過程中發(fā)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)這些過程的改進(jìn)的控制和/或調(diào)節(jié)的通用方法。
[0011]此目的通過具有權(quán)利要求1的特征的方法和具有權(quán)利要求12的特征的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。有利實(shí)施例列舉在從屬權(quán)利要求中。
[0012]本發(fā)明控制過程的方法，過程包括過程介質(zhì)的處理，并且該過程包括系統(tǒng)輸入，特別地，過程介質(zhì)的入口，以及系統(tǒng)輸出，特別地過程介質(zhì)的出口，該過程包括以下停滯時(shí)間曲線:使得系統(tǒng)輸入處的過程介質(zhì)的至少一個(gè)第一類型的參數(shù)的改變僅在停滯時(shí)間后才導(dǎo)致系統(tǒng)輸出處的過程介質(zhì)的至少一個(gè)第二類型的參數(shù)的改變，
[0013]該方法包括:
[0014]-確定第一類型的參數(shù)的值，特別地，數(shù)字值，并且將這些值用作控制系統(tǒng)的輸入值；
[0015]-使用第一類型的參數(shù)的所確定的值和控制系統(tǒng)中所記錄的第一比例因子來確定影響系統(tǒng)輸出處的過程介質(zhì)的第二類型的參數(shù)的輸出變量的設(shè)定值;以及
[0016]-應(yīng)用所確定的設(shè)定值，用于使用控制系統(tǒng)來調(diào)整輸出變量；
[0017]-確定第二類型的參數(shù)的值，特別地，數(shù)字值；
[0018]-從第一類型的參數(shù)的所確定的值與第二類型的參數(shù)的所確定的值，確定偏差值，所述偏差值代表第二類型的參數(shù)與第一類型的參數(shù)的偏差；以及
[0019]-將偏差值中的至少一個(gè)和設(shè)定值中的至少一個(gè)用于確定第二比例因子。
[0020]此方法利用控制系統(tǒng)，并且通過確定第二比例因子來消除其缺點(diǎn)。第二類型的參數(shù)與第一類型的參數(shù)的偏差表示輸出變量對第二類型的參數(shù)的影響并且因此對控制系統(tǒng)的影響。因此，可通過比較通過偏差值和設(shè)定值而確定的第二比例因子與第一比例因子來檢查控制系統(tǒng)的有效性。
[0021]如果過程例如用于改變濃度，特別地，過程介質(zhì)中的特定分析物的降解，那么第一類型的參數(shù)可例如為過程的入口處的過程介質(zhì)中的特定分析物的量，這也被稱為入口處的過程介質(zhì)的“分析物負(fù)荷”，并且第二類型的參數(shù)可為過程的出口處的分析物負(fù)荷。這些參數(shù)之間的差表示在輸出變量的影響下修改的分析物濃度或分析物負(fù)荷，例如，減小的分析物負(fù)荷(也簡稱為“分解負(fù)荷”)。因此，基于偏差值和設(shè)定值而確定的第二比例因子在用于分析物的分解的過程的狀況下表不實(shí)際添加和分解的分析物的量--例如，所分解分析物負(fù)荷一一與輸出變量的比?？赏ㄟ^比較第一比例因子與第二比例因子來評估控制系統(tǒng)的有效性或質(zhì)量。
[0022]還可代替第一比例因子而將第二比例因子記錄在控制系統(tǒng)中，并且以第二比例因子繼續(xù)方法。因此獲得的適應(yīng)性控制可適用于改變過程條件(例如，分析物負(fù)荷的改變、過程介質(zhì)的組成的其它改變或影響輸出變量的改變)ο在適應(yīng)性控制的有利實(shí)施例中，在代替第一比例因子而將第二比例因子記錄在控制系統(tǒng)中后，繼續(xù)使用控制系統(tǒng)從第一類型的參數(shù)的新檢測的值和第二比例因子確定輸出變量的設(shè)定值。
[0023]在方法的另一有利實(shí)施例中，將第二類型的參數(shù)的值或第二類型的參數(shù)中所包括的測量變量的值作為控制變量另外供應(yīng)到控制器，其中控制器基于第二類型的值或第二類型的參數(shù)中所包括的測量變量的值與輸出變量的預(yù)定設(shè)定點(diǎn)值的比較而確定輸出變量的值，其中輸出變量的這些值特別地附加地包括在設(shè)定值的確定中。
[0024]可按這樣的方式確定第一類型的參數(shù)的值，以使得這些值的序列表示第一類型的參數(shù)的時(shí)間序列。也可按這樣的方式確定第二類型的參數(shù)的值，以使得這些值的序列表示第二類型的參數(shù)的時(shí)間序列。根據(jù)第一類型的參數(shù)的值的序列，從第一類型的參數(shù)的值確定的設(shè)定值