在混合罐304中，使用海鹽或工業(yè)鹽與淡水或水池人造海水相混合，使用攪拌器和化鹽栗加速顆粒狀鹽的溶解，通過循環(huán)栗302和潛水栗301形成的水流作用和鹽的擴(kuò)散作用加速水池中的鹽度均勻化，最終達(dá)到所需要的鹽度的人造海水。
[0020]人工海水制備水系統(tǒng)可分為試驗(yàn)用水制備水系統(tǒng)和水凈化處理水系統(tǒng)兩部分，兩者之間也有交叉共享的設(shè)備。前者包括潛水栗301、主淡水電動閥與主淡水流量計(jì)、前置過濾砂缸311、化鹽栗303、混合罐304、循環(huán)栗302 ;后者包括潛水栗301、前置過濾砂缸311、混合罐304、循環(huán)栗302、后置過濾砂缸312、水質(zhì)監(jiān)測裝置305、臭氧消毒裝置309和紫外線殺菌裝置310等。循環(huán)栗302 —方面作為均衡水池鹽度，強(qiáng)制循環(huán)將加速水池鹽度分布均勻化；另一方面作為水凈化處理必須的循環(huán)動力。潛水栗301 —方面用于制備工藝流程結(jié)束時(shí)的排污栗，另一方面作為為水凈化處理必須的循環(huán)動力。另外，排污工況和減鹽度工況的實(shí)現(xiàn)，可以通過潛水栗301抽水池的海水，送入混合罐304過渡，再通過排海水栗(由變頻器驅(qū)動)、排海水電磁閥和排海水電磁流量計(jì)，可以通過專用駁接口送海水淡化裝置處理或?qū)ｉT建造的曬鹽場進(jìn)行處理，以滿足環(huán)保之要求。
[0021]自動控制系統(tǒng)中設(shè)置了水池水位傳感器、混合罐水位傳感器、主淡水流量計(jì)、排海水流量計(jì)、水質(zhì)0RP和PH傳感器、電導(dǎo)率傳感器和溫度傳感器等。PLC的AD轉(zhuǎn)換模塊接收的傳感器信號制式統(tǒng)一為40mA信號。水池水位傳感器采用投入式靜壓傳感器，用于測量與控制水池水位；混合罐水位傳感器采用靜壓式傳感器，用于測量與控制混合罐水位，防止化鹽栗303和循環(huán)栗302干轉(zhuǎn)或水位溢出；主淡水流量計(jì)采用渦輪式流量計(jì)，用于計(jì)量制備所用的淡水總量；排海水流量采用電磁流量計(jì)，用于計(jì)量排出海水的量和計(jì)算排出鹽份質(zhì)量，主要用于減鹽度工況的實(shí)現(xiàn)。電導(dǎo)率傳感器是與專用二次儀表相連接，用于在線測量水池的電導(dǎo)率；水池水質(zhì)0RP和PH傳感器是與水質(zhì)監(jiān)測儀配合工作的，用于檢測與控制水質(zhì)，通過控制0RP加劑栗與PH加劑栗來實(shí)現(xiàn)消毒與PH值調(diào)節(jié)控制，從而保證達(dá)到使用要求的人造海水水質(zhì)。
[0022]如圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9所示，本發(fā)明實(shí)施例的人工海水的自動控制方法可以分為六個基本工況:1.初配制工況，2.增鹽度工況，3.減鹽度工況，4.淡水補(bǔ)水工況，5.排污水工況，6.循環(huán)水水凈化處理。首先完成初配制一定鹽度的人工海水，測量其電導(dǎo)率，與目標(biāo)電導(dǎo)率相比較，如果實(shí)際電導(dǎo)率太低，通過增鹽度工況來提高目標(biāo)鹽度，提高電導(dǎo)率；如果實(shí)際電導(dǎo)率太高，通過減鹽度工況加入淡水稀釋來降低目標(biāo)鹽度，降低電導(dǎo)率；連續(xù)使用增鹽度工況和減鹽度工況進(jìn)行鹽度的調(diào)節(jié)，檢測電導(dǎo)率是否達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率，從而實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率的準(zhǔn)確控制。如果增鹽度工況或減鹽度工況累積3次以上，可根據(jù)多次制備試驗(yàn)得到的鹽度與實(shí)測的電導(dǎo)率樣本點(diǎn)，采用最小二乘法進(jìn)行2次曲線擬合，確定達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率時(shí)，需要增加鹽度或減少鹽度的估計(jì)，指導(dǎo)制備過程的工況選擇與參數(shù)設(shè)定，從而使人工海水的電導(dǎo)率盡快達(dá)到所要求的目標(biāo)電導(dǎo)率。
[0023]圖中所示的是PLC控制系統(tǒng)的控制程序流程圖，PLC控制系統(tǒng)主要包括HMI觸摸屏、PLC控制器、電導(dǎo)率儀、水質(zhì)監(jiān)測與處理裝置、變頻器、傳感器和其他低壓電氣元件等，其中:
HMI觸摸屏作為人機(jī)交互的平臺，可以實(shí)現(xiàn)工況選擇控制、技術(shù)參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷功能。PLC負(fù)責(zé)控制人工海水制備流程，實(shí)施技術(shù)參數(shù)的控制與各機(jī)電設(shè)備的控制與協(xié)調(diào)。
[0024]水質(zhì)監(jiān)測儀在線檢測水池用水的0RP和PH值，根據(jù)人為設(shè)定的控制范圍，自動控制0RP加劑栗進(jìn)行水池用水的消毒處理，和PH加劑栗進(jìn)行PH值調(diào)節(jié)。
[0025]循環(huán)栗從混合罐中抽水，通過后置過濾砂缸過濾后，還要經(jīng)過03消毒裝置和UVF消毒裝置進(jìn)行殺菌處理，最后排入試驗(yàn)水池的另一端。
[0026]本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)人工海水制備工藝流程制定，和制備過程的自動控制目標(biāo)。它有兩個特點(diǎn):(1)防腐蝕能力強(qiáng)一所有管道采用PPR管和PVC管，具有較強(qiáng)的防腐蝕能力；潛水栗與化鹽栗采用不銹鋼水栗，循環(huán)栗采用化工塑料防腐蝕栗，有較強(qiáng)的防止海水的腐蝕能力；(2)保護(hù)功能齊全和可靠性高一自動控制系統(tǒng)具有過流、過載、短路、過熱等自動保護(hù)停機(jī)功能；有故障顯示和報(bào)警功能；并具有自動狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷能力，還具有斷電動保護(hù)與供電恢復(fù)后自動接續(xù)能力；(3)自動化程度高一采用觸摸屏與PLC控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工況選擇控制、技術(shù)參數(shù)設(shè)置和狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷功能。一旦工況選擇，系統(tǒng)自動按PLC控制流程進(jìn)行自動控制，裝置具有較高的自動化程度。每次制備流程允許包括一個初配制工況、多個增鹽度工況、多個減鹽度工況、多個補(bǔ)淡水工況和一個排污水工況。工藝流程由初配制工況開始，以排污水工況結(jié)束，中間允許選擇多個增鹽度工況、多個減鹽度工況和多個補(bǔ)淡水工況。只有當(dāng)初配制工況結(jié)束后，才能啟動強(qiáng)制循環(huán)凈化處理工況下運(yùn)行，對水池的人造海水進(jìn)行循環(huán)過濾、03消毒和UVF消毒，同時(shí)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測與0RP加劑和PH加劑處理，保證水質(zhì)達(dá)到試驗(yàn)要求。
[0027]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括主控模塊(1)，以及均與所述主控模塊(1)相連的人機(jī)交互模塊(2)、電導(dǎo)率傳感器模塊(3)和電氣控制模塊(4)； 所述人機(jī)交互模塊(2)，用于設(shè)置制備人工海水的目標(biāo)電導(dǎo)率，顯示系統(tǒng)控制參數(shù)與流程進(jìn)度，并將設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率發(fā)送給所述主控模塊(1); 所述電導(dǎo)率傳感器模塊(3)，用于實(shí)時(shí)采集制備的人工海水的實(shí)際電導(dǎo)率，并將采集到的實(shí)際電導(dǎo)率發(fā)送給所述主控模塊(1); 所述主控模塊(1)，用于比較接收到的實(shí)際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，并根據(jù)比較結(jié)果，向所述電氣控制模塊(4)發(fā)送控制信號； 所述電氣控制模塊(4)，用于接收來自所述主控模塊(1)的控制信號，并按照控制信號的指令驅(qū)動各機(jī)械設(shè)備，對人工海水進(jìn)行增加鹽度或者減少鹽度的處理，使人工海水的實(shí)際電導(dǎo)率達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊(5)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測人工海水水質(zhì)，并調(diào)節(jié)控制水質(zhì)，保證用水達(dá)到要求的水質(zhì)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊(1)為可編程控制器，與所述人機(jī)交互模塊(2)通過串口通訊連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括水池水位傳感器、混合罐水位傳感器，綜合監(jiān)測系統(tǒng)的工作狀態(tài)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊(5 )包括前置過濾砂缸(311)、后置過濾砂缸(312 )、臭氧消毒裝置(309 )和紫外線殺菌裝置(310)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備人工海水的自動控制系統(tǒng)，其特征在于，所述水質(zhì)監(jiān)測與處理模塊(5)通過添加消毒液調(diào)節(jié)ORP值和通過添加酸或堿來調(diào)節(jié)PH值，并通過前置過濾砂缸(311)和后置過濾砂缸(312)過濾水池試驗(yàn)用水的雜質(zhì)和污泥，再通過臭氧消毒裝置(309)和紫外線殺菌裝置(310)對過濾后的試驗(yàn)用水進(jìn)行殺菌處理。7.一種制備人工海水的自動控制方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、配制任意鹽度的初配人工海水，并測量其實(shí)際電導(dǎo)率； S2、比較初配人工海水的實(shí)際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，若實(shí)際電導(dǎo)率小于目標(biāo)電導(dǎo)率，則加入鹽以增加其鹽度及實(shí)際電導(dǎo)率； 若實(shí)際電導(dǎo)率大于目標(biāo)電導(dǎo)率，則加入淡水以降低其鹽度及實(shí)際電導(dǎo)率； 并記錄執(zhí)行步驟S2的次數(shù)； S3、測量人工海水調(diào)節(jié)后的實(shí)際電導(dǎo)率，若調(diào)節(jié)后的電導(dǎo)率仍不滿足目標(biāo)電導(dǎo)率，且執(zhí)行步驟S2的次數(shù)小于3次，則轉(zhuǎn)入步驟S2 ； 若調(diào)節(jié)后的電導(dǎo)率仍不滿足目標(biāo)電導(dǎo)率，且執(zhí)行步驟S2的次數(shù)大于或等于3次，則轉(zhuǎn)入步驟S4 ； S4、根據(jù)前3次調(diào)節(jié)后的實(shí)際電導(dǎo)率作為樣本點(diǎn)繪制曲線，采用最小二乘法進(jìn)行兩次曲線擬合，確定達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率需要增加或減少的鹽度的精確值，并按照該精確值對人工海水進(jìn)行一次精確調(diào)整，從而達(dá)到目標(biāo)電導(dǎo)率。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備人工海水的自動控制系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括主控模塊，以及均與主控模塊相連的人機(jī)交互模塊、電導(dǎo)率傳感器模塊和電氣控制模塊；主控模塊用于比較接收到的實(shí)際電導(dǎo)率與目標(biāo)電導(dǎo)率，并根據(jù)比較結(jié)果，向電氣控制模塊發(fā)送控制信號；并按照控制信號的指令驅(qū)動各機(jī)械設(shè)備，對人工海水進(jìn)行增加鹽度或者減少鹽度的處理，使人工海水的實(shí)際電導(dǎo)率達(dá)到設(shè)置的目標(biāo)電導(dǎo)率。本發(fā)明能夠自動控制人工海水的配制，提高了工作效率，更適合大規(guī)模的生成需求；并且能夠?qū)崿F(xiàn)人工海水電導(dǎo)率的精確控制。
【IPC分類】G05B19/05, C02F9/00
【公開號】CN105334793
【申請?zhí)枴緾N201510703898
【發(fā)明人】高翔, 張坤壯
【申請人】武漢工程大學(xué)
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年10月27日