工业循环冷却水的水质稳定分析系统研究

工业循环冷却水的水质稳定分析系统研究能满工业用水主要包括锅炉用水,工艺用水,足多层次用户包括科研设计部门和工厂用清洗用水和冷却用水等,其中用水量最大的户的多种要求一般来讲用户对系统的要是冷却水,其用量占工业用水的8090求可分为查询模式和产品模式查询模式需据统计在钢铁部门冷却水用量占工业总用水要实时操作,保证实时响应产品模式包括各量的854,石油部门占90,化工部门占种数据操作,分析和重新组台,已得到新的信873电力部门占6096直接冷却方式到息,所得到的信息要比用户输入的信息复杂9096循环冷却方式,因此将冷却水循环使得多且使用时问较少用成为节约水资源的重要手段但是循环冷212可实现性原则却水在运行过程中随着浓缩倍数的提高,循任何系统都需要一定的软硬件的支持,环水中总溶解固体含量也不断提高,加之氧系统设计时应首先考虑到经费预算本系统的不断溶入和水温的升高,极易引起碳钢,不选用586微机MMXI8032M内存,21G锈钢等材质的腐蚀,结垢,并带来菌藻滋生等硬盘建立另外还要考虑将来发展和符合问题未来国内外发展趋势利于技术交流和信水质稳定处理的任务就是缓蚀,阻垢,系息共享在软件的选择方面要求数据库管莆灭藻等,保障循环水系统的正常运行理系统DBMS功能要强具有分时和批处工业循环冷却水水质稳定抒析系统工理及人机对话功能,同时DBMS应具有车业循环冷却水为研究对象研究循环水水质富的程序设计语言和灵活的网络通讯软件稳定性预测及水质稳定处理的措施,水质稳213系统可维护性原则定的控制等内容辅助科研和设计部门制定系统调试建成后需要由用户去运行和水质稳定处理方案,工厂进行水质稳定控制维护,因此系统设计时考虑到未来用户的能2系统设计力包括系统的正常运行能力,系统数据库更21系统设计原则新能力,系统的进一步开发等,该系统具有开工业循环冷却水水质稳定分析系统的设放性计应遵循用户原刚,可实现性原刚和可维护22系统结构设计性原则结构化设计是利用系统工程分析方法和211用户原则有关的结构概念采用由上而下,逐步精确的22系统分析方法其核心思想就是模块理论系统结构设汁的主要内容包括用户调查,数据库定义,模型库定义,系统定义221用户调查了解用户的信息需求和处理要求以及用户可提供的各种资料,数据和其它帮助,从而确定系统的目标和功能即为科研及设计部门提供水质稳定性预测,加药处理配方等,为工厂进行水质稳定控制提供咨询222数据库定义根据用户的信息需求,收集和评价各种数据源的收集精度,可靠性,可利用性及相互关系,确定入库的数据项,并给出每项的详细定义223模型库定义根据处理要求和分析系统所提供的分析功能,确定系统模型库内容,详细说明每个模块的功能,应用参数,确定模型的组织方式和运行方式224系统定义根据系统的数据库定义和模型库定义确定数据库和模型库问的相互交叉关系,提供系统的组织方式编写系统执行报告和技术标准报告23系统功能设计系统功能设计是通过各种模块组合把用户要求转变为系统操作同时为系统的评价和测试提供基本的技术清单系统的功能设计一般包括输入功能,数据管理,空间管理,模型分析,数据转换和输出功能等方面的内容3数据库设计与建立31数据源分析承质稳定数据库是计算机化的承质稳定数据与资料的管理系统数据来源包括已出版的水质稳定数据手册,图表,专业书籍,期刊,专利,会议论文集及研究院所和工矿企业的技术资料,实验室数据资料是水质稳定数据的主要来源对采集的数据需要进行审定,评价,确保数据的质量数据要进行标准化,规范化包括使用的单位,名词,文字描述等,不同数据来源的数据才有可比性,才能在大范围内具有使用价值32数据库设计数据库管理系统的每一条记录一个数据,包括许多个”字段”分别表示记录的各种属性在本系统中,这些数据可分为四类1水质状况数据如循环冷却水的承质化学物质含量,PH值,电导率等供承压力,回水压力,浓缩倍数,供水温度,回水温度2材料状况数据碳钢,不锈钢,紫铜等材料在不同温度下的耐蚀性能3药剂复配效果数据药剂种类,药剂浓度,药剂性能,复配使用效果等4水质稳定控制数据数据资料为样本,采用梯度法与共轭梯度法相结台的联合梯度算法作为神经网络的学习算法,利用网络的自学习和联想记忆能力对试验数据进行学习,从而达到识别各影响因子之间复杂非线性关系,预测腐蚀与结垢的目的41I信息表达L2】人工种经嗣络是一个以有向图结构的动态系统它通过对各种输入信息做出反应而完成信息处理即将知识与经验实验或实地23数据转化为阿络所能表达并能处理的形式我们对样本集中的影响因子作如下变换YX一一X式中XX瑚分别表示实验资料中第个因子的最小值与最大值经过上述变化后,影响因子变换到01内,水质预测结果腐蚀率与污垢热阻也同样地进行如上处理,为防止部分神经元达到过饱和状态,我们对上述向量做如下变换T下TDLD2LILIMIN式中,T,T,T分别表示因变量向量第I个分量,以及其最小值和吊大值,D1,D2分别取O998和O001412网络模型选择取S型函数为神经元节点作用函数,即FXT/【E1其中,FX为节点输出X为节点输入,表示为XIWIIOJ0I1,2,N2WLI为层问节点连接权,OI为上层节点输出,N为本层节点数0I为阈值,也可将其作为权重处理,则2式又可写作XIWIJOJI0,1,N,3413网络参数选择【笔者采用了隐单元数自适应选择方法,通过一个表达网络工作状况的评价函数,自动引导隐单元数的选择,初选一个较低的隐单元数,当网络收敛极慢或不收敛时,可理解为隐单元数不足以达到完成分类任务所需的函数映射的复杂性和分类精度,故应增加隐单元数或增加一层隐单元,便使原来低维空间不收敛的迭代过程在网络修改后所形成的高维空问收敛,即将期望输出与实际输出的误差作评价函数,当其持续不减时,增加隐单元,使网络从不恰当的吸引子跳出,向期望的吸引子靠拢414学习训练算法选择_8一24采用多层前馈型阿络的联合梯度算法其中,若连续使用共轭梯度法学习的步骤超过N次,则令XN为共轭梯度算陆的初始点,重新开始使用共轭梯度算法,这样有利于突破误差函数的非二次性如果连续学习几次之后,误差函数仍维持在近乎相同的水平,则在相应的阈值上加一随机小量有助于跳出局部极小点XN1XN十K”PN一16FPNHXNPPN一GXFT口PN一1口N一G一GXN1GXN1其中HXFT是误差函数在XN处的HESSION矩阵,N为网络的训练次数42水质稳定处理模型水质稳定处理模型可根据水质状况以及运行工况,结合水处理药剂协同作用及药剂复配经验,为水质稳定处理提供配方指导,并预测处理效果可以投加药剂后通过实时监测,得出符合工业循环冷却水处理设计规范GB5005095的药剂配方421常用的药剂复配配方为了防止工业循环冷却水的结垢,腐蚀及细菌滋生等问题,通常在冷却水中加入缓蚀剂,阻垢剂,杀菌剂等化学药剂,习惯上通称为水质稳定剂利用这些药剂之间的协同作用可提高水质稳定的效果,降低生产成本常用的复合配方有聚磷酸盐锌盐,磷酸盐聚磷酸盐,聚磷酸盐硅酸盐,有机磷酸盐聚磷酸盐锌盐,有机磷酸盐聚磷酸盐苯骈噻唑,硅酸盐有机磷酸盐苯骈三氯唑,锌盐有机磷酸盐十唑类,聚磷酸盐有机磷酸盐,锌盐钼酸盐,芳香唑类有机磷酸盐磷酸盐钼酸盐等等值得注意的是一些药剂同时也是很好的阻垢剂,如ATMP,HEDP,EDTMP,PBTCA等,这些药剂若使用于防止循环冷却水腐蚀,其使用浓度在10MG/I最好与其它处理药剂复配使用以上若使用于防止结垢一般使用浓度25MT422药剂复配中注意的问题某些药剂之间具有很好的协同作用,复配使用时可增强缓蚀阻垢效果,但是多数药剂之间还存在相容性问题需通过药剂夏配试验以及静,动态模拟试验确定水处理以及配方所谓相容性问题,包括两个方面的内容1药剂间发生的化学反应在静态,动态模拟试验中常将药剂分开投加药剂浓度较低在进行药剂复配时,由于各种药剂浓度较高药剂问易发生化学反应,影响药效的发挥2药剂复配中的溶解问题为了便于投加与计量,水处理药剂常配成一定浓度的液体,通过加药装置进行投加,其间通过计量泵控制加药量由于各种药剂的化学性质各异,复配过程中有可能园药剂间发生化学反应而出现沉淀影响药剂的使用效果,需引起高度重视例如锌盐是很好的缓蚀剂,但锌盐常与其它缓蚀剂如HEDP等和阻垢分散剂在复配中发生沉淀,影响药剂的投加与药效的发挥需通过试验控制好药剂的种类与浓度,才能达到较好的处理敬果43水质稳定控制模型431模型功能将在线监测得到的数值或手工输入的数值进行审核,分析水质稳定加药控制系统是否正常,如有异常,进行报警并提示异常原因,并根据优先度排列可能出现的情况,优先度越大,该原因出现的机率越大432模型建立与实现利用专家系统外壳程序编制专家系统的推理机和终端用户接口,将冷却水加药控制过程可能出现的情况编制为故障树输入到知识库控制内容包括浓缩倍数与加药浓度以浓缩倍数的控制为例浓缩倍数可通过电导率或化学物质浓度如CO2,C1一等的删定计算,即循环水电导率值与补充水电导率值之比,或循环水中化学物质浓度与补充水中化学物质浓度之比当系统的浓缩倍数过高时加大循环水系统的排污量,反之,减少排污5结语计算机技术已在环境工程及水处理方面发挥了重要作用,但遗憾的是目前尚没有可运行的实用系统本文以C语言为主要编程语言采用模块化程序设计技术,在微机上设计并实现了一套工业循环冷却水水质稳定分析系统该软件具有硬件环境要求宽松,用户界而友好,能针对各种水质数据快速提取出水质稳定信息等特点系统使用灵活,方便,分析结果精度较高利用该系统可以快速地提供准确的水质稳定信息,为水质稳定控制提供科学方法目前,我国的水质稳定技术取得R很大的进展,某些领域已达到了世界先进水平随着各行各业水资源儡护意识的增强,药剂处理技术在各个工业领域均得到广泛的应用该系统的应用可有效地指导药剂的推广使用,节约了有限的水资源,在保证设备正常运行的同时,也可为工厂节约大量的资金参考文献FL】项成林谴谴水工业的瑚壮与展望,工业小处理TQ9117F2,P470KERMYHOLEEERRUNACTIONL1NEURALNETORKS【2,16719873李正等神经阿终喟干化学知I曼的表述与址理,计算机与应用化学199】,1D24TM2464】顾立群等神经阿络对琉LI磷酸胺酯娄化合物的QSAR研究科学通怔VL39NO1019945【5】幕煜末等醚菊脂娄似物掏效关系的人工神经阿络方法矸究计算机与应用化学V11】,N2L9945I6】张特等神经网络的规划学习算法计算机VOLL7NO91Q949I7】啕庄平水环境质量评价鞋件系统及其应用,计算机与应用化学VOLL】1N119942【8】白垴线性和二虎型车层神经网培的学习速度信息与控制VOL23NO510O410下转第32页L的负电荷后,依仗着溶液中的H将过量的PAC以AIOHI的正电荷形式完全的体现出来PH在86时,虽然随着投加量的增加,SC值有升高的趋势但SC值始终表现为负值,这是因为PH86时即使PAC的正电荷已中和完源水的负电荷,但过量的OH离子也要不断地消耗PAC的正电荷使之形成A【OH2和带负电荷的A1OH溶腔这就是PH在偏碱性条件下,PAC的投加量大于PH在微酸性下,而SC值较难达到正值的原因由于生产中SC值是控制投药量的重要参数,所PH的选定直接影响着PAC的投量图5的规律与图4相同,说明最佳混凝PH范围在微酸条件下的结论同样适用于东江水源图4及图5的结果符台前而的分析结果3结论本文通过采用搅拌实验和流动电流技术,对源水和PAC在不同PH条件下的电荷状况,PAC的絮凝形态,混凝效果进行了一系列的研究探讨,得到如下一些结论1PAC最佳混凝的PH范围是中性偏酸性的PH507O,在此时PAC具有最佳的混凝形态,是带有正电荷的多孩羟基铝络离子,即AIHPAC最佳幄凝的PH点在PH65左右2西丽源水矾耗大于东江水的原因在于西丽源水具有较多的负电荷,稳定性高于东江源水3在实际生产中,源水PH67情况下PH85的条件下节约矾耗421,因此生产中口H调节点应考虑适当改变参考文献1主志平铝盐馄凝中东懈物种分布状况研究中国给水捧水I995VOII1NO42栾兆坤等聚台铝的形态稳定性豆其动电特征的研究环境化学1997VOL16NO63冯利等铝盐昂佳棍凝形态及晟佳PH范围研究环境化学】998VOL17NC2作者通讯址518057I圳市南山区大涌水厂辩拄室上接第25页13扬