[0001] 本发明属于烧结球团工厂建设技术领域，具体涉及一种烧结球团生产用水的水量平衡控制系统及控制方法。

[0002] 在烧结球团生产过程中，生产水是工厂运行的主要能源介质，而对水量平衡利用的效率直接影响着工厂运行成本。生产水分为循环水、消耗水及消防水，系统较复杂，如何实现如各类水源的量化合理控制，是水系统智能调节及节能增效的关键问题。

[0003] 目前，烧结球团生产过程中并没有自动化的水量分析与调节系统，因此，有必要对烧结球团生产的水量控制进行研究。

[0036] 实施例1

[0037] 一种烧结球团生产用水的水量平衡控制系统，如图1所示，包括现场生产用水管道，以及现场生产用水管道上的检测仪表，现场生产用水管道上的控制设备，信号隔离转换系统和计算机系统；所述检测仪表，控制设备分别与信号隔离转换系统连接，所述信号隔离转换系统与计算机系统连接；

[0038] 其中，现场生产用水管道包括冷却水池1，冷却水池内设置的新水补水管道2，由冷却水池分出的设有供水泵的冷却用水进水总管道4及消防用水管道5，由冷却用水进水总管道分出分别与各车间各级设备连接的设备冷却用水入水管道6和清扫用水管道7，与各车间各级设备连接的设备冷却用水出水管道8，与设备冷却用水出水管道连接的回水池净环回水管道9，与回水池净环回水管道连接的回水池10，连接回水池和冷却塔间的热水上水管11，以及连接冷却塔和冷水池间的下水管12；

[0039] 检测仪表包括现场温度、压力、流量仪表；

[0040] 控制设备包括现场调节阀、开关阀及变频设备；

[0041] 信号隔离转换系统包括隔离器、断路器及其机柜，计算机系统包括PLC系统、模件、上位机，三者之间通过数据信号连接，PLC系统、模件负责采集信号与下发指令，上位机负责画面展示、智能算法程序处理。

[0042] 以下具体例子为某厂的水量平衡控制系统，系统硬件配置，如图1和2所示：

[0043] (1)现场监测及控制设备

[0044] 1.普压供水泵出口设备14：温度、压力、流量监测及调节阀。各类仪表规格如下：

[0045]设备符号 设备名称 规格
FE/FIT‑001 电磁流量计 量程：0～Xm3/h供电：220VAC
PE/PT‑001 压力变送器 量程：0～1MPa供电：24VDC
TE‑001 铂热电阻 量程：0～100℃
FV/FZ‑001 电动调节阀 供电：220VAC

[0046] 其中，流量作为主要检测与控制目标参数，温度、压力作为设备及工艺需求监控参数。监测设备量程可根据工程情况调整。

[0047] 2.室内外消防用水管道设备15：压力、流量监测。各类仪表规格如下：

[0048]设备符号 设备名称 规格
FE/FIT‑002 电磁流量计 量程：0～Xm3/h供电：220VAC
PE/PT‑002 压力变送器 量程：0～1MPa供电：24VDC
FE/FIT‑003 电磁流量计 量程：0～Xm3/h供电：220VAC

[0049] 其中，流量作为消耗水量监测参数，压力作为消防水压监控参数。监测设备量程可根据工程情况调整。

[0050] 3.新水补水管道设备16：流量监测及关断阀。各类仪表规格如下：

[0051] 设备符号 设备名称 规格FE/FIT‑004 电磁流量计 量程：0～Xm3/h供电：220VAC
HV/HZ‑004 电动切断阀 供电：220VAC

[0052] 其中，流量为新水补水量监控，是系统内水量补充与控制的主要参数。监测设备量程可根据工程情况调整。

[0053] 4.回水池净环回水管道设备17：温度、流量监测。各类仪表规格如下表：

[0054] 设备符号 设备名称 规格FE/FIT‑005 电磁流量计 量程：0～Xm3/h供电：220VAC
TE‑005 铂热电阻 量程：0～100℃

[0055] 其中，流量为循环水回水量监控，是系统内冷却水经过设备后损耗水量的主要监控参数，温度作为冷却水性能监测参数。监测设备量程可根据工程情况调整。

[0056] 5.热水上水管道设备18：流量、温度。各类仪表规格如下表：

[0057] 设备符号 设备名称 规格HV/HZ‑006 冷却塔调节装置 供电：380VAC，调节冷却效率
TE‑006 铂热电阻 量程：0～100℃
FE/FIT‑006 电磁流量计 量程：0～Xm3/h供电：220VAC

[0058] 其中，流量作为冷却过程流量消耗的主要参数，温度测量作为冷却塔补水调节参数。电动调节阀作为新水补水量的控制措施。监测设备量程可根据工程情况调整。

[0059] 6.各级设备循环冷却水管道设备19：温度、压力、流量监测及调节阀。各类仪表规格如下：

[0060] 设备符号 设备名称 规格FE/FIT‑101～FE/FIT‑N01 电磁流量计 总计N台，量程：0～Xm3/h供电：220VACFS‑103～FS‑N03 流量开关 总计N台，供电：24VDC
PE/PT‑101～PE/PT‑N01 压力变送器 总计N台，量程：0～1MPa供电：24VDCTE‑001～TE‑N01 铂热电阻 总计N台，量程：0～100℃
TE‑002～TE‑N02 铂热电阻 至少N台，量程：0～100℃
TE‑003～TE‑N03 铂热电阻 总计N台，量程：0～100℃
FE/FIT‑007 电磁流量计 (清扫用水)量程：0～Xm3/h供电：220VAC
FV/FZ‑101～FV/FZ‑N01 电动调节阀 总计N台，供电：220VAC(可选项)

[0061] 其中，电磁流量计FE/FIT‑101～FE/FIT‑N01作为各级循环水用量的监控，电动调节阀FV/FZ‑101～FV/FZ‑N01作为各级设备用水的水量调节手段(该项目为可选项，当需要水量精细调节时设置)，温度测量TE‑001～TE‑N01、TE‑002～TE‑N02、TE‑003～TE‑N03作为冷却水冷却性能的考核参数，电磁流量计FE/FIT‑007作为车间清扫水的水量统计。

[0062] 7.冷却水池设备13：液位计。各类仪表规格如下表：

[0063]设备符号 设备名称 规格
LE‑001/LE‑002 液位计 量程：0～5M供电：24VDC

[0064] 其中，液位计作为冷却水池液位控制参数。

[0065] (2)信号隔离转换系统配置及功能

[0066] 信号隔离转换系统包括信号隔离器、配电器及对应的断路器、机柜。该系统主要功能是将现场的仪表及控制设备信号送至计算机系统，并做隔离保护。

[0067] (3)计算机系统配置及功能

[0068] 如图2计算机系统所示，该部分包括PLC系统、机柜、交换机、模件、上位机等。PLC系统、模件负责采集信号与下发指令，上位机负责画面展示、智能算法程序处理。

[0069] 实施例2

[0070] 一种烧结球团生产用水的水量平衡控制方法，采用监测‑智能分析‑控制‑反馈的方法控制水量平衡，包括如下步骤：

[0071] 步骤1、获取现场检测仪表的检测参数；

[0072] 步骤2、系统在满足工艺生产运行条件下，首要目标为降低系统消耗水量F消耗，降低各级管道水量，节约水泵运行成本；

[0073] 2.1)根据公式(1)和(2)计算系统内的总水量；

[0074] F总＝∑F004‑∑F002‑∑F003‑∑F007‑∑F消耗      (1)

[0075] F消耗＝∑F001‑∑F006                         (2)

[0076] F总为系统内总水量；F004为系统内进入的新水水量，F002为室内消防用水水量，F003为室外消防用水水量，F007为清扫用水水量，F消耗为系统内循环水的消耗总量，F001为冷水池的出水水量，F006为冷水池的进水水量；

[0077] 2.2)设定现场生产用水管道上各级设备的进出口的控制设备的开度并检测各级设备温度值，降低设备功耗及消耗水量；

[0078] 具体的，对各级设备进出口温度分析，根据各级设备冷却水的进出口温度调节各设备冷却水进口调节阀FV的开度，通过公式(3)求解设备冷却水的总用水量的实时最小水量，进而将普压供水泵频率降低至与该最小水量匹配的频率，实现最小功耗运转；

[0079] FN01＝wN01*f(TN01,TN02,TN03)  (3)

[0080] FN01为各级设备冷却水流量；wN01为各级设备冷却水流量计算调整权重；TN01，TN02，TN03为各级设备不同位置处冷却水的温度；wN01为各级设备冷却水流量计算调整权重；wN01由系统运行调整获取，系统初始赋值为经验常数，待系统运行平稳后，累积多组经验数据库，通过最小二乘法，拟合各参数量化关系曲线，再求解系统内wN01精确取值；

[0081] 2.3)以循环冷却水出冷却塔出水温度为目标调节冷却塔运行，即根据公式(4)调节冷却塔工作频率使得循环冷却水出冷却塔出水温度降至设定温度；控制循环冷却水出水温度实现对热水上水管的控制，降低循环水消耗；

[0082] T001＝w001*f(H006,T006)  (4)

[0083] T001为循环冷却水出冷却塔时的出水温度；H006为冷却塔调节参数，T006为循环冷却水进冷却塔的进水温度；w001为循环冷却水出水温度计算调整权重；w001由系统运行调整获取，系统初始赋值为经验常数，待系统运行平稳后，累积多组经验数据库，通过最小二乘法，拟合各参数量化关系曲线，再求解系统内w001精确取值；

[0084] 2.4)根据公式(2)计算循环水消耗量，当消耗量超过阈值时向系统内补水；本实施3
例设定阈值为100m，当系统消耗达到阈值时，通过新水水管补充对应量的新水。