智能加药测控系统在冶金循环冷却水的应用研究

1、加药方式滞后：传统的加药设备采用定时定量加药的方式，即按照固定的时间间隔和加药量进行加药。这种方式虽然操作简单，但无法根据水质的实际变化及时进行调整，容易造成药剂的浪费或加药不足[2]。

2、监测数据滞后：离线分析依赖：关键参数（如钙硬度、碱度、氯离子浓度）需人工取样送实验室检测，导致数据更新延迟，无法实时调整加药量。

3、水质不稳定：人工经验和定时定量加药方式难以适应水质的动态变化，容易导致水质波动较大，影响设备的正常运行和使用寿命。

4、药剂浪费：固定剂量加药无法适应水质动态变化，因监测不精准，系统常采用‚安全过量‛策略，导致药剂过量使用产生药剂残留（如磷系药剂超标排放），增加了生产成本。

5、劳动强度大：人工加药需要操作人员定期到现场进行采样检测和加药操作，劳动强度大，效率低下。6、经济性局限：因控制不精准导致的结垢或腐蚀，可能引发设备维修或停机成本升高（远超药剂成本）[3]。二、循环冷却水智能加药测控系统的原理与组成

1、原理

智能加药测控系统基于先进的传感器技术、数据采集与处理技术和自动化控制技术，实时监测循环水的水质参数（如 pH 值、电导率、ORP、浊度、药剂浓度、腐蚀率等）和运行参数（如流量、液位等）进行实时监测。

测控系统根据实时监测的水质数据，通过预设的算法和模型自动计算出最佳的加药量和加药时间，自动调节计量泵的加药量，实现药剂的精准加药，解决了系统调整滞后的问题[4]。

2、组成

循环水智能测控终端：用于实时监测循环水的水质参数和运行参数，采用先进的 pH 传感器、电导率传感器、浊度传感器、ORP 传感器、腐蚀率传感器、药剂浓度传感器、流量传感器、液位传感器等在线实时检测水质指标，根据水质指标及工艺流程进行分析计算，智能控制加药单元完成动态加药及排补水。

数字加药单元：是工业循环水智慧管控系统中的一项重要组成部分，为更好的控制现场加药而特殊定制的专用泵组控制单元，该单元由机架、各药剂泵组、控制器及接口组成。

数字药箱单元：为更好的控制现场加药而特殊定制的药剂存储单元，该单元由罐体、液位传感器、传感器支架等组成。

数字排补水单元：循环水系统的重要组成部分，能够对循环水系统进行综合性排补水控制及排补水水量监测和统计，有效提高节水能力。本单元需在循环水池安装液位计进行液位监测，加装或改造排水阀、补水阀，并安装流量计，所有设备均接入智能测控终端进行数据采集与控制。

智能管理平台：采用B/S 架构，智能测控终端将数据以 MQTT 格式发送至云服务器端，服务器将数据解析后以组态形式展现给使用者。用于实现对系统的远程监控、数据分析、参数设置和故障报警等功能，操作人员可以通过电脑或手机随时随地对系统进行管理和控制，查看各项参数及曲线。

三、智能加药测控系统在冶金行业中的应用

某炼铁厂高炉净环系统循环水量 2200m³/h ，保有水量 1000m³ ，采用传统加药方式（连续投加），因该系统存在大排大补的现象导致加药不准确、水质波动大等问题，经常出现药剂投加滞后空冷器结垢需频繁清洗，严重影响生产效率。为提高循环水水质，降低运行成本，该厂引入循环水智能加药测控系统。

该定制化的智能加药测控系统成功投入使用，在净环系统运行一段时间后，对循环水的水质数据进行采集和分析。选取了运行前和运行后的不同时间段进行对比分析，发现从水质数据、挂片的腐蚀率、换热效率（空冷器的清洗频次）、药剂的使用量、菌藻的控制的方面均有较大的提升，节省了大量的人力物力成本，同时也延长了设备使用寿命，经济效益显著。

智能加药测控系统运行前后分析对比，如下表（图）所示：

1、实验参数

原加药方式是通过根据系统水样化验结果进行药量调整，导致药剂投加存在滞后性且增加现场的劳动强度。智能加药测控系统药剂投加是根据对药剂浓度进行实时监测及调整，水质指标控制相对稳定，确保系统更加安全、稳定、长周期运行。

2、水质指标

从数据可以看出，使用智能加药测控系统后，循环水的pH 值控制范围更准确，电导率和腐蚀率明显降低，游离氯控制的更加稳定。说明智能加药测控系统能够更精准地控制循环水的水质。这有助于提高设备的运行效率和使用寿命，减少设备的维修费用。

3、药剂使用量

从表中数据可以看出，智能加药测控系统在药剂使用量方面明显低于传统加药方式。阻垢缓蚀剂的月使用量减少了 30.7%，杀菌剂的月使用量减少了 23.7%. 这主要是因为智能加药测控系统能够根据水质的实际变化实时调整加药量，避免了药剂的浪费。

4、排补水情况

智能加药测控系统在排补水控制方面也表现出明显的优势。月排水量减少了 24.1% ，月补水量减少了 19.7%_c 。这是因为智能加药测控系统能够有效控制循环水的水质，减少了因水质恶化而导致的排补水次数和水量。

四、结论与展望

工业循环水智能加药测控系统在炼铁厂高炉净环系统中的应用取得了显著的效果。通过对水质数据和加药量数据的分析，表明该系统能够有效提高循环水的水质，降低加药量，实现节能降耗。与传统加药设备相比，智能加药测控系统在加药准确性、自动化程度和水质控制效果等方面具有明显优势。随着工业自动化和智能化的不断发展，工业循环水智能加药测控系统将不断完善和升级。未来，可以进一步优化智能加药测控系统的算法和模型，提高系统的智能化水平和适应性。

参考文献：

1］陈文娟，王志岳等.智能加药技术在循环水处理中的应用［J］.化工进展.2009（28）：227-230.

［2］廖华丰，袁尚等.工业水处理智能加药测控系统在冶金循环冷却水的应用研究［J］.工业水处理.2023

（7）：121-124.

［3］董金芝.智能加药技术在冷却循环水系统中的应用[J].人造纤维.2019（4）：76-79.

［4］郭根弟.循环冷却水系统自动加药设计应用［J］.化工与医药工程.2016（2）：25-31.