室外真空排水系统建模的研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)华中科技大学环境科学与工程学院 作者:李炅

  将室外真空排水系统分为三个子系统,确定了子系统间的接口,建立了系统的数学模型。在MATLAB/SIMULINK 环境下建立了系统的仿真模型,实现了对系统运行状态的模拟。此模型框架可为系统的优化设计、稳定运行、降低能耗和综合评价提供一个仿真平台。

  真空排水系统按其作用范围分为室内和室外两种。本文建立了室外真空排水系统三个子系统:室外集水单元、真空排水管网、真空站运行的数学模型, 确定了各子系统间的参数接口, 并在MATLAB/SIMULINK 环境下建立了系统的仿真模型, 实现了对系统运行状态的模拟。

1、概念模型

  模型是系统的抽象,而仿真是对模型进行实验,以达到研究系统的目的[1] 。排水系统设计是一项系统工程,需要从整体角度寻求思路和办法,特别是建立计算机仿真模型,对设计方案进行综合分析和评价,避免决策的不确定性[2] 。室外真空排水系统可分为三个子系统:室外集水单元、真空排水管网、真空站。各子系统间通过一定的接口连接,实现气液物质的流动与水力状态的传递。图1 为真空排水系统仿真与优化流程图。

真空排水系统仿真与优化流程图

图1 真空排水系统仿真与优化流程图

2、数学模型

2.1、室外集水单元

  室外集水单元由液位控制阀感应液位:1~4户居民生活污水收集至预定液位后真空界面阀开启,将污水吸入真空管道;直至污水排放完毕,界面阀自动关闭,实现污水序批排放[3] 。同时混入一定量空气,保持污水输送适宜的气液比。如图2 为室外真空排水系统的示意图。

室外真空排水系统示意图

图2 室外真空排水系统示意图

4、结语

  本文对子系统进行了划分和封装,重点探讨了各子系统的数学模型,实现了系统运行的模拟。在此基础上,一方面可以用Monte Carlo 法获得系统的统计性能,并利用监测数据[9]进行验证与修正,为系统的优化设计、稳定运行、建设规范提供参考,另一方面还可利用一些先进控制方法和智能理论对设备控制策略进行研究[10]、在满足可用和稳定的前提下充分挖掘系统潜力并降低能耗。此外,由于将系统逐步封装为各层次的子系统,使得模型的改进与扩展更为容易,也提高了其可读性。

参考文献

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