[發明專利]可調功率的壓載水處理系統的紫外線滅活裝置及控制方法

有效

• 申請號: 202010127629.8
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111320232B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 張衛東;程曉童;胡智煥;陸宇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;C02F1/32
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種可調功率的壓載水處理系統的紫外線滅活裝置，該裝置設置在壓載水處理裝置的細濾環節與壓載艙之間，其特征在于，該裝置包括反應器、用以檢測進水口和出水口處流量的流量計、均勻分布在反應器腔體內的紫外線發生器、用于調節紫外線發生器功率的旋轉開關以及分別與流量計和旋轉開關連接的控制器，所述的控制器接收流量計的流量信號，根據流量信號調節旋轉開關轉過的角度，調節紫外線發生器的光強，該裝置還包括設置在紫外線發生器兩側用以降低腔體內溫度的放熱器、設置在紫外線發生器前后兩面用于檢測紫外線光強的光強傳感器以及設置在紫外線發生器前后兩面用以對紫外線發生器進行清潔的超聲波發生器，所述的放熱器、光強傳感器和超聲波發生器分別與控制器連接；

應用可調功率的壓載水處理系統的紫外線滅活裝置的控制方法，包括以下步驟：

1)建立紫外線滅活裝置的物理模型，紫外線滅活裝置的物理模型的表達式為：

其中，狀態x(k)為第k步紫外線滅活裝置的工作功率，輸入u(k)為旋轉開關轉過的弧度，P_max、P_min分別為工作功率的最大值和最小值，且P_min≤x(k)≤P_max，-π≤u(k)≤π，N為模型預測控制的預測步數；

2)根據紫外線滅活裝置的物理模型，確定模型預測控制的費用函數，模型預測控制的費用函數J為：

其中，γ₁，γ₂為費用系數，Q為系統流量，V為腔體的有效體積，R為滅活所需要的紫外線劑量，b為紫外線發生器的燈管長度，I為反應器內一點接收到的紫外線輻射強度，αw為紫外線在水中的衰減系數，aq為紫外線在石英中的衰減系數，d_i為反應器內一點到第i個紫外線發生器的距離，n為紫外線發生器的總數，d₀為石英套管的半徑；

3)確定預測步數，實施模型預測控制。

2.根據權利要求1所述的一種可調功率的壓載水處理系統的紫外線滅活裝置，其特征在于，該裝置在與壓載艙之間的管路上連接有通向海水的出水管。

3.根據權利要求1所述的一種可調功率的壓載水處理系統的紫外線滅活裝置，其特征在于，所述的紫外線發生器發出的紫外線波長范圍為200-300nm，紫外線發生器的可調功率范圍為30W-800W。

4.一種計算設備，包括：一個或多個處理器以及存儲器，所述的存儲器用以存儲實現如權利要求1所述可調功率的壓載水處理系統的紫外線滅活裝置的控制方法的控制指令，當該控制指令被處理器執行時實現紫外線滅活裝置的紫外線放射功率控制。