在水处理消毒工艺中，次氯酸钠投加的核心挑战在于“动态适应水量波动、精准控制余氯浓度”。传统人工投加或单一PID控制难以应对流量突变、水质波动等复杂场景，常导致余氯超标或药耗浪费。中铁城际基于对水务工艺的深度理解与智能算法的融合创新，推出“动态算法切换+全链路感知控制”的智能加药系统，实现“平稳期高效调节、突变期稳定控制、全周期降本增效”的多重目标。

一、中铁城际智能加药系统的技术架构与核心优势

中铁城际智能加药系统以“感知-决策-执行-优化”为核心闭环，针对次氯酸钠投加的动态需求，创新开发“多模式自适应控制算法”，支持流量平稳期与突变期的差异化调控，具体架构如下：

1. 全链路感知层：高精度数据采集，支撑算法决策

系统通过“耐腐型智能感知终端”实时获取关键参数，为算法切换与控制提供高可靠输入：

流量监测：采用电磁流量计（精度±0.3%），支持0.1~10m/s宽量程，响应时间＜1秒，精准捕捉进水流量变化；

余氯监测：搭载极谱法余氯在线仪（精度±0.02mg/L），内置温度补偿模块，消除温度（5~30℃）对余氯测量的干扰；

辅助参数：同步采集水温、pH值（精度±0.1）、原水浊度（精度±0.1NTU）等，为机理模型修正提供数据支撑。

感知终端采用316L不锈钢材质与聚四氟乙烯（PTFE）涂层，耐腐蚀等级达IP68，可在次氯酸钠强腐蚀环境下稳定运行3年以上。

2. 智能决策层：动态算法切换，适配不同流量场景

系统通过“流量变化率阈值”自动识别当前工况（平稳期/突变期），并切换对应控制算法，实现“精准调节+稳定控制”的双重目标：

（1）流量平稳期：前馈+反馈复合控制法

当进水流量波动幅度＜±5%（即平稳期），系统采用“前馈控制为主、反馈控制为辅”的复合算法：

前馈控制：以进水流量为前馈量，基于“次氯酸钠投加量与流量成正比”的线性关系（投加量=K×流量，K为比例系数），快速调整加药泵频率。前馈控制的响应时间＜2秒，可在流量变化的瞬间同步调整加药量，避免余氯滞后波动；

反馈控制：以余氯仪实际测量值为反馈量，通过PID算法修正前馈控制的偏差（如原水有机物突然升高导致余氯消耗增加）。反馈控制的积分时间（Ti）设为30秒，比例系数（Kp）根据历史数据动态优化，确保余氯稳定在目标区间（0.6~0.9mg/L）。

（2）流量突变期：分段流量比例控制法

当进水流量波动幅度≥±5%（即突变期，如早高峰用水激增或夜间低流量），系统切换至“分段流量比例控制”：

分段策略：根据流量突变幅度划分为3个区间（如±5%±10%、±10%±20%、＞±20%），每个区间对应不同的比例系数（K1、K2、K3）；

平滑调节：通过“阶梯式调整”加药泵频率（如每5秒调整5%频率），抑制加药量的剧烈波动，避免因流量突变导致的余氯骤升或骤降；

安全联锁：当流量突变幅度＞±20%时，系统自动触发“安全模式”，限制加药量上限（如不超过1.8mg/L），防止过量投加导致消毒副产物超标。

3. 可靠执行层：耐腐蚀加药设备，保障控制指令精准落地

系统配置“双冗余耐腐蚀计量泵”（聚四氟乙烯隔膜+不锈钢外壳），支持0~100%流量无级调节（精度±1%），并配套以下功能：

故障自切换：主泵故障时，备用泵自动投入运行，切换时间＜10秒，避免消毒中断；

泄漏监测：加药管道加装氯气浓度传感器（报警阈值1ppm），当检测到泄漏时，立即关闭阀门并触发声光报警；

远程校准：支持通过上位机远程校准计量泵冲程，无需停机拆卸，降低运维成本。

4. 全生命周期优化层：数据驱动持续迭代

系统通过云端平台积累历史数据（如不同季节的流量变化规律、原水水质特征），利用机器学习算法优化控制参数（如前馈比例系数K、分段比例系数K1/K2/K3），实现“越用越聪明”的智能进化。

二、中铁城际智能加药系统的应用效果

通过某南方千万级人口城市水厂的改造案例，系统的技术优势与经济效益得到充分验证：

项目背景

某城市第三水厂日供水量100万吨，原采用人工投加次氯酸钠，存在三大痛点：

余氯波动大：人工调节滞后，余氯均值0.75mg/L，波动范围0.41.2mg/L，出水超标（＞0.9mg/L）频次达每月35次；

药耗高：年均次氯酸钠用量45吨，成本360万元；

人力投入大：需4名专职人员24小时轮班调节，年人工成本约60万元。

中铁城际解决方案

感知层部署：安装8台耐腐型感知终端（覆盖前加氯、滤前加氯、滤后加氯、补氯环节），流量监测精度提升至±0.3%，余氯监测精度±0.02mg/L；

控制层配置：部署“动态算法切换系统”，设置流量突变阈值为±5%，平稳期采用前馈+反馈复合控制，突变期采用分段流量比例控制；

执行层改造：更换为双冗余耐腐蚀计量泵，泄漏报警响应时间＜5秒；

全周期服务：驻场团队每月分析运行数据，每季度优化控制参数。

实施效果

余氯稳定性提升：余氯均值从0.75mg/L降至0.68mg/L（仍符合国标0.60.9mg/L），波动范围缩小至0.60.8mg/L，超标频次降至0次/年；

药耗显著降低：年均次氯酸钠用量降至32吨，成本256万元，年节约104万元；

人力成本减少：加药岗位从4人缩减至1人（仅需定期巡检），年节省人工成本50万元；

应急能力增强：流量突变（如早高峰流量激增30%）时，系统5秒内完成加药量调整，余氯未出现大幅波动。

中铁城际智能加药系统通过“动态算法切换+全链路感知控制”的技术创新，成功解决了次氯酸钠投加中“流量波动大、余氯不稳定”的行业难题。其核心优势不仅在于精准的控制算法与可靠的硬件设备，更在于“数据驱动、持续优化”的全生命周期服务模式。随着AI技术与水务工艺的深度融合，中铁城际将继续迭代智能加药解决方案，为城市供水安全与绿色发展提供更强劲的“智慧动能”。

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