申请日2016.10.14
公开(公告)日2017.04.19
IPC分类号E03F5/22; F04D15/00; F04D29/66
摘要
本发明专利涉及自动检测控制领域，特别是一种污水泵站反馈控制系统，整个系统包含：污水检测控制部分控制不同工作模式下泵组的工作，泵‑泵转速控制部分调控各工作模式下泵组的泵转速，污水池水位反馈控制部分控制排污泵组并联备用泵的运行，泵的气蚀防护反馈控制部分控制降低气蚀空化现象对泵工作的影响。针对排污泵站在自动化的规范、标准、自动控制系统和故障自诊断技术上等问题，建立独立且功能完善的自动化反馈控制系统，改进排污泵站的监测和控制的自动化功能，提高污水泵站运行效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：包括污水池(1)、污水集中池(9)和污水池(1)、污水集中池(9)之间的支路一和支路二;
支路一上由控制阀门Ⅰ(16)(默认关阀)、漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)和第一泵组串联而成;所述第一泵组为漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)和备用泵组Ⅰ的并联单元;所述备用泵组Ⅰ为控制阀门Ⅳ(19)(默认关阀)与漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)的串联单元;
支路二上由控制阀门Ⅱ(17)(默认关阀)、然后与第二泵组和备用泵组Ⅱ的并联单元连接，最后与出口调节阀(8)连接;所述第二泵组为流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)和流道式叶轮排污泵Ⅱ(6)的串联单元;所述备用泵组Ⅱ为控制阀门Ⅲ(18)(默认关阀)和流道式叶轮排污泵Ⅲ(7)的串联单元;
污水池(1)设有污水检测控制部分(10)，所述污水检测控制部分(10)与漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)、流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)、控制阀门Ⅰ(16)、控制阀门Ⅱ(17)均为电性连接;
污水池(1)出口处设有污水池水位反馈控制部分(11)，所述污水池水位反馈控制部分(11)与漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)、控制阀门Ⅳ(19)、漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)均为电性连接;
漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)上设有泵-泵转速控制部分Ⅰ(12)，所述泵-泵转速控制部分Ⅰ(12)与漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)电性连接;
流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)上设有泵-泵转速控制部分Ⅱ(14)，所述泵-泵转速控制部分Ⅱ(14)与流道式叶轮排污泵Ⅱ(6)电性连接;
出口调节阀(8)上设有气蚀防护反馈控制部分Ⅰ(13)，所述气蚀防护反馈控制部分Ⅰ(13)与流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)电性连接;
出口调节阀(8)上设有气蚀防护反馈控制部分Ⅱ(15)，气蚀防护反馈控制部分Ⅱ(15)与控制阀门Ⅲ(18)、流道式叶轮排污泵Ⅲ(7)均为电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：所述污水检测控制部分(10)连接污水池(1)内的红外线探头，检测污水池内水体浓度和浊度，并将信号反馈至控制阀门Ⅰ(16)和漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)或控制阀门Ⅱ(17)和流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)，选择不同支路上的控制阀门打开和排污泵组开始工作。
3.根据权利要求1所述的一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：所述污水池水位反馈控制部分(11)检测污水池出口附近液位水压，反馈信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)控制阀门Ⅳ(19)、和漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)，控制漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)和漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)转速变化以及控制阀门Ⅳ(19)的开闭。
4.根据权利要求1所述的一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：所述泵-泵转速控制部分Ⅰ(12)检测漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)的转速和流量以及漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)的流量，根据内设逻辑调控模式反馈信号控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)。
5.根据权利要求1所述的一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：所述泵-泵转速控制部分Ⅱ(14)检测流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)的转速，并反馈信号至流道式叶轮排污泵Ⅱ(6)控制其转速与流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)相等。
6.根据权利要求1所述的一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：所述的气蚀防护反馈控制部分Ⅰ(13)监控出口调节阀(8)处的流量，当流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)或流道式叶轮排污泵Ⅱ(6)发生气蚀现象时，流量会发生严重异常变化，即触发工作条件，所述的气蚀防护反馈控制部分Ⅰ(13)上设置的警报器发出警报，且反馈信号至流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)控制其转速降为一半。
7.根据权利要求1所述的一种污水泵站反馈控制系统，其特征在于：所述的气蚀防护反馈控制部分Ⅱ(15)监控出口调节阀(8)处的流量，当流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)或流道式叶轮排污泵Ⅱ(6)发生气蚀现象时，流量会发生严重异常变化，即触发工作条件，反馈信号至控制阀门Ⅳ(19)和备用的流道式叶轮排污泵Ⅲ(7)，打开控制阀门Ⅳ(19)并控制流道式叶轮排污泵Ⅲ(7)启动工作，同时调节其转速为流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)初设正常工作转速的一半。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的污水泵站反馈控制系统的控制方法，其特征在于，
泵站污水池(1)内的污水泵送方式由污水检测控制部分(10)决定，当污水检测控制部分(10)检测出池内污水悬浮固体物浓度高、浊度低时，则选择支路一漩涡式叶轮排污泵组(2、3、4)工作路线;当检测出池内污水悬浮固体物浓度和浊度都高时，则选择支路二流道式叶轮排污泵组(5、6、7)工作路线;污水检测控制部分(10)将信号反馈至不同支路的同时，开启控制阀门Ⅰ(16)和漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)或开启控制阀门Ⅱ(17)和流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)进行工作;
支路一控制模式为：漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)启动正常工作后，泵-泵转速控制部分Ⅰ(12)接收检测的漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)的转速和流量以及漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)的流量，根据泵-泵转速控制部分Ⅰ(12)内设逻辑调控模式反馈信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)，控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)转速变化，根据污水池水位反馈控制部分(11)内设逻辑调控模式，设置污水池水位反馈控制部分(11)监控污水池出水口液位水压，并根据监控水压对出水量进行调节，控制污水池(1)的水位;
支路二控制模式为：流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)启动正常工作后，泵-泵转速控制部分Ⅱ(14)接收检测的流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)的转速，并将信号反馈至流道式叶轮排污泵Ⅱ(6)，同时设置气蚀防护反馈控制部分Ⅰ(13)和气蚀防护反馈控制部分Ⅱ(15)对气蚀损害进行防护，当监控到出口调节阀(8)处流量严重异常时，气蚀防护反馈控制部分Ⅰ(13)会发出警报，并反馈信号至流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)控制其转速变化;气蚀防护反馈控制部分Ⅱ(15)反馈信号至控制阀门Ⅲ(18)和流道式叶轮排污泵Ⅲ(7)，使控制阀门打开，并调整流道式叶轮排污泵Ⅲ(7)转速变为流道式叶轮排污泵Ⅰ(5)初设正常工作转速的一半。
9.根据权利要求8所述的一种污水泵站反馈控制系统的控制方法，其特征在于：
所述污水池水位反馈控制部分(11)内设逻辑调控模式为：首先记录漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)的初设正常工作转速值，并预设警戒值和正常水压值;当水压超过预设警戒值时，则先发送转速增大一倍的信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)，当水压低于预设正常水压值时，则先发送转速减小至初设正常工作转速的信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2);信号发出后，当漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)转速变大，且漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)默认关闭时，控制控制阀门Ⅳ(19)打开，并使漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)启泵，同时控制其转速为漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)初设正常工作转速值的一半;当漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)转速变大，而漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)处于工作时，仅控制漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)转速为漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)的一半;当漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)转速变小，且其转速不大于初设正常转速时，控制控制阀门Ⅳ(19)关闭，并控制漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)停止工作。
10.根据权利要求8所述的一种污水泵站反馈控制系统的控制方法，其特征在于：
所述泵-泵转速控制部分Ⅰ(12)内设逻辑调控模式为：检测漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)与控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)的流量并检测漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)的转速，当备用漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)关闭时，即漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)与控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)流量相近时，控制控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)与漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)转速相同;当备用漩涡式叶轮排污泵Ⅲ(4)工作时，即漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)流量远远大于漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)时，控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ(3)转速为漩涡式叶轮排污泵Ⅰ(2)初设正常工作转速的一半。
说明书
一种污水泵站反馈控制系统
技术领域
本发明专利涉及自动检测控制领域，特别是一种污水泵站反馈控制系统。
背景技术
随着工农业生产发展和科学技术的进步，我国泵站工程得到了很大的发展。自上世纪70年代自动化技术开始在泵站工程应用以来，其技术水平在不断地提高，应用范围也在不断扩大，发展到今天，泵站自动化技术和自动化控制已初具规模，并逐步向一体化、智能化方向发展。目前，我国大部分排污泵站已经实现自动化，能够实现监测和控制两大功能。一般，污水通过收集管网集中后流向排污泵站，经过排污泵站入口处的起闭机后流入污水池，排污泵站对污水进行简单处理，让污水通过皮带、格栅机，过滤掉颗粒明显较大的固体悬浮物之后，流入污水池内，当污水池内污水达到一定液位时，通过排污泵站泵的提升后，输送到就近的污水处理厂和泵站。
然而，在泵站自动化水平达到一定层次的同时，还有许多不足和需要改进的地方，还有许多值得进一步研究和提高的空间，现阶段的自动化主要是由可编程逻辑计算机和人机界面构成，对水泵的控制只是单纯的开关量控制，因此不论入口污水流量恒定与变化，电机都会频繁启停，而水泵启动时启动电流大，严重影响同电网电气设备的使用;即使采用自耦降压、磁控降压等方式启动限流，但仍存在许多问题：如启动瞬间电流尖峰冲击，接触器等启动设备维护量大，而且水泵受到的机械冲击较大，容易造成水泵轴承、叶轮的损坏，除了以上不利因素，泵站可能还会出现特殊情况，如雨雪天气、其他泵站设备故障等导致流量增大，还有自身泵站的泵出现故障导致排污量受阻。
经检索，与本发明相关的专利有：基于GPRS无线网络的污水泵站控制系统(公开号：CN105182945A),提供基于GPRS无线网络的污水泵站控制系统,属于污水泵站控制领域,由远程控制端、控制端GPRS无线模块、GPRS卫星基站、处理端GPRS无线模块和污水处理端组成，污水泵站的管理者可以通过远程控制端对污水泵站的处理设备进行远程控制,解决现有污水泵站操作难度大和系统的运行效率低的问题,但其控制管理模式对于普通排污泵站实现难度高，且局限性比较大;一种预制地埋式一体化污水泵站(CN202809825U)，其泵站主体包括集水井、泵站罐体和泵站控制室,泵站罐体上设有泵站控制室,泵站控制室内设有控制柜,控制柜分别与粉碎格栅和水泵连接，泵站占地面积小,节省土地资源，避免栅渣的产生,简化了处理流程,节约能源、降低运行成本，但其缺乏对不同污水类型和流量下的调控作用，工作不灵活，效率不高。
发明内容
为了改进排污泵站自动化运行控制遇到的问题，本发明专利提供一种污水泵站反馈控制系统，其目的是针对排污泵站在自动化的规范、标准、自动控制系统和故障自诊断技术上等问题，建立独立且功能完善的自动化反馈控制系统，改进排污泵站的监测和控制的自动化功能。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种污水泵站反馈控制系统，包括污水池、污水集中池和污水池、污水集中池之间的支路一和支路二;
支路一上由控制阀门Ⅰ(默认关阀)、漩涡式叶轮排污泵Ⅰ和第一泵组串联而成;所述第一泵组为漩涡式叶轮排污泵Ⅱ和备用泵组Ⅰ的并联单元;所述备用泵组Ⅰ为控制阀门Ⅳ(默认关阀)与漩涡式叶轮排污泵Ⅲ的串联单元;
支路二上由控制阀门Ⅱ(默认关阀)、然后与第二泵组和备用泵组Ⅱ的并联单元连接，最后与出口调节阀连接;所述第二泵组为流道式叶轮排污泵Ⅰ和流道式叶轮排污泵Ⅱ的串联单元;所述备用泵组Ⅱ为控制阀门Ⅲ(默认关阀)和流道式叶轮排污泵Ⅲ的串联单元;
污水池设有污水检测控制部分，所述污水检测控制部分与漩涡式叶轮排污泵Ⅰ、流道式叶轮排污泵Ⅰ、控制阀门Ⅰ、控制阀门Ⅱ均为电性连接;
污水池出口处设有污水池水位反馈控制部分，所述污水池水位反馈控制部分与漩涡式叶轮排污泵Ⅰ、控制阀门Ⅳ、漩涡式叶轮排污泵Ⅲ均为电性连接;
漩涡式叶轮排污泵Ⅰ上设有泵-泵转速控制部分Ⅰ，所述泵-泵转速控制部分Ⅰ与漩涡式叶轮排污泵Ⅱ电性连接;
流道式叶轮排污泵Ⅰ上设有泵-泵转速控制部分Ⅱ，所述泵-泵转速控制部分Ⅱ与流道式叶轮排污泵Ⅱ电性连接;
出口调节阀上设有气蚀防护反馈控制部分Ⅰ，所述气蚀防护反馈控制部分Ⅰ与流道式叶轮排污泵Ⅰ电性连接;
出口调节阀上设有气蚀防护反馈控制部分Ⅱ，气蚀防护反馈控制部分Ⅱ与控制阀门Ⅲ、流道式叶轮排污泵Ⅲ均为电性连接。
所述污水检测控制部分连接污水池内的红外线探头，检测污水池内水体浓度和浊度，并将信号反馈至控制阀门Ⅰ和漩涡式叶轮排污泵Ⅰ或控制阀门Ⅱ和流道式叶轮排污泵Ⅰ，选择不同支路上的控制阀门打开和排污泵组开始工作。
所述污水池水位反馈控制部分检测污水池出口附近液位水压，反馈信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅰ控制阀门Ⅳ、和漩涡式叶轮排污泵Ⅲ，控制漩涡式叶轮排污泵Ⅰ和漩涡式叶轮排污泵Ⅲ转速变化以及控制阀门Ⅳ的开闭。
所述泵-泵转速控制部分Ⅰ检测漩涡式叶轮排污泵Ⅰ的转速和流量以及漩涡式叶轮排污泵Ⅱ的流量，根据内设逻辑调控模式反馈信号控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ。
所述泵-泵转速控制部分Ⅱ检测流道式叶轮排污泵Ⅰ的转速，并反馈信号至流道式叶轮排污泵Ⅱ控制其转速与流道式叶轮排污泵Ⅰ相等。
所述的气蚀防护反馈控制部分Ⅰ监控出口调节阀处的流量，当流道式叶轮排污泵Ⅰ或流道式叶轮排污泵Ⅱ发生气蚀现象时，流量会发生严重异常变化，即触发工作条件，所述的气蚀防护反馈控制部分Ⅰ上设置的警报器发出警报，且反馈信号至流道式叶轮排污泵Ⅰ控制其转速降为一半。
所述的气蚀防护反馈控制部分Ⅱ监控出口调节阀处的流量，当流道式叶轮排污泵Ⅰ或流道式叶轮排污泵Ⅱ发生气蚀现象时，流量会发生严重异常变化，即触发工作条件，反馈信号至控制阀门Ⅳ和备用的流道式叶轮排污泵Ⅲ，打开控制阀门Ⅳ并控制流道式叶轮排污泵Ⅲ启动工作，同时调节其转速为流道式叶轮排污泵Ⅰ初设正常工作转速的一半。
所述的污水泵站反馈控制系统的控制方法：
泵站污水池内的污水泵送方式由污水检测控制部分决定，当污水检测控制部分检测出池内污水悬浮固体物浓度高、浊度低时，则选择支路一漩涡式叶轮排污泵组(2、3、4)工作路线;当检测出池内污水悬浮固体物浓度和浊度都高时，则选择支路二流道式叶轮排污泵组(5、6、7)工作路线;污水检测控制部分将信号反馈至不同支路的同时，开启控制阀门Ⅰ和漩涡式叶轮排污泵Ⅰ或开启控制阀门Ⅱ和流道式叶轮排污泵Ⅰ进行工作;
支路一控制模式为：漩涡式叶轮排污泵Ⅰ启动正常工作后，泵-泵转速控制部分Ⅰ接收检测的漩涡式叶轮排污泵Ⅰ的转速和流量以及漩涡式叶轮排污泵Ⅱ的流量，根据泵-泵转速控制部分Ⅰ内设逻辑调控模式反馈信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅱ，控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ转速变化，根据污水池水位反馈控制部分内设逻辑调控模式，设置污水池水位反馈控制部分监控污水池出水口液位水压，并根据监控水压对出水量进行调节，控制污水池的水位;
支路二控制模式为：流道式叶轮排污泵Ⅰ启动正常工作后，泵-泵转速控制部分Ⅱ接收检测的流道式叶轮排污泵Ⅰ的转速，并将信号反馈至流道式叶轮排污泵Ⅱ，同时设置气蚀防护反馈控制部分Ⅰ和气蚀防护反馈控制部分Ⅱ对气蚀损害进行防护，当监控到出口调节阀处流量严重异常时，气蚀防护反馈控制部分Ⅰ会发出警报，并反馈信号至流道式叶轮排污泵Ⅰ控制其转速变化;气蚀防护反馈控制部分Ⅱ反馈信号至控制阀门Ⅲ和流道式叶轮排污泵Ⅲ，使控制阀门打开，并调整流道式叶轮排污泵Ⅲ转速变为流道式叶轮排污泵Ⅰ初设正常工作转速的一半。
所述污水池水位反馈控制部分内设逻辑调控模式为：首先记录漩涡式叶轮排污泵Ⅰ的初设正常工作转速值，并预设警戒值和正常水压值;当水压超过预设警戒值时，则先发送转速增大一倍的信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅰ，当水压低于预设正常水压值时，则先发送转速减小至初设正常工作转速的信号至漩涡式叶轮排污泵Ⅰ;信号发出后，当漩涡式叶轮排污泵Ⅰ转速变大，且漩涡式叶轮排污泵Ⅲ默认关闭时，控制控制阀门Ⅳ打开，并使漩涡式叶轮排污泵Ⅲ启泵，同时控制其转速为漩涡式叶轮排污泵Ⅰ初设正常工作转速值的一半;当漩涡式叶轮排污泵Ⅰ转速变大，而漩涡式叶轮排污泵Ⅲ处于工作时，仅控制漩涡式叶轮排污泵Ⅲ转速为漩涡式叶轮排污泵Ⅰ的一半;当漩涡式叶轮排污泵Ⅰ转速变小，且其转速不大于初设正常转速时，控制控制阀门Ⅳ关闭，并控制漩涡式叶轮排污泵Ⅲ停止工作。
所述泵-泵转速控制部分Ⅰ内设逻辑调控模式为：检测漩涡式叶轮排污泵Ⅰ与控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ的流量并检测漩涡式叶轮排污泵Ⅰ的转速，当备用漩涡式叶轮排污泵Ⅲ关闭时，即漩涡式叶轮排污泵Ⅰ与控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ流量相近时，控制控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ与漩涡式叶轮排污泵Ⅰ转速相同;当备用漩涡式叶轮排污泵Ⅲ工作时，即漩涡式叶轮排污泵Ⅰ流量远远大于漩涡式叶轮排污泵Ⅱ时，控制漩涡式叶轮排污泵Ⅱ转速为漩涡式叶轮排污泵Ⅰ初设正常工作转速的一半。
本发明专利优点在于：
(1)提高了排污泵站的管理水平和运行的可靠性、经济性、科学性;
(2)采用以反馈控制为核心的自动控制系统来实行自动化运行，进行统一调度监控管理，从而在企业排污工作中能及时、准确、可靠地掌握有关信息，科学、及时、准确地调度泵站设施，使之协调正常工作。