泵站的排汙泵防堵塞系統及控制部件控制切割部件的方法與流程
2023-12-11 23:32:17
本發明屬於排汙泵控制技術領域，尤其是涉及一種泵站的排汙泵防堵塞系統及相關控制方法。
背景技術：
隨著國家城鎮進程的不斷加快，農村人口不斷向城鎮轉移，城市面積和人口不斷增長，廢水量也不斷加大；同時人們對環境的重視，生產汙水、生活汙水及初期雨水需集中處理後排放。而汙水處理廠一般處於城市外圍，廢水僅靠重力自流到汙水處理廠比較困難，這時需要泵站進行提升輸送。預製泵站，也被稱為一體化泵站作為革新性的解決方案應運而生，其在面對臭氣、噪音、佔地面積、施工周期、設備壽命、防腐抗滲透性能、智能化及整體效能等方面的新要求時都能很好的滿足。區別於傳統的廢水收集與輸送系統，預製泵站具有集成化，智能化，節能，堅固耐用，耐腐蝕抗滲漏，維護成本低等特點。
汙水中一般都會存在各種浮渣、塑料製品及其他如棉紗、麻繩和碎布條等纖維，或者其他類似物，這些雜質堵塞進水口容易導致汙水輸送不順暢影響排汙泵的正常工作，造成電機的損毀，降低排汙泵的工作效率，縮短使用壽命。固體隔離式一體化泵站可以把汙水中的大固體顆粒從汙水中隔離出來，並把它們截留在位於水泵前方的固體隔離罐中，只有已過濾的汙水能夠通過泵流道集水室。由於採用這種技術，大塊固體及粗長纖維可以從汙水中隔離出來，汙水從集水室中泵送出去時，在汙水流向出水壓力管時，會流經固體隔離罐，推動大塊固體及粗長纖維一起流向出水壓力管。水泵由於位於池子外面，可採用乾式泵，既保持了乾燥，也保證了水泵的維護工作可以方便、衛生地進行。但不可避免的是細長纖維容易隨汙水穿過隔離網進入集水室，長期以往，在泵送集水室汙水時仍會進水彎管處產生堵塞，影響泵的工作。
為了防止細長纖維在進水口發生堵塞，技術人員對排汙泵的結構做了改進，在排汙泵的進水口處加裝切割裝置，可有效防止汙水中的雜質堵塞影響工作。目前市場上許多水泵製造廠對排汙泵的防堵塞裝置都有研究，但大多都是在原來排汙泵的基礎上，加裝防堵塞裝置來實現功能，未對防堵塞裝置結構與泵水力性能配合問題進行進一步深入研究。如：排汙泵的切割裝置，公開號為CN204402963U，公開了一種排汙泵的切割裝置，切割裝置包括切割刀座和切割刀體，切割刀座內圈的切割面上設切割槽，切割刀體的外圓上設有切割刀刃，切割刀刃與切割面小間隙配合設置，具有結構緊湊、設計合理、切割效果好等優點，但該專利未進一步考慮切割裝置與水力性能的影響。排汙泵的進水結構，公開號為CN204646810U，公開的進水結構包括外過濾網及其上設有的外過濾孔、內過濾網及其上設有的內過濾孔，外過濾網與內過濾網之間形成有用於容納雜質的容納腔，能有效防止雜物進入到潛水泵內，且能有效對雜物進行清理等優點，但其缺乏控制，結構簡單。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種泵站的排汙泵防堵塞系統，能夠解決上述問題中的至少一個。
根據本發明的一個方面，提供了一種泵站的排汙泵防堵塞系統，包括電機、泵頭、進水口、出水口和防堵塞裝置，泵頭與電機連接，進水口經泵頭後與出水口連通，防堵塞裝置包括切割部件和控制部件，切割部件設於進水口處，控制部件與切割部件連接，用於控制切割部件的切割狀態。
本發明的有益效果是：通過控制部件可以控制切割部件的切割，從而使得進水口處的棉紗、麻繩和碎布條等纖維雜質被切割部件切割，有效防止了排汙泵被堵塞。
在一些實施方式中，控制部件包括第一壓力檢測裝置、第二壓力檢測裝置、延時控制器和圓筒工作控制器，第一壓力檢測裝置和第二壓力檢測裝置均與延時控制器連接，圓筒工作控制器與切割部件連接，圓筒工作控制器與延時控制器連接。由此，可以方便通過壓力檢測判斷排汙泵是否堵塞。
在一些實施方式中，泵站的排汙泵防堵塞系統還包括進水彎管，進水彎管通過泵頭與出水口連通，進水口設於進水彎管上；
第一壓力檢測裝置用於檢測排汙泵進、出口壓差，並將信號輸送至延時控制器；
第二壓力檢測裝置檢測進水彎管進、出口壓力差信號並將信號輸送至延時控制器。由此，根據各壓力差能夠準確判斷排汙泵的堵塞狀態。
在一些實施方式中，泵站的排汙泵防堵塞系統還包括導流筋，導流筋設於進水彎管上，位於進水彎管的中心線所在處。由此，設有導流筋，可以穩定進水流態。
在一些實施方式中，泵站的排汙泵防堵塞系統還包括集水室，集水室位於進水口的前方，並與進水口連通，集水室內設有兩個液位傳感器，分別設於集水室的底部和頂部。由此，設有集水室可以對汙水中的雜質進行初步過濾，降低排汙泵的堵塞機率。
在一些實施方式中，泵站的排汙泵防堵塞系統還包括控制手柄，所述控制手柄與切割部件連接。由此，設有控制手柄，可以手動控制切割部件的工作，提高切割部件控制的靈活性。
根據本發明的另一個方面，提供了一種控制部件控制切割部件的方法，包括：第一壓力檢測裝置用於檢測排汙泵進、出口壓差，並根據泵流量-揚程特性將進、出口壓差信號轉換為工作流量信號，並將流量信號反饋至至延時控制器；
第二壓力檢測裝置檢測進水彎管進、出口壓力差信號並將信號輸送至延時控制器；
延時控制器根據第一壓力檢測裝置和第二壓力檢測裝置輸送的信號進行判斷，控制切割部件的切割動作；
其中，泵流量-揚程特性曲線表達式為：
H＝f(Q)；
式中，H-泵的工作揚程，m；
Q-泵的工作流量，m3/h。
在一些實施方式中，得到第一壓力檢測裝置將泵壓力差信號轉換為流量信號的方程的步驟如下：
1)從泵的流量-揚程特性曲線整個區間內均勻取n個工作點，獲得n個水泵性能點(Q1,H1)、(Q2,H2)、…、(Qi,Hi)、…、(Qn,Hn)，依據以下公式求出各性能點對於的進出口壓力差P，
式中，Pn-不同性能點時的泵進、出水口壓力差，kPa；
Hn-不同性能點時的工作揚程，m；
Qn-不同性能點時的工作流量，m3/h；
D2-泵出水口直徑，m；
D1-泵進水口直徑，m；
2)將得到的n個新數據(Q1,P1)、(Q2,P2)、…、(Qi,Pi)、…、(Qn,Pn)代入Q＝anPn+an-1Pn-1+…+a1P+a0式中，可求得相應的待定係數an、an-1、an-2、…、a1、a0的值，得到將第一壓力檢測裝置將泵壓力差信號轉換為流量信號的方程，即，
Q＝anPn+an-1Pn-1+…+a1P+a0
式中，Q-泵的工作流量，m3/h；
P-泵進、出水口壓力差，kPa。
在一些實施方式中，延時控制器接收第一壓力檢測裝置和第二壓力檢測裝置的處理信號，並保存接收的信號於內置資料庫；
延時控制器內置程序記錄下泵無堵塞正常工作時的彎管進出水口壓力差P0和泵工作流量Q0，並將其作為判定值存於資料庫，判斷過程如下:
若信號在時間Δt內維持不變，其中Δt≥5s，則將處理結果信號發至下一級，其中延時控制器內置處理程序為：
式中，Signal-處理結果信號，若Signal＝1，則判定發生堵塞現象，若Signal＝0，則判定未發生堵塞現象；
P-彎管進、出水口壓力差信號值，kPa；
P0-彎管進、出水口壓力差無堵塞工作正常值，kPa；
Q-泵工作流量信號值，m3/h；
Q0-泵工作流量無堵塞工作正常值，m3/h。
在一些實施方式中，圓筒工作控制器接收延時控制器發出的信號，對切割部件轉動進行控制，圓筒工作控制器內置控制方程為：
式中，n-圓筒轉速，r/min；
Signal-處理結果信號，若Signal＝1，則發生堵塞現象，若Signal＝0，則未發生堵塞現象。
通過控制部件控制切割部件的方法，根據排汙泵與進水彎管內壓力差的變化控制切割部件轉動帶動纏繞物質轉動，從而達到排堵效果，其中圓筒控制器與壓差檢測裝置之間設有延時控制器，提高了控制準確性。
附圖說明
圖1是本發明的泵站的排汙泵防堵塞系統其中一個視角的結構示意圖；
圖2是本發明的泵站的排汙泵防堵塞系統中部分結構示意圖；
圖3是本發明的泵站的排汙泵防堵塞系統中切割部分的側視結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
參照圖1至圖3：本發明的泵站的排汙泵防堵塞系統，包括電機1、泵頭2、進水口3、出水口4和防堵塞裝置5，泵頭2與電機1連接，進水口3經泵頭2後與出水口4連通，防堵塞裝置5包括切割部件51和控制部件52，切割部件51設於進水口3處，控制部件52與切割部件51連接，用於控制切割部件51的切割狀態。在實際使用過程中，為了減少進入到進水口3的雜質，設有集水室8，其中，集水室8位於進水口3的前方，並與進水口3連通；汙水經過集水室8上方的隔離室後再進入到集水室8內，汙水中的大固體顆粒雜質經過隔離室的隔離網已經進行初步過濾。
同時，為了防止水的倒流現象，在進水口3處設有單向閥，同時在出水口4處也設有單向閥，有效防止了水倒流引起的堵塞現象。
控制部件52包括第一壓力檢測裝置521、第二壓力檢測裝置522、延時控制器523和圓筒工作控制器524，第一壓力檢測裝置521和第二壓力檢測裝置522均與延時控制器523連接，圓筒工作控制器524與切割部件51連接，圓筒工作控制器524與延時控制器523連接。
泵站的排汙泵防堵塞系統還包括進水彎管6，進水彎管6通過泵頭2與出水口4連通，進水口3設於進水彎管6上；
第一壓力檢測裝置521用於檢測排汙泵進、出口壓差，並將信號輸送至延時控制器523；為了提高第一壓力檢測裝置521檢測的準確度，第一壓力檢測裝置521安裝在進水彎管6出口處所在水平面與出水口4所在豎直面的交界處。
第二壓力檢測裝置522檢測進水彎管6進、出口壓力差信號並將信號輸送至延時控制器523。
泵站的排汙泵防堵塞系統還包括導流筋7，導流筋7設於進水彎管6上，位於進水彎管6的中心線所在處。
集水室8內設有兩個液位傳感器9，分別設於集水室8的底部和頂部。
泵站的排汙泵防堵塞系統還包括控制手柄10，控制手柄10與切割部件51連接，當排汙泵只有輕微排堵時，採用控制手柄10進行手動控制，增加了切割部件51轉動控制的靈活性。
沿進水彎管6流道流線設置導流筋7穩定進水流態，而汙水進水會有纖維等汙物纏繞導流筋6堵塞進水口，切割部件51轉動進行切割；其中，切割部件51包括圓筒，圓筒上設有切刀，轉動圓筒可以對纏繞物進行切割，實現排堵。
進水口處圓筒5可轉動排堵，其受控制部件52和控制手柄10控制，圓筒控制器9根據第一壓力檢測裝置521和第二壓力檢測裝置522發出的信號對切割部件51進行轉動控制。
控制部件控制切割部件的方法包括：
第一壓力檢測裝置用於檢測排汙泵進、出口壓差，並根據泵流量-揚程特性將進、出口壓差信號轉換為工作流量信號，並將流量信號反饋至至延時控制器；
第二壓力檢測裝置檢測進水彎管進、出口壓力差信號並將信號輸送至延時控制器；
延時控制器根據第一壓力檢測裝置和第二壓力檢測裝置輸送的信號進行判斷，控制切割部件的切割動作；
其中，某排汙泵流量-揚程特性曲線表達式的擬合公式為：
H＝0.0079Q3-0.2116Q2-0.1286Q+22.911；
式中，H-泵的工作揚程，m；
Q-泵的工作流量，m3/h。
得到第一壓力檢測裝置將泵壓力差信號轉換為流量信號的方程的步驟如下：
1)從泵的流量-揚程特性曲線整個區間內均勻取六個工作點，獲得六個水泵性能點(1.5,22.6)、(2,21.8)、(2.5,21.4)、(3,20.8)、(3.5,20.3)、(4,19.5)，依據以下公式求出各性能點對於的進出口壓力差P，其中D2＝0.18m，D1＝0.12m，
式中，Pn-不同性能點時的泵進、出水口壓力差，kPa；
Hn-不同性能點時的工作揚程，m；
Qn-不同性能點時的工作流量，m3/h；
D2-泵出水口直徑，m；
D1-泵進水口直徑，m；
2)將得到的6個新數據(1.5,0.769)、(2,1.193)、(2.5,1.739)、(3,2.406)、(3.5,3.197)、(4,4.107)代入Q＝a6P6+a5P5+a4P4+a3P3+a2P2+a1P+a0式中，可求得相應的待定係數a6＝-0.0022、a5＝0.0325、a4＝-0.1959、a4＝0.6061、a3＝-0.7685、a1＝0.8558、a0＝-0.0617的值，得到將泵壓力差信號轉換為流量信號的內置控制程序方程，即，
Q＝-0.0022P6+0.0325P5-0.1959P4+0.6061P3-0.7685P2+0.8558P-0.0617
式中，Q-泵的工作流量，m3/h；
P-泵進、出水口壓力差，kPa。
延時控制器接收第一壓力檢測裝置和第二壓力檢測裝置的處理信號，並保存接收的信號於內置資料庫；
延時控制器內置程序記錄下泵無堵塞正常工作時的彎管進出水口壓力差P0和泵工作流量Q0，並將其作為判定值存於資料庫，判斷過程如下:
若信號在時間Δt內維持不變，其中Δt≥5s，則將處理結果信號發至下一級，其中延時控制器內置處理程序為：
式中，Signal-處理結果信號，若Signal＝1，則判定發生堵塞現象，若Signal＝0，則判定未發生堵塞現象；
P-彎管進、出水口壓力差信號值，kPa；
P0-彎管進、出水口壓力差無堵塞工作正常值，kPa；
Q-泵工作流量信號值，m3/h；
Q0-泵工作流量無堵塞工作正常值，m3/h。
圓筒工作控制器接收延時控制器發出的信號，對切割部件轉動進行控制，圓筒工作控制器內置控制方程為：
式中，n-圓筒轉速，r/min；
Signal-處理結果信號，若Signal＝1，則發生堵塞現象，若Signal＝0，則未發生堵塞現象。
以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明創造構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。