申请日2017.06.27
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号E03F5/22
摘要
本发明属于流体机械领域，提供一种污水泵站结构控制系统及其设计方法。为了实现污水泵站的合理运行并且及时的处理泵站事故，其根据管路堵塞到一定程度会引起的压差的变化，压差变化引起差压控制系统工作输出电流，输出的电流分别传递给阀门控制系统、泵组转速控制系统和冲洗控制系统，使它们根据电流值的大小分别完成各自的工作，转速报警系统控制根据泵组控制系统运行后的转速变化工作。通过该自动控制系统使泵站能够安全、稳定、环保的运行。
权利要求书
1.一种污水泵站结构控制系统，其特征在于：包括运行泵组(2)，控制阀(3)，压力控制系统(5)，泵组转速控制系统(6)，转速报警系统(7)，阀门启闭控制系统(8)，冲洗控制系统(9)，冲洗装置(10);
在污水池(1)和处理池(4)之间通过管路依次连接有运行泵组(2)和控制阀(3)，在所述运行泵组(2)和控制阀(3)之间设有冲洗装置(10)，所述冲洗装置(10)上连接有冲洗控制系统(9);
所述运行泵组(2)上电性连接有泵组转速控制系统(6)，泵组转速控制系统(6)上连接有转速报警系统(7);
所述控制阀(3)上连接有阀门启闭控制系统(8)，阀门启闭控制系统(8)与压力控制系统(5)连接，
所述压力控制系统(5)与泵组转速控制系统(6)、冲洗控制系统(9)，以及控制阀(3)和处理池(4)之间的管路均连接。
2.根据权利要求1所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)利用管路的堵塞导致管路的压力发生变化，压力控制系统(5)检测到控制阀(3)和处理池(4)之间的管路的压力变化值，并将压力变化值转换成电流值;
(2)阀门启闭控制系统(8)将压力控制系统(5)输出的电流值转化为位移输出量，来控制控制阀(3)的开度变化;
(3)泵组转速控制系统(6)将压力控制系统(5)输出的电流值转化为运行泵组(2)的转速值，来控制运行泵组(2)的转速;同时根据泵组转速控制系统(6)的输出的转速值，转速报警系统(7)输出相应的逻辑值，来控制转速报警系统(7)的工作状态;
(4)根据压力控制系统(5)输出的电流值，冲洗控制系统(9)输出相应的逻辑关系，从而控制冲洗装置(10)的工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，其特征在于，步骤(1)中，所述压力控制系统(5)将压力变化值转换成电流值时，转换关系式如下：
式中：
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa;
Pi—管路的实时压力。
4.根据权利要求2所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，其特征在于，步骤(2)中，所述阀门启闭控制系统(8)将压力控制系统(5)输出的电流值转化为位移输出量时，转化关系式如下：
式中：
K—阀门开度，ratio;
K0—阀门初始开度，ratio;
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa。
5.根据权利要求2所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述转速控制系统(6)将压力控制系统(5)输出的电流值转化为运行泵组(2)的转速值时，转化关系式如下：
式中：
n—泵站转速，r/min;
n0—泵站初始转速，r/min;
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa。
6.根据权利要求2所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，其特征在于，步骤(3)中，所述转速报警系统(7)的逻辑输出关系式如下：
式中：
B—转速报警系统工作状态逻辑值;
0—转速报警系统不工作;
1—转速报警系统工作;
n—泵站转速，r/min;
n0—泵站初始转速，r/min。
7.根据权利要求2所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，其特征在于，步骤(4)中，所述根据压力控制系统(5)输出的电流值，冲洗控制系统(9)输出相应的逻辑关系，逻辑输出关系式如下：
式中：
A—冲洗控制系统工作状态逻辑值;
0—冲洗控制系统不工作;
1—冲洗控制系统工作;
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa。
说明书
一种污水泵站结构控制系统及其设计方法
技术领域
本发明属于流体机械领域，涉及一种泵站结构控制系统及其设计方法，特别是一种污水泵站结构控制系统及其设计方法。
背景技术
水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素，目前,我国百分之八十五以上的污水未经处理直接排入水体,危害人民身体健康和工农业生产,随着城市规模的不断扩大和人口增加,污水处理问题越来越受到人们的关注，城市污水处理率己成为一个地区文明与否的重要标志之一，到目前为止,世界各国已经研究出各种不同的污水处理方法,如何紧跟时代步伐,赶超世界先进水平己是刻不容缓，城市污水排放系统承担着收集输送城市各类用户排放的生活污水、工业废水和部分天然降水,由此可见,污水管网的污水流量受人群行为、降雨乃至管路泄漏等诸多不可测因素影响,不确定因素严重。比如下雨,特别是下暴雨时,由于区域内部分雨水进入污水管网,使之水量陡增，除此之外,污水管网中的污水流量还受闸、泵等设备影响非线性严重。城市污水泵站管网排污系统是广地域分布的复杂系统,系统污水流量具有不确定性、滞后性,且又是高能耗系统。系统控制主要问题有:没有适当的模型理论和传动优化控制策略,长期来多采用恒速传动方式排放污水,这种运行方式造成扬程多变,耗能大,机组效率得不到保证;没有智能的故障解决的方法，靠人工的处理来解决故障，不能及时的处理极易产生污水溢出污染，对工作环境有极大的影响。针对污水泵站发生堵塞不能及时处理，导致泵组的水力性能降低，运行环境恶化，引起泵站运行不稳定，产生噪音和振动。
发明内容
为了实现污水泵站的合理运行及及时的处理泵站事故，本发明提供一种污水泵站结构控制系统设计方法，根据管路堵塞到一定程度会引起的压差的变化，压差变化引起差压控制系统工作输出电流，输出的电流分别传递给阀门控制系统、泵组转速控制系统和冲洗控制系统，使它们根据电流值的大小分别完成各自的工作，转速报警系统控制根据泵组控制系统运行后的转速变化工作。通过该自动控制系统使泵站能够安全、稳定、环保的运行。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种污水泵站结构控制系统，包括运行泵组，控制阀，压力控制系统，泵组转速控制系统，转速报警系统，阀门启闭控制系统，冲洗控制系统，冲洗装置;污水泵站是将污水池中的污水通过运行泵组抽送到处理池中，并通过控制阀可改变输送的流量大小。
在污水池和处理池之间通过管路依次连接有运行泵组和控制阀，在所述运行泵组和控制阀之间设有冲洗装置，所述冲洗装置上连接有冲洗控制系统;
所述运行泵组上电性连接有泵组转速控制系统，泵组转速控制系统上连接有转速报警系统;
所述控制阀上连接有阀门启闭控制系统，阀门启闭控制系统与压力控制系统连接，
所述压力控制系统与泵组转速控制系统、冲洗控制系统，以及控制阀和处理池之间的管路均连接。
本发明所述的一种污水泵站结构控制系统的设计方法，包括如下步骤：
(1)污水泵站在运行过程中，由于污水中含有不定性杂质，经常会导致管路的堵塞，使污水泵站可靠性降低，可能引起安全事故，利用管路的堵塞导致管路的压力发生变化，压力控制系统检测到控制阀和处理池之间的管路的压力变化值，并将压力变化值转换成电流值;
(2)阀门启闭控制系统将压力控制系统输出的电流值转化为位移输出量，来控制控制阀的开度变化;
(3)泵组转速控制系统将压力控制系统输出的电流值转化为运行泵组的转速值，来控制运行泵组的转速;同时根据泵组转速控制系统的输出的转速值，转速报警系统输出相应的逻辑值，来控制转速报警系统的工作状态;
(4)根据压力控制系统输出的电流值，冲洗控制系统输出相应的逻辑关系，从而控制冲洗装置的工作状态。
步骤(1)中，所述压力控制系统将压力变化值转换成电流值时，转换关系式如下：
式中：
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa;
Pi—管路的实时压力。
步骤(2)中，所述阀门启闭控制系统将压力控制系统输出的电流值转化为位移输出量时，转化关系式如下：
式中：
K—阀门开度，ratio;
K0—阀门初始开度，ratio;
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa。
步骤(3)中，所述转速控制系统将压力控制系统输出的电流值转化为运行泵组的转速值时，转化关系式如下：
式中：
n—泵站转速，r/min;
n0—泵站初始转速，r/min;
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa。
步骤(3)中，所述转速报警系统的逻辑输出关系式如下：
式中：
B—转速报警系统工作状态逻辑值;
0—转速报警系统不工作;
1—转速报警系统工作;
n—泵站转速，r/min;
n0—泵站初始转速，r/min。
步骤(4)中，所述根据压力控制系统输出的电流值，冲洗控制系统输出相应的逻辑关系，逻辑输出关系式如下：
式中：
A—冲洗控制系统工作状态逻辑值;
0—冲洗控制系统不工作;
1—冲洗控制系统工作;
Ip—压力控制系统输出的电流，mA;
P1—压力控制系统初始设置的压力，Pa;
P2—压力控制系统输入的压力，Pa。
本发明的有益效果为：
该系统具有故障自动处理功能，当泵站因为泵组或管路发生堵塞，泵站自身由于具有特殊的自动控制系统，保证在一定程度下解决故障，使污水不外泄污染工作环境。
