申请日2013.03.21
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号E03F1/00; E03F5/04; E03F5/22
摘要
本发明公开一种城市废水集水井均恒水位排放系统，包含：城市废水集水井，顶部设有上限水位传感器和下限水位传感器;废水通道，其连接城市废水集水井;排水泵，其进水口连接废水通道;送水压力井，其与排水泵连接;送水通道，进水口连接至送水压力井;高位出水井，其连接送水通道的出水口;高位出水井出水口将污水输送至污水处理池;控制模块和排水泵电机，控制模块接收上限水位传感器和下限水位传感器所探测的废水水位，根据废水水位对排水泵电机进行变频控制，控制排水泵的排水流量。本发明通过变频控制排水泵，使排水泵站废水集水井水位稳定在一个设定值范围内，避免了废水集水井水位大起大落和排水泵电机频频启动的现象。
权利要求书
1.一种城市废水集水井均恒水位排放系统，其特征在于，该系统包含：
城市废水集水井(16)，其侧壁下部设有城市废水进水口(15)，城市废水通过城市废水进水口(15)进入城市废水集水井(16);城市废水集水井(16)顶部设有上限水位传感器(02)和下限水位传感器(03);
废水通道(18)，其连接于所述城市废水集水井(16)的侧壁下部;
排水泵(20)，其排水泵进水口(15)连接所述废水通道(18)顶部;
送水压力井(23)，其与所述的排水泵(20)连接，排水泵出水口(21)连通至送水压力井(23)的侧壁底部;
送水通道(25)，其进水口由侧部连接至所述的送水压力井(23);
高位出水井(09)，其连接所述送水通道(25)的出水口，通过送水通道(25)与送水压力井(23)连通;
高位出水井出水口(10)，其设置于所述高位出水井(09)的侧壁上部，将城市污水输送至后续的污水处理池;
控制模块和排水泵电机(06)，控制模块接收所述上限水位传感器(02)和下限水位传感器(03)所探测的城市废水集水井(16)中废水水位，并根据城市废水集水井(16)中的废水水位对排水泵电机(06)进行变频控制，从而控制排水泵(20)的排水流量，所述的排水泵电机(06)中包含常态排水泵机组和可调速的排水泵机组;所述的排水泵电机(06)中设有一台或一台以上可调速的排水泵机组;
当城市废水集水井(16)中废水水位达上限位时，则排水泵电机(06)转速加快，提高排水泵(20)流量;
当城市废水集水井(16)中废水水位达下限位时，则排水泵电机(06)转速减慢，降低排水泵(20)流量。
2.如权利要求1所述的城市废水集水井均恒水位排放系统，其特征在于，所述的控制模块包含：
PLC控制器，其接收所述上限水位传感器(02)和下限水位传感器(03)所探测的废水水位，并根据废水水位输出相应控制指令;
变频控制器，其接收PLC控制器输出的控制指令，控制排水泵电机(06)调节所述排水泵(20)的排水流量。
3.如权利要求1所述的城市废水集水井均恒水位排放系统，其特征在于，所述的排水泵出水口(21)处设有排水泵单向截止门(22)。
4.如权利要求1所述的城市废水集水井均恒水位排放系统，其特征在于，所述的送水压力井(23)的顶部设有送水压力井维修口(24)，当城市废水集水井均恒水位排放系统停机无水时，人员通过该送水压力井维修口(24)进入系统维护保养。
5.一种如权利要求1到4中任意一项所述的城市废水集水井均恒水位排放系统的排放方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
步骤1、控制模块控制排水泵(20)和排水泵电机(06)启动;
步骤2、上限水位传感器(02)和下限水位传感器(03)检测城市废水集水井(16)中的废水水位，并传输至控制模块;
步骤3、控制模块判断城市废水集水井(16)中废水水位状况是否超限，若否，则跳转到步骤4，若是，则跳转到步骤8;
步骤4、控制模块判断水位是否接近上限，若是，则跳转到步骤5，若否，则跳转到步骤6;
步骤5、控制模块通过排水泵电机(06)加快排水泵(20)转速，从而降低城市废水集水井(16)内水位，并跳转到步骤11;
步骤6、控制模块接收下限水位传感器(03)探测信息，并判断水位是否接近下限，若是，则跳转到步骤7，若否，则跳转到步骤4;
步骤7、控制模块通过排水泵电机(06)降低排水泵(20)转速，从而提高城市废水集水井(16)内水位，并跳转到步骤11;
步骤8、控制模块判断水位是超上限或超下限，若是超上限，则跳转到步骤9，若是超下限，则跳转到步骤10;
步骤9、控制模块启动超上限紧急处理措施，完成后跳转到步骤11;
步骤10、控制模块启动超下限紧急处理措施，完成后跳转到步骤11;
步骤11、城市废水集水井均恒水位排放系统维持控制水位，并跳转到步骤2。
6.如权利要求5所述的城市废水集水井均恒水位排放系统的排放方法，其特征在于，所述步骤5包含以下步骤：
步骤5.1、PLC控制器控制常态排水泵机组正常工作;
步骤5.2、PLC控制器输出上限驱动信号至变频控制器;
步骤5.3、变频控制器控制可调速的排水泵机组加速驱动排水泵(20)排水，使城市废水集水井(16)内水位降低。
7.如权利要求5所述的城市废水集水井均恒水位排放系统的排放方法，其特征在于，所述步骤7包含以下步骤：
步骤7.1、PLC控制器输出下限驱动信号至变频控制器;
步骤7.2、变频控制器控制可调速的排水泵机组减速驱动排水泵(20)排水，使城市废水集水井(16)内水位上升。
8.如权利要求5所述的城市废水集水井均恒水位排放系统的排放方法，其特征在于，所述步骤9包含以下步骤：
步骤9.1、PLC控制器发出超上限警报;
步骤9.2、值班人员应急人工启动备用排水泵机组，使城市废水集水井(16)水位降低。
9.如权利要求5所述的城市废水集水井均恒水位排放系统的排放方法，其特征在于，所述步骤10包含以下步骤：
步骤10.1、PLC控制器发出超下限警报;
步骤10.2、值班人员应急人工关闭常态排水泵机组，由可调速的排水泵机单独运行。
说明书
城市废水集水井均恒水位排放系统及其排放方法
技术领域
本发明涉及一种城市废水技术，具体涉及一种城市废水集水井均恒水位排放系统及其排放方法。
背景技术
城市排水系统，是处理和排除城市各种废水的系统设施，是城市公共设施的重要组成部分，是现代城市安全和环境保护的重要体系。我国几十年来的经济高速发展，加速了乡村城镇化和城市建筑的扩张;从本世纪初开始我国城市建筑和房地产业的迅速发展，也促进了城市排水设施的建设，使得我国城市排水能力大大地增强。要检验一座城市的排水能力，不但是能及时地将整个城市的污水和雨水快速通畅地排泄出去，处理好污水，保护好环境，具备应对突发气象事件的能力;还必须体现出低碳节能的能力。
现代城市排水离不开排水泵，排水泵都配有大功率电机驱动，一般的城市排水泵的大功率电机每台都在260KW(千瓦)以上;而城市排水泵站都有几台以上排水泵机组的配置(例如浦东某一泵站就有8台城市排水泵，每台排水泵电机在300KW以上，整体配电容量已经达到3000KW);可以说每一座城市排水泵站都是能耗大户，所以对于城市众多的排水泵站合理运行、低碳节能、保证整个城市电网的稳定，使每一个城市泵站的排水泵统筹运行是关键。根据电动机的运行原理，由静止状态启动运转时，其能耗为正常运转时的2-7倍，如多台同时启动更会造成整个供电网的电压下降，所以频繁启动城市排水泵即浪费能源，又会造成供电网的不稳定;同时频繁启动城市排水泵，对泵体设备和电机也会造成更大的损耗，由此减少大功率电机的频繁启动是稳定供电网和节约电能的主要手段。
综观现有的城市排水泵站技术，一般都是由城市废水集水井中获取水位信息，由水位传感器启动电机驱动器，再由电机驱动器启动水泵电机;当城市废水集水井中的水位降低到控制线时，水位传感器再关闭电机驱动器，然后关闭水泵电机;当城市废水集水井水位又上升时，再由水位传感器去启动电机驱动器，依次启动水泵电机，如此频繁反复，电机频频启动，造成了能耗加大，设备损伤。由于城市废水集水井的上下位波动，还造成城市下水道的流动波动，下水道的惯性波动汇集于排水泵站的废水集水井中，更造成集水井中的水位波动，该集水井中的水位波动再去频频地去触发排水泵电机，使得排水泵电机启动更频繁，恶性循环造成设备受损频繁，能耗居高不下，供电网频频“跳闸”。
发明内容
本发明提供一种城市废水集水井均恒水位排放系统及其排放方法，通过均恒排水的方法，避免水泵电机的频频启动。
为实现上述目的，本发明提供一种城市废水集水井均恒水位排放系统，其特点是，该系统包含：
城市废水集水井，其侧壁下部设有城市废水进水口，城市废水通过城市废水进水口进入城市废水集水井;城市废水集水井顶部设有上限水位传感器和下限水位传感器;
废水通道，其连接于城市废水集水井的侧壁下部;
排水泵，其排水泵进水口连接废水通道顶部;
送水压力井，其与排水泵连接，排水泵出水口连通至送水压力井的侧壁底部;
送水通道，其进水口由侧部连接至送水压力井;
高位出水井，其连接送水通道的出水口，通过送水通道与送水压力井连通;
高位出水井出水口，其设置于高位出水井的侧壁上部，将城市污水输送至后续的污水处理池;
控制模块和排水泵电机，控制模块接收上限水位传感器和下限水位传感器所探测的城市废水集水井中废水水位，并根据城市废水集水井中的废水水位对排水泵电机进行变频控制，从而控制排水泵的排水流量;
当城市废水集水井中废水水位达上限位时，则排水泵电机转速加快，提高排水泵流量;
当城市废水集水井中废水水位达下限位时，则排水泵电机转速减慢，降低排水泵流量。
上述的排水泵电机中包含常态排水泵机组和可调速的排水泵机组;排水泵电机中设有一台或一台以上可调速的排水泵机组。
上述的控制模块包含：
PLC控制器，其接收上限水位传感器和下限水位传感器所探测的废水水位，并根据废水水位输出相应控制指令;
变频控制器，其接收PLC控制器输出的控制指令，控制排水泵电机调节排水泵的排水流量。
上述的排水泵出水口处设有排水泵单向截止门。
上述的送水压力井的顶部设有送水压力井维修口，当城市废水集水井均恒水位排放系统停机无水时，人员通过该送水压力井维修口进入系统维护保养。
一种如上述的城市废水集水井均恒水位排放系统的排放方法，其特点是，该方法包含以下步骤：
步骤1、控制模块控制排水泵和排水泵电机启动;
步骤2、上限水位传感器和下限水位传感器检测城市废水集水井中的废水水位，并传输至控制模块;
步骤3、控制模块判断城市废水集水井中废水水位状况是否超限，若否，则跳转到步骤4，若是，则跳转到步骤8;
步骤4、控制模块判断水位是否接近上限，若是，则跳转到步骤5，若否，则跳转到步骤6;
步骤5、控制模块通过排水泵电机加快排水泵转速，从而降低城市废水集水井内水位，并跳转到步骤11;
步骤5.1、PLC控制器控制常态排水泵机组正常工作;
步骤5.2、PLC控制器输出上限驱动信号至变频控制器;
步骤5.3、变频控制器控制可调速的排水泵机组加速驱动排水泵排水，使城市废水集水井内水位降低;
步骤6、控制模块接收下限水位传感器探测信息，并判断水位是否接近下限，若是，则跳转到步骤7，若否，则跳转到步骤4;
步骤7、控制模块通过排水泵电机降低排水泵转速，从而提高城市废水集水井内水位，并跳转到步骤11;
步骤7.1、PLC控制器输出下限驱动信号至变频控制器;
步骤7.2、变频控制器控制可调速的排水泵机组减速驱动排水泵排水，使城市废水集水井内水位上升;
步骤8、控制模块判断水位是超上限或超下限，若是超上限，则跳转到步骤9，若是超下限，则跳转到步骤10;
步骤9、控制模块启动超上限紧急处理措施，完成后跳转到步骤11;
步骤9.1、PLC控制器发出超上限警报;
步骤9.2、值班人员应急人工启动备用排水泵机组，使城市废水集水井水位降低;
步骤10、控制模块启动超下限紧急处理措施，完成后跳转到步骤11;
步骤10.1、PLC控制器发出超下限警报;
步骤10.2、值班人员应急人工关闭常态排水泵机组，由可调速的排水泵机单独运行;
步骤11、城市废水集水井均恒水位排放系统维持控制水位，并跳转到步骤2。
本发明城市废水集水井均恒水位排放系统及其排放方法和现有技术的城市废水排放技术相比，其优点在于，本发明通过变频控制排水泵，从而使排水泵站废水集水井水位稳定在一个设定值范围内，避免了废水集水井水位大起大落的现象，消除了因集水井水位的大起大落而造成的下水道惯性“涌动”。由于废水集水井水位稳定，避免了排水泵电机频频启动现象，设备完好率提升到了94%，而原来仅55%。本发明实施后，供电网非常稳定，节能效果特别明显，由于消除了排水泵电机频频启动的能源消耗，比原有技术泵站节省电能20%以上。
