全自动污水强排设备

全自动污水强排设备潘喜利(襄樊职业技术学院汽车工程学院，湖北襄阳441050)摘要:本文结合全自动污水强排设备的应用，介绍了“反冲洗”机理实现、电气控制实现、电机变频节能、远程实时监控，该系统设计合理，运行可靠。关键字:“反冲洗”机理、密闭式污水提升、PLC 控制系统、远程动态监控In this paper, the application of automatic sewage strong emission equipment, backwash mechanism toachieve, to achieve electrical control motor frequency energy, remote real-time monitoring, the system design isreasonable and reliable operationKeyword: The mechanism of "backwash"，Closed sewage lift, PLC control system, Remote dynamic monitoring中图分类号: U664.9+2文献标识码: A文章编号:-、引言为了解决普通生活污水、废水的排放问题，同时解决实际排水过程中堵塞、异味、节能、监控、自动化控制问题，我们设计了一种全自动密闭式污水提升输送装置。该装置适用于来水量较大，来水量均匀、瞬时来水量较小的普通生活污水、废水的提升，适用排放地下室同层来水。该设备具有不易堵塞、自清洗功能，既能及时排除污水，又能有效解决异味。设备采用PLC控制系统实现各种控制功能及应急操作，通过触摸屏及组态软件来实现远程实时监控。设备经可编程控制器控制变频器变频调速，保证污水排水泵机组一直运行在高效区，以达到节能的效果。二、设备实现该设备首先从原理.上实现了生活污水、废水的强排，同时针对现实排水过程中的堵塞问题，提出了将“过滤”原理即是将杂质和固体颗粒挡在集(污)水箱和排水泵之前，从而避免“堵塞”的发生，同时又采用“反冲洗”原理使污水泵提升一-次污水，就对过滤器内的杂质和固体颗粒及沉淀物反冲洗和提升--次。针对强排过程中出现异味问题，采用密闭式污水提升。采用PLC控制系统和数据通信系统，使用触摸屏及组态软件实现远程实时监控。设备经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输给变频器一个转速控制信号，变使电机获得无级调速所需的电压和频率，从而直接改变和控制电机的输出轴功率，保证污水排水泵机组一直运行在高效区。1)“反冲洗"机理实现如图一所示:当污水流入时，通过止回阀1 (2)、 过滤器1 (2) 及水泵1 (2) 进入集水箱，此时止回阀3 (4) 是关闭的。随着污水的进入，集水箱内污水水位的升高，当达到设定的水泵1开启水位时，水位计给出信号，通过控制柜使水泵1启动排水，此时带压的污水反向通过过滤器，对过滤器起到反向冲洗作用，在水压力下止回阀1关闭，打开止回阀3将污水排至室外。此时若仍有进水，仍可通过打开的止回阀2、过滤器2及水泵2进入集水箱，不影响水泵1提升污水。当集水箱内污水减少、水位下降到设定的低水位时，水位计将信号传送到控制柜，指令排水泵1停止运行。付35°G个BIF3控柜本包计vH鼻_x下'GB2图一，G1G2 G3-过滤器B1 B2-排水泵QF-球阀ZF1~ZF4 止回阀相关部件主要由集(污)水箱、排水泵、辅助排污泵、过滤器、球阀、止回阀，以及相关的管道、阀门等组成。2)电气控制实现中国煤化工该方式由2台水泵机组和单台变频器构成，根据用水量大小调节运行水H.CNMHG无须人员值守,排水泵1、2互为备用、轮值运行。当污水排量很大时，双泵一起自动运行，当污水排量很小时，系统配备- .台小流量辅助泵开始工作。当设备出现故障，报警系统将自动启动，报警指示灯闪烁，并发声报警，提醒值班人员。另外，因为控制柜上还设有手动操作系统，所以可在现场手动应急启停水泵。[2控制器采用西门子S7-200，CPU224 型可编程控制器，编程软件采用STEP7-Micro/WIN,主要采用s7-200moniv4.0仿真软件和在线仿真两种方法进行程序调试。整个控制系统设计为:水泵循环工作方式的可靠切换通过西门子PLC来控制，系统控制通过水位变送器、PID调节器和变频器组成的闭环调节系统实现;结合水位检测、电机故障检测等信号，确定的供水系统总体结构。排水系统具有全自动变频运行、自动工频运行、远程手动控制和现场手动控制等主要功能。全自动变频恒压运行是系统的正常工作方式;变频器故障时系统转入自动工频运行，是一种恒速泵供水方式，作为系统故障时的一-种应 急供水方案;现场手动控制主要用于检修、调试及PLC故障时的运行。[3]3)电机变频节能本系统采用了2台主水泵和1台辅助泵排水，其中只有主泵参与变频运行。在排水泵站设-就地控制柜，变频器安装在控制柜内，两台排水泵共用一台变频器，一用一备。排水泵由变频器驱动，根据污水集水箱进水流量变化进行控制，流量传感器反馈信号与流量设定信号输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输给变频器一个转速控制信号。变频器为电动机提供可变频率的电源，使电机获得无级调速所需的电压和频率，从而直接改变和控制电机的输出轴功率，保证污水排水泵机组一直运行 在高效区。两台排水泵主备切换由PLC根据工艺设置时间进行，两台泵进行电器互锁，根据实时检测的集水箱液位数据，自动确定污水排水泵的运行台数，污水排水泵在--定时间间隔内的起/停次数将严格遵守水泵和软起动器特性及技术的要求执行。每台污水排水泵的运行时间将累计并记录，并对其进行循环控制，均衡各泵的运行时间，同时根据机泵的保养要求，提出保养维修建议、提示。自动切换工作过程为:先使变频器软停车，接到变频器停车结束信号后断开当前工作水泵的接触器，同时对备用水泵的接触器进行接通操作，继而启动变频器，完成主备的切换工作。当工作水泵发生故障时，变频器将自动切断一次供电电路，进入保护状态并输出报警信号,PLC对这些报警信号进行检测，而后进行备用泵投入。具体过程为PLC检测到报警信号后首先断开当前水泵的接触器，后对变频器复位，然后接通备用水泵的接触器，启动变频器运行备用水泵，同时发出故障报警信号。(5[61排水泵变频控制系统框图如图二。备开关量信号PL变频器➢1#排水泵各保护信号→[2#排水泵流量传感器信号图二.排水泵变频控制系统框图本系统中，变频器的主控单元为可编程控制器，执行元件为l#、2#排水泵，控制参数为污水集水箱出水管道污水流量，控制回路则是根据污水流量变化曲线进行调节。4)远程实时监控排水泵站在住户底层，为及时了解排水系统的运行状况，方便管理，设计了由触摸屏、组态软件、PLC及数据采集和通信模块组成的监控系统，实现了排水状况的远程实时监控。监控系统软件以组态软件MCGS作为开发平台。监控系统主要功能有:(1)运行状态实时监视功能:通过读取PLC输入、输出继电器的状态及各种模拟量信息来掌握系统运行状态，实时显示各重要设备的运行状态和数据，绘制重要参数的变化走势图。(2)远程手动控制功能:通过操作触摸屏远程控制界面直接控制水泵电机和变频器的运行，提高系统在故障状态时的应急处理能力。(3)数据管理功能:实现历史数据的存储和查询，对报警及故障信息自动生成记录文件,供事后分析。(4)事故自动报警功能:当运行过程中的检测量超标或设备发出故障信号或失去控制时，系统自动报警显示。三、设备特点及结论该设备具有以下特点: 1) 将“过滤”和“反冲洗”原理同时引入污水排放设备。2)密闭式污水提升，既及时排除污水，又有效解决异味。3)使用PLC实现泵站轮值控制; 4) 采用变频器调速来达到节能目的; 5) 手动和自动化可方便切换;6)(可选用)通过触摸屏实现远程和动态监控;通过使用该设备可以解决普通生活污水、废水的排放问题，同时解决实际排水过程中堵塞、异味、节能、监控、自动化控制问题，必将为家庭、企事业单位的污水排放带来极大的便利。参考文献中国煤化工[1]生活污水提升站解堵的措施及评价[J].杨艳平、肖洪亮石油石化节能.MYHCNMHG[2]某污水提升泵站电气及自控设计[J].马胜利西南给排水2007. 7[3]基于SLC500 PLC 的污水提升泵站自动控制系统设计[J].张烨、朱震福建电脑2010. 8[4] PLC在提升泵变频调速系统中的应用[J].戴强国内外机电一体化技术2009. 3[5]变频调速在污水提升泵上的节能应用[J].林琰节能2007.4[6]污水处理中泵站的优化控制[J]马西庚，戴永寿创意与实践2007. 6注:1、作者简介潘喜利(1978-)湖北襄阳， 讲师，硕士，主要研究方向:机电一体化技术中国煤化工YHCNMH G