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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Steuerung einer Abwasseranlage mit einer
Räumerbrücke und ihren mechanischen Einrichtungen mittels eines Steuergerätes und eine Abwasseranlage zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, die Räumerbrücke einer Abwasseranlage mit ihren mechanischen Einrichtungen händisch zu steuern. Zur Erreichung der notwendigen Durchsatzkapazität muss ständig eine aufmerksame
Person die notwendigen Steuerungen durchführen, wodurch der Betrieb der Anlage verteuert wird. Um diesen Mangel zu beheben, schlägt die deutsche Auslegeschrift 2229625 eine elektrische Steueranordnung zur Einleitung eines Umkehrbetriebes der Räumerbrücke vor, die in Ausnahmefällen z. B. bei der deutschen Auslegeschrift 1156357 durch einen zusätzlichen Kontakt vom Klärwärter bedient werden kann.
Diese halbautomatischen Steuerungen haben den Nachteil, dass sie nicht optimal an das Reinigungs- verfahren der Abwasseranlage angepasst werden können, wodurch nicht nur ein unnötiger Energieaufwand, eine längere Verweilzeit des Abwassers im Becken, sondern gleichzeitig auch ein grösserer Wartungs- aufwand benötigt wird. Es ist ferner ein Schlammräumverfahren (Schweizer Patentschrift Nr. 414482) bekanntgeworden, welches die Räumung des Beckenbodens nach einem durch Endschalter und Schaltuhren bestimmten Taktverfahren bewirkt, wobei eine halbautomatische Steuerung in Abhängigkeit von der Schlammdichte erfolgen kann. Die Umstellung der Endschalter und Schaltuhren ist sehr zeitintensiv und daher nicht wirtschaftlich.
Die automatische Messung der Schlammdichte und die Steuerung der Anlage nach dem Messergebnis führt eine Reihe störungsanfälliger Geräte in das Verfahren ein, so dass die Zeit für die Verfügbarkeit der Gesamtanlage absinkt. Zur Erreichung einer optimalen Abwasserreinigung ist ferner zur Steuerung ein Kleinprozessrechner vorgeschlagen worden, der die Abwasseranlage in
Abhängigkeit von der erreichten Abbauleistung durch Einführung von speziellen Messgeräten regelt.
Da sich jedoch die Zusammensetzung des Abwassers nur langfristig infolge der Verbrauchsgewohnheiten und kurzfristig infolge der Temperaturveränderungen der Umgebung verändert und damit eine Änderung des
Schlammbehandlungsverfahrens nur in geringen Grenzen notwendig ist, ist der Regel- und Messaufwand bei Einsatz von Kleinprozessrechnern bei Abwasseranlagen nicht gerechtfertigt. Bei Industriekläranlagen treten Änderungen der Abwasserzusammensetzung meistens am Übergang von der Tag- zur Nachtschicht bzw. zwischen Produktions-und Feiertag auf.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die bekannten Missstände zu beheben und mit möglichst wenig Mess- und Steueraufwand eine automatische Steuerung einer Abwasseranlage entsprechend der jeweiligen mittleren Abwasserzusammensetzung zu schaffen.
Das erfindungsgemässe Verfahren der eingangs angeführten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Längsbewegung der Räumerbrücke schrittweise erfolgt und von einem Schrittschaltwerk mittels Lagegeber zentral überwacht wird und dass entsprechend der erfolgten Längsbewegung der Räumerbrücke von diesem Schrittschaltwerk unter Heranziehung eines auswechselbaren Datenträgers die folgenden Bewegungsabläufe und Funktionen der Räumerbrücke gemäss einem vorprogrammierten Programm eingeleitet und abgesteuert werden. Die erfindungsgemässe Abwasseranlage zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass längs der Fahrbahn der Räumerbrücke, insbesondere am Beckenrand, in vorgegebenen Entfernungen Räumerbrücke-Lagegeber, wie z. B.
Kontaktschalter oder Impulsgeber, angeordnet sind, die durch eine Impulsleitung mit dem Schrittschaltwerk verbunden sind, welches mit einem Programmschalter, wie z. B. Lesegerät für einen Datenträger, insbesondere Lochkarte oder Magnetband, gekoppelt ist und Steuerleitungen zu den Umkehrantrieben sowie Motorantrieben der mechanischen Schlammräumgeräte, wie z. B. Schlammschilde oder Schlammpumpe, der Räumerbrücke aufweist.
Die Erfindung gestattet eine praktisch automatische Steuerung einer Abwasseranlage, wobei die Aufsicht nur im Störungsfall bzw. zum Einlegen eines neuen Programmes zur Anpassung an die Abwasserzusammensetzung benötigt wird. Dies bringt nicht nur eine Kostenersparnis sondern auch eine Erhöhung der Betriebssicherheit mit sich. Dadurch, dass die Lage der Räumerbrücke als Regelimpuls für die Steuerung der Anlage dient, wird die Steuerung unabhängig von der konstant angenommenen Abwasserzusammensetzung. Verschmutzungen der Steuerungsteile sind praktisch ausgeschlossen, wodurch die Verfügbarkeit der Anlage erhöht wird. Überraschenderweise ergibt sich auch eine Kostenersparnis im Projektstadium, da die letzte Auslegung der Anlage in ihrer Feinheit nicht durch konstruktive sondern durch programmtechnische Mittel erfolgt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert ; es zeigen
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Fig. 1 eine Abwasseranlage mit rechteckigem Grundriss, Fig. 2 den Weg der Räumerbrücke in einem
Diagramm und Fig. 3 ein zu Fig. 2 gehöriges Programmschaltbild.
In Fig. 1 ist schematisch eine Abwasseranlage mit einem Rechteckbecken-18-dargestellt, längs dessen Breitseite eine Räumerbrücke-19-verfahrbar vorgesehen ist. Die Räumerbrücke --19-- weist ein Längsfahrwerk --10--, mit dem der Schwimmschlammschild-14-- und der Grundschlammschild --15-- über die Länge des Beckens --18-- bewegt wird, und ein Querfahrwerk --12-- auf, welches zur Verschiebung der Pumpen --13--, mit denen der zusammengeschobene Schlamm aus dem Abwasserbecken --18-- entfernt werden kann, dient. Über die Beckenlänge sind an den Beckenrändern in vorgegebenen Entfernungen
Räumebrücke-Lagegeber vorgesehen, die sowohl als Ein- und Ausschalter oder auch als Winkelcodierer ausgebildet sind.
Diese Geber zeigen das Erreichen der Räumerbrücke --19-- einer vorgegebenen Beckenzone an, wobei auf Grund der Ortsangabe in einem Steuergerät, welches als Schrittschalter ausgebildet ist, der nächste Programmschritt eingeleitet wird.
In Fig. 2 ist ein Diagramm für den beispielsweisen Weg der Räumerbrücke --19-- während des Durchlaufes eines Programmes dargestellt. Das ganze Becken ist durch die angeführten RäumerbrückeLagegeber in beispielsweise sieben Zonen A bis G eingeteilt, welche während eines Programmablaufes in einem durch das Programm vorgegebenen Takt einer Räumung unterzogen werden, so dass eine bestimmte Schlammbelegung erreicht wird. Die optimale Schlammbelegung gestattet die Optimierung des Durchflusses und damit eine kostengünstige Räumung des Abwassers. Das vorgesehene Programm weist z. B. neun Steuerschritte auf, die an Hand des Diagrammes in Fig. 3 näher beschrieben werden. Sowohl das Becken kann in mehr Zonen unterteilt als auch die Steuerschritte können nach Erfordernis vergrössert werden.
Fig. 3 zeigt in Form einer Tabelle die Aufeinanderfolge der einzelnen Steuerschritte --1 bis 9--, wobei vorausgesetzt wird, dass das Programm nach dem neunten Steuerschritt wieder mit dem ersten beginnt.
Der erste Steuerschritt des Programmes zeigt die schnelle Vorwärtsbewegung der Räumerbrücke von der Position A in die Position B, wobei das Querfahrwerk --12-- die Pumpen --13-- langsam über die Beckenbreite verschiebt und die Pumpen den Schlamm aus dem Becken befördern. Der Schwimmschlammschild --14-- ist gehoben, während der Grundschlammschild --15-- abgesenkt ist. Wie Spalte --16-- zeigt, ist das Längsfahrwerk --10-- und das Querfahrwerk --12-- so geschaltet, dass sich ein Treppenfahren ergibt, d. h. nach einer vorwählbaren Strecke tritt die Querfahrbewegung ein, dann wieder Längsfahren einer gewissen Strecke.
Der zweite Steuerschritt offenbart die langsame Rückwärtsbewegung des Längsfahrwerkes von der Position B in die Position A, wobei das Querfahrwerk schnell bewegt wird, die Pumpen --13-- in Betrieb sind, der Schwimmschlammschild --14-- und der Grundschlammschild --15-- abgesenkt sind. Die Bewegung des Längs- und Querfahrwerkes erfolgt nach dem Sägezahnfahren --17--, wo beide Fahrbewegungen entweder gleichzeitig ausgeführt werden oder die Längsbewegung durch Endschalter der Querfahrt ausgeschaltet wird.
Im dritten Steuerschritt erfolgt die Vorwärtsbewegung der Räumerbrücke --19-- von der Position A in die Position E, wobei das Längsfahrwerk --10-- im schnellen Gang bewegt wird, der Schwimmschlamm- schild --14-- und der Grundschlammschild --15-- angehoben sind und die Pumpen --13-- ausgeschaltet sind.
Im vierten Steuerschritt wird die Räumerbrücke --19-- von der Position E in die Position D nach rückwärts bewegt, wobei das Längsfahrwerk und das Querfahrwerk langsam hintereinander nach dem Programmtreppenfahren --16-- bewegt werden. Das Schwimmschlammschild --14-- und das Grundschlammschild --15-- sind abgesenkt und die Pumpen --13-- in Betrieb.
Im fünften Steuerschritt erfolgt die Bewegung der Räumerbrüvkre --19-- von D nach F, wobei das Längsfahrwerk --10-- langsam und das Querfahrwerk --12-- rasch bewegt wird. Der Schwimmschlammschild --14-- ist angehoben und der Grundschlammschild --15-- abgesenkt. Die Pumpen --13-- sind eingeschaltet.
Im sechsten Steuerschritt erfolgt die Rückwärtsbewegung der Räumerbrüvke --19-- von der Position F in die Anfangsposition A, wobei das Längsfahrwerk --10-- und das Querfahrwerk --12-- im schnellen Gang bewegt werden und gemäss dem Programmtreppenfahren --16-- hintereinander gekoppelt sind. Die Schlammschilde --14 und 15-- sind abgesenkt, die Pumpen --13-- in Betrieb.
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Im siebenten Steuerschritt erfolgt die Vorwärtsbewegung der Räumerbrücke --19-- von der Position A in die Position G mit gehobenem Schwimmschlammschild --14-- und gesenktem Grundschlamm- schild --15-- im langsamen Vorlauf. Das Querfahrwerk --12-- ist ebenfalls in langsamer Bewegung und mit
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--17-- verbunden,intermittierend --12-- dauernd in Betrieb sind. Die Pumpen --13-- sind in Betrieb.
Im achten Steuerschritt erfolgt die rasche Rückwärtsbewegung der Räumerbrücke --19-- von der
Position G in die Position E mit angehobenen Schilden --14 und 15-- und ausgeschalteten Pumpen --13--.
Im neunten Steuerschritt erfolgt die langsame Rückwärtsbewegung von Position E in Position A mit abgesenkten Schilden --14 und 15-- und eingeschalteten Pumpen --13--, wobei das Querfahrwerk in der langsamen Fahrstufe und mit dem Längsfahrwerk bewegungsmässig verbunden ist, so dass sich ein
Dreieckfahren ergibt.
An den neunten Steuerschritt schliesst sich wieder der erste Steuerschritt an, wobei zweckmässiger- weise als Programmträger ein Datenträger in Form eines endlosen Bandes, wie z. B. Magnetband oder
Lochstreifen, Verwendung findet. Selbstverständlich kann auch ein Lochkartensystem als Datenträger
Verwendung finden, wobei als zehnter Steuerschritt die Rückführung des Programmträgers erfolgt.
Die Erfindung ermöglicht eine Automatisierung der Bewegung der Anlageteile einer Abwasser- reinigungsanlage, wobei die motorisch betriebenen Einheiten zentral gesteuert werden. Das Programm ist auswechselbar und kontinuierlich, so dass nach einer einmaligen Programmierung die Anlage auch von ungelerntem Hilfspersonal bedient werden kann. Wird während des Betriebes eine Änderung des günstigsten Programmablaufes gewünscht, so kann durch einfache Programmierung einer Programmkarte oder allgemein des Datenträgers sofort das Programm getauscht werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil vermeidet mutwillige Beschädigungen der Anlage, indem die Steuerung gegenüber Missbrauch geschützt ist.
Die Abtastung der Stellung der Räumerbrücke bzw. ihre Eingabe in das Steuergerät kann impulsweise oder codiert erfolgen. Die Iststellung der Räumerbrücke --19-- wird im Steuergerät mit der
Sollstellung verglichen und gemäss der Sollstellung die Regelung durchgeführt. Gleichzeitig werden die
Steuerbefehle für die Motorantriebe der Räumerbrücke, wie z. B. Bewegung des Querfahrwerkes, Einschalten der Pumpen, Betätigung der einzelnen Schlammschilde --14 und 15--, Geschwindigkeit und Richtung der Bewegung der einzelnen Fahrwerke sowie Koppelung der einzelnen Bewegungen (Treppen- fahren --16--, Sägezahnfahren --17-- oder Fahren gemäss einer allgemeinen Dreieckskurve) erteilt.
Stimmen Ist- und Sollstellung der Räumerbrücke nicht überein, so fährt der Räumer so lange, bis die beiden Werte übereinstimmen bzw. wird ein Störungssignal abgegeben. Beim Übereinstimmen beider Werte schaltet das Schrittschaltwerk auf den nächsten Steuerschritt und die Bewegungen erfolgen programmgemäss. Durch den schrittweisen Programmablauf entsteht das für das abwassertechnische Verfahren günstigste Programm, wobei die Durchlaufzeit des Abwassers verkürzt und der für die Reinigung günstigste Energieverbrauch erreicht wird.
In Hinblick auf die leichte Änderung des Programmes ergibt sich die Möglichkeit, die Steuerung der Abwasseranlage erst während des Probebetriebes der Anlage zu programmieren, so dass sich durch die vereinfachte Konstruktion bzw. Adjustierung der Anlage eine Senkung des Betriebsrisikos ergibt. Der Verfahrenstechniker kann somit die endgültige Entscheidung über das Programm der Abwasseranlage erst nach der Fertigstellung treffen, wodurch sich Unsicherheiten zum Zeitpunkt der Projektierung egalisieren.
Nicht nur das Programm kann den Gegebenheiten angepasst werden. Ändert sich z. B. in der Nacht, an Wochenenden und Feiertagen oder während Produktionsänderungen in Industriekläranlagen die Schlammzusammensetzung bzw. Durchlaufgeschwindigkeit, so bietet diese Programmsteuerung den Vorteil, das Programm durch rasch durchgeführtes Wechseln des Programmträgers optimal den geänderten Betriebsverhältnissen anzupassen.
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