CN102183276A - 漂流式污水计量法 - Google Patents

Abstract

漂流式污水计量法，它包括一个上部高凸的测量管段，测量管段的一端是污水入口，测量管段的另一端是污水出口，在测量管段的顶部安装有电机，电机出轴传动丝杆，丝杆上部处于测量管段外并带有丝杆升降传感装置，伸入在测量管段内的丝杆下部连接导行杆和测量水位的上、下电极，导行杆上自污水出口端向污水入口端依次安装有漂浮器吸纳机构、多个导行电磁铁及漂浮器起始电磁铁，其特征是：在测量管段中设有漂浮器，利用漂浮器在测量管段内的漂流速度测得污水流量。这种污水计量方法不受介质和流速影响，计量精度较高，成本较低。

Description

漂流式污水计量法

技术领域

本发明属于计量领域，具体涉及一种污水计量方法，尤其是漂流式污水计量法。

背景技术

污水计量排放、是改善环境的一个重要手段，由于污水中含有大量杂质、纤维、沉淀物等，因此污水计量无法使用普通的流体计量器具；目前污水计量常采用的方法有容积式计量和速度式计量二大类，其中速度式计量中包括超声波流量计和电磁流量计，这二种流量计价格都较高，并且超声波流量计对测量介质有要求，而污水中杂质各异，污水管壁材质也各异，因此影响到超声波流量计的计量准确性，电磁流量计对介质的导电性和介质流速均有要求，由于污水的杂质各异，因此导电性也不相同，并且污水的排放没有连续性，当污水排放流速很低时，电磁流量计的计量精度就会有很大偏差。

发明内容

本发明的目的是：推出一种不受介质和流速影响的计量精度较高的并且成本较低的速度式污水计量方法。

本发明的目的是这样实现的：它包括一个上部高凸的测量管段，测量管段的一端是污水入口，测量管段的另一端是污水出口，在测量管段的顶部安装有电机，电机出轴传动丝杆，丝杆上部处于测量管段外并带有丝杆升降传感装置，伸入在测量管段内的丝杆下部连接导行杆和测量水位的上、下电极，导行杆上自污水出口端向污水入口端依次安装有漂浮器吸纳机构、多个导行电磁铁及漂浮器起始电磁铁，其特征是：在测量管段中设有漂浮器，利用漂浮器在测量管段内的漂流速度测得污水流量。

所述的漂浮器吸纳机构上含有永磁铁、电磁铁和感应装置。

所述的测量水位的上、下电极连接电机控制电路和线圈轮番导通电路，线圈轮番导通电路分别连接漂浮器吸纳机构中的电磁铁、导行电磁铁和漂浮器起始电磁铁，漂浮器吸纳机构的感应装置接计数电路，计数电路和所述的丝杆升降传感装置连接计算电路。

这样，在测量管段接入污水管中后，接通工作电源，此时电机受电机控制电路控制转动并带动丝杆升降，电机每次转动至丝杆下部的测量水位的下电极接触污水而上电极脱离污水时停止，这样，处于测量管段外的丝杆升降传感装置即能测得污水的即时水位，同时丝杆升降时带动导行杆升降，使导行杆一直处于污水水位上方一定距离的位置；漂浮器不工作时被吸在漂浮器吸纳机构的永磁铁下，当电极测得测量管段内有水时，线圈轮番导通电路工作，线圈轮番导通电路首先使漂浮器吸纳机构的电磁铁线圈得电，由于漂浮器吸纳机构的电磁铁磁性设计的比永磁铁强，漂浮器即被从漂浮器吸纳机构的永磁铁下吸引到漂浮器吸纳机构的电磁铁下，然后线圈轮番导通电路使处于漂浮器吸纳机构最近的第一个导行电磁铁得电，在此同时漂浮器吸纳机构的电磁铁失电，此时漂浮器被吸引到第一个导行电磁铁的下方，接着，线圈轮番导通电路又使第二个导行电磁铁得电，同时第一个导行电磁铁失电，此时漂浮器被吸引到第二个导行电磁铁的下方，然后，第三个、第四个……，最后，漂浮器被吸到漂浮器起始电磁铁下方，此时漂浮器起始电磁铁也失电，这样，漂浮器在自重作用下从处于测量管段的污水入口处的漂浮器起始电磁铁下方落入污水中，由于漂浮器的比重设计的比污水比重小，因此漂浮器落入污水后处于漂浮状态，并随着污水水流同行(虽漂浮器有空气阻力等因素可能比水流略为滞后，但这滞后量极小，可以忽略不计数或在计算时给于修正)，当漂浮器在水流作用下漂流至接近测量管的污水出口处时，被处在此处的漂浮器吸纳机构的永磁铁吸住，同时漂浮器吸纳机构感应装置产生一个感生电流讯号，该讯号被输送到计数电路，计数电路计数一次，该计数数字被输入到计算电路，计算电路根据丝杆升降传感装置得到的水位高度、测量管段有效截面积及漂浮器漂流段的长度进行计算，计算时加上漂浮器从漂浮器吸纳机构传递到从漂浮器起始电磁铁下落入污水的时间段的流量值作为修正(此时间段非常短而且恒定，此时间段内水位和流速可以等同本次漂流时的水位和流速)，最后得到污水的即时流量，完成一个计量周期；随即，当测量水位的电极又测得测量管段内有污水时，重复上述过程即完成第二个计量周期，第二个计量周期中的污水计量值累加第一个计量周期中的污水计量值，即是污水计量总值，这样，只要测量管段内有污水流动，上述过程就周而复始，每个计量周期中的计算数值加上前次计量总值，即污水总计量值。测量管段内壁采用耐腐纳米材料，以减少腐蚀和结垢。如果测量管段截面宽度较宽，为了使漂浮器在漂流过程中发生偏移时也能被漂浮器吸纳机构吸纳，可以在截面宽度上设置多个漂浮器吸纳机构，每次传递先从两边的漂浮器吸纳机构依次向中间的漂浮器吸纳机构得失电，使不管处于哪边的被漂浮器吸纳机构吸纳到的漂浮器先传递到中间的漂浮器吸纳机构下，然后再按上述过程传递到漂浮器起始电磁铁下，详见实施例。本发明的电源采用低压电，可以利用市电和备用电瓶，也可以采用太阳能电池。下面结合实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是本发明的其中一个实施例结构原理图。

图2是丝杆和限转传感块截面图。

图3是漂浮器吸纳机构的一种实施方式。

图4是漂浮器吸纳机构和导行电磁铁在测量管段内的分布俯视图。

图5是本实施例的电路方框图。

具体实施方式

图1是本发明的其中一个实施例结构原理图。图1中的1是导行杆，2是支架，3是传动件，4是电机，5是丝杆凹槽，6是磁簧管，7是限转传感块，8是传动螺母，9是电极擦拭块，10是上电极，11是下电极，12是电极杆，13是漂浮器，14是漂浮器吸纳机构，15是导行电磁铁，16是污水水位线，17是测量管段，18是丝杆，19是漂浮器起始电磁铁。测量管段17是一根上部高凸的和污水管相配的管段，测量管段17内壁可采用耐腐纳米材料，以减少结垢，测量管段17的左端是污水入口，测量管段17的右端是污水出口，图中箭头表示污水流动方向，在测量管段17的管外顶部上固定有支架2，支架2上安装有电机4，电机4的出轴上装有传动件3，传动件3和传动螺母8相配，传动螺母8的螺孔中有丝杆18，丝杆18上部处于测量管段外，丝杆18下部处于测量管段内，在丝杆18上有丝杆凹槽5，丝杆凹槽5内自上至下均布着很多个磁簧管6，在支架2上丝杆凹槽5的侧边固定有限转传感块7，限转传感块7和磁簧管6组成丝杆升降传感装置，限转传感块7嵌入在丝杆凹槽5中(见图2)，这样当传动螺母8转动时，与其相配的丝杆18受限转传感块7的限制不会转动而只能作上下升降，丝杆18的下部连接有导行杆1，丝杆18的升降带动导行杆1升降，导行杆1一直处于污水水位线16上方一定距离的位置，并且设计成左高右低(这样有利于漂浮器13自右向左移动时逐渐脱离污水水面)；导行杆1的最右端是电极杆12，电极杆12上安装有上电极10和下电极11，在导行杆1的电极杆12左边是漂浮器吸纳机构14，漂浮器吸纳机构14有多个，横向布置(见图3)，以保证漂浮器13在漂流过程中发生偏移时也能被漂浮器吸纳机构14吸纳，在导行杆1上的漂浮器吸纳机构14左边，依次布有多个导行电磁铁15，在导行杆1的最左边是漂浮器起始电磁铁19，图中的漂浮器吸纳机构14下方是漂浮器13(漂浮器起始电磁铁19下方的用虚线表示的是该漂浮器13运行至漂浮器起始电磁铁下方时的一种状态)，从图1中看到的漂浮器13，它的下部是一个半圆形浮球，半圆形浮球上部的中间是一根细柱，细柱上固有一个铁片，由于铁片可被磁铁吸引，因此平时漂浮器13被吸牢在漂浮器吸纳机构14的下方。图中的电极擦拭块9用于上电极10和下电极11上升到此位置时给其进行擦拭，以保证电极表面不被污物积封，(也可设计成每过一段时间，当测量管段16中无污水排放时，丝杆上升，带动上、下电极到此位置进行擦拭)。

图2是丝杆和限转传感块截面图。图中的18是丝杆，6是磁簧管，5是丝杆凹槽，20是磁块，7是限转传感块。限转传感块7的左边呈凹形，嵌入在丝杆凹槽5中，在丝杆凹槽5内自上至下布有很多个固定在丝杆上的磁簧管6，这些磁簧管作为丝杆升降的一种标尺，限转传感块7的凹形内固定有磁块20，这样，当丝杆5升降时，丝杆凹槽5中必有一个磁簧管处于磁块20作用范围内吸合，此吸合讯号被输入到计算电路中，得到污水即时水位。

图3是漂浮器吸纳机构的一种实施方式。图中21是电磁铁，23是线圈，24是代表感应装置的感应线圈，22是永磁铁，感应线圈24绕制在永磁铁22上，当漂浮器13漂流至永磁铁22下方时被永磁铁22瞬间吸合，此时永磁铁22的磁通量发生变化，感应线圈24内即产生一个感生电流，此感生电流讯号被输入至计数电路中，当电极测得测量管段内有水时，线圈轮番导通电路工作，在线圈轮番导通电路控制下，线圈23内被输入电流，电磁铁21产生磁性，此磁性设计得比永磁铁22磁力大，因此电磁铁21能将吸合在永磁铁22下的漂浮器吸合过来。(为使效果更好还可以在永磁铁22上套入一个反极性线圈，在电磁铁从永磁铁上吸合漂浮器的瞬间，在反极性线圈中接入一个直流电源，令其产生和永磁铁18固有极性相反的磁场，这样永磁铁磁力将减弱。)

图4是漂浮器吸纳机构和导行电磁铁在测量管段内的分布俯视图。图中19是漂浮器起始电磁铁，15是导行电磁铁，它有多个。21是漂浮器吸纳机构的电磁铁，22是漂浮器吸纳机构的永磁铁，漂浮器起始电磁铁19是一个，导行电磁铁15图中画有5个，图中用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示，但可以根据测量管段长度和导行电磁铁磁力强弱对其数量进行增减，图中漂浮器吸纳机构14画有A、B、C、D、E共5个，此数量也可以根据测量管段的宽度进行增减。漂浮器起始电磁铁14设置多个的目的是：一旦漂浮器13在漂流过程中发生偏移，也能被处于侧边的漂浮器吸纳机构吸纳。

图5是本实施例的电路方框图。图1中的上电极10和下电极11连接电机控制电路和线圈轮番导通电路，如果初始时上电极10和下电极11同时浸在污水中，则电机控制电路使电机4正转，丝杆18上升至上电极10脱离污水后电机停转，如果初始时上电极10和下电极11都未浸入污水中，则电机控制电路使电机4反转，丝杆18下降至下电极11接触污水后电机停转，待上电极10脱离污水而下电极11接触污水时，触发线圈轮番导通电路工作，线圈轮番导通电路首先使图4中的A和E二个漂浮器吸纳机构的电磁铁同时得电，这样，如果漂浮器13初始时被吸在漂浮器吸纳机构A或E的永磁铁下，此时将被吸引到漂浮器吸纳机构A或E的电磁铁下，随后线圈轮番导通电路又使漂浮器吸纳机构B和D的电磁铁得电，与此同时漂浮器吸纳机构A和E的电磁铁失电，这样，漂浮器13被吸引到了漂浮器吸纳机构B或D下(如果漂浮器13初始时就被吸在漂浮器吸纳机构B或D的永磁铁下，此时漂浮器13也将被吸引到漂浮器吸纳机构B或D的电磁铁下)，接着漂浮器吸纳机构C的电磁铁得电，与此同时漂浮器吸纳机构B和D的电磁铁失电，这样，漂浮器13又被传递到了漂浮器吸纳机构C下(如果漂浮器13初始时就被吸在漂浮器吸纳机构C的永磁铁下，此时漂浮器13也将被吸引到漂浮器吸纳机构C的电磁铁下)，然后线圈轮番导通电路使离漂浮器吸纳机构C最近的右边第一个导行电磁铁Ⅰ得电，漂浮器吸纳机构C的电磁铁失电，此时漂浮器13被吸引到导行电磁铁Ⅰ下方，随后，线圈轮番导通电路又使导行电磁铁Ⅱ得电，同时导行电磁铁Ⅰ失电，此时漂浮器13被吸引到导行电磁铁Ⅱ的下方，然后，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ……，最后，漂浮器13被吸到漂浮器起始电磁铁19下方(图1中用虚线表示的漂浮器位置)，随即，漂浮器起始电磁铁19也失电，这样，漂浮器13在自重作用下落入污水中，由于漂浮器13的比重设计的比污水比重小，且下重上轻，因此漂浮器13落入污水后处于漂浮状态，并随着污水水流同行，当漂浮器13在水流作用下漂流至漂浮器吸纳机构14的下方时，被漂浮器吸纳机构14中的永磁铁22吸住，同时漂浮器吸纳机构14中的感应线圈24产生一个感生电流讯号，该感应线圈24接计数电路，此感生电流讯号被输送到计数电路，计数电路连接计算电路，同时计算电路连接丝杆升降传感装置，丝杆升降传感装置将得到的水位讯号也输入到计算电路，这样，当计数电路有讯号输入到计算电路时，计算电路根据漂浮器13漂流段的长度、测量管段17内的有效截面积及水位高度进行计算，计算时加上漂浮器从漂浮器吸纳机构到从漂浮器起始电磁铁下落入污水的时间修正值，最后得到污水计量值，完成一个计量周期；此时，如果下电极11依然接触到污水，则漂浮器13又重复上述过程漂流一次(此次漂浮器吸纳机构的得失电可以从上一周期产生感生电流讯号的漂浮器吸纳机构开始，时间修正值也按相应时间进行修正)，完成第二个计量周期，第二个计量周期中的污水计量值累加第一个计量周期中的污水计量值，即是污水计量总值，只要测量管段17内有污水流动，上述过程就周而复始，每次计量数值加上前次计量总值，即污水总计量值。

本实施例的电源采用低压电，可以利用市电和备用电瓶，也可以采用太阳能电池。

Claims (1)

1.漂流式污水计量法，它包括一个上部高凸的测量管段，测量管段的一端是污水入口，测量管段的另一端是污水出口，在测量管段的顶部安装有电机，电机出轴传动丝杆，丝杆上部处于测量管段外并带有丝杆升降传感装置，伸入在测量管段内的丝杆下部连接导行杆和测量水位的上、下电极，导行杆上自污水出口端向污水入口端依次安装有漂浮器吸纳机构、多个导行电磁铁及漂浮器起始电磁铁，其特征是：在测量管段中设有漂浮器，利用漂浮器在测量管段内的漂流速度测得污水流量。

Images