CN103984378A - 一种适用于淤泥快速脱水系统的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于淤泥快速脱水系统的控制装置，其包括一处理单元、一检测单元和一动作单元，其中，所述检测单元设置在所述淤泥快速脱水系统的管道上，其包括一第一流量计、一第二流量计和一浓度计；所述处理单元，其根据所述检测单元中的测试的管道中的泥浆流量和浓度信息，按照预设公式设定所述凝聚剂拌合装置中的凝聚剂加入量以及所述脱水剂拌合装置中的脱水剂加入量；所述动作单元，其接收所述处理单元的控制指令，实时控制所述淤泥快速脱水系统装置中的药剂输送装置、淤泥输出装置和搅拌装置的动作。本发明控制装置对淤泥快速脱水系统中的凝聚剂拌合装置和脱水剂拌合装置中的凝聚剂流量、脱水剂流量进行实时的集中控制。

Description

一种适用于淤泥快速脱水系统的控制装置

技术领域

本发明涉及一种淤泥快速脱水系统的控制装置，尤其涉及一种能够集中控制的淤泥快速脱水固化系统的控制装置。

背景技术

现有脱水系统能够实现将淤泥脱水固化处理，在采集的泥浆中加入一定量的固化剂，一种吹填淤泥造地的施工工艺及其装置，装置包括固化处理系统A和改良泥浆的摊铺系统B。该A包括：泵抽、杂物筛除、固化剂贮料、固化剂输送、压缩空气输送和混合泥浆拌合输送等装置。该B包括：连接管段、软管或者皮带运输机和承载及移动装置。其施工流程为：①将淤泥泥浆吹填至吹填区域或沉淀池中，经沉淀形成浓稠淤泥泥浆的堆积层；②用泵抽装置抽取浓稠淤泥泥浆，同时向浓稠淤泥泥浆输送固化剂，在泵前或泵后管道内将浓稠淤泥泥浆与固化剂混合形成混合泥浆；③将混合泥浆输送至拌合输送装置中，形成改良泥浆；④将改良泥浆输出，通过连接管段输送至摊铺系统B；⑤摊铺系统B将改良泥浆铺设至指定厚度。

该专利中的固化剂的加入未能准确实时控制，加入的固化剂及输出量难以实时控制和调整，连续性和流水性差。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于淤泥快速脱水系统的控制装置，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种适用于淤泥快速脱水系统的水控制装置，其包括一处理单元、一检测单元和一动作单元，其中，

所述检测单元设置在所述淤泥快速脱水系统的管道上，其包括一第一流量计、一第二流量计和一浓度计，所述第一流量计设置在所述淤泥快速脱水系统的凝聚剂拌合装置的输入端的管道上，所述第二流量计和浓度计设置在一脱水剂拌合装置的输入端的管道上，其实时测量流入所述凝聚剂拌合装置中的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述处理单元内；

所述处理单元，其根据所述检测单元中的测试的管道中的泥浆流量和浓度信息，按照预设公式设定所述凝聚剂拌合装置中的凝聚剂加入量以及所述脱水剂拌合装置中的脱水剂加入量，并输出至所述动作单元；

所述动作单元，其接收所述处理单元的控制指令动作，其包括一药剂输送装置、一淤泥输出装置和一搅拌装置，其中，所述药剂输出装置包括一螺杆输送单元、一清水输送单元和一螺杆泵输送单元，所述螺杆输送单元设置在所述凝聚剂拌合装置上，向其内输送预设量的凝聚剂；所述清水输送单元和螺杆泵输送单元设置在所述脱水剂拌合装置中，向其内输送预设量的清水和脱水剂。

较佳的，

所述淤泥输出装置，其包括一第一泥浆泵和一第二泥浆泵，所述第一泥浆泵设置在所述凝聚剂搅拌装置的输出端，其按所述处理单元的预设转速和排量输出泥浆；所述第二泥浆泵设置在所述脱水剂拌合装置的输出端，其按所述处理单元的预设转速和排量输出脱水剂。

较佳的，所述螺杆泵输送单元包括一螺杆泵、一螺旋抖筛、一螺杆驱动电机和一加药管道，其中，

所述螺旋抖筛设置在一加料斗的下端，从所述加料斗中流出的粉状脱水剂流经所述螺旋抖筛进入所述螺杆泵中；

所述螺杆泵与螺杆驱动电机连接，其按照所述处理单元实时设置的转速将脱水剂加入所述加药管道中。

较佳的，所述处理单元根据下述公式确定每分钟凝聚剂的加入量，

Q_凝＝Q₁×α

其中，Q_凝表示每分钟凝聚剂的加入量，Q₁表示所述第一流量计测得的泥浆每分钟的流量值，α表示预设的凝聚剂的添加率。

较佳的，所述处理单元根据下述公式计算每分钟脱水剂的加入量，

Q_脱＝Q₂×n

式中，Q_脱表示每分钟脱水剂的加入量，Q₂表示所述第二流量计测得的泥浆每分钟的流量值，n表示所述控制装置预设的脱水剂的加入浓度；

其中，所述预设的脱水剂的加入浓度n根据下述公式计算，

n＝0.6×β+0.6

式中，β表示所述浓度计测得的管道中的泥浆浓度。

较佳的，所述搅拌装置，其设置在所述脱水剂拌合装置内，其包括一搅拌驱动电机、一搅拌杆和一搅拌叶片，其中，

所述搅拌驱动电机，其设置在所述脱水剂拌合装置的搅拌桶的上端，其输出轴与所述搅拌杆连接；

所述搅拌杆，其上设置有相间排列的至少一片所述搅拌叶片。

较佳的，所述清水输送单元包括一取水池，其为脱水剂的拌合提供清水；

还包括一清水泵，其将所述取水池中的清水吸入所述脱水剂拌合单元内，所述清水的转速及排量根据所述处理单元的计算而设定。

较佳的，所述螺杆输送单元包括一凝聚剂箱、一驱动电机和一螺杆，其中，所述驱动电机受所述处理单元控制，所述螺杆在所述驱动电机4的驱动下按照预设的流量向所述凝聚剂拌合装置中的搅拌箱输送凝聚剂。

较佳的，所述凝聚剂的添加率α预设为8％～10％。

较佳的，所述脱水剂拌合装置，包括三个搅拌箱，三箱采用溢流的方式连接，其分别为一药剂混合箱、一搅拌箱和一药剂输出箱，所述药剂混合箱和搅拌箱在下端相通，所述搅拌箱和药剂输出箱在上端相通。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明适用于淤泥快速脱水系统的控制装置，其对淤泥快速脱水系统中的凝聚剂拌合装置和脱水剂拌合装置中的凝聚剂流量、脱水剂流量进行实时的集中控制，在管道中设置有检测单元，即流量计和浓度计，实时监控管道中的泥浆流量信息，并根据该信息进行处理，控制动作单元中元件的动作，保证凝聚剂和脱水剂按照预设的量与泥浆进行搅拌，输出符合要求的泥浆；同时保证整个脱水固化过程的有序进行和流水化操作；本发明中的动作单元包括多个驱动电机和泵，其设置在所述凝聚剂拌合装置和脱水剂拌合装置的输入端和输出端，便于控制。

附图说明

图1为本发明淤泥快速脱水系统的控制装置的功能框图；

图2为本发明淤泥快速脱水固化系统的整体结构示意图；

图3为本发明淤泥快速脱水固化系统的凝聚剂拌合装置的正视结构示意图；

图4为本发明淤泥快速脱水固化系统的螺杆泵输送单元的结构示意图；

图5为本发明淤泥快速脱水固化系统的脱水剂搅拌单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本发明中的淤泥快速脱水固化系统采集原始泥浆后，在一连续的管道中先后加入预设量的固化剂和脱水剂，并经混合后输出，整个脱水固化过程由本发明中的控制装置集中控制实现。

请参阅图1所示，其为本发明淤泥快速脱水系统的控制装置的功能框图，所述控制装置包括一处理单元82、一检测单元81和一动作单元83，其中，所述处理单元82为一处理器，其可以为一PLC处理器。

所述检测单元81设置在所述淤泥快速脱水系统的管道上，其包括一第一流量计51、一第二流量计54和一浓度计53，所述第一流量计51设置在所述淤泥快速脱水系统的凝聚剂拌合装置的输入端的管道上，所述第二流量计54和浓度计53设置在一脱水剂拌合装置的输入端的管道上，其实时测量流入所述凝聚剂拌合装置中的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述处理单元内；所述动作单元83，其接收所述处理单元82的控制指令，实时控制所述淤泥快速脱水系统装置中的一药剂输送装置831、一淤泥输出装置832和一搅拌装置833的动作，其中，所述药剂输出装置831包括一螺杆输送单元、一清水输送单元和一螺杆泵输送单元，所述螺杆输送单元设置在所述凝聚剂拌合装置上中，向其内输送预设量的凝聚剂；所述清水输送单元和螺杆泵输送单元设置在所述脱水剂拌合装置中，向其内输送预设量的清水和脱水剂；所述淤泥输出装置，其包括一第一泥浆泵和一第二泥浆泵。

下面结合该淤泥快速脱水系统对本发明进行说明。

请参阅图2所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的整体结构示意图，该淤泥快速脱水系统还包括一取浆泥浆泵1、一凝聚剂拌合装置3、一脱水剂拌合装置6和一管道5，其中，所述取浆泥浆泵1，用于抽取天然泥浆，所述第一泥浆泵1的流量根据整体设备的性能而定，其抽取天然泥浆后输入至所述管道2中，在本发明中，泥浆通过所述管道2并在其内对泥浆进行拌合，所述管道2的直径根据设备的输出需求及承载能力而定。

所述取浆泥浆泵1抽取天然泥浆后，将泥浆传输至所述管道2中，经所述第一流量计51后进入所述凝聚剂拌合装置3，所述第一流量计51对进入所述凝聚剂拌合装置3的泥浆流量进行测量并将该流量信息传输至所述控制装置，所述流量计51安装在所述凝聚剂拌合装置3的入口前，并且当所述泥浆流入所述凝聚剂拌合装置3时，所述控制装置能够根据该流量设定好凝聚剂的加入量及凝聚剂拌合装置3中的螺杆输送单元4的相应转速，故所述第一流量计51和凝聚剂拌合装置3之间的管道长度根据该泥浆的流速确定。

请参阅图3所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的凝聚剂拌合装置的正视结构示意图，在本发明中，该凝聚剂拌合装置包括所述螺杆输送单元4、一双桶溢流单元和所述第一泥浆泵52，其中，所述螺杆输送单元4包括一凝聚剂箱42、一驱动电机43和一螺杆41，在本实施例中，所述凝聚剂箱42放置有凝聚剂，所述驱动电机43受所述控制装置4控制，所述螺杆41在所述驱动电机43的驱动下按照预设的流量向所述双桶溢流单元中输送凝聚剂。

所述双桶溢流单元包括两个搅拌桶，分别为一凝聚剂拌合桶31和一搅拌输送桶32，所述凝聚剂拌合桶31，其从一进口接收所述管道2中流入的泥浆，从另一进口输入预设流速的凝聚剂，在其内叶轮的旋转作用下将混合的泥浆和凝聚剂进行搅拌，所述叶轮设置在转动泵轴上，受一转动泵驱动。所述搅拌输送桶32与所述凝聚剂拌合桶31采用溢流方式连接，两桶上端相通，泥浆液能够自由流动，当所述搅拌输送桶32的液位低于所述凝聚剂拌合桶31的液位时，所述凝聚剂拌合桶31内的浆液将会自动溢流至所述搅拌输送桶32，保证所述搅拌输送桶32能够持续输出。

采用溢流的方式连接两个搅拌桶，不仅增加了泥浆与凝聚剂的混合搅拌时间，使得浆液混合的更加均匀，而且，能够保证浆液的自动控制。

所述搅拌输送桶32将搅拌均匀的浆液传输至所述管道2中，在该出口上的管道2上设置有所述第二泥浆泵52，其输出泥浆的流量根据所述控制装置的预设量而定。

在上述凝聚剂拌合装置3中，对泥浆和凝聚剂的流量进行驱动和控制的设备都受所述控制装置控制。

在本发明中，所述控制装置集成在一PLC控制柜8中，在本实施例中，凝聚剂的添加率α预设为8％～10％，该值根据地基承载力的要求进行确定；所述控制装置的处理单元根据公式(1)确定每分钟凝聚剂的加入量，

Q_凝＝Q₁×α                   (1)

其中，Q_凝表示每分钟凝聚剂的加入量，Q₁表示所述第一流量计测得的泥浆每分钟的流量值，α表示预设的凝聚剂的添加率。

所述处理单元根据计算出的凝聚剂的加入量设定所述螺杆输送单元4的驱动电机的转速以及所述第二泥浆泵52的转速。

所述泥浆与凝聚剂拌合后从所述第二泥浆泵51流向管道25中，在所述凝聚剂拌合装置3的出口设置有所述浓度计53，其测量进入所述脱水剂拌合装置6前的泥浆的浓度；该段管道5还设置有所述第二流量计54，用以测量进入所述脱水剂拌合装置6前的泥浆的流量；所述浓度计53和第二流量计54将采集的泥浆信息传输至所述控制装置的处理单元，所述处理单元根据该浓度和流量信息按照公式(2)计算每分钟脱水剂的加入量，

Q_脱＝Q₂×n                         (2)

式中，Q_脱表示每分钟脱水剂的加入量，Q₂表示所述第二流量计测得的泥浆每分钟的流量值，n表示所述控制装置预设的脱水剂的加入浓度；

其中，所述预设的脱水剂的加入浓度n根据下述公式(3)计算，

n＝0.6×β+0.6                         (3)

式中，β表示所述浓度计测得的管道中的泥浆浓度。

所述脱水剂拌合装置6根据该实时设置的脱水剂加入量将脱水剂搅拌。

请继续结合图2所示，本发明的脱水剂拌合装置6包括一清水输送单元、一螺杆泵输送单元67和一脱水剂搅拌单元，在本实施方式中，所述清水输送单元包括一取水池66，其为脱水剂的拌合提供清水；还包括一清水泵65，其将所述取水池66中的清水吸入所述脱水剂拌合单元内，所述清水泵65的转速及排量根据所述控制装置的计算而设定。

请参阅图3所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的螺杆泵输送单元的结构示意图，所述螺杆泵输送单元包括一加料斗641、一螺旋抖筛646、一搅拌电机644、一手动加药阀64、一螺杆泵642、一加药管道643及一螺杆驱动电机645，本发明中的脱水剂为粉剂，其中，所述加料斗641中盛放有粉状的脱水剂，所述搅拌电机644驱动加料斗641搅拌，使加料斗内的脱水剂搅拌均匀；螺旋抖筛646设置在所述加料斗641的下端，从所述加料斗641中流出的粉状脱水剂流经所述螺旋抖筛646进入所述螺杆泵642中；所述螺杆泵642在螺杆驱动电机645的驱动下，按照所述控制装置实时设置的转速将脱水剂加入所述加药管道643中，并排入所述脱水剂搅拌单元内，所述加药管道643内设置有所述螺杆泵642，其末端与所述脱水剂搅拌单元连接；所述手动加药阀64设置在所述螺杆泵642和螺旋抖筛646之间，根据实时设置的螺杆泵642的转速手动控制所述加料斗641的脱水剂排出量，只需满足能够持续供应即可，保证出料口的粉剂量与实际所需用量一致即可；粉剂流经所述螺旋抖筛646进入所述脱水剂搅拌单元的箱体内，抖筛能分散粉剂，防止粉剂进入箱体抱团而溶解不充分，造成浪费。

请参阅图5所示，其为本发明淤泥快速脱水固化系统的脱水剂搅拌单元的结构示意图，在本实施例中，所述脱水剂搅拌单元为一三箱溢流型的搅拌箱，三箱之间顺次采用溢流方式连接；其包括一药剂混合箱61、一搅拌箱62和一药剂输出箱63；所述药剂混合箱61上设置有一进水口，用以加入清水，其上还设置有所述加料斗641和螺杆泵642，粉剂加入所述药剂混合箱61内后，遇水开始溶解，并在驱动电机的驱动下开始拌合。

在本实施例中，每个箱体内都设置有一所述搅拌装置，其为一搅拌驱动电机671、一搅拌杆674和一搅拌叶片675，所述搅拌驱动电机671，设置在各箱体的上端，其转速由一所述控制装置控制的搅拌控制单元677的预设转速进行设定，保证箱体内的脱水剂能够顺利的流入相邻的箱体；所述搅拌杆674，其与所述搅拌驱动电机671的输出轴相连接，其上设置有相间排列的至少一搅出箱63在上端相通，其均通过溢流的方式实现药剂的自动流动；在所述药剂输出箱63的下端还设置有一出口676，用以输拌叶片675；所述药剂混合箱61和搅拌箱62在下端相通，搅拌箱62和药剂输出搅拌均与的药剂。

在所述药剂输出箱63上还设置有一磁性液位计673，当箱体内的液面下降到预设的液位时，所述磁性液位计673会报警提示，所述控制装置接收到该信息后，根据实时设置的脱水剂加入量控制所述清水加入单元和螺杆泵输送单元动作，完成粉剂溶液的拌合补充。

所述三箱体，其中药剂混合箱61，用以完成添加粉剂的初步溶解，所述搅拌箱62，用以完成药剂的存储和充分溶解，所述药剂输出箱63，用以完成粉剂溶液的输出；三箱溢流搅拌装置的使用，既可以保证粉剂充分溶解，又可以存储溶剂，实现溶剂连续、不间歇输出使用。

所述脱水剂拌合完成后，经一加药泵55排入所述管道2中，所述加药泵55的转速以及排量由所述控制装置实时设定。

预设量的脱水剂与相应浓度的泥浆在所述管道2中混合，所述管道2中还设置有一管道混合器15，泥浆在脱水剂的作用下在所述管道混合器15内进行反应，在本实施例中，反应管道的长度大于60m；所述管道混合器15为一静态管道混合器，其根据水力学原理设计，淤泥在管道2中流经特定元件后改变其流速状态，通过层流运动变化实现化学药剂与泥浆的均和混合，并在所述管道混合器15的管道出口实现泥浆的浆液分离。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于淤泥快速脱水系统的控制装置，其特征在于，其包括一处理单元、一检测单元和一动作单元，其中，

所述检测单元设置在所述淤泥快速脱水系统的管道上，其包括一第一流量计、一第二流量计和一浓度计，所述第一流量计设置在所述淤泥快速脱水系统的凝聚剂拌合装置的输入端的管道上，所述第二流量计和浓度计设置在一脱水剂拌合装置的输入端的管道上，其实时测量流入所述凝聚剂拌合装置中的泥浆流量，并将该流量信息实时传输至所述处理单元内；

所述处理单元，其根据所述检测单元中的测试的管道中的泥浆流量和浓度信息，按照预设公式设定所述凝聚剂拌合装置中的凝聚剂加入量以及所述脱水剂拌合装置中的脱水剂加入量，并输出至所述动作单元；

所述动作单元，其接收所述处理单元的控制指令动作，其包括一药剂输送装置、一淤泥输出装置和一搅拌装置，其中，所述药剂输出装置包括一螺杆输送单元、一清水输送单元和一螺杆泵输送单元，所述螺杆输送单元设置在所述凝聚剂拌合装置上，向其内输送预设量的凝聚剂；所述清水输送单元和螺杆泵输送单元设置在所述脱水剂拌合装置中，向其内输送预设量的清水和脱水剂。

2.根据权利要求1所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，

所述淤泥输出装置，其包括一第一泥浆泵和一第二泥浆泵，所述第一泥浆泵设置在所述凝聚剂搅拌装置的输出端，其按所述处理单元的预设转速和排量输出泥浆；所述第二泥浆泵设置在所述脱水剂拌合装置的输出端，其按所述处理单元的预设转速和排量输出脱水剂。

3.根据权利要求1或2所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述螺杆泵输送单元包括一螺杆泵、一螺旋抖筛、一螺杆驱动电机和一加药管道，其中，

所述螺旋抖筛设置在一加料斗的下端，从所述加料斗中流出的粉状脱水剂流经所述螺旋抖筛进入所述螺杆泵中；

所述螺杆泵与螺杆驱动电机连接，其按照所述处理单元设置的转速将脱水剂加入所述加药管道中。

4.根据权利要求1或2所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述处理单元根据下述公式确定每分钟凝聚剂的加入量，

Q_凝＝Q₁×α

其中，Q_凝表示每分钟凝聚剂的加入量，Q₁表示所述第一流量计测得的泥浆每分钟的流量值，α表示预设的凝聚剂的添加率。

5.权利要求3所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述处理单元根据下述公式计算每分钟脱水剂的加入量，

Q_脱＝Q₂×n

式中，Q_脱表示每分钟脱水剂的加入量，Q₂表示所述第二流量计测得的泥浆每分钟的流量值，n表示所述控制装置预设的脱水剂加入浓度，

其中，所述脱水剂预设的加入浓度n按照下述公式计算，

n＝0.6×β+0.6

式中，β表示所述浓度计测得的管道中的泥浆浓度。

6.根据权利要求1或2所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述搅拌装置，其设置在所述脱水剂拌合装置内，其包括一搅拌驱动电机、一搅拌杆和一搅拌叶片，其中，

所述搅拌驱动电机，其设置在所述脱水剂拌合装置的搅拌桶的上端，其输出轴与所述搅拌杆连接；

所述搅拌杆，其上设置有相间排列的至少一所述搅拌叶片。

7.根据权利要求3所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述清水输送单元包括一取水池，其为脱水剂的拌合提供清水；

还包括一清水泵，其将所述取水池中的清水吸入所述脱水剂拌合单元内，所述清水泵的转速及排量根据所述处理单元的计算而设定。

8.根据权利要求3所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述螺杆输送单元包括一凝聚剂箱、一驱动电机和一螺杆，其中，所述驱动电机受所述处理单元控制，所述螺杆在所述驱动电机的驱动下按照预设的流量向所述凝聚剂拌合装置中的搅拌箱输送凝聚剂。

9.根据权利要求4所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述凝聚剂的添加率α预设为8％～10％。

10.根据权利要求6所述的适用于淤泥快速脱水固化系统的控制装置，其特征在于，所述脱水剂拌合装置，包括三个搅拌箱，三箱采用溢流的方式连接，其分别为一药剂混合箱、一搅拌箱和一药剂输出箱，所述药剂混合箱和搅拌箱在下端相通，所述搅拌箱和药剂输出箱在上端相通。