CN106444442A - 餐厨垃圾处理控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种餐厨垃圾处理控制方法和系统，所述餐厨垃圾处理控制系统包括开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块，所述功能模块组合执行用于输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制和三相分离控制。根据本发明，可以解决餐厨垃圾处理产线长、设备故障点多、人工操作不方便等的控制问题，可靠性高，抗干扰性好。

Description

餐厨垃圾处理控制方法和系统

技术领域

本发明涉及垃圾处理领域，具体而言涉及一种餐厨垃圾处理控制方法和系统。

背景技术

餐厨垃圾对环境和社会的影响日趋严重，目前国内餐厨垃圾的收运、监管和处理体系还不完善，大量的餐厨垃圾混入生活垃圾进入终端处理设施，对终端处理设施正常运行的影响日益突出。有些餐厨垃圾或进入地下黑产业链用以炼制“地沟油”，或流入城郊畜禽养殖场喂养牲畜，从而以较短路径进入人类食物链，严重影响人类食品安全。

国家相关部门已经颁布关于餐厨垃圾资源化利用和无害化处理的政策、试点实施方案等，为餐厨垃圾利用与处理体系的建立、完善提供强有力的支持。在实现餐厨垃圾的集中收集、无害化处理和资源化利用的过程中，对餐厨垃圾处理的控制显得尤为重要，而餐厨垃圾处理自动顺控、连锁保护系统是整个控制系统的核心部分，系统运行的状况直接影响到餐厨垃圾的处理质量以及处理设备的安全运行。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种餐厨垃圾处理控制方法，所述餐厨垃圾处理控制方法包括输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制和三相分离控制，其中，所述控制采用开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块组合执行。

在一个示例中，所述输送控制包括所述餐厨垃圾进入分拣机之前的输送控制、从所述分拣机至一级破碎机的输送控制、从所述一级破碎机至制浆筛分机的输送控制、从所述制浆筛分机至沉砂机的输送控制以及从所述沉砂机至三相分离机的输送控制。

在一个示例中，所述制浆筛分机与所述一级破碎机配套使用。

本发明还提供一种餐厨垃圾处理控制系统，所述餐厨垃圾处理控制系统包括开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块，所述功能模块组合执行用于输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制和三相分离控制。

在一个示例中，所述开关功能模块用于针对各种控制的报警信号进行处理。

在一个示例中，所述阀门功能模块提供状态反馈、设备控制、设备保护、设备报警和阀类型选择功能。

在一个示例中，所述模拟量功能模块提供量程转换、通道故障检测和数据模拟功能。

在一个示例中，所述控制器功能模块用于闭环控制设备的控制。

在一个示例中，所述顺控功能模块和所述电机功能模块用于执行电机、风机和泵类设备的控制。

在一个示例中，所述顺控功能模块提供的顺序流程控制包括粗料筛分顺控和三相分离顺控。

根据本发明，可以解决餐厨垃圾处理产线长、设备故障点多、人工操作不方便等的控制问题，可靠性高，抗干扰性好。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1示出了根据本发明的实施例的餐厨垃圾处理控制系统的结构框图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明，将在下列的描述中提出详细的方法步骤和/或结构。显然，本发明的施行并不限定于本领域的技术人员所熟悉的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。

本发明的实施例提供了一种餐厨垃圾处理控制方法，包括输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制、三相分离控制，其中，上述控制采用开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块组合执行。下面详细描述根据本发明实施例的对餐厨垃圾处理的控制过程。

输送控制

输送控制包括对餐厨垃圾进行不同处理阶段的输送的各项设备的控制。具体地，包括以下几个方面:

(1)进入分拣机之前的输送控制

餐厨垃圾进处理厂后经称重、刷卡、记录后进入卸料处。控制系统的监控系统对运输车次及进料量进行统计、记录，并自动汇总，为餐厨垃圾处理厂的运行提供参考数据。

餐厨垃圾由收运车将物料直接卸入接料斗内，由设置在接料斗底部的无轴螺旋输送机输送至分拣机，物料在输送过程中沥出的大部分游离水进入1#水池。

(2)从分拣机至一级破碎机的输送控制

分拣机对物料破袋打散同时进行大小筛分后，筛上杂物进入链板输送机，筛下细料落入细料输送泵后泵入一级破碎机。

(3)从一级破碎机至制浆筛分机的输送控制

一级破碎机对物料进行随机破碎，同时加入调浆水(中水)稀释调浆，形成粗浆液，调浆用水来自三相分离提油后的贫油水，粗浆液由设备自带螺旋输送装置送入制浆筛分机。

(4)从制浆筛分机至沉砂机的输送控制

制浆筛分机对粗浆液进行高速随机打碎进一步制浆，同时，筛分出不易打碎的、利用价值较低的细小杂物，如粗纤维、塑料片等，细杂由1#螺旋输送机送至2#螺旋输送机，浆液进入沉砂机。

(5)从沉砂机至三相分离机的输送控制

往1#水池中通入高温蒸汽，使池中浆液提温至40℃～50℃，目的是为了降低浆液黏度，以利后续压滤效果；1#水池的温浆液泵入压滤机进行压滤处理；压滤机压滤出尺寸大于1mm的悬浮物，滤渣落入1#螺旋输送机，滤液流入组合加热器中的1#加热器；物料在1#加热器中被加热至75℃后，由分离机给料泵泵入三相分离机，流量由阀门控制，均匀进入管道，从分离机不同出口分别得到油脂、贫油废水、固渣，固渣落入2#螺旋输送机。

分拣控制

分拣控制包括对餐厨垃圾进行有效分拣处理的分拣系统的控制。

餐厨垃圾的成分非常复杂，常常混入塑料袋、玻璃瓶、餐具、厨具、瓶盖、纸盒等杂物。为保证后续设备正常运行、产品的稳定性，需要对原料进行有效分拣，将这些无法利用、利用价值低的杂物拣出。

分拣系统根据拨料筛分原理，利用摆腿机构将物料破袋、打散，物料在筛网上翻动前进的过程中，尺寸≥50mmx50mm的粗大杂物被筛出，杂物拣出率可达90％以上。所有物料接触部位均采用S304不锈钢材质，使用寿命长，外观好。分拣系统与接料斗的动力由1#液压站提供。

一级破碎控制

一级破碎控制包括对一级破碎机的控制。分拣系统对物料破袋打散同时进行大小筛分后，筛下细料落入细料输送泵后泵入一级破碎机。

一级破碎机采用非强制性破碎原理，对物料进行粗打碎，实现初步造浆。物料在设备内翻腾着前进，随机落到快速旋转的刀组上被破碎，同时连续注入低浓度废液，制成粗浆液和不易破碎物料的混合物，实现物料的分散和降粘。不锈钢材质的钝刀片组，外形特殊设计，固定在主轴上，主轴转速达到600rpm以上，物料由外筒抄板翻动前进，保证每块物料被刀组击打破碎8次以上。出料由一条自带螺旋输送机输出。

制浆筛分控制

制浆筛分控制包括对制浆筛分机的控制。

制浆筛分机与一级破碎机配套使用，一级破碎后的物料进入制浆筛分腔内，浆液直接过筛网排出，食物类垃圾破碎制成细小颗粒与浆液同时经筛网排出，不易粉碎的杂物在腔内由锤头击打从另一端排出。高速旋转主轴带动活动式锤头组，加上锤头的螺旋排列组合方式，使物料在筛网上边破碎边前进搅动筛分。不易打碎的物质，如粗纤维等被筛出。

沉砂控制

沉砂控制包括对沉砂机的控制。

沉砂机主要采用重力沉砂原理，将比重大的杂物沉淀出来，如打碎的玻璃、金属、砂砾、贝壳、骨头等。为防止浆液中固形有机质沉淀流失，在沉淀的同时进行适度的搅拌，使固形有机质保持悬浮状态。

沉砂机主体是一罐体结构，罐底部设有无轴螺旋输送机缓慢连续地将沉淀物提升输出至链板输送机，罐顶部设有搅拌机。

三相分离控制

三相分离控制包括对三相分离机的控制。

浆液中的油脂具有较高经济价值，是餐厨垃圾资源化利用的重要组成部分。三相离心机把浆液加速到高速旋转，由于比重不同，浆液逐渐分层为轻、中、重三相，对应导出的物料分别为油相、水相、固相三相，实现固液分离、油水分离。

三相离心机是一种卧式离心机，内部材质经过耐磨防腐处理，在进料满足条件的情况下，运行稳定，油脂获得率达90％以上。

以上描述了对餐厨垃圾处理的控制过程，这些控制可以通过开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块组合执行来实现。

图1示出了根据本发明的实施例的餐厨垃圾处理控制系统100的结构框图。如图1所示，餐厨垃圾处理控制系统100包括开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块，这些功能模块组合执行用于输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制和三相分离控制。下面对这些模块的功能进行详细描述。

开关功能模块针对硬件和软件报警信号处理，主要完成以下功能：保存实际的硬件报警输出状态、强制报警状态输出、延时报警功能、释放报警功能、故障复位功能以及报警确认功能。

电机功能模块主要针对电机、风机、泵类等设备的控制，具有以下功能：状态反馈：就绪、控制命令、运行、故障、故障确认、连锁旁路、就地、需要维护；设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；设备保护：连锁保护；设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；设备总运行时间累计；以及设备维护提醒：设备运行时间超过规定要求，提示运行人员进行维护。

阀门功能模块主要针对开关类阀门(包括电磁气动阀、电磁阀等)等设备的控制，具有以下功能：状态反馈：控制命令、开到位、关到位、故障确认、就地；设备控制：手动控制、自动控制、报警确认及复位；设备保护：连锁保护；设备报警：设备状态一致性检测，设备现场故障；以及阀类型选择(常开型、常闭型)。

模拟量功能模块主要模拟量数据处理，具有以下功能：量程转换：通道采集的0-27648数据转换为实际的过程值；报警：量程转换完成后，按照报警的限值(可以设定，报警分成6级)，根据产生允许标志(可以设定，用户启用的报警)，生成报警，生成的报警状态保存在模拟量报警状态变量中，报警生成之后，如果报警已经不存在，只有复位之后，报警才能消失；通道故障检测：外部硬件故障或在-(1728，29376)范围以外，表示硬件短线或短路；以及数据模拟：当通道设备故障或设备维护时，启动数据模拟，可以任意设定通道的过程值。

控制器功能模块主要针对闭环控制要求的设备，具有以下功能：手动/自动控制模式：自动闭环控制、手操值设定；串级控制功能：给定值由上一级控制器设定；控制器正向反向作用选择；PID参数调整；限制控制器输出上限、下限；给定值、过程值量程转换；以及控制停止状态输出强制。

顺控功能模块主要针对电机、风机、泵类等设备的控制，具有以下功能：顺序流程控制：最多16步，按照顺序从第1步到16步，步与步之间有转换条件限制，分为停止步控制、启动步控制2个顺序；顺控连锁条件检查；顺控自动、手动控制；顺控启动/停止条件检查；顺控启动/停止成功检查；以及顺控状态显示。

对餐厨垃圾处理进行自动顺控和连锁保护是整个控制系统运行的核心部分，具体地，包括以下几个方面：

粗料筛分顺控

在粗料筛分顺控启动前先检查液压站等是否正常开启。

粗料筛分顺控的启动条件：无3级连锁；所有电机阀门处于自动状态且无故障；无1级连锁；1#2#液压站启动完成；1#水池液位高液位；2#水池液位高液位；三相分离顺控已启动。

粗料筛分顺控的启动顺序：无条件执行启动2#螺旋输送机运行；2#螺旋输送机运行延时5s，启动压滤机、沉砂机运行；压滤机、沉砂机运行延时5s，启动1#螺旋输送机运行；1#螺旋输送机运行延时5s，启动制浆筛分机运行；制浆筛分机运行延时5s，启动一级破碎机运行；一级破碎机运行延时5s，启动细料输送泵；细料输送泵运行延时5s，顺控启动完成。

粗料筛分顺控的停止条件：无。

粗料筛分顺控的停止顺序：无条件执行停止细料输送泵；细料输送泵停止延时30s，停止一级破碎机；一级破碎机停止延时30s，停止制浆筛分机；制浆筛分机停止延时30s，停止1#螺旋输送机；1#螺旋输送机停止延时30s，停止压滤机、沉砂机；压滤机、沉砂机停止延时30s，停止2#螺旋输送机；2#螺旋输送机停止延时30s，顺控停止完成。

顺控启动、运行、停止过程中禁止人为干预，完全由程序自动进行控制。

三相分离顺控

三相分离顺控的启动条件：无3级连锁；所有电机阀门处于自动状态且无故障；无1级连锁；1#加热器液位高液位；2#加热器液位高液位；组合加热器低液位；蒸汽锅炉无故障(DI信号)。

三相分离顺控的启动顺序：无条件执行启动5#螺旋输送机运行；5#螺旋输送机运行延时5s，启动4#螺旋输送机运行；4#螺旋输送机运行延时5s，启动3#螺旋输送机运行；3#螺旋输送机运行延时5s，启动润滑站运行；润滑站运行延时5s，启动三相分离机运行；三相分离机运行延时120S，启动分离机给料泵、清水泵运行；分离机给料泵、清水泵运行延时5s，顺控启动完成。

三相分离顺控的停止条件：无。

三相分离顺控的停止顺序：无条件执行停止分离机给料泵、清水泵运行；分离机给料泵、清水泵停止延时30s，停止三相分离机运行；三相分离机停止延时30s，停止润滑站运行；润滑站停止延时30s，停止3#螺旋输送机运行；3#螺旋输送机停止延时30s，停止4#螺旋输送机运行；4#螺旋输送机停止延时30s，停止5#螺旋输送机运行；5#螺旋输送机停止延时30s，顺控停止完成。

顺控启动、运行、停止过程中禁止人为干预，完全由程序自动进行控制。

连锁保护

3级紧急停止连锁：所有泵停止运行，所有顺控停止运行；

1级紧急停止连锁(粗料筛分顺控)：停止粗料筛分顺控，停止粗料筛分顺控所有泵运行；

1级紧急停止连锁(三相分离顺控)：停止三相分离顺控，停止三相分离顺控所有泵运行。

总体来说，如图1所示的餐厨垃圾处理控制系统100根据对于餐厨垃圾处理系统设备及控制对象的分析，开发上述功能单元，其中，开关功能模块针对硬件和软件报警信号处理，电机功能模块针对电机、风机、泵类等设备的控制，阀门功能模块针对开关类阀门(包括电磁气动阀、电磁阀等)等设备的控制，模拟量功能模块针对主要模拟量数据处理，控制器功能模块针对闭环控制要求的设备，顺控功能模块针对电机、风机、泵类等设备的控制。这些功能模块相对于硬件是独立的，可以独立进行调试和安装，对于不同项目可进行直接进行引用。顺控功能模块可以调用通用顺控功能块，将启动的要求保存在相应的程序数据结构中，电机和阀门控制子程序通过引用这些数据控制对应的设备，从而实现整个设备可靠有序的联动。

餐厨垃圾处理控制系统100采用这些结构化功能模块，基于餐厨垃圾处理的工艺要求组合这些功能模块，能够高效、可靠地实现餐厨垃圾输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制、三相分离控制等，从而实现对餐厨垃圾处理的自动控制。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (10)

1.一种餐厨垃圾处理控制方法，其特征在于，所述餐厨垃圾处理控制方法包括输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制和三相分离控制，其中，所述控制采用开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块组合执行。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述输送控制包括所述餐厨垃圾进入分拣机之前的输送控制、从所述分拣机至一级破碎机的输送控制、从所述一级破碎机至制浆筛分机的输送控制、从所述制浆筛分机至沉砂机的输送控制以及从所述沉砂机至三相分离机的输送控制。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述制浆筛分机与所述一级破碎机配套使用。

4.一种餐厨垃圾处理控制系统，其特征在于，所述餐厨垃圾处理控制系统包括开关功能模块、电机功能模块、阀门功能模块、模拟量功能模块、控制器功能模块和顺控功能模块，所述功能模块组合执行用于输送控制、分拣控制、一级破碎控制、制浆筛分控制、沉砂控制和三相分离控制。

5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述开关功能模块用于针对各种控制的报警信号进行处理。

6.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述阀门功能模块提供状态反馈、设备控制、设备保护、设备报警和阀类型选择功能。

7.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述模拟量功能模块提供量程转换、通道故障检测和数据模拟功能。

8.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述控制器功能模块用于闭环控制设备的控制。

9.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述顺控功能模块和所述电机功能模块用于执行电机、风机和泵类设备的控制。

10.根据权利要求4或9所述的控制系统，其特征在于，所述顺控功能模块提供的顺序流程控制包括粗料筛分顺控和三相分离顺控。