CN106907327B - 泵站的排污泵防堵塞系统及控制部件控制切割部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种泵站的排污泵防堵塞系统，包括电机、泵头、进水口、出水口和防堵塞装置，泵头与电机连接，进水口经泵头后与出水口连通，防堵塞装置包括切割部件和控制部件，切割部件设于进水口处，控制部件与切割部件连接，用于控制切割部件的切割状态。通过控制部件可以控制切割部件的切割，从而使得进水口处的棉纱、麻绳和碎布条等纤维杂质被切割部件切割，有效防止了排污泵被堵塞。同时，提供了一种控制部件控制切割部件的方法，根据排污泵与进水弯管内压力差的变化控制切割部件转动带动缠绕物质转动，从而达到排堵效果。

Description

泵站的排污泵防堵塞系统及控制部件控制切割部件的方法
技术领域
本发明属于排污泵控制技术领域，尤其是涉及一种泵站的排污泵防堵塞系统及相关控制方法。
背景技术
随着国家城镇进程的不断加快，农村人口不断向城镇转移，城市面积和人口不断增长，废水量也不断加大；同时人们对环境的重视，生产污水、生活污水及初期雨水需集中处理后排放。而污水处理厂一般处于城市外围，废水仅靠重力自流到污水处理厂比较困难，这时需要泵站进行提升输送。预制泵站，也被称为一体化泵站作为革新性的解决方案应运而生，其在面对臭气、噪音、占地面积、施工周期、设备寿命、防腐抗渗透性能、智能化及整体效能等方面的新要求时都能很好的满足。区别于传统的废水收集与输送系统，预制泵站具有集成化，智能化，节能，坚固耐用，耐腐蚀抗渗漏，维护成本低等特点。
污水中一般都会存在各种浮渣、塑料制品及其他如棉纱、麻绳和碎布条等纤维，或者其他类似物，这些杂质堵塞进水口容易导致污水输送不顺畅影响排污泵的正常工作，造成电机的损毁，降低排污泵的工作效率，缩短使用寿命。固体隔离式一体化泵站可以把污水中的大固体颗粒从污水中隔离出来，并把它们截留在位于水泵前方的固体隔离罐中，只有已过滤的污水能够通过泵流道集水室。由于采用这种技术，大块固体及粗长纤维可以从污水中隔离出来，污水从集水室中泵送出去时，在污水流向出水压力管时，会流经固体隔离罐，推动大块固体及粗长纤维一起流向出水压力管。水泵由于位于池子外面，可采用干式泵，既保持了干燥，也保证了水泵的维护工作可以方便、卫生地进行。但不可避免的是细长纤维容易随污水穿过隔离网进入集水室，长期以往，在泵送集水室污水时仍会进水弯管处产生堵塞，影响泵的工作。
为了防止细长纤维在进水口发生堵塞，技术人员对排污泵的结构做了改进，在排污泵的进水口处加装切割装置，可有效防止污水中的杂质堵塞影响工作。目前市场上许多水泵制造厂对排污泵的防堵塞装置都有研究，但大多都是在原来排污泵的基础上，加装防堵塞装置来实现功能，未对防堵塞装置结构与泵水力性能配合问题进行进一步深入研究。如：排污泵的切割装置，公开号为CN204402963U，公开了一种排污泵的切割装置，切割装置包括切割刀座和切割刀体，切割刀座内圈的切割面上设切割槽，切割刀体的外圆上设有切割刀刃，切割刀刃与切割面小间隙配合设置，具有结构紧凑、设计合理、切割效果好等优点，但该专利未进一步考虑切割装置与水力性能的影响。排污泵的进水结构，公开号为CN204646810U，公开的进水结构包括外过滤网及其上设有的外过滤孔、内过滤网及其上设有的内过滤孔，外过滤网与内过滤网之间形成有用于容纳杂质的容纳腔，能有效防止杂物进入到潜水泵内，且能有效对杂物进行清理等优点，但其缺乏控制，结构简单。
发明内容
本发明的目的在于提供一种泵站的排污泵防堵塞系统，能够解决上述问题中的至少一个。
根据本发明的一个方面，提供了一种泵站的排污泵防堵塞系统，包括电机、泵头、进水口、出水口和防堵塞装置，泵头与电机连接，进水口经泵头后与出水口连通，防堵塞装置包括切割部件和控制部件，切割部件设于进水口处，控制部件与切割部件连接，用于控制切割部件的切割状态。
本发明的有益效果是：通过控制部件可以控制切割部件的切割，从而使得进水口处的棉纱、麻绳和碎布条等纤维杂质被切割部件切割，有效防止了排污泵被堵塞。
在一些实施方式中，控制部件包括第一压力检测装置、第二压力检测装置、延时控制器和圆筒工作控制器，第一压力检测装置和第二压力检测装置均与延时控制器连接，圆筒工作控制器与切割部件连接，圆筒工作控制器与延时控制器连接。由此，可以方便通过压力检测判断排污泵是否堵塞。
在一些实施方式中，泵站的排污泵防堵塞系统还包括进水弯管，进水弯管通过泵头与出水口连通，进水口设于进水弯管上；
第一压力检测装置用于检测排污泵进、出口压差，并将信号输送至延时控制器；
第二压力检测装置检测进水弯管进、出口压力差信号并将信号输送至延时控制器。由此，根据各压力差能够准确判断排污泵的堵塞状态。
在一些实施方式中，泵站的排污泵防堵塞系统还包括导流筋，导流筋设于进水弯管上，位于进水弯管的中心线所在处。由此，设有导流筋，可以稳定进水流态。
在一些实施方式中，泵站的排污泵防堵塞系统还包括集水室，集水室位于进水口的前方，并与进水口连通，集水室内设有两个液位传感器，分别设于集水室的底部和顶部。由此，设有集水室可以对污水中的杂质进行初步过滤，降低排污泵的堵塞几率。
在一些实施方式中，泵站的排污泵防堵塞系统还包括控制手柄，所述控制手柄与切割部件连接。由此，设有控制手柄，可以手动控制切割部件的工作，提高切割部件控制的灵活性。
根据本发明的另一个方面，提供了一种控制部件控制切割部件的方法，包括：第一压力检测装置用于检测排污泵进、出口压差，并根据泵流量-扬程特性将进、出口压差信号转换为工作流量信号，并将流量信号反馈至至延时控制器；
第二压力检测装置检测进水弯管进、出口压力差信号并将信号输送至延时控制器；
延时控制器根据第一压力检测装置和第二压力检测装置输送的信号进行判断，控制切割部件的切割动作；
其中，泵流量-扬程特性曲线表达式为：
H＝f(Q)；
式中，H-泵的工作扬程，m；
Q-泵的工作流量，m3/h。
在一些实施方式中，得到第一压力检测装置将泵压力差信号转换为流量信号的方程的步骤如下：
1)从泵的流量-扬程特性曲线整个区间内均匀取n个工作点，获得n个水泵性能点(Q1,H1)、(Q2,H2)、…、(Qi,Hi)、…、(Qn,Hn)，依据以下公式求出各性能点对于的进出口压力差P，
式中，Pn-不同性能点时的泵进、出水口压力差，kPa；
Hn-不同性能点时的工作扬程，m；
Qn-不同性能点时的工作流量，m3/h；
D2-泵出水口直径，m；
D1-泵进水口直径，m；
2)将得到的n个新数据(Q1,P1)、(Q2,P2)、…、(Qi,Pi)、…、(Qn,Pn)代入Q＝anPn+an- 1Pn-1+…+a1P+a0式中，可求得相应的待定系数an、an-1、an-2、…、a1、a0的值，得到将第一压力检测装置将泵压力差信号转换为流量信号的方程，即，
Q＝anPn+an-1Pn-1+…+a1P+a0
式中，Q-泵的工作流量，m3/h；
P-泵进、出水口压力差，kPa。
在一些实施方式中，延时控制器接收第一压力检测装置和第二压力检测装置的处理信号，并保存接收的信号于内置数据库；
延时控制器内置程序记录下泵无堵塞正常工作时的弯管进出水口压力差P0和泵工作流量Q0，并将其作为判定值存于数据库，判断过程如下:
若信号在时间Δt内维持不变，其中Δt≥5s，则将处理结果信号发至下一级，其中延时控制器内置处理程序为：
式中，Signal-处理结果信号，若Signal＝1，则判定发生堵塞现象，若Signal＝0，则判定未发生堵塞现象；
P-弯管进、出水口压力差信号值，kPa；
P0-弯管进、出水口压力差无堵塞工作正常值，kPa；
Q-泵工作流量信号值，m3/h；
Q0-泵工作流量无堵塞工作正常值，m3/h。
在一些实施方式中，圆筒工作控制器接收延时控制器发出的信号，对切割部件转动进行控制，圆筒工作控制器内置控制方程为：
式中，n-圆筒转速，r/min；
Signal-处理结果信号，若Signal＝1，则发生堵塞现象，若Signal＝0，则未发生堵塞现象。
通过控制部件控制切割部件的方法，根据排污泵与进水弯管内压力差的变化控制切割部件转动带动缠绕物质转动，从而达到排堵效果，其中圆筒控制器与压差检测装置之间设有延时控制器，提高了控制准确性。
附图说明
图1是本发明的泵站的排污泵防堵塞系统其中一个视角的结构示意图；
图2是本发明的泵站的排污泵防堵塞系统中部分结构示意图；
图3是本发明的泵站的排污泵防堵塞系统中切割部分的侧视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
参照图1至图3：本发明的泵站的排污泵防堵塞系统，包括电机1、泵头2、进水口3、出水口4和防堵塞装置5，泵头2与电机1连接，进水口3经泵头2后与出水口4连通，防堵塞装置5包括切割部件51和控制部件52，切割部件51设于进水口3处，控制部件52与切割部件51连接，用于控制切割部件51的切割状态。在实际使用过程中，为了减少进入到进水口3的杂质，设有集水室8，其中，集水室8位于进水口3的前方，并与进水口3连通；污水经过集水室8上方的隔离室后再进入到集水室8内，污水中的大固体颗粒杂质经过隔离室的隔离网已经进行初步过滤。
同时，为了防止水的倒流现象，在进水口3处设有单向阀，同时在出水口4处也设有单向阀，有效防止了水倒流引起的堵塞现象。
控制部件52包括第一压力检测装置521、第二压力检测装置522、延时控制器523和圆筒工作控制器524，第一压力检测装置521和第二压力检测装置522均与延时控制器523连接，圆筒工作控制器524与切割部件51连接，圆筒工作控制器524与延时控制器523连接。
泵站的排污泵防堵塞系统还包括进水弯管6，进水弯管6通过泵头2与出水口4连通，进水口3设于进水弯管6上；
第一压力检测装置521用于检测排污泵进、出口压差，并将信号输送至延时控制器523；为了提高第一压力检测装置521检测的准确度，第一压力检测装置521安装在进水弯管6出口处所在水平面与出水口4所在竖直面的交界处。
第二压力检测装置522检测进水弯管6进、出口压力差信号并将信号输送至延时控制器523。
泵站的排污泵防堵塞系统还包括导流筋7，导流筋7设于进水弯管6上，位于进水弯管6的中心线所在处。
集水室8内设有两个液位传感器9，分别设于集水室8的底部和顶部。
泵站的排污泵防堵塞系统还包括控制手柄10，控制手柄10与切割部件51连接，当排污泵只有轻微排堵时，采用控制手柄10进行手动控制，增加了切割部件51转动控制的灵活性。
沿进水弯管6流道流线设置导流筋7稳定进水流态，而污水进水会有纤维等污物缠绕导流筋6堵塞进水口，切割部件51转动进行切割；其中，切割部件51包括圆筒，圆筒上设有切刀，转动圆筒可以对缠绕物进行切割，实现排堵。
进水口处圆筒可转动排堵，其受控制部件52和控制手柄10控制，圆筒控制器根据第一压力检测装置521和第二压力检测装置522发出的信号对切割部件51进行转动控制。
控制部件控制切割部件的方法包括：
第一压力检测装置用于检测排污泵进、出口压差，并根据泵流量-扬程特性将进、出口压差信号转换为工作流量信号，并将流量信号反馈至至延时控制器；
第二压力检测装置检测进水弯管进、出口压力差信号并将信号输送至延时控制器；
延时控制器根据第一压力检测装置和第二压力检测装置输送的信号进行判断，控制切割部件的切割动作；
其中，某排污泵流量-扬程特性曲线表达式的拟合公式为：
H＝0.0079Q3-0.2116Q2-0.1286Q+22.911；
式中，H-泵的工作扬程，m；
Q-泵的工作流量，m3/h。
得到第一压力检测装置将泵压力差信号转换为流量信号的方程的步骤如下：
1)从泵的流量-扬程特性曲线整个区间内均匀取六个工作点，获得六个水泵性能点(1.5,22.6)、(2,21.8)、(2.5,21.4)、(3,20.8)、(3.5,20.3)、(4,19.5)，依据以下公式求出各性能点对于的进出口压力差P，其中D2＝0.18m，D1＝0.12m，
式中，Pn-不同性能点时的泵进、出水口压力差，kPa；
Hn-不同性能点时的工作扬程，m；
Qn-不同性能点时的工作流量，m3/h；
D2-泵出水口直径，m；
D1-泵进水口直径，m；
2)将得到的6个新数据(1.5,0.769)、(2,1.193)、(2.5,1.739)、(3,2.406)、(3.5,3.197)、(4,4.107)代入Q＝a6P6+a5P5+a4P4+a3P3+a2P2+a1P+a0式中，可求得相应的待定系数a6＝-0.0022、a5＝0.0325、a4＝-0.1959、a4＝0.6061、a3＝-0.7685、a1＝0.8558、a0＝-0.0617的值，得到将泵压力差信号转换为流量信号的内置控制程序方程，即，
Q＝-0.0022P6+0.0325P5-0.1959P4+0.6061P3-0.7685P2+0.8558P-0.0617式中，Q-泵的工作流量，m3/h；
P-泵进、出水口压力差，kPa。
延时控制器接收第一压力检测装置和第二压力检测装置的处理信号，并保存接收的信号于内置数据库；
延时控制器内置程序记录下泵无堵塞正常工作时的弯管进出水口压力差P0和泵工作流量Q0，并将其作为判定值存于数据库，判断过程如下:
若信号在时间Δt内维持不变，其中Δt≥5s，则将处理结果信号发至下一级，其中延时控制器内置处理程序为：
式中，Signal-处理结果信号，若Signal＝1，则判定发生堵塞现象，若Signal＝0，则判定未发生堵塞现象；
P-弯管进、出水口压力差信号值，kPa；
P0-弯管进、出水口压力差无堵塞工作正常值，kPa；
Q-泵工作流量信号值，m3/h；
Q0-泵工作流量无堵塞工作正常值，m3/h。
圆筒工作控制器接收延时控制器发出的信号，对切割部件转动进行控制，圆筒工作控制器内置控制方程为：
式中，n-圆筒转速，r/min；
Signal-处理结果信号，若Signal＝1，则发生堵塞现象，若Signal＝0，则未发生堵塞现象。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.泵站的排污泵防堵塞系统，其特征在于，包括电机(1)、泵头(2)、进水口(3)、出水口(4)和防堵塞装置(5)，所述泵头(2)与电机(1)连接，所述进水口(3)经泵头(2)后与出水口(4)连通，所述防堵塞装置(5)包括切割部件(51)和控制部件(52)，所述切割部件(51)设于进水口(3)处，所述控制部件(52)与切割部件(51)连接，用于控制切割部件(52)的切割状态；所述控制部件(52)包括第一压力检测装置(521)、第二压力检测装置(522)、延时控制器(523)和圆筒工作控制器(524)，所述第一压力检测装置(521)和第二压力检测装置(522)均与延时控制器(523)连接，所述圆筒工作控制器(524)与切割部件(51)连接，所述圆筒工作控制器(524)与延时控制器(523)连接；
还包括进水弯管(6)，所述进水弯管(6)通过泵头(2)与出水口(4)连通，所述进水口(3)设于进水弯管(6)上；
所述第一压力检测装置(521)用于检测排污泵进、出口压差，并将信号输送至延时控制器(523)；
所述第二压力检测装置(522)检测进水弯管(6)进、出口压力差信号并将信号输送至延时控制器(523)；
还包括导流筋(7)，所述导流筋(7)设于进水弯管(6)上，位于进水弯管(6)的中心线所在处；
还包括集水室(8)，所述集水室(8)位于进水口(3)的前方，并与进水口(3)连通，所述集水室(8)内设有两个液位传感器(9)，分别设于集水室(8)的底部和顶部。
2.根据权利要求1所述的泵站的排污泵防堵塞系统，其特征在于，还包括控制手柄(10)，所述控制手柄(10)与切割部件(51)连接。
3.控制部件控制切割部件的方法，包括权利要求2所述的泵站的排污泵防堵塞系统，其特征在于，包括：
所述第一压力检测装置用于检测排污泵进、出口压差，并根据泵流量-扬程特性将进、出口压差信号转换为工作流量信号，并将流量信号反馈至至延时控制器；
所述第二压力检测装置检测进水弯管进、出口压力差信号并将信号输送至延时控制器；
所述延时控制器根据第一压力检测装置和第二压力检测装置输送的信号进行判断，控制切割部件的切割动作；
其中，泵流量-扬程特性曲线表达式为：
H＝f(Q)；
式中，H-泵的工作扬程，m；
Q-泵的工作流量，m3/h。
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