CN107098455A - 高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，包括搅拌箱体、供药系统、供水系统和控制系统，在控制器上输入需要配置药剂的浓度和体积，PLC控制器自动计算需投加颗粒态药剂的质量，并控制进水阀门打开、溶药搅拌机启动；在配药进水体积达到设定值时螺杆输药机启动，通过转速或者运行时间实现螺杆输药机定量投加；根据配置药剂输入浓度值的大小按照相应的药剂投加程序和搅拌程序控制溶药搅拌机的运行时间；当溶药完成后搅拌机停转，进行投加，控制器可自动识别处于待机状态的溶药箱体，并进行后续的溶药作业，本发明具有操作简便，药剂配制精度好、质量优，自动化程度高等优点，并可与中控室进行远程通讯，实现远程操作。

Description

高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置与方法
技术领域
本发明属于环保水处理技术领域，特别涉及一种高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置。
背景技术
随着科技的发展，科研人员合成了众多的有机高分子聚合体药剂并将其应用于化学制造、给水及污水处理领域，以达到更优品质的化工产品或者更好的水处理效果。例如人工合成的有机高分子材料聚丙烯酰胺(PAM)，其分子量可高达数百万到千万道尔顿，广泛应用于石油化工、自来水处理、污水处理和污泥处理等行业。
使用该类药剂时，需将其溶解至水中形成水溶液方可进行投加。由于药剂分子量过大导致其在水中溶解度一般不高(0.5～8‰)，且溶药过程中颗粒态药剂需缓慢、均匀投入水中，药剂投加不当极易粘结成块、无法完成溶液配制；此外，还需要长时间(1～2h)的搅拌方能完成该药剂的水溶液配制。现有此类药剂的配制设备大多采用颗粒态药剂人工衡量和投加的方式运行，在人工配制药剂溶液时有存在其固有缺点：首先，固体药剂投加量计量不精确，一般采用固定容器衡量需投加药剂的质量，误差较大；其次，固体药剂投加方式不可控，此类药剂需缓慢、均匀投加以保证颗粒药剂完全分散入水中，保证其不凝结成块；最后，人工操作繁琐且误差较大，导致配制药剂的精度和质量无法保证。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，通过在PLC控制器上输入需要配置药剂的浓度和体积，PLC控制器自动计算需投加颗粒态药剂的质量，并控制进水阀打开、溶药搅拌机启动；在配药进水体积达到设定值时螺杆输药机启动，通过转速或者运行时间实现螺杆输药机对颗粒态药剂的定量投加；控制系统根据配置药剂输入浓度值的大小按照相应的药剂投加程序和搅拌程序控制溶药搅拌机的运行时间；当溶药完成后搅拌机停转，加药系统启动进行药剂投加。该装置拥有并联运行的两组溶药箱组成，控制器可通过检测各溶药箱液位、颗粒态药剂投加口位置、加药机运行情况等信息综合识别处于待机状态的溶药箱，并进行后续的溶药作业；本发明具有操作简便，药剂配制精度好、质量优，自动化程度高等优点，并可与中控室进行远程通讯，实现远程操作。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，包括搅拌箱体、供药系统、供水系统和控制系统，其中：
搅拌箱体为均带有超声波液位计14的1#溶药箱体1和2#溶药箱体3，1#溶药箱体1配置有1#搅拌器2，2#溶药箱体3配置有2#搅拌器4；
供药系统包括药剂存储斗6，药剂存储斗6连接螺杆输药机7通过药剂投加转换斗8向1#溶药箱体1或2#溶药箱体3投放药剂；
供水系统包括带有快速转换接头17的一路主管路和分别带有常闭电磁阀13的两路分管路，两路分管路的一端均与主管路连接，另一端分别接入1#溶药箱体1和2#溶药箱体3；
控制系统包括连接超声波液位计14获取1#溶药箱体1和2#溶药箱体3内液位信息的PLC控制器12，PLC控制器12与直流电机5连接从而控制螺杆输药机7的螺杆运行时间或者螺杆转速，与转换斗伺服电机9连接从而控制药剂投加转换斗8向1#溶药箱体1或2#溶药箱体3投放药剂，与常闭电磁阀13连接控制其启闭从而控制向1#溶药箱体1或2#溶药箱体3供水，与1#搅拌器2和2#搅拌器4连接控制其搅拌时间和速度。
所述PLC控制器12连接有可视化I/O设备16，可视化I/O设备16一方面显示各受控设备参数信息，另一方面提供配置的药剂体积和浓度信息。
所述PLC控制器12根据1#溶药箱体1和2#溶药箱体3内液位信息以及1#搅拌器2和2#搅拌器4的运转情况，判别处于待机状态的溶药箱体。
所述药剂投加转换斗8上部与螺杆输药机7的出口连接，下部为出药口，转换斗伺服电机9连接药剂投加转换斗8带动其沿转动件左右转动，并在转动极限位置设置限位开关，转动至左极限位置时，药剂投加转换斗8出药口朝向1#搅拌器2，转动至右极限位置时，药剂投加转换斗8出药口朝向2#搅拌器4，所述限位开关与PLC控制器12连接，PLC控制器12根据限位开关的状态判断药剂投加转换斗8的加药对象。
所述PLC控制器12与用户中控系统远程通讯，实现远程操控。
所述PLC控制器12连接加药机一10和加药机二11，控制加药机一10和加药机二11向药剂存储斗6加药。
本发明还提供了基于所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置的投加方法，包括如下步骤：
1、向PLC控制器12输入配制药剂浓度及体积参数，PLC控制器12识别处于待机工况的溶药箱体，计算出药剂质量和水的体积，控制打开待机工况溶药箱体的常闭电磁阀13，实现进水，进水量达标后，关闭常闭电磁阀13；
2、控制转换斗伺服电机9使药剂投加转换斗8转向待机工况溶药箱体，启动直流电机5控制螺杆输药机7投放药剂，药剂投放量达标后，关闭直流电机5；
3、控制待机工况溶药箱体的搅拌器工作，搅拌时间达标后，关闭搅拌器；
4、PLC控制器12根据溶药箱体的液位、药剂投加转换斗8投加口位置、直流电机5启停、常闭电磁阀13启闭以及搅拌器启停信息识别待机工况的溶药箱体，进行新一周期的药剂配制。
药剂自动配制浓度为1‰～1％，单次配制体积为200～500L；当药剂自动配制浓度小于5‰时，所需药剂一次投加完毕，搅拌持续时间为1.5h；当浓度大于5‰时，所需药剂分两次投加，第一次投加所需药剂量的60％，搅拌0.5h后投加剩余部分，随后持续搅拌1.5h。
与现有技术相比，本发明采用超声波液位计和PLC控制器预置程序控制溶药箱进水、投药，保证药剂配制体积、浓度的精准；通过螺杆输药机缓慢、均匀的药剂投入，使得颗粒药剂完全分散入水中、不凝结成块，保障药剂配制的质量。
本发明自动化程度极高，仅需在溶药装置上输入需配药剂的体积和浓度，剩余操作均可自动完成，大幅降低人工操作的低效和低质；
本发明还可实现远程操控，溶药装置的PLC控制器可与用户中控系统进行远程通讯，并实现远程操控。
附图说明
图1是本发明结构示意图(俯视图)。
图2是图1中AA剖视图。
图3是本发明结构示意图(正视图)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1、图2和图3所示，一种高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，包括搅拌箱体、供药系统、供水系统和控制系统，其中：
搅拌箱体为均带有超声波液位计14的1#溶药箱体1和2#溶药箱体3，1#溶药箱体1配置有1#搅拌器2，2#溶药箱体3配置有2#搅拌器4。根据需求，可增设溶药箱体的数量，各溶药箱体排布在一起，设置在设备基座15上，便于加药和加水。
供药系统包括加药机一10和加药机二11，加药机一10和加药机二11连接药剂存储斗6向其供药，药剂存储斗6连接螺杆输药机7通过药剂投加转换斗8向1#溶药箱体1或2#溶药箱体3投放药剂。加药机一10和加药机二11设置在设备基座15上，药剂存储斗6、螺杆输药机7和药剂投加转换斗8均布置在1#溶药箱体1和2#溶药箱体3的顶部相邻处。
供水系统包括带有快速转换接头17的一路主管路和分别带有常闭电磁阀13的两路分管路，两路分管路的一端均与主管路连接，另一端分别接入1#溶药箱体1和2#溶药箱体3。主管路和分管路均布置在溶药箱体下部，自下向上供水。
控制系统包括连接超声波液位计14获取1#溶药箱体1和2#溶药箱体3内液位信息的PLC控制器12，PLC控制器12与直流电机5连接从而控制螺杆输药机7的螺杆运行时间或者螺杆转速，与转换斗伺服电机9连接从而控制药剂投加转换斗8向1#溶药箱体1或2#溶药箱体3投放药剂，与常闭电磁阀13连接控制其启闭从而控制向1#溶药箱体1或2#溶药箱体3供水，与1#搅拌器2和2#搅拌器4连接控制其搅拌时间和速度。PLC控制器12连接有可视化I/O设备16，可视化I/O设备16一方面显示各受控设备参数信息，另一方面提供配置的药剂体积和浓度信息。PLC控制器12同时还连接加药机一10和加药机二11，控制加药机一10和加药机二11向药剂存储斗6加药。
药剂投加转换斗8上部与螺杆输药机7的出口连接，下部为出药口，转换斗伺服电机9连接药剂投加转换斗8带动其沿转动件左右转动，并在转动极限位置设置限位开关，转动至左极限位置时，药剂投加转换斗8出药口朝向1#搅拌器2，转动至右极限位置时，药剂投加转换斗8出药口朝向2#搅拌器4，所述限位开关与PLC控制器12连接，PLC控制器12根据限位开关的状态判断药剂投加转换斗8的加药对象。
可将PLC控制器12与用户中控系统远程通讯，实现远程操控。
基于上述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，本发明投加方法包括如下步骤：
1、向PLC控制器12输入配制药剂浓度及体积参数，PLC控制器12根据1#溶药箱体1和2#溶药箱体3内液位信息以及1#搅拌器2和2#搅拌器4的运转情况，识别处于待机工况的溶药箱体，根据配制药剂的浓度和体积在设定的公式下计算得出药剂质量和水的体积，控制打开待机工况溶药箱体的常闭电磁阀13，实现进水，进水量达标后，关闭常闭电磁阀13。
2、控制转换斗伺服电机9使药剂投加转换斗8转向待机工况溶药箱体，启动直流电机5控制螺杆输药机7投放药剂。药剂投放量达标后，关闭直流电机5，控制待机工况溶药箱体的搅拌器工作，转速为100r/min，搅拌时间达标后，关闭搅拌器。药剂投放量由直流电机5驱动的螺杆输药机7定量控制；溶药体积通过溶药箱内的液位(几何尺寸已定)进行控制。
3、PLC控制器12根据溶药箱体的液位、药剂投加转换斗8投加口位置、直流电机5启停、常闭电磁阀13启闭以及搅拌器启停信息识别待机工况的溶药箱体，进行新一周期的药剂配制。
本发明药剂投加转换斗8可在两组溶药箱体间自动切换，PLC控制器12自动识别药剂投加口的位置，启动相应系列设备，实现自动化溶解投加装置的无人值守操作。
本发明中，为保证搅拌效果，药剂自动配制浓度为1‰～1％，单次配制体积为200～500L；当药剂自动配制浓度小于5‰时，所需药剂一次投加完毕，搅拌持续时间为1.5h；当浓度大于5‰时，所需药剂分两次投加，第一次投加所需药剂量的60％，搅拌0.5h后投加剩余部分，随后持续搅拌1.5h。

Claims (8)

1.一种高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，其特征在于，包括搅拌箱体、供药系统、供水系统和控制系统，其中：
搅拌箱体为均带有超声波液位计(14)的1#溶药箱体(1)和2#溶药箱体(3)，1#溶药箱体(1)配置有1#搅拌器(2)，2#溶药箱体(3)配置有2#搅拌器(4)；
供药系统包括药剂存储斗(6)，药剂存储斗(6)连接螺杆输药机(7)通过药剂投加转换斗(8)向1#溶药箱体(1)或2#溶药箱体(3)投放药剂；
供水系统包括带有快速转换接头(17)的一路主管路和分别带有常闭电磁阀(13)的两路分管路，两路分管路的一端均与主管路连接，另一端分别接入1#溶药箱体(1)和2#溶药箱体(3)；
控制系统包括连接超声波液位计(14)获取1#溶药箱体(1)和2#溶药箱体(3)内液位信息的PLC控制器(12)，PLC控制器(12)与直流电机(5)连接从而控制螺杆输药机(7)的螺杆运行时间或者螺杆转速，与转换斗伺服电机(9)连接从而控制药剂投加转换斗(8)向1#溶药箱体(1)或2#溶药箱体(3)投放药剂，与常闭电磁阀(13)连接控制其启闭从而控制向1#溶药箱体(1)或2#溶药箱体(3)供水，与1#搅拌器(2)和2#搅拌器(4)连接控制其搅拌时间和速度。
2.根据权利要求1所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，其特征在于，所述PLC控制器(12)连接有可视化I/O设备(16)，可视化I/O设备(16)一方面显示各受控设备参数信息，另一方面提供配置的药剂体积和浓度信息。
3.根据权利要求1所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，其特征在于，所述PLC控制器(12)根据1#溶药箱体(1)和2#溶药箱体(3)内液位信息以及1#搅拌器(2)和2#搅拌器(4)的运转情况，判别处于待机状态的溶药箱体。
4.根据权利要求1所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，其特征在于，所述药剂投加转换斗(8)上部与螺杆输药机(7)的出口连接，下部为出药口，转换斗伺服电机(9)连接药剂投加转换斗(8)带动其沿转动件左右转动，并在转动极限位置设置限位开关，转动至左极限位置时，药剂投加转换斗(8)出药口朝向1#搅拌器(2)，转动至右极限位置时，药剂投加转换斗(8)出药口朝向2#搅拌器(4)，所述限位开关与PLC控制器(12)连接，PLC控制器(12)根据限位开关的状态判断药剂投加转换斗(8)的加药对象。
5.根据权利要求1所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，其特征在于，所述PLC控制器(12)与用户中控系统远程通讯，实现远程操控。
6.根据权利要求1所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置，其特征在于，所述PLC控制器(12)连接加药机一(10)和加药机二(11)，控制加药机一(10)和加药机二(11)将配置好的溶解性药剂投加至用药点。
7.基于权利要求1所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加装置的投加方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)向PLC控制器(12)输入配制药剂浓度及体积参数，PLC控制器(12)识别处于待机工况的溶药箱体，计算出药剂质量和水的体积，控制打开待机工况溶药箱体的常闭电磁阀(13)，实现进水，进水量达标后，关闭常闭电磁阀(13)；
2)控制转换斗伺服电机(9)使药剂投加转换斗(8)转向待机工况溶药箱体，启动直流电机(5)控制螺杆输药机(7)投放药剂，药剂投放量达标后，关闭直流电机(5)；
3)控制待机工况溶药箱体的搅拌器工作，搅拌时间达标后，关闭搅拌器；
4)PLC控制器(12)根据溶药箱体的液位、药剂投加转换斗(8)投加口位置、直流电机(5)启停、常闭电磁阀(13)启闭以及搅拌器启停信息识别待机工况的溶药箱体，进行新一周期的药剂配制。
8.根据权利要求7所述高分子有机聚合体药剂的自动化溶解投加方法，其特征在于，药剂自动配制浓度为1‰～1％，单次配制体积为200～500L；当药剂自动配制浓度小于5‰时，所需药剂一次投加完毕，搅拌持续时间为1.5h；当浓度大于5‰时，所需药剂分两次投加，第一次投加所需药剂量的60％，搅拌0.5h后投加剩余部分，随后持续搅拌1.5h。
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