CN108508841A - 一种水厂加药装置及应用该装置的加药控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水厂加药装置及应用该装置的加药控制方法，包括支架，支架上安装有混合罐，混合罐的上方设有罐盖，罐盖上设有加药组件与加水组件，罐盖的中部设有混料杆，混料杆上设有预混螺旋管，加药组件与加水组件通过管道与预混螺旋管相连接，预混螺旋管盘旋在混料杆的外表面，混料杆的底部设有扩散器，混合罐的底部设有出料口，出料口上安装有加药泵，本发明通过气体对药液进行混合，减少了机械设备的投入，节约了能源，减少了故障的发生，由气体推动搅拌杆转动加快了絮凝剂与水的混合速度，螺旋送料杆的设置保证了药品的投入量；同时该装置可以选择现场或远程操作，方便了该装置的使用，建立投加量控制模型保证了投加量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及自来水净化装置技术领域，具体的说是一种水厂加药装置及应用该装置的加药控制方法。
背景技术
自来水厂净化处理工艺中，混凝是第一道也是非常重要的工序。这道工序就是根据原水的水质情况，把按一定浓度配制好的液体混凝剂投加到原水中，使其与水体混合，进而通过反应，使原水中的胶体等杂质，形成絮凝体后在后续工序中沉淀去除。依据工艺条件选择混凝剂投加点，一般都选择在原水管道中投加。通常都采用管道投加装置投加混凝剂，但传统的管道投加装置比较简单、控制不便，且容易损坏。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种水厂加药装置。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案来实现：
一种水厂加药装置，包括支架，支架上安装有混合罐，混合罐的上方设有罐盖，罐盖上设有加药组件与加水组件，罐盖的中部设有混料杆，混料杆贯穿罐盖并向下延伸至混合罐的底部，混料杆上设有预混螺旋管，加药组件与加水组件通过管道与预混螺旋管相连接，预混螺旋管盘旋在混料杆的外表面，混料杆的底部设有扩散器，混合罐的底部设有出料口，出料口上安装有加药泵。
加药组件包括推送筒，推送筒安装在罐盖上，推送筒内通过轴承连接的方式安装有螺旋送料杆，推送筒的一端安装有步进电机，步进电机的输出端与螺旋送料杆相连接，推送筒近步进电机端的上侧设有加药口，推送筒远离步进电机的一端的下方设有出药口，出药口贯穿罐盖并与预混螺旋管相连接。
扩散器包括连接筒，连接筒通过转动连接的方式安装在混料杆的底部，连接筒的外表面沿竖直方向均布设有若干层搅拌杆组，搅拌杆组包括若干搅拌杆，搅拌杆沿水平方向均布设置在连接筒的外表面，连接筒的内表面设有若干通气内槽，通气内槽与搅拌杆组的位置相对应，搅拌杆为内部中空的管状结构，搅拌杆与通气内槽相连通，混料杆的中部设有通气孔，通气孔与外部气源相连通，混料杆的底部的外表面设有若干条通气外槽，通气外槽与通气孔相连通，且通气外槽的位置与通气内槽相对应。
搅拌杆与连接筒的旋转方向呈一定的夹角，夹角的角度范围为30°-60°。
加水组件包括加水管，加水管的一端贯穿罐盖并与预混螺旋管相连接，加水管的另一端与外界水源相连接，加水管上安装有控制阀与流量计，流量计安装在控制阀的下方。
一种应用该装置的控制方法，水厂加药装置与原水管道相连接，水厂加药装置与原水管道之间设有投加量流量仪，原水管道上设有温度传感器、流量传感器、浊度计，水厂加药装置上安装有手动控制柜，手动控制柜与加药泵、步进电机、控制阀、流量计电性连接，且手动控制柜内设有现场操作界面与状态切换模块，还包括PLC、监控模块、报警模块与远程操作模块，PLC、监控模块、报警模块与远程操作模块均安装在远程中控室内，监控模块与手动控制柜信号连接，并将采集的数据传输给PLC，PLC根据工艺要求控制报警模块给出报警。
状态切换模块用于对手动控制和PLC控制进行状态切换，当采用手动控制时，通过现场操作界面控制加药泵启停，通过改变加药泵频率控制投加量；当采用PLC控制时，监控模块通过温度传感器、流量传感器、浊度计采集流量、原水温度、原水浊度等数据，并将数据反馈给PLC，PLC控制加药泵改变频率控制投加量。
PLC根据投加量公式实时调整加药泵的工作频率，根据投加量流量仪监控投加量数据，投加量公式为：
T＝X/(1000/配药比例)*(f1)*(f2)
其中，T:投加量；X：流量；f1：温度变量；f2：浊度变量
f1：f1＝0.0116x2-0.7135x+27.221，x为原水温度，取值范围为(5-35℃)
f2：(浊度≤10NTU，f2＝1.2；10NTU≤浊度≤NTU，f2＝1.0；浊度≥100NTU，f2＝1.1)。
本发明的有益效果是：
本发明通过气体对药液进行混合，减少了机械设备的投入，节约了能源，减少了故障的发生，由气体推动搅拌杆转动加快了絮凝剂与水的混合速度，螺旋送料杆的设置保证了药品的投入量，保证了药液的配比；同时该装置可以选择现场或远程操作，方便了该装置的使用，建立投加量控制模型保证了投加量的准确性。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的水厂加药装置的结构示意图；
图2为本发明的扩散器与混料杆的连接关系图；
图3为本发明的扩散器的俯视图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种水厂加药装置，包括支架1，支架1上安装有混合罐2，混合罐2的上方设有罐盖3，罐盖3上设有加药组件4与加水组件5，罐盖3的中部设有混料杆6，混料杆6贯穿罐盖3并向下延伸至混合罐2的底部，混料杆6上设有预混螺旋管7，加药组件4与加水组件5通过管道与预混螺旋管7相连接，预混螺旋管7盘旋在混料杆6的外表面，混料杆6的底部设有扩散器8，混合罐2的底部设有出料口9，出料口9上安装有加药泵10。其中，通过加药组件4向混合罐2内加入絮凝剂，加水组件5与外界水源相连接，水与絮凝剂经过一定的配比加入预混螺旋管7内进行预混，并落入混合罐2内，扩散器8对混合液进行搅拌，使混合液混合均匀，由储料口落入加药泵10，并由加药泵10加至原水管道11内，底部设置的出料口9有助于混合罐2内的混合液全部排出，避免了药液的残留，增加清洁的难度。
加药组件4包括推送筒41，推送筒41安装在罐盖3上，推送筒41内通过轴承连接的方式安装有螺旋送料杆42，推送筒41的一端安装有步进电机43，步进电机43的输出端与螺旋送料杆42相连接，推送筒41近步进电机43端的上侧设有加药口44，推送筒41远离步进电机43的一端的下方设有出药口45，出药口45贯穿罐盖3并与预混螺旋管7相连接。其中，絮凝剂由加药口44加至推送筒41内，步进电机43工作，步进电机43带动螺旋送料杆42将絮凝剂推送至出药口45，絮凝剂由出药口45落入预混螺旋管7内，此设置便于控制絮凝剂的加入量，从而便于控制药液的配比。
扩散器8包括连接筒81，连接筒81通过转动连接的方式安装在混料杆6的底部，连接筒81的外表面沿竖直方向均布设有若干层搅拌杆组，搅拌杆组包括若干搅拌杆82，搅拌杆82沿水平方向均布设置在连接筒81的外表面，连接筒81的内表面设有若干通气内槽83，通气内槽83与搅拌杆组的位置相对应，搅拌杆82为内部中空的管状结构，搅拌杆82与通气内槽83相连通，混料杆6的中部设有通气孔84，通气孔84与外部气源相连通，混料杆6的底部的外表面设有若干条通气外槽85，通气外槽85与通气孔84相连通，且通气外槽85的位置与通气内槽83相对应。其中，外部气源将气体由通气孔84通入混料杆6的底部，并由通气外槽85通入通气内槽83内，由于通气内槽83与搅拌杆82相连通，气体由搅拌杆82的端部向外排出，排出的气体在混合液内产生气泡，由于气泡较轻上升，大量气泡的上升对混合液产生翻动，进而使混合液内的药液与水充分混合。
搅拌杆82与连接筒81的旋转方向呈一定的夹角，夹角的角度范围为30°-60°。其中，气体有搅拌杆82向外喷出时对连接筒81具有反作用力，反作用力带动他连接筒81在混料杆6上旋转，旋转的连接筒81带动搅拌杆82旋转，搅拌杆82对混合液进行搅拌，进一步的加快了絮凝剂与水的混合速度。
加水组件5包括加水管51，加水管51的一端贯穿罐盖3并与预混螺旋管7相连接，加水管51的另一端与外界水源相连接，加水管51上安装有控制阀52与流量计53，流量计53安装在控制阀52的下方。其中，控制阀52与流量计53同时控制加水量，保证药液的配比。
一种应用该装置的加药控制方法，水厂加药装置与原水管道11相连接，水厂加药装置与原水管道11之间设有投加量流量仪12，原水管道11上设有温度传感器13、流量传感器14、浊度计15，水厂加药装置上安装有手动控制柜，手动控制柜与加药泵10、步进电机43、控制阀52、流量计53电性连接，且手动控制柜内设有现场操作界面与状态切换模块，还包括PLC、监控模块、报警模块与远程操作模块，PLC、监控模块、报警模块与远程操作模块均安装在远程中控室内，监控模块与手动控制柜信号连接，并将采集的数据传输给PLC，PLC根据工艺要求控制报警模块给出报警。其中，通过现场操作界面键入药品加入量，根据药液的配比由药品加入量推算出水的加入量，步进电机43带动螺旋送料杆42将絮凝剂推送至出药口45，絮凝剂由出药口45落入预混螺旋管7内，打开控制阀52，水流入预混螺旋管7内，对药液进行预混，流量计53随时监测水的流量，外部气源将气体由通气孔84通入混料杆6的底部，并由通气外槽85通入通气内槽83内，由于通气内槽83与搅拌杆82相连通，气体由搅拌杆82的端部向外排出，排出的气体在混合液内产生气泡，由于气泡较轻上升，大量气泡的上升对混合液产生翻动，进而使混合液内的药液与水充分混合；同时喷射的气体带动连接筒81旋转，旋转的连接筒81带动搅拌杆82旋转，搅拌杆82对混合液进行搅拌，进一步的加快絮凝剂与水的混合速度，混合好的药液由加药泵10输送至原水管道11内。
状态切换模块用于对手动控制和PLC控制进行状态切换，当采用手动控制时，通过现场操作界面控制加药泵10启停，通过改变加药泵10频率控制投加量；当采用PLC控制时，监控模块通过温度传感器13、流量传感器14、浊度计15采集流量、原水温度、原水浊度等数据，并将数据反馈给PLC，PLC控制加药泵10改变频率控制投加量。
PLC根据投加量公式实时调整加药泵10的工作频率，根据投加量流量仪12监控投加量数据，投加量公式为：
T＝X/(1000/配药比例)*(f1)*(f2)
其中，T:投加量；X：流量；f1：温度变量；f2：浊度变量
f1：f1＝0.0116x2-0.7135x+27.221，x为原水温度，取值范围为(5-35℃)
f2：(浊度≤10NTU，f2＝1.2；10NTU≤浊度≤NTU，f2＝1.0；浊度≥100NTU，f2＝1.1)。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种水厂加药装置，其特征在于：包括支架，所述支架上安装有混合罐，混合罐的上方设有罐盖，罐盖上设有加药组件与加水组件，罐盖的中部设有混料杆，混料杆贯穿罐盖并向下延伸至混合罐的底部，混料杆上设有预混螺旋管，加药组件与加水组件通过管道与预混螺旋管相连接，预混螺旋管盘旋在混料杆的外表面，混料杆的底部设有扩散器，混合罐的底部设有出料口，出料口上安装有加药泵。
2.根据权利要求1所述的水厂加药装置，其特征在于：所述加药组件包括推送筒，推送筒安装在罐盖上，推送筒内通过轴承连接的方式安装有螺旋送料杆，推送筒的一端安装有步进电机，步进电机的输出端与螺旋送料杆相连接，推送筒近步进电机端的上侧设有加药口，推送筒远离步进电机的一端的下方设有出药口，出药口贯穿罐盖并与预混螺旋管相连接。
3.根据权利要求1所述的水厂加药装置，其特征在于：所述扩散器包括连接筒，连接筒通过转动连接的方式安装在混料杆的底部，连接筒的外表面沿竖直方向均布设有若干层搅拌杆组，搅拌杆组包括若干搅拌杆，搅拌杆沿水平方向均布设置在连接筒的外表面，连接筒的内表面设有若干通气内槽，通气内槽与搅拌杆组的位置相对应，搅拌杆为内部中空的管状结构，搅拌杆与通气内槽相连通，混料杆的中部设有通气孔，通气孔与外部气源相连通，混料杆的底部的外表面设有若干条通气外槽，通气外槽与通气孔相连通，且通气外槽的位置与通气内槽相对应。
4.根据权利要求3所述的水厂加药装置，其特征在于：所述搅拌杆与连接筒的旋转方向呈一定的夹角，夹角的角度范围为30°-60°。
5.根据权利要求1所述的水厂加药装置，其特征在于：所述加水组件包括加水管，加水管的一端贯穿罐盖并与预混螺旋管相连接，加水管的另一端与外界水源相连接，加水管上安装有控制阀与流量计，流量计安装在控制阀的下方。
6.一种应用权利要求1-5任一所述的水厂加药装置的加药控制方法，其特征在于：水厂加药装置与原水管道相连接，水厂加药装置与原水管道之间设有投加量流量仪，原水管道上设有温度传感器、流量传感器、浊度计，水厂加药装置上安装有手动控制柜，手动控制柜与加药泵、步进电机、控制阀、流量计电性连接，且手动控制柜内设有现场操作界面与状态切换模块，还包括PLC、监控模块、报警模块与远程操作模块，PLC、监控模块、报警模块与远程操作模块均安装在远程中控室内，监控模块与手动控制柜信号连接，并将采集的数据传输给PLC，PLC根据工艺要求控制报警模块给出报警。
7.根据权利要求6所述的水厂加药装置的加药控制方法，其特征在于：所述状态切换模块用于对手动控制和PLC控制进行状态切换，当采用手动控制时，通过现场操作界面控制加药泵启停，通过改变加药泵频率控制投加量；当采用PLC控制时，监控模块通过温度传感器、流量传感器、浊度计采集流量、原水温度、原水浊度等数据，并将数据反馈给PLC，PLC控制加药泵改变频率控制投加量。
8.根据权利要求6所述的水厂加药装置的加药控制方法，其特征在于：所述PLC根据投加量公式实时调整加药泵的工作频率，根据投加量流量仪监控投加量数据，投加量公式为：
T＝X/(1000/配药比例)*(f1)*(f2)
其中，T:投加量；X：流量；f1：温度变量；f2：浊度变量
f1：f1＝0.0116x2-0.7135x+27.221，x为原水温度，取值范围为(5-35℃)
f2：(浊度≤10NTU，f2＝1.2；10NTU≤浊度≤NTU，f2＝1.0；浊度≥100NTU，f2＝1.1)。
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