CN109667770A - 一种基于变频控制的水处理设备控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水处理设备领域，具体地，涉及一种基于变频控制的水处理设备控制系统，包括污水池、过滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池、污泥消毒池和控制器，污水池和过滤器之间设有电动阀，泵组包括一号泵、二号泵、三号泵和四号泵，污泥池和污泥消毒池之间设有离心机，管路中均设有压力计和流量计，沉淀池、污水池、生化池和污泥池中均设有若干个液位计，一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均配有变频器，本发明公开的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，降低了生产成本，变频器的加速和减速可根据工艺要求自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定，提高了工作效率，节约了资源。

Description

一种基于变频控制的水处理设备控制系统

技术领域

本发明涉及水处理设备领域，具体地，涉及一种基于变频控制的水处理设 备控制系统。

背景技术

处理的方式包括物理处理和化学处理。人类进行水处理的方式已经有相 当多年历史，物理方法包括利用各种孔径大小不同的滤材，利用吸附或阻隔方 式，将水中的杂质排除在外，吸附方式中较重要者为以活性炭进行吸附，阻隔 方法则是将水通过滤材，让体积较大的杂质无法通过，进而获得较为干净的水。 另外，物理方法也包括沉淀法，就是让比重较小的杂质浮于水面捞出，或是比 重较大的杂质沉淀于下，进而取得。化学方法则是利用各种化学药品将水中杂 质转化为对人体伤害较小的物质，或是将杂质集中，历史最久的化学处理方法 应该可以算是用明矾加入水中，水中杂质集合后，体积变大，便可用过滤法，将杂质去除。

水处理包括：污水处理和饮用水处理两种，有些地方还把污水处理再分为 两种，即污水处理和中水回用两种。经常用到的水处理药剂有：聚合氯化铝、 聚合氯化铝铁、碱式氯化铝，聚丙烯酰胺，活性炭及各种滤料等。

水处理是指为使水质达到一定使用标准而采取的物理、化学措施。饮用水 的最低标准由环保部门制定。工业用水有自己的要求。水的温度、颜色、透明 度、气味、味道等物理特性是判断水质好坏的基本标准。水的化学特性，如其 酸碱度、所溶解的固体物浓度和氧气含量等，也是判断水质的重要标准。如有 些草原自然水中全溶固体物浓度高达1000毫克/升，而加拿大规定饮用水中全 溶固体物浓度不得超过500毫克/升，许多工业用水还要求浓度不得高于200 毫克/升。这种水，即便其物理性质符合要求，也不能随便使用。另外，来自 自然界、核事故和核电站等的放射性元素含量，也是必须进行监测的重要特性。

水处理目的是提高水质，使之达到某种水质标准。按处理方法的不同，有 物理水处理、化学水处理、生物水处理等多种。按处理对象或目的的不同，有 给水处理和废水处理两大类。给水处理包括生活饮用水处理和工业用水处理两 类；废水处理又有生活污水处理和工业废水处理之分。其中，与热工技术关系 特别密切的有从属于工业用水处理范畴的锅炉给水处理、补给水处理、汽轮机 主凝结水处理以及循环水处理等。水处理对发展工业生产、提高产品质量，保 护人类环境、维护生态平衡具有重要的意义。

污水处理是钢铁企业的重要辅助设备，供排水车间污水处理站主要负责生 产污水回收处理，目前的污水处理存在许多问题：

1.造成环境污染事故，受到环保部门的处罚，同时又造成资源浪费。 由于用水量不均衡，所排的污水量实时变化，污水处理站回收污水量已随着变 化。需要值班人员随时观察污水水位，并手动调节出口阀门来提高或减少抽水 量，以保证污水池液面始终处于正常液面位置，不至于漫水或水位低，水泵进 空气。水泵的起动、停止均由人工控制，自动化程度过低。

2.水泵直接起动时的大电流在电机定子线圈上产生很大的冲击力，冲 击电流导致电机绕组产生大量的热量，损伤绕组绝缘，减少电机寿命，电机直 接全压起动时的起动转矩约为额定转矩的2倍，电机起动时，水流会在很短的 时间内达到全速，在遇到管路拐弯时，高速的水流冲击到管壁上，产生很大的 冲击力，形成水锤效应，至使管道破坏；水泵直接起动时电机速度上升很快， 润滑油不能及时到位，引起轴承干磨，降低其使用寿命；水泵电机容量较大， 直接起动时引起电网电压急剧下降。

3.管理中的压力常常不稳定，从而影响处理效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于变频控制的水处理设备控制系 统。

本发明公开的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，包括污水池、过 滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池、污泥消毒池和控制器，污水 池、过滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池和污泥消毒池之间均通 过管路连接，污水池和过滤器之间设有电动阀，泵组包括一号泵、二号泵、三 号泵和四号泵，一号泵和二号泵通过并联方式连接过滤器和沉淀池，三号泵连 接沉淀池和生化池，污泥池和污泥消毒池之间设有离心机，四号泵连接污泥池 和离心机，管路中均设有用于测量压力值的压力计和用于测量流量的流量计， 沉淀池、污水池、生化池和污泥池中均设有若干个用于检测液面高度的液位计， 一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均配有变频器，所有变频器、液位计、压力 计、流量计、电动阀和离心机均与控制器电连接。

优选的，控制器为西门子s7-200的PLC。

优选的，所述变频器为欧姆龙3G3JZ变频器。

优选的，流量计为OMEGA的FMG70B系列流量计。

优选的，液位计为OMEGA的LVR200系列液位计。

优选的，电动阀为电动蝶形阀。

优选的，离心机为污泥脱水离心机。

优选的，一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均为污水泵。

优选的，沉淀池的池底为中间隆起的斜坡结构。

有益效果：该系统中，一号泵和二号泵的作用是将污水池的水抽到沉淀池 (低处的水抽到高处)中澄清处理，所以要保证一号泵和二号泵的出口压力要 恒定，能满足生产工艺的需要，根据压力计反馈的信号，使一号泵/二号泵的 转速始终工作在变频器设定的下限频率和上限频率之间，保证一号泵/二号泵 的出口压力恒定。

液位计用于监测沉淀池/污水池/生化池/污泥池的水位，并将信号及时反 馈给PLC，由PLC根据污水水位高低来控制各泵的启停和转速。压力计和液位 计将管路中压力的变化信号和池中液面的液位信号送入PLC，信号经过处理后 与设定的压力信号进行比较运算，产生逻辑控制信号与频率设定信号，得出最 佳参数由PLC控制变频器和泵组实现整个系统的连续运行，对四台泵实行软启 动、软切换及两台变频运行，根据污水量的变化，系统可自动确定泵的投入台 数及转速，实现循环运行，提高系统的稳定性。一号泵/二号泵满负荷工作即 相当于一台定量泵，通过变频器调节其频率时相当于变量泵，一号泵/二号泵 均配有软启动器，系统正常启动后，当沉淀池液面高于设定值时，液位计将信 号反馈给PLC，PLC经过运算比较后，输出控制信号启动其中一号泵和二号泵 中的一台，如果沉淀池的水量较大，变频器输出频率为50Hz，使一号泵/二号 泵的转速达到最高满负荷工作(相当于定量)，此时若沉淀池的液面还高于设 定液面，PLC将通过软启动器打开另一台泵(一号泵和二号泵中未开启的一 台)，此时相当于由一台定量泵和一台变量泵同时工作，经过变频器的调节， 如沉淀池的液面仍高于设定值，则PLC以同样的方式使后加入工作的泵满负荷 工作，直至满足排水要求。

当沉淀池的液面下降，一号泵/二号泵的转速降到设定的下限频率时，PLC 自动停止最后运行的泵，并根据液面情况自动调整变频器的频率，进而调节一 号泵/二号泵的工作状态，使沉淀池的液面始终处于设定值范围内，这样，每 台定量泵的启动均经软起动器控制，全部机组实现循环软启动，管路的压力始 终处于稳定状态，当沉淀池的液面低于设定值时，则PLC完全停止一号泵和二 号泵的工作。

该系统中，过滤器用于过滤无污水中的漂浮物或者颗粒较大的物质，生化 池根据不同的处理要求，处理污水中含有的各种超标的硅物质或金属元素，使 处理后的水能够满足后续用水设备的要求，踢桃污水净化处理效果，污水主要 来源于工业生产中，这些污水经过下水管道集中来到污水池进行收集，污水池 中的污水首先经过过滤器进行过滤预处理，将无水肿的漂浮物或者颗粒较大的 固状物滤去，然后通过一号泵和二号泵将污水送入沉淀池，沉淀后的上层污水 有三号泵送入生化池进行进一步的生化处理，池底的污泥人工送入污泥池进行 泥水分离，通过四号泵将污泥送入离心机进行固液分离操作，分离出的水重新 送入沉淀池中，准备送入生化池进行生化处理，去水后的污泥经过消毒后运走， 本发明公开的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，稳定了管路中的压 力，避免了环境污水溢出总成环境污染，有效的保护了水泵和管路，降低了生 产成本，污水处理系统的控制操作方便，变频器的加速和减速可根据工艺要求 自动调节，控制精度高，能保证生产工艺稳定，提高了工作效率，节约了资源。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部 分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不 当限定。在附图中：

图1为本发明的系统组成图；

图2为泵组的功率补偿原理图；

图3为变频器的系统接线图；

图4为变频器的端口定义图；

图5为模糊控制系统的基本结构图；

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上 的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用 以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是 非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以 简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的， 并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以 相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性 或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的 特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术 方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技 术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存 在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1至图5一种基于变频控制的水处理设备控制系统，包括污水池、 过滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池、污泥消毒池和控制器，污 水池、过滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池和污泥消毒池之间均 通过管路连接，污水池和过滤器之间设有电动阀，泵组包括一号泵、二号泵、 三号泵和四号泵，一号泵和二号泵通过并联方式连接过滤器和沉淀池，三号泵 连接沉淀池和生化池，污泥池和污泥消毒池之间设有离心机，四号泵连接污泥 池和离心机，管路中均设有用于测量压力值的压力计和用于测量流量的流量计，沉淀池、污水池、生化池和污泥池中均设有若干个用于检测液面高度的液 位计，一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均配有变频器，所有变频器、液位计、 压力计、流量计、电动阀和离心机均与控制器电连接。

控制器为西门子s7-200的PLC。PLC具有应用灵活、编程简单、维修方便 和低成本等诸多特点，目前在工业生产中得到了广泛的应用，PLC的特点：(1) 编程简单；编程可采用和传统继电器控制回路类似的梯形图程序，所以工程技 术人员只需要很短的过程便能掌握PLC的编程方法；(2)采用模块化结构；(3) I/O接口模块丰富；(4)维修、安装方法简单；(5)性能可靠，由于在软、硬 件设计上采用周期循环扫描的工作方式以及多种抗干扰措施决定了PLC具有 很高的可靠性。

如图2所示，所述泵组的电源输入端并联有补偿电容，用于实现对泵组内 的电动机进行无功功率补偿，根据泵组的特性，根据“分级补偿、就地平衡、 合理配置、防止倒送”的无功补偿设备配置原则，泵组采用随机补偿的方式， 将补偿电容直接并联在三相异步电机的电源输入端，并且使并联电容器直接供 给电动机所需要的无功功率，对水泵机组负载电机使用低压并联电容器集中补 偿，使用这种方法极大地提高了设备的功率因数，减少了电网的供电成本，从 而起到了节能的作用，具体方法是在泵组的电机输入馈线端并联与水泵电机 功率匹配的LPLC-10-800/200型无功功率就地补偿系统。

所述变频器为欧姆龙3G3JZ变频器。变频器是利用变频技术与微电子技 术，对交流电动机电源频率的调节来控制电机的转速。根据电机的实际需要来 提供其所需要的电源的频率，从而达到调速和的节能的作用，在本系统中，使 用变频器对水泵电机进行调速，在流量减少的情况下，通过降低泵的转速来节 约能耗，根据被控对象的实际情况，以及考虑到与s7-200的匹配并结合多方 面的条件，本系统选择欧姆龙变频器3G3JZ，如图3和图4所示，本系统所用 到的端子有：S1(控制水泵电机正转)、SC(时序输入公共端)、A1(频率输入端)、AC(模拟公共端)；通过PLC输入模拟电压(+10V--0V)给变频器来 控制水泵电机的转速从而控制水泵的功率。

流量计为OMEGA的FMG70B系列流量计。

液位计为OMEGA的LVR200系列液位计。

电动阀为电动蝶形阀。

离心机为污泥脱水离心机。

一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均为污水泵。

沉淀池的池底为中间隆起的斜坡结构。

该系统中，一号泵和二号泵的作用是将污水池的水抽到沉淀池(低处的水 抽到高处)中澄清处理，所以要保证一号泵和二号泵的出口压力要恒定，能满 足生产工艺的需要，根据压力计反馈的信号，使一号泵/二号泵的转速始终工 作在变频器设定的下限频率和上限频率之间，保证一号泵/二号泵的出口压力 恒定。液位计用于监测沉淀池/污水池/生化池/污泥池的水位，并将信号及时 反馈给PLC，由PLC根据污水水位高低来控制各泵的启停和转速。

PLC给出信号使变频器以初始频率25Hz带动一号泵/二号泵/三号泵/四号 泵运行，在运行的过程中，液位计的信号反馈到PLC，经过运算比对后，给出 信号到变频器调整运行频率，实现平滑调速、自动调节沉淀池/生化池的水位。

压力计和液位计将管路中压力的变化信号和池中液面的液位信号送入 PLC，信号经过处理后与设定的压力信号进行比较运算，产生逻辑控制信号与 频率设定信号，得出最佳参数由PLC控制变频器和泵组实现整个系统的连续运 行，对四台泵实行软启动、软切换及两台变频运行，根据污水量的变化，系统 可自动确定泵的投入台数及转速，实现循环运行，提高系统的稳定性。

一号泵/二号泵满负荷工作即相当于一台定量泵，通过变频器调节其频率 时相当于变量泵，一号泵/二号泵均配有软启动器，系统正常启动后，当沉淀 池液面高于设定值时，液位计将信号反馈给PLC，PLC经过运算比较后，输出 控制信号启动其中一号泵和二号泵中的一台，如果沉淀池的水量较大，变频器 输出频率为50Hz，使一号泵/二号泵的转速达到最高满负荷工作(相当于定 量)，此时若沉淀池的液面还高于设定液面，PLC将通过软启动器打开另一台 泵(一号泵和二号泵中未开启的一台)，此时相当于由一台定量泵和一台变量 泵同时工作，经过变频器的调节，如沉淀池的液面仍高于设定值，则PLC以同 样的方式使后加入工作的泵满负荷工作，直至满足排水要求。

当沉淀池的液面下降，一号泵/二号泵的转速降到设定的下限频率时，PLC 自动停止最后运行的泵，并根据液面情况自动调整变频器的频率，进而调节一 号泵/二号泵的工作状态，使沉淀池的液面始终处于设定值范围内，这样，每 台定量泵的启动均经软起动器控制，全部机组实现循环软启动，管路的压力始 终处于稳定状态，当沉淀池的液面低于设定值时，则PLC完全停止一号泵和二 号泵的工作。

该系统中的污水池能自动24小时维持恒定水位，根据监测信号自动启动 一号泵/二号泵，无级调整泵的转速来改变水泵的抽水量，避免了污水液位过 高漫出污水池而造成污染事故，达到全量回收污水处理的效果。

同时，保证了管路压力变动平缓，减少对电机、水泵的冲击，消除了启动 和停机时的水锤效应，延长了管道、电机及水泵的使用寿命，减少了设备的维 修成本，根据污水量的变化来调节水泵转速，使水泵始终工作在高效区，当系 统零流量时，泵组进入休眠状态，水泵停止，流量增加后才进行工作，节能效 果明显。

该系统中，过滤器用于过滤无污水中的漂浮物或者颗粒较大的物质，生化 池根据不同的处理要求，处理污水中含有的各种超标的硅物质或金属元素，使 处理后的水能够满足后续用水设备的要求，踢桃污水净化处理效果，污水主要 来源于工业生产中，这些污水经过下水管道集中来到污水池进行收集，污水池 中的污水首先经过过滤器进行过滤预处理，将无水肿的漂浮物或者颗粒较大的 固状物滤去，然后通过一号泵和二号泵将污水送入沉淀池，沉淀后的上层污水 有三号泵送入生化池进行进一步的生化处理，池底的污泥人工送入污泥池进行 泥水分离，通过四号泵将污泥送入离心机进行固液分离操作，分离出的水重新 送入沉淀池中，准备送入生化池进行生化处理，去水后的污泥经过消毒后运走。

污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有 机物为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成生物膜法和活性污泥法(AB法、 A/O法、A/O法、SBR法、氧化沟法)稳定塘法、土地处理法等多种处理方法， 目前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法，小城市一般采用的是CRI法 (人工快渗系统)。另外在工业废水方面还有一些其它的方法。生物处理的原理 是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成， 将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、液体产物(水)以及富含有机物的 固体产物(微生物群体或称生物污泥)，多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固 液分离，从净化后的污水中除去。

本系统完整性较高，净化处理效果较好，为防止沉淀池发生溢出的事故， 设有液位器来检测实时液面，当沉淀池中实际液面高度超出设定高度之后，PLC 关闭电动阀，防止污水池中的污水继续流入。

关于系统管路中泵组工作的节能优化方案及其原理：

通过记录不同时段时管路中的流量，以满足用户需求为前提条件，设定相 对应的管路初始压力，并且将初始压力值存于存储器内，系统运行时，管路的 水压会随流量的变化而变化，不同流量下所需的水压，PLC控制器依据用水量 的变化情况，控制水泵的转速和运行台数来调节管路的出口水压，在确保系统 稳定性的前提下，尽可能的降低能耗，基本原理是通过流量计检测管路用水量 的变化，通过管路用水量的变化来调整水压，系统利用安装在管路出口处的流 量计，每隔30分钟采集一次管路的流量数据，由于管网的水压和流量存在线 性关系，可以计算出不同流量所对应的水压，把这些数据存入PLC控制器进行 参数的预设，系统把实际运行时采集到的管路出口水压与设定好的压力进行比 较，计算压差变化率和压力差，把压差变化率和压力差传到模糊控制器进行模 糊计算，得到输出频率，实现控制水泵转速来完成整个过程。

具体步骤为如下：

(1)流量计每隔30分钟采集一次管路的流量数据，由于管路的水压和流 量之间存在线性关系，计算出不同流量所对应的水压，把这些数据存入PLC 进行参数预设，之后PLC将实际运行时采集到的管路的水压与设定好的压力进 行比较，计算压差变化率和压力差。

(2)在确保最不利用水点的压力满足用户要求的前提下，管路用水量变 化的同时，管路中的压力也随之发生变化，在信号采样时，把每次检测到的水 压和当前流量下预设的水压值进行比较，再把压力的差值输入PLC内部的模糊 控制器，并通过模糊控制器算出压力误差变化量，通过模糊控制规则解模糊得 出一个控制常量，把控制常量的数值传输到变频器，从而对水泵电机的转速进 行控制，在管路流量变化较大时，可以利用PLC来实现水泵在变频状态和工 频泵状态之间的转换，使管路的水压随着用水量的变化而变化，在设计模糊控 制器的时候，不用创建精确数学的模型，从而容易理解、接受模糊控制原理， 把该系统作为研究对象，由于管路很长，压力调节具有滞后性且流量变化较 缓慢，所以难以建立精确的数学模型，因为管路的水压控制就是一个非线性、 大惯量、动态的一个控制对象，适用于模糊控制理论的范围，管路模糊控制系 统的基本结构如图5所示，

模糊控制系统由以下几部分组成:

(l)模糊控制器:模糊控制系统的核心，基于规则推理和模糊知识的控制 程序是“模糊控制器”的语言，是模糊控制系统制系统的显著特点，由硬件和 程序来实现模糊控制器的模糊控制算法，按被控对象的特点不同，其控制规则 和程序也有不同，实际中的模糊算法，按被控对象的特点可以使用系统机来控 制，也能使用单片机或单板机来控制。

(2)D/A或A/D：就是数字量和模拟量的相互转化的设备，由于而执行机 构的输入量是模拟量，因模糊控制算法后得到的控制量是数字量，因此要在执 行机构和模糊控制器之间需要进行D/A转换。

(3)执行机构：交直流电机、步进电机、液压马达和气动调节阀。

(4)被控对象：设备和装置的群体，通过使被控对象在设定的条件下工作 来实现控制的目的，被控对象可以是线性、非线性、确定量、模糊量、滞后量、 无滞后量、定常量、时变量、单变量、多变量、藕合量或干扰量等多种情况、 模糊控制适用于难以建立精确数学模型的复杂对象。

(5)测量装置：检测被控对象如速度、温度、压力、浓度等，并把检测到 的量转换为电信号。

模糊控制系统的设计步骤：

(l)定义输入、输出变量：由科学推导出的量和被控系统的观测量作为模 糊控制系统的输入变量。由操控执行单元的操作量作为模糊控制系统的输出变 量。设计模糊控制系统时的输出入量是，要通过科学推导，设计出正确的输出 入量。

(2)制定模糊控制策略：输入的观测量可以是数值，也可以是别形式的输 入量。设计模糊控制系统时要通过输入量的不同形式，制定适当的模糊控制策 略，便于转换成语言变量。

(3)语言变量数据库的定义。

(4)控制系统规则库的设计。

(5)模糊推理的结构的设计。

(6)解模糊，把模糊变量转换为可控量。

具体方法如下：

考虑管路的长度以及流量和水压的变化，在对每个时间段流量和水压进行 实际控制的时候存在较大的滞后性，难以建立精确的数学模型，通过对系统控 制策略的分析，确定系统的基本结构，以模糊控制器为核心，结合适应性环节， 构成控制稳定、适应性好以及结构简单的控制系统，系统结构如图5所示，图 中为水压的设定值，为水压的实际测量值。它们的偏差为以及偏差变化率为。 转化为量化因子，经过模糊化计算出模糊量E和EC。输入到模糊控制器，经 过模糊化、模糊推理和去模糊化这些步骤，取得输出量Δu。Δu和例因子的 乘积计算出输出频率U给变频电机，从而完成一整套的模糊控制过程。

工作原理：该系统中，一号泵和二号泵的作用是将污水池的水抽到沉淀池 (低处的水抽到高处)中澄清处理，所以要保证一号泵和二号泵的出口压力要 恒定，能满足生产工艺的需要，根据压力计反馈的信号，使一号泵/二号泵的 转速始终工作在变频器设定的下限频率和上限频率之间，保证一号泵/二号泵 的出口压力恒定。

液位计用于监测沉淀池/污水池/生化池/污泥池的水位，并将信号及时反 馈给PLC，由PLC根据污水水位高低来控制各泵的启停和转速。压力计和液位 计将管路中压力的变化信号和池中液面的液位信号送入PLC，信号经过处理后 与设定的压力信号进行比较运算，产生逻辑控制信号与频率设定信号，得出最 佳参数由PLC控制变频器和泵组实现整个系统的连续运行，对四台泵实行软启 动、软切换及两台变频运行，根据污水量的变化，系统可自动确定泵的投入台 数及转速，实现循环运行，提高系统的稳定性。一号泵/二号泵满负荷工作即 相当于一台定量泵，通过变频器调节其频率时相当于变量泵，一号泵/二号泵 均配有软启动器，系统正常启动后，当沉淀池液面高于设定值时，液位计将信 号反馈给PLC，PLC经过运算比较后，输出控制信号启动其中一号泵和二号泵 中的一台，如果沉淀池的水量较大，变频器输出频率为50Hz，使一号泵/二号 泵的转速达到最高满负荷工作(相当于定量)，此时若沉淀池的液面还高于设 定液面，PLC将通过软启动器打开另一台泵(一号泵和二号泵中未开启的一 台)，此时相当于由一台定量泵和一台变量泵同时工作，经过变频器的调节， 如沉淀池的液面仍高于设定值，则PLC以同样的方式使后加入工作的泵满负荷 工作，直至满足排水要求。

当沉淀池的液面下降，一号泵/二号泵的转速降到设定的下限频率时，PLC 自动停止最后运行的泵，并根据液面情况自动调整变频器的频率，进而调节一 号泵/二号泵的工作状态，使沉淀池的液面始终处于设定值范围内，这样，每 台定量泵的启动均经软起动器控制，全部机组实现循环软启动，管路的压力始 终处于稳定状态，当沉淀池的液面低于设定值时，则PLC完全停止一号泵和二 号泵的工作。

该系统中，过滤器用于过滤无污水中的漂浮物或者颗粒较大的物质，生化 池根据不同的处理要求，处理污水中含有的各种超标的硅物质或金属元素，使 处理后的水能够满足后续用水设备的要求，踢桃污水净化处理效果，污水主要 来源于工业生产中，这些污水经过下水管道集中来到污水池进行收集，污水池 中的污水首先经过过滤器进行过滤预处理，将无水肿的漂浮物或者颗粒较大的 固状物滤去，然后通过一号泵和二号泵将污水送入沉淀池，沉淀后的上层污水 有三号泵送入生化池进行进一步的生化处理，池底的污泥人工送入污泥池进行 泥水分离，通过四号泵将污泥送入离心机进行固液分离操作，分离出的水重新 送入沉淀池中，准备送入生化池进行生化处理，去水后的污泥经过消毒后运走。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：包括污水池、过滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池、污泥消毒池和控制器，污水池、过滤器、泵组、沉淀池、生化池、蓄水池、污泥池和污泥消毒池之间均通过管路连接，污水池和过滤器之间设有电动阀，泵组包括一号泵、二号泵、三号泵和四号泵，一号泵和二号泵通过并联方式连接过滤器和沉淀池，三号泵连接沉淀池和生化池，污泥池和污泥消毒池之间设有离心机，四号泵连接污泥池和离心机，管路中均设有用于测量压力值的压力计和用于测量流量的流量计，沉淀池、、污水池、生化池和污泥池中均设有若干个用于检测液面高度的液位计，一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均配有变频器，所有变频器、液位计、压力计、流量计、电动阀和离心机均与控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：控制器为西门子s7-200的PLC。

3.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：所述变频器为欧姆龙3G3JZ变频器。

4.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：流量计为OMEGA的FMG70B系列流量计。

5.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：液位计为OMEGA的LVR200系列液位计。

6.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：电动阀为电动蝶形阀。

7.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：离心机为污泥脱水离心机。

8.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：一号泵、二号泵、三号泵和四号泵均为污水泵。

9.根据权利要求1所述的一种基于变频控制的水处理设备控制系统，特征在于：沉淀池的池底为中间隆起的斜坡结构。