CN109999668B - 一种超滤控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于过滤设备技术领域，具体而言，涉及一种超滤控制系统，主要包括控制装置、超滤装置和进水泵；所述进水泵、所述控制装置、所述超滤装置依次通过管道相连；所述进水泵用于提供进水动力；所述超滤装置用于过滤原水；所述控制装置安装在所述超滤装置和所述进水泵之间，用于控制所述超滤装置的进水和排水。本发明通过控制装置控制超滤装置的运行，在调节水流时，本发明采用逐步改变水流量的方式，使得水流量的变化缓慢、平和，能够避免流量和压力的瞬时大幅度波动，从而避免流量和压力的波动对超滤装置的超滤膜膜丝造成破坏性伤害，同时还能避免流量和压力变化时引起的水锤和设备振动问题。

Description

一种超滤控制系统

技术领域

本发明属于过滤设备技术领域，具体而言，本发明涉及一种超滤控制系统。

背景技术

超滤技术是膜分离技术的一种，通过膜表面的微孔结构对物质进行选择性分离。当液体混合物在一定压力下流经膜表面时，小分子溶质透过膜，而大分子物质则被截留，使原液中大分子浓度逐渐提高，从而实现大、小分子的分离、浓缩、净化的目的。

超滤装置采用超滤技术进行过滤，在运行过程中，被超滤膜截留下来的细菌、铁锈、胶体、悬浮物、大分子有机物等有害物质会逐渐依附在超滤膜的内表面，形成膜污染，使超滤膜的产水量逐渐下降，因此需要在超滤过滤过程中通过冲洗和反洗布序来恢复膜通量，延长超滤膜的使用。

在水厂的实际工程运行过程中，当超滤装置达到冲洗反洗条件时，需要将其拆离超滤系统，随后投入冲洗反洗步序。当进行拆离操作时，需要关闭该超滤装置的进水。

目前，工程项目上无论是关闭超滤装置的进水时，还是对超滤装置进行冲洗、反洗时，水流和水压的急剧变化会对超滤膜的膜丝造成潜在的破坏性伤害（例如膜丝的断丝），还会伴随有水锤和设备振动问题。

发明内容

本发明提供了一种超滤控制系统，不仅能够解决现有技术中超滤装置运行时易造成膜丝损坏的技术问题，还能解决现有技术中超滤装置产生水锤和设备振动的技术问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种超滤控制系统，其技术方案如下：

一种超滤控制系统，其包括：控制装置、超滤装置、进水泵、反洗水泵和产水水箱；所述进水泵通过总进水管与所述控制装置相连；所述控制装置与所述超滤装置相连；所述超滤装置通过总反洗进水管与所述反洗水泵相连；所述超滤装置通过总产水管与所述产水水箱相连；所述进水泵用于提供进水动力；所述超滤装置用于过滤原水；所述控制装置安装在所述超滤装置和所述进水泵之间，用于控制所述超滤装置的进水和排水；所述反洗水泵用于提供反洗进水动力；所述产水水箱用于收集超滤产水；所述控制装置包括缸体、第一换向阀、第二换向阀、第一外缸体和第二外缸体；所述第一换向阀安装在所述缸体的上部、所述第二换向阀安装在所述缸体的下部，将所述缸体内部分为上腔、中腔和下腔；所述上腔与上排水管头贯通、所述中腔与进水管头贯通、所述下腔与下排水管头贯通；所述第一外缸体、所述第二外缸体套在所述缸体外侧，所述第一外缸体位于所述上腔和所述中腔之间，所述第二外缸体位于所述中腔和所述下腔之间；所述第一外缸体通过所述缸体上的第一条形孔组与所述缸体连通，所述第一外缸体上设有上接管头；所述第二外缸体通过所述缸体上的第二条形孔组与所述缸体连通，所述第二外缸体上设有下接管头；所述超滤装置包括超滤主体和超滤膜，所述超滤膜安装在所述超滤主体上，所述超滤主体上设有上接总管、下接总管、超滤产水管和超滤反洗进水管；所述上接总管与所述上接管头相连；所述下接总管与所述下接管头相连；所述控制装置的所述进水管头与所述总进水管相连；所述超滤产水管与所述总产水管相连，用于向所述产水水箱传输超滤产水；所述超滤反洗进水管与所述总反洗进水管相连，用于注入反洗水；所述超滤产水管和所述超滤反洗进水管上均设有用于控制水流的阀门。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述控制装置、所述超滤装置、所述进水泵、所述反洗水泵均为多个，多个所述超滤装置并联连接，多个所述超滤装置与多个所述控制装置一一对应，并分别连入所述总进水管；多个所述进水泵分别与所述总进水管相连；多个所述反洗水泵并联连接，并与所述总反洗进水管相连。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：多个所述上排水管头、多个所述下排水管头分别接入总排水管。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述缸体、所述第一外缸体、所述第二外缸体均为圆柱状空腔结构；所述第一外缸体、所述第二外缸体在所述缸体上偏心安装，轴线与所述缸体的轴线平行；所述上接管头出口端面与所述第一外缸体轴线的距离小于所述上接管头出口端面与所述缸体轴线的距离；所述下接管头出口端面与所述第二外缸体轴线的距离小于所述下接管头出口端面与所述缸体轴线的距离。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述第一条形孔组包括多个在所述缸体圆周面上均匀分布的第一条形孔；所述第二条形孔组包括多个在所述缸体圆周面上均匀分布的第二条形孔。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述上接管头位于所述第一条形孔的上方；所述下接管头位于所述第二条形孔的下方。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述第一换向阀的第一活塞呈圆柱状，所述第一活塞的圆周面上下两端对称设有第一上凹槽组和第一下凹槽组，所述第一上凹槽组、所述第一下凹槽组与所述第一条形孔组相匹配；所述第二换向阀的第二活塞呈圆柱状，所述第二活塞的圆周面上下两端对称设有第二上凹槽组和第二下凹槽组，所述第二上凹槽组、所述第二下凹槽组与所述第二条形孔组相匹配。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述第一上凹槽组包括多个第一上凹槽，多个所述第一上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；所述第一下凹槽组包括多个第一下凹槽，多个所述第一下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；所述第一上凹槽组的第一上端波峰与所述第一下凹槽组的第一下端波谷相对应，所述第一上凹槽组的第一上端波谷与所述第一下凹槽组的第一下端波峰相对应；所述第一上端波峰与所述第一下端波谷之间的距离、所述第一上端波谷与所述第一下端波峰之间的距离均大于所述第一条形孔的长度；所述第二上凹槽组包括多个第二上凹槽，多个所述第二上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；所述第二下凹槽组包括多个第二下凹槽，多个所述第二下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；所述第二上凹槽组的第二上端波峰与所述第二下凹槽组的第二下端波谷相对应，所述第二上凹槽组的第二上端波谷与所述第二下凹槽组的第二下端波峰相对应；所述第二上端波峰与所述第二下端波谷之间的距离、所述第二上端波谷与所述第二下端波峰之间的距离均大于所述第二条形孔的长度。

如上述的流体控制设备，进一步优选为：所述第一上凹槽、所述第一下凹槽深度渐变设置，深度由所述第一活塞两端端部向所述第一活塞的中部逐渐变浅；所述第二上凹槽、所述第二下凹槽深度渐变设置，深度由所述第二活塞两端端部向所述第二活塞的中部逐渐变浅。

如上述的流体控制设备，进一步优选为：所述第一上凹槽、所述第一下凹槽宽度不大于所述第一条形孔的宽度；所述第二上凹槽、所述第二下凹槽宽度不大于所述第二条形孔的宽度。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：在所述缸体的轴线方向上，所述上排水管头与所述第一条形孔组之间的距离大于所述第一活塞的长度；所述下排水管头与所述第二条形孔组之间的距离大于所述第二活塞的长度；在所述缸体的轴线方向上，所述第一条形孔组与所述进水管头之间的距离大于所述第一活塞的长度；所述第二条形孔组与所述进水管头之间的距离大于所述第二活塞的长度。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：在所述第一换向阀上、与所述第一活塞相连的第一活塞杆还与第一执行器相连；在所述第二换向阀上、与所述第二活塞相连的第二活塞杆还与第二执行器相连。

如上述的超滤控制系统，进一步优选为：所述缸体两端对称设有第一端部法兰和第二端部法兰。

分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明的超滤控制系统通过第一换向阀、第二换向阀和缸体的配合，能够实现超滤装置的底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗的周期运行。采用依次底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗的顺序对超滤装置进行过滤、冲洗、反洗的控制，使得超滤装置的工作过程更加合理、高效、流畅。在对水流进行调节时，本发明采用逐步改变水流量的方式，使得水流量的变化缓慢、平和，能够避免流量和压力的瞬时大幅度波动，从而避免流量和压力的波动对超滤装置的超滤膜膜丝造成破坏性伤害，同时还能避免流量和压力变化时引起的水锤和设备振动问题。

2、本发明的控制装置、超滤装置均为多个，多个超滤装置并联连接，多个超滤装置与多个控制装置一一对应，并分别通过进水管头与总进水管串联连接，能够使得每个超滤装置的运行相互配合，从而能够进一步缓和管路中的水量波动，减少管路振动。

3、本发明的多个上排水管头、多个下排水管头分别接入总排水管，便于收集反洗水和冲洗水，每个上排水管头、下排水管头无需另外设置自动控制阀，相比常规超滤系统而言减少了设备的建设成本，并减少了因使用自动阀门而造成的故障点。

4、本发明的第一外缸体、第二外缸体在缸体上偏心安装，采用偏心集水环结构设计，第一外缸体、第二外缸体均与缸体之间形成环形间隙；上接管头、下接管头位于与缸体对立的偏心端，使得过滤、反洗、冲洗时水流流速更加平稳，水力分布均匀，实现了水力分布的合理优化。

5、本发明的超滤控制系统采用缸体周向均匀进水的方式，能够避免水压变化对第一换向阀、第二换向阀的单向冲击，从而避免第一换向阀、第二换向阀运行时的偏心磨损问题，延长第一换向阀、第二换向阀的使用寿命。

6、本发明的超滤控制系统在调节水流量时，第一活塞移动时第一上凹槽组或第一下凹槽组先与第一条形孔组接触；第二活塞移动时第二上凹槽组或第二下凹槽组先与第二条形孔组接触。第一活塞、第二活塞上的凹槽均呈波峰波谷状，采用凹槽与条形孔的配合设计，凹槽与条形孔配合时存在先后顺序，能够进一步缓和水流的变化，减小超滤膜所受的冲击力，使得水流变化不存在陡增的过程，对超滤膜的冲击力极小，缓和的压力递增和流量递增过程不会对膜丝造成破坏，并有效避免水锤及设备瞬时振动问题的发生。

7、本发明在缸体两端设计有第一端部法兰和第二端部法兰，不仅便于第一执行器、第二执行器的安装，还能够使第一执行器、第二执行器的动作过程更为准确。

附图说明

图1为本发明的超滤控制系统的连接示意图；

图2为本发明的控制装置与超滤装置的连接示意图；

图3为本发明的控制装置的结构示意图；

图4为本发明的控制装置在第一条形孔组处的剖视图；

图5为本发明的控制装置在第二条形孔组处的剖视图；

图6为本发明的第一活塞与缸体的配合在第一条形孔组处的剖视图；

图7为本发明的第二活塞与缸体的配合在第二条形孔组处的剖视图；

图8为本发明的超滤装置的接口结构示意图；

图9为本发明的第一活塞的圆周面展开示意图；

图10为本发明的第一活塞的结构示意图；

图11为本发明的第二活塞的截面图；

图12为本发明底部过滤时的水流示意图；

图13为本发明底部冲洗时的水流示意图；

图14为本发明底部反洗时的水流示意图；

图15为本发明顶部过滤时的水流示意图；

图16为本发明顶部冲洗时的水流示意图；

图17为本发明顶部反洗时的水流示意图；

图18为本发明由底部过滤向底部冲洗转化的过程示意图；

图19为本发明由底部冲洗向底部反洗转化的过程示意图；

图20为本发明由底部反洗向顶部过滤转化的过程示意图；

图中：1-第一执行器；2-第一端部法兰；3-第一活塞杆；4-上接管头；5-第一外缸体；6-第一条形孔组；7-第一活塞；8-第二外缸体；9-第二条形孔组；10-第二活塞；11-下接管头；12-第二活塞杆；13-第二端部法兰；14-第二执行器；15-下腔；16-下排水管头；17-中腔；18-缸体；19-进水管头；20-上腔；21-上排水管头；22-超滤装置；23-超滤产水管；24-超滤反洗进水管；25-下接总管；26-上接总管；27-第一上凹槽组；28-第一密封区域；29-第一下凹槽组；30-进水泵；31-控制装置；32-总进水管；33-总排水管；34-总反洗进水管；35-反洗水泵；36-总产水管；37-产水水箱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参考图1至图20，其中，图1为本发明的超滤控制系统的连接示意图；图2为本发明的控制装置与超滤装置的连接示意图；图3为本发明的控制装置的结构示意图；图4为本发明的控制装置在第一条形孔组处的剖视图；图5为本发明的控制装置在第二条形孔组处的剖视图；图6为本发明的第一活塞与缸体的配合在第一条形孔组处的剖视图；图7为本发明的第二活塞与缸体的配合在第二条形孔组处的剖视图；图8为本发明的超滤装置的接口结构示意图；图9为本发明的第一活塞的圆周面展开示意图；图10为本发明的第一活塞的结构示意图；图11为本发明的第二活塞的截面图；图12为本发明底部过滤时的水流示意图；图13为本发明底部冲洗时的水流示意图；图14为本发明底部反洗时的水流示意图；图15为本发明顶部过滤时的水流示意图；图16为本发明顶部冲洗时的水流示意图；图17为本发明顶部反洗时的水流示意图；图18为本发明由底部过滤向底部冲洗转化的过程示意图；图19为本发明由底部冲洗向底部反洗转化的过程示意图；图20为本发明由底部反洗向顶部过滤转化的过程示意图。其中，在图18至图20中，水平方向的箭头表示水流流向，箭头大小示意流量大小，竖直方向的箭头表示第一活塞或第二活塞的运动方向。

如图1至图20所示，本发明提供了一种超滤控制系统，控制装置31、超滤装置22、进水泵30、反洗水泵35和产水水箱37；进水泵30通过总进水管32与控制装置31相连；控制装置31与超滤装置22相连；超滤装置22通过总反洗进水管34与反洗水泵35相连；超滤装置22通过总产水管36与产水水箱37相连；进水泵30用于提供进水动力；超滤装置22用于过滤原水；控制装置31安装在超滤装置22和进水泵30之间，用于控制超滤装置22的进水和排水；反洗水泵35用于提供反洗进水动力；产水水箱37用于收集超滤产水；控制装置31包括缸体18、第一换向阀、第二换向阀、第一外缸体5和第二外缸体8；第一换向阀安装在缸体18的上部、第二换向阀安装在缸体18的下部，将缸体18内部分为上腔20、中腔17和下腔15；上腔20与上排水管头21贯通、中腔17与进水管头19贯通、下腔15与下排水管头16贯通；第一外缸体5、第二外缸体8套在缸体18外侧，第一外缸体5位于上腔20和中腔17之间，第二外缸体8位于中腔17和下腔15之间；第一外缸体5通过缸体18上的第一条形孔组6与缸体18连通，第一外缸体5上设有上接管头4；第二外缸体8通过缸体18上的第二条形孔组9与缸体18连通，第二外缸体8上设有下接管头11，第一条形孔组6和第二条形孔组9在缸体18上呈对称排布；超滤装置22包括超滤主体和超滤膜，超滤膜安装在超滤主体上，超滤主体上设有上接总管26、下接总管25、超滤产水管23和超滤反洗进水管24；上接总管26与上接管头4相连；下接总管25与下接管头11相连；控制装置31的进水管头19与总进水管32相连；超滤产水管23与总产水管36相连，用于向产水水箱37传输超滤产水；超滤反洗进水管24与总反洗进水管34相连，用于注入反洗水；超滤产水管23和超滤反洗进水管24上均设有用于控制水流的阀门。

本发明的进水泵30、控制装置31与超滤装置22配合使用，在使用时，进水泵30通过总进水管32与进水管头19相连、控制装置31的上接管头4与超滤装置22的上接总管26相连、控制装置31的下接管头11与超滤装置22的下接总管25相连，超滤装置22并分别与反洗水泵35、产水水箱37相连，从而实现对超滤装置22的底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗的顺序控制，并以此循环。具体的，本发明的上排水管头21和下排水管头16分别位于缸体18的顶部和底部，上排水管头21用于排放上腔20内超滤装置22的冲洗排水和反洗排水，下排水管头16用于排放下腔15内超滤装置22的冲洗排水和反洗排水。在循环开始时，第一换向阀处于堵塞第一条形孔组6的状态，第二换向阀处于进水管头19和第二条形孔组9之间，底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗控制方法如下：

底部过滤过程如下：

第一换向阀处于堵塞第一条形孔组6的状态，封闭了上腔20与上接管头4的连通、中腔17与上接管头4的连通。

第二换向阀向下缓慢移动，进水管头19的进水通过第二条形孔组9进入超滤装置22内，由于此时进水流量小，对超滤装置22的超滤膜冲击力小，随着第二换向阀的向下缓慢移动，由第二条形孔组9进入超滤装置22的进水量逐步增大，使得超滤膜的膜丝承受了缓和的压力递增和流量递增过程，不易损坏。第二换向阀继续向下移动，直至第二换向阀堵塞在第二条形孔组9和下排水管头16之间，设置超滤装置22的超滤产水管23的阀门（控制阀）处于开启状态、超滤装置22的超滤反洗进水管24的阀门（控制阀）处于关闭状态，此时需要过滤的水由进水泵30经过总进水管32注入控制装置31，依次经由进水管头19、中腔17、第二条形孔组9、下接管头11、下接总管25流入超滤装置22，由超滤装置22完成过滤后从超滤产水管23排出，通过总产水管36进入产水水箱37。

底部冲洗过程如下：

第一换向阀向下缓慢移动，第一条形孔组6水流开始流通，随着第一换向阀的向下移动，第一条形孔组6进水逐渐加大，超滤装置22的排水量增大，直至第一换向阀位于第一条形孔组6和进水管头19之间，关闭超滤装置22的超滤产水管23的阀门（控制阀），并使超滤装置22的超滤反洗进水管24的阀门（控制阀）处于关闭状态。此时水流依次经由进水管头19、中腔17、第二条形孔组9、下接管头11、下接总管25进入超滤装置22，再由超滤装置22的上接总管26排出，并依次经由上接管头4、第一条形孔组6和上腔20，由上排水管头21排出。

底部反洗过程如下：

第二换向阀向上缓慢移动，随着第二换向阀的移动，第二条形孔组9的进水逐渐减小，从而进入超滤装置22的水量逐渐减小。第二换向阀向上缓慢移动，直至封闭第二条形孔组9，此时，第二换向阀处于封闭下腔15与下接管头11的连通、中腔17与下接管头11的连通的状态，设置超滤装置22的超滤产水管23上的阀门（控制阀）处于关闭状态，打开超滤装置22的超滤反洗进水管24上的阀门（控制阀），超滤装置22的反洗水经由反洗水泵35通过总反洗进水管34注入，由超滤反洗进水管24进入超滤装置22，并由超滤装置22的上接总管26依次经过上接管头4、第一条形孔组6、上腔20，最后由上排水管头21排出。

顶部过滤过程如下：

第二换向阀处于封闭下腔15与下接管头11的连通、中腔17与下接管头11的连通的状态。

第一换向阀缓慢上移，进水泵30经过总进水管32向控制装置31注水，由进水管头19来的水流依次经由中腔17、第一条形孔组6、上接管头4、上接总管26进入超滤装置22内，第一换向阀继续上移，经由第一条形孔组6的水流逐渐增大，直至第一换向阀位于上排水管头21和第一条形孔组6之间。打开超滤装置22的超滤产水管23的阀门（控制阀）、关闭超滤装置22的超滤反洗进水管24的阀门（控制阀），进水管头19接收的来水依次经过中腔17、第一条形孔组6、上接管头4、上接总管26进入超滤装置22，经由超滤装置22过滤后由超滤产水管23排出，通过总产水管36进入产水水箱37。

顶部冲洗过程如下：

第二换向阀缓慢上移，超滤装置22的排水量逐渐增大，第二换向阀上移到进水管头19与第二条形孔组9之间为止，此时关闭超滤装置22的超滤产水管23的阀门（控制阀）、设置超滤装置22的超滤反洗进水管24的阀门（控制阀）处于关闭状态。进水泵30向控制装置31注水，进水管头19的来水依次经由中腔17、第一条形孔组6、上接管头4、上接总管26进入超滤装置22，并由超滤装置22的下接总管25依次经由下接管头11、第二条形孔组9、下腔15，最后由下排水管头16排出。

顶部反洗过程如下：

第一换向阀缓慢下移，逐渐封闭第一条形孔组6，第一条形孔组6的进水逐渐减小，直至第一换向阀完全封闭第一条形孔组6，阻断第一条形孔组6的水流通。此时，上腔20与上接管头4的通路、中腔17与上接管头4的通路均被封闭，设置超滤装置22的超滤产水管23的阀门（控制阀）处于关闭状态，打开超滤装置22的超滤反洗进水管24的阀门（控制阀），超滤装置22的反洗水经由反洗水泵35通过总反洗进水管34注入，由超滤反洗进水管24流入超滤装置22，并依次由下接总管25、下接管头11、第二条形孔组9、下腔15，最后由下接管头11排出。

本发明的超滤控制系统通过第一换向阀、第二换向阀和缸体18的配合，能够实现超滤装置22的底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗的周期运行。采用依次底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗的顺序对超滤装置22进行过滤、冲洗、反洗的控制，使得超滤装置22的工作过程更加合理、高效、流畅。在对水流进行调节时，本发明采用逐步改变水流量的方式，使得水流量的变化缓慢、平和，能够避免流量和压力的瞬时大幅度波动，从而避免流量和压力的波动对超滤装置22的超滤膜的膜丝造成破坏性伤害，同时还能避免流量和压力变化时引起的水锤和设备振动问题。

为了进一步缓和水量变化时管道内的水力波动，如图1所示，本发明的控制装置31、超滤装置22、进水泵30、反洗水泵35均为多个，多个超滤装置22并联连接，多个超滤装置22与多个控制装置31一一对应，并分别连入总进水管32；多个进水泵30分别与总进水管32相连，从而确保进水压力、提高进水稳定性；多个反洗水泵35并联连接，并与总反洗进水管34相连，从而确保反洗水的进水压力。本发明通过并联多个超滤装置22，能够使得每个超滤装置22的运行相互配合，即每个超滤装置的运行不同步。例如一个超滤装置22处于底部过滤运行状态时，其他超滤装置22可能处于底部反洗运行状态、底部冲洗运行状态、顶部过滤运行状态、顶部冲洗运行状态、顶部反洗运行状态，从而能够进一步缓和管路中的水量波动，减少管路振动。

进一步的，为了便于收集反洗、冲洗水，本发明的多个上排水管头21、多个下排水管头16分别接入总排水管33，便于收集反洗水和冲洗水，每个上排水管头21、下排水管头16无需另外设置阀门（自动控制阀），相比常规超滤系统而言减少了设备的建设成本，并减少了因使用自动阀门而造成的故障点。

为了进一步缓和水流量变化对超滤装置22超滤膜的冲击，如图1至图9所示，本发明的缸体18、第一外缸体5、第二外缸体8均为圆柱状空腔结构；第一外缸体5、第二外缸体8在缸体18上偏心安装，轴线与缸体18的轴线平行，上接管头4出口端面与第一外缸体5轴线的距离小于上接管头4出口端面与缸体18轴线的距离；下接管头11出口端面与第二外缸体8轴线的距离小于下接管头11出口端面与缸体18轴线的距离。本发明采用偏心集水环结构设计，第一外缸体5、第二外缸体8均与缸体18之间形成环形间隙；上接管头4、下接管头11位于与缸体18对立的偏心端，使得过滤、反洗、冲洗时水流流速更加平稳，水力分布均匀，实现了水力分布的合理优化。上接管头4位于与缸体18对立的偏心端，从而使得第一条形孔组6的来水能够在第一外缸体5内获得缓冲，然后再由上接管头4和上接总管26进入超滤装置22，减小超滤膜受到的冲击，还能够使得超滤装置22经由上接总管26和上接管头4的排水能够在第一外缸体5内获得缓冲；下接管头11位于与缸体18对立的偏心端，从而使得第二条形孔组9的来水能够在第二外缸体8内获得缓冲，然后再由下接管头11和下接总管25进入超滤装置22，减小超滤膜受到的冲击，还能够使得超滤装置22经由下接总管25和下接管头11的排水能够在第二外缸体8内获得缓冲，在调节水流量时能够缓和对超滤膜的冲击。

为了保证水流均匀扩散，使得缸体18在圆周面上均匀分布水压，如图3至图5所示，本发明的第一条形孔组包括多个在缸体18圆周面上均匀分布的第一条形孔；第二条形区域包括多个在缸体18圆周面上均匀分布的第二条形孔，进一步的，多个第一条形孔数量为偶数，多个第一条形孔的开孔面积相同，且端部对齐，在缸体18的圆周面上均匀分布；多个第二条形孔数量为偶数，多个第二条形孔的开孔面积相同，且端部对齐，在缸体18的圆周面上均匀分布。本发明采用缸体18周向均匀进水的方式，能够避免水压变化对第一活塞7、第二活塞10的单向冲击，从而避免第一活塞7、第二活塞10运行时的偏心磨损问题，延长第一活塞7、第二活塞10的使用寿命。

如图3所示，本发明的上接管头4位于第一条形孔的上方；下接管头11位于第二条形孔的下方，从而实现上接管头4与多个第一条形孔错位排布，下接管头11与多个第二条形孔错位排布，能够延长上接管头4与多个第一条形孔之间的水流流通时间、下接管头11与多个第二条形孔之间的水流流通时间，进一步缓和水流、水压的变化对超滤膜的冲击。

如图3、图9至图11所示，本发明的第一换向阀的第一活塞7呈圆柱状，上排水管头21与第一条形孔组6在缸体18轴线方向上的距离大于第一活塞7的长度，同时，第一条形孔组6与进水管头19在缸体18轴线方向上的距离大于第一活塞7的长度，第一活塞7的圆周面上下两端对称设有第一上凹槽组27和第一下凹槽组29，第一上凹槽组27和第一下凹槽组29之间为第一密封区域28，第一密封区域28在第一活塞7轴线方向上的长度大于第一条形孔的长度，第一上凹槽组27包括多个第一上凹槽，第一下凹槽组29包括多个第一下凹槽，多个第一上凹槽与多个第一下凹槽一一对应，并与多个第一条形孔一一对应，具体的，对应的第一上凹槽、第一下凹槽、第一条形孔的中心线共线；第二换向阀的第二活塞10呈圆柱状，下排水管头16与第二条形孔组9在缸体18轴线方向上的距离大于第二活塞10的长度，同时，第二条形孔组9与进水管头19在缸体18轴线方向上的距离大于第二活塞10的长度，第二活塞10的圆周面上下两端对称设有第二上凹槽组和第二下凹槽组，第二上凹槽组和第二下凹槽组之间为第二密封区域，第二密封区域在第二活塞10轴线方向上的长度大于第二条形孔的长度，第二上凹槽组包括多个第二上凹槽，第二下凹槽组包括多个第二下凹槽，多个第二上凹槽与多个第二下凹槽一一对应，并与多个第二条形孔一一对应，具体的，对应的第二上凹槽、第二下凹槽、第二条形孔的中心线共线。第一活塞7与第一条形孔组6相配合、第二活塞10与第二条形孔组9相配合，得以实现缸体18上腔20与上接管头4的闭通、缸体18中腔17与上接管头4的闭通、缸体18下腔15与下接管头11的闭通、缸体18中腔17与下接管头11的闭通。在调节水流量时，第一活塞7移动时第一上凹槽组27或第一下凹槽组29先与第一条形孔组6接触，能够进一步缓和水流的变化，减小超滤膜所受的冲击力；第二活塞10移动时第二上凹槽组或第二下凹槽组先与第二条形孔组9接触，能够进一步缓和水流的变化，减小超滤膜所受的冲击力。

作为方案的改良，为了进一步缓和超滤装置22的超滤膜所受的冲击，如图3、图9至图11所示，本发明的第一上凹槽组27包括多个第一上凹槽，多个第一上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第一下凹槽组29包括多个第一下凹槽，多个第一下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第一上凹槽组27的第一上端波峰与第一下凹槽组29的第一下端波谷相对应，第一上凹槽组27的第一上端波谷与第一下凹槽组29的第一下端波峰相对应；第一上端波峰与第一下端波谷之间的距离、第一上端波谷与第一下端波峰之间的距离均大于第一条形孔的长度（第一密封区域28在第一活塞7轴线方向上的长度大于第一条形孔的长度）；第二上凹槽组包括多个第二上凹槽，多个第二上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第二下凹槽组包括多个第二下凹槽，多个第二下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第二上凹槽组的第二上端波峰与第二下凹槽组的第二下端波谷相对应，第二上凹槽组的第二上端波谷与第二下凹槽组的第二下端波峰相对应；第二上端波峰与第二下端波谷之间的距离、第二上端波谷与第二下端波峰之间的距离均大于第二条形孔的长度（第二密封区域在第二活塞10轴线方向上的长度大于第二条形孔的长度）。

如图1至图11所示，第一活塞7上多个第一上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第一活塞7上多个第一下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第二活塞10上多个第二上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）；第二活塞10上多个第二下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷（端部的连线为波浪状曲线）。波峰波谷状的凹槽设计在底部过滤、底部冲洗、底部反洗、顶部过滤、顶部冲洗、顶部反洗时具有诸多优势。

在底部过滤时，第二活塞10向下移动，第二活塞10上波峰波谷状的凹槽设计与第二条形孔组9相配合，使得水流变化逐步加大，不存在陡增的过程，对超滤膜的冲击力极小，缓和的压力递增和流量递增过程不会对膜丝造成破坏；在底部冲洗时，第一活塞7向下移动，第一活塞7上波峰波谷状的凹槽设计与第一条形孔组6相配合，使得超滤装置22底部冲洗（正洗）排水的排水通道逐步加大，排水量逐渐加大，避免了正洗排水突然打开时造成的压力和流量急剧变化对超滤膜膜丝的破坏；在底部反洗时，第二活塞10向上移动，第二活塞10上波峰波谷状的凹槽设计与第二条形孔组9相配合，使得超滤装置22进水通道逐步减小，进入超滤装置22的水量将逐步减小，使得超滤膜处于缓和的流量递减过程，同时，由于对应列的超滤装置22进水量减少过程缓和，使得水厂整套系统内并联的其他列超滤装置22的进水量增加缓和，能够有效避免水锤及设备瞬时振动问题的发生。

在顶部过滤时，第一活塞7向上移动，第一活塞7上波峰波谷状的凹槽设计与第一条形孔组6相配合，使得水流变化逐步加大，不存在陡增的过程，对超滤膜的冲击力极小，缓和的压力递增和流量递增过程不会对膜丝造成破坏；在顶部冲洗时，第二活塞10向上移动，第二活塞10上波峰波谷状的凹槽设计与第二条形孔组9相配合，使得超滤装置22顶部冲洗（正洗）排水的排水通道逐步加大，排水量逐渐加大，避免了正洗排水突然打开时造成的压力和流量急剧变化对超滤膜膜丝的破坏；在顶部反洗时，第一活塞7向下移动，第一活塞7上波峰波谷状的凹槽设计与第一条形孔组6相配合，使得超滤装置22进水通道逐步减小，进入超滤装置22的水量将逐步减小，使得超滤膜处于缓和的流量递减过程，同时，由于对应列的超滤装置22进水量减少过程缓和，使得水厂整套系统内并联的其他列超滤装置22的进水量增加缓和，能够有效避免水锤及设备瞬时振动问题的发生。

作为进一步改良，第一上凹槽、第一下凹槽深度渐变设置，深度由第一活塞7两端端部向第一活塞7的中部逐渐变浅；第二上凹槽、第二下凹槽深度渐变设置，深度由第二活塞10两端端部向第二活塞10的中部逐渐变浅。作为优选，第一上凹槽、第一下凹槽宽度不大于第一条形孔的宽度；第二上凹槽、第二下凹槽宽度不大于第二条形孔的宽度。本发明通过设置第一上凹槽、第一下凹槽、第二上凹槽、第二下凹槽的深度变化，并限定第一上凹槽、第一下凹槽、第二上凹槽、第二下凹槽的宽度，能够进一步缓和水流变化，缓和冲击。

本发明的第一条形孔组的多个第一条形孔开孔形状为矩形；第二条形孔组的多个第二条形孔开孔形状为矩形。本发明通过在第一活塞7上设置第一上凹槽组27、第一下凹槽组29，在第二活塞10上设置第二上凹槽组、第二下凹槽组，便于水流的调节。在调节水流时，可以根据不同的流量、工况去调节、改动活塞，而不用去改动缸体，便于技改，工程耗时短、造价低。

为了便于控制第一换向阀和第二换向阀的动作，如图3所示，本发明在第一换向阀上、与第一活塞7相连的第一活塞杆3还与第一执行器1相连；在第二换向阀上、与第二活塞10相连的第二活塞杆12还与第二执行器14相连。具体的，第一执行器1通过第一换向阀的第一活塞杆3与第一换向阀的第一活塞7相连；第二执行器14通过第二换向阀的第二活塞杆12与第二换向阀的第二活塞10相连。第一执行器1和第二执行器14均为电动或液压驱动执行器，便于控制第一换向阀和第二换向阀的动作。

为了便于第一执行器1、第二执行器14的安装，并便于第一执行器1对第一换向阀的控制、第二执行器14对第二换向阀的控制，如图3所示，本发明的缸体18两端对称设有第一端部法兰2和第二端部法兰13。第一端部法兰2用于为第一执行器1提供安装位置，并便于第一执行器1通过第一活塞杆3对第一活塞7进行直线驱动；第二端部法兰13用于为第二执行器14提供安装位置，并便于第二执行器14通过第二活塞杆12对第二活塞10进行直线驱动。在缸体18两端设计第一端部法兰2和第二端部法兰13不仅便于第一执行器1、第二执行器14的安装，还能够使第一执行器1、第二执行器14的动作过程更为准确。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (7)

1.一种超滤控制系统，其特征在于，包括：

控制装置、超滤装置、进水泵、反洗水泵和产水水箱；

所述进水泵通过总进水管与所述控制装置相连；所述控制装置与所述超滤装置相连；所述超滤装置通过总反洗进水管与所述反洗水泵相连；所述超滤装置通过总产水管与所述产水水箱相连；

所述进水泵用于提供进水动力；所述超滤装置用于过滤原水；所述控制装置安装在所述超滤装置和所述进水泵之间，用于控制所述超滤装置的进水和排水；所述反洗水泵用于提供反洗进水动力；所述产水水箱用于收集超滤产水；

所述控制装置包括缸体、第一换向阀、第二换向阀、第一外缸体和第二外缸体；所述第一换向阀安装在所述缸体的上部、所述第二换向阀安装在所述缸体的下部，将所述缸体内部分为上腔、中腔和下腔；所述上腔与上排水管头贯通、所述中腔与进水管头贯通、所述下腔与下排水管头贯通；所述第一外缸体、所述第二外缸体套在所述缸体外侧，所述第一外缸体位于所述上腔和所述中腔之间，所述第二外缸体位于所述中腔和所述下腔之间；所述第一外缸体通过所述缸体上的第一条形孔组与所述缸体连通，所述第一外缸体上设有上接管头；所述第二外缸体通过所述缸体上的第二条形孔组与所述缸体连通，所述第二外缸体上设有下接管头；

所述超滤装置包括超滤主体和超滤膜，所述超滤膜安装在所述超滤主体上，所述超滤主体上设有上接总管、下接总管、超滤产水管和超滤反洗进水管；所述上接总管与所述上接管头相连；所述下接总管与所述下接管头相连；所述控制装置的所述进水管头与所述总进水管相连；所述超滤产水管与所述总产水管相连，用于向所述产水水箱传输超滤产水；所述超滤反洗进水管与所述总反洗进水管相连，用于注入反洗水；所述超滤产水管和所述超滤反洗进水管上均设有用于控制水流的阀门；

所述控制装置、所述超滤装置、所述进水泵、所述反洗水泵均为多个，多个所述超滤装置并联连接，多个所述超滤装置与多个所述控制装置一一对应，并分别连入所述总进水管；多个所述进水泵分别与所述总进水管相连；多个所述反洗水泵并联连接，并与所述总反洗进水管相连；

所述第一条形孔组包括多个在所述缸体圆周面上均匀分布的第一条形孔；

所述第二条形孔组包括多个在所述缸体圆周面上均匀分布的第二条形孔；

多个所述第一条形孔数量为偶数，多个所述第一条形孔的开孔面积相同，且端部对齐；多个所述第二条形孔数量为偶数，多个所述第二条形孔的开孔面积相同，且端部对齐；

所述第一换向阀的第一活塞呈圆柱状，所述第一活塞的圆周面上下两端对称设有第一上凹槽组和第一下凹槽组，所述第一上凹槽组、所述第一下凹槽组与所述第一条形孔组相匹配；

所述第二换向阀的第二活塞呈圆柱状，所述第二活塞的圆周面上下两端对称设有第二上凹槽组和第二下凹槽组，所述第二上凹槽组、所述第二下凹槽组与所述第二条形孔组相匹配。

2.根据权利要求1所述的超滤控制系统，其特征在于：

多个所述上排水管头、多个所述下排水管头分别接入总排水管。

3.根据权利要求1所述的超滤控制系统，其特征在于：

所述缸体、所述第一外缸体、所述第二外缸体均为圆柱状空腔结构；所述第一外缸体、所述第二外缸体在所述缸体上偏心安装，轴线与所述缸体的轴线平行；所述上接管头出口端面与所述第一外缸体轴线的距离小于所述上接管头出口端面与所述缸体轴线的距离；所述下接管头出口端面与所述第二外缸体轴线的距离小于所述下接管头出口端面与所述缸体轴线的距离。

4.根据权利要求1所述的超滤控制系统，其特征在于：

所述上接管头位于所述第一条形孔的上方；所述下接管头位于所述第二条形孔的下方。

5.根据权利要求1所述的超滤控制系统，其特征在于：

所述第一上凹槽组包括多个第一上凹槽，多个所述第一上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；

所述第一下凹槽组包括多个第一下凹槽，多个所述第一下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；

所述第一上凹槽组的第一上端波峰与所述第一下凹槽组的第一下端波谷相对应，所述第一上凹槽组的第一上端波谷与所述第一下凹槽组的第一下端波峰相对应；

所述第一上端波峰与所述第一下端波谷之间的距离、所述第一上端波谷与所述第一下端波峰之间的距离均大于所述第一条形孔的长度；

所述第二上凹槽组包括多个第二上凹槽，多个所述第二上凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；

所述第二下凹槽组包括多个第二下凹槽，多个所述第二下凹槽的长度渐变设置，端部以形成波峰和波谷；

所述第二上凹槽组的第二上端波峰与所述第二下凹槽组的第二下端波谷相对应，所述第二上凹槽组的第二上端波谷与所述第二下凹槽组的第二下端波峰相对应；

所述第二上端波峰与所述第二下端波谷之间的距离、所述第二上端波谷与所述第二下端波峰之间的距离均大于所述第二条形孔的长度。

6.根据权利要求5所述的超滤控制系统，其特征在于：

在所述缸体的轴线方向上，所述上排水管头与所述第一条形孔组之间的距离大于所述第一活塞的长度；所述下排水管头与所述第二条形孔组之间的距离大于所述第二活塞的长度；

在所述缸体的轴线方向上，所述第一条形孔组与所述进水管头之间的距离大于所述第一活塞的长度；所述第二条形孔组与所述进水管头之间的距离大于所述第二活塞的长度。

7.根据权利要求1所述的超滤控制系统，其特征在于：

在所述第一换向阀上、与所述第一活塞相连的第一活塞杆还与第一执行器相连；

在所述第二换向阀上、与所述第二活塞相连的第二活塞杆还与第二执行器相连。