CN111535433B - 一体化提升泵站 - Google Patents

Abstract

根据本发明的实施例，提供了一体化提升泵站，其包括沉淀池、泵房、自清洁格栅和控制系统，其中沉淀池包括泵站进水口和沉淀池出水口；自清洁格栅包括设置于沉淀池的出水口之前的主体部分，其包括格栅和清理装置，和设置于泵房内的电机，其中清理装置包括耙齿和回转链条，该回转链条的回转运动带动耙齿产生回转运动；泵房包括进水口和干式管道泵，其中包括至少一个变频泵；以及控制系统，其包括液位控制装置，该装置根据沉淀池内的液位，控制干式管道泵中的变频泵的运行频率。该一体化提升泵站能有效地对水体中的杂物进行清除，解决了泵站系统的堵塞现象，使泵站可以使用干式管道泵替代传统的潜污泵，保证了泵站稳定的工作状态。

Description

一体化提升泵站

技术领域

本发明涉及水处理技术，具体而言，涉及一种一体化提升泵站。

背景技术

一体化提升泵站可用于对污水、雨水、废水等水体的提升。例如，一体化提升泵站可在市政工程、铁路工程、下立交、污水处理等场合用于雨水和污水的收集、提升、排放、以及原水取水等。泵站不仅为水体提供一定液压动力，还能收集一定范围内的雨水和污水，从而保护环境。

现有的传统结构的一体化提升泵站一般通过潜污泵进行污水的提升，功能单一，降低了泵站的使用范围。此外，潜污泵布置于水体中，一般输送含有固体物料的混合液体，因此易于磨损和发生故障，影响泵站运行的可靠性。再者，目前的泵站一般不对水体进行杂质过滤，而含有杂质的水体容易造成水泵损坏。

为此需要提供一种一体化提升泵站，其不仅能够对水体进行提升，还能对水体进行初步的杂质清除。同时，为保证清淤工作不影响泵站的正常运行，该一体化提升泵站可以具有一定的自清洁功能。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少之一，根据本发明的一方面，提供了一体化提升泵站，其包括沉淀池、泵房、自清洁格栅和控制系统，其中沉淀池包括泵站进水口和沉淀池出水口；自清洁格栅包括在水流方向上设置于沉淀池的出水口之前的主体部分，其包括格栅和清理装置，和设置于泵房内的电机，其中所述清理装置包括一端连接到连接杆并且另一端设置于所述格栅的槽内的耙齿和由电机驱动产生回转运动的回转链条，所述连接杆固定于该回转链条上，由此所述回转链条的回转运动带动所述耙齿产生回转运动，来使得所述格栅上拦截的杂物脱落；泵房包括泵房进水口和一个或多个干式管道泵，该一个或多个干式管道泵包括至少一个变频泵；以及控制系统，其包括液位控制装置，该装置根据所述沉淀池内的液位，控制所述干式管道泵中的所述变频泵的运行频率，从而控制提升的水体流量。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，控制系统还包括自清洁格栅控制装置，该装置根据干式管道泵中的其中一个变频泵的运行频率与该一个变频泵所在的管道的实时流速来控制自清洁格栅的清理装置的运行速度。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，自清洁格栅的清理装置的运行速度根据以下公式计算：

V_清＝A×(V-V₁)，其中

其中V_清是清理装置的运行速度，V是所述一个变频泵所在的管道的正常流速，V₁是所述一个变频泵所在的管道的实时流速，f₁是所述一个变频泵的运行频率，f是所述一个变频泵的运行满频率，Q是所述一个变频泵在满频率运行时的处理流量，S是所述一个变频泵所在的管道的流通面积，A是经验常数。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，自清洁格栅控制装置监控所述自清洁格栅的电机的输出力矩，当电机的输出力矩超出预定值时，所述自清洁格栅控制装置发出警报信号。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，自清洁格栅还包括支撑件，其在水流方向上设置在所述连接杆之后，并且固定到所述自清洁格栅的框架上来支撑所述连接杆。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，自清洁格栅的回转链条的链轮的轴通过联轴器与电机连接，并且所述自清洁格栅的主体部分被设置为整体可拆卸结构，使得自清洁格栅的主体部分能够整体拆装。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述一个或多个干式管道泵包括一个变频泵，所述液位控制装置根据所述干式管道泵的开启和关闭状态以及所述干式管道泵中的所述一个变频泵的当前运行频率确定当前处理的水量，所述液位控制装置实时监控沉淀池中的水位，并且将所述当前处理的水量与沉淀池中的实时水位相比较得到沉淀池中的水位的波动值，如果波动值超过预设的波动值范围，则根据沉淀池中的水位调节所述一个变频泵的运行频率，直到波动值不超过预设的波动值范围为止，并且将所述一个变频泵的运行频率保持为调节之后的运行频率，其中预设的波动值范围是所述自清洁格栅正常运行时，水位的正常波动范围。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，其中所述沉淀池还包括设置于所述沉淀池的底部的杂物收集装置。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述杂物收集装置周围设置有斜坡状的汇流件。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述沉淀池还包括沿所述泵站进水口处延伸的管道和与该延伸的管道连接的导流装置，该导流装置包括叶轮切割装置和与该延伸的管道连接的用于容纳叶轮切割装置的管道，所述叶轮切割装置包括在水流冲击下被动旋转的切割片，并且所述导流装置的所述管道与所述泵站进水口处延伸的管道在连接部分设置有敞开口。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述沉淀池还包括导流装置，该导流装置包括安装架和导流板，该导流板正对所述泵站进水口处水流进入的方向设置以减缓水流速度，水流从导流板的四周流入沉淀池。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述沉淀池还包括导流装置，该导流装置包括安装架和导流板，所述导流板的底部朝向所述泵站进水口方向弯折，并且弯折部分位于所述汇流件之上，以使得水流沿弯折部分落到所述汇流件的斜坡上。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述沉淀池还包括导流装置，该导流装置被设置为沿所述泵站进水口的切向方向延伸的螺旋下降通道，在通道内部的外边缘设置有多个滑泥槽板，便于引导水流中的杂质落到所述杂物收集装置内。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述控制装置还包括垃圾清理控制装置，其监控杂物收集装置中杂物的堆积厚度，并且在堆积厚度达到设定值时发出警报信号。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述沉淀池还包括提拉机构，并且所述沉淀池的顶部设置有检修口，所述杂物收集装置是收集篮，其连接到提拉机构的一端，提拉机构的另一端设置到检修口处，该收集篮能够通过该提拉机构提升到检修口之外。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述泵房还包括用于检测沉淀池内的液位的液位检测装置，其包括设置于所述泵房与所述沉淀池之间的隔板上的安装口，与安装口连通的液位管，设置于该液位管的底部的排污阀，和位于所述液位管顶部的液位计。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述泵站出水口与所述泵站进水口设置在同一方向上。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述泵房中的每个管道泵与所述泵房出水口之间设置有止回阀和阀门。

根据本发明实施例的一体化提升泵站，可选地，所述泵房的底部设置有汇水槽，用于测量该汇水槽中的水位的液位计，和设置于汇水槽中的泵。

本发明实施例提供的一体化提升泵站，通过在沉淀池中设置自清洁格栅，能有效地对水体中的杂物进行清除，提高后续装置的使用效率，解决了泵站系统的堵塞现象，使得泵站可以使用干式管道泵进行水流提升，保证了泵站长时间处于稳定的工作状态。在沉淀池内设置导流装置和杂物收集装置，可以对水体中的杂物进行初步清除，改善了过滤效果，方便清淤。此外，本发明实施例提供的一体化提升泵站，可以通过智能化控制系统实现对沉淀池水位的有效控制，自动适应各种工况，提高泵站综合效率和降低能耗，解决提升泵频繁启动容易损坏的问题；同时可以通过自动控制格栅清理装置的运行频率，保证格栅的水流畅通，在提高格栅清理装置的使用效率的同时降低了能耗。

实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述，并且，部分地从说明书实施例中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明实施例的目的和优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简要地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的结构示意图；

图2是图1所示的一体化提升泵站的俯视剖面示意图；

图3是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的第二种导流装置的结构示意图；

图4是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的第三种导流装置的结构示意图；

图5A-图5C是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的第四种导流装置的结构示意图，其中图5A是泵站进水口和第四种导流装置的结构的侧面示意图，图5B是图5A中的A部分的局部放大图，图5C是第四种导流装置的剖面示意图；

图6A和图6B是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的自清洁格栅的结构示意图，其中图6A是自清洁格栅的侧面示意图，图6B是自清洁格栅的正面示意图；

图7是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的液位检测装置的结构示意图；

图8是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的泵房的一种组合管路的结构示意图；

图9示出了根据本发明一个实施例的控制系统的结构示意图。

图10示出了根据本发明一个实施例的根据沉淀池的水位波动调节变频泵的频率而得到的水位波动与频率的变化关系的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的结构示意图。一体化提升泵站的外形可以是圆形、椭圆形、多边形等适合现场使用的各种形状。如图1所示，根据本发明一个实施例的一体化提升泵站通过隔板3被分割成沉淀池1和泵房2两个腔室，并且在水流方向上在沉淀池1的出水口之前设置有自清洁格栅15。沉淀池1可以将水体中的杂物进行初步清除；泵房2通过干式管道泵的方式对水体进行提升；自清洁格栅15可以拦截水体中的杂物，防止杂物进入后续的管道而堵塞管道，并且自清洁格栅15能够对格栅进行自动清洁，防止拦截的杂物影响水流畅通。此外，一体化提升泵站还可以包括智能化控制系统(在图1中未示出)，来根据工况自动调节泵站的运行。

具体来说，沉淀池1具有泵站进水口11，并且泵站进水口11处设置有导流装置12用于对水体进行导流。泵站进水口11和导流装置12组成泵站进水口组件。沉淀池1的底部设置有杂物收集装置13用于收集水体中的杂物；沉淀池1的顶部设置有检修口14方便设备的安装和维修。水体从泵站进水口11进入后，通过导流装置12的作用水流速度减缓，缓慢的水流有利于杂质的沉淀，此时密度较大的杂质易于逐渐沉淀于杂物收集装置13内。

可选地，如图1所示，杂物收集装置13周围可以设置汇流件16。汇流件16可以设置在杂物收集装置13的周围，从外向内形成倾斜向下的斜坡，便于落到汇流件16上的杂物汇集到杂物收集装置13中。杂物收集装置13可以是收集篮或者其他形式的收集装置。杂物收集装置13上可设置有提拉机构17。该提拉机构可以包括提拉绳索171和滑轮172。提拉绳索171的一端连接杂物收集装置13，另一端通过滑轮172设置于检修口14。提拉机构17可以通过手动或者自动的方式将杂物收集装置13提升到检修口14之外，以便于对其进行清理。根据本实施例的一体化泵站的杂物收集装置13可以大大减少清淤工作量。

可选地，沉淀池1中还可以设置检测器(未示出)，用于检测杂物收集装置13中垃圾堆积的厚度。例如，可以采用红外线感测器，在距底部一定高度H处布置红外线，这样当垃圾堆积厚度达到H时会触发警报信号。可选地，可以结合智能化控制系统来监测和控制杂物收集装置13的清理频率，这将在下文中结合附图9进行说明。

以下参考图1-图5C对导流装置的结构进行更详细地说明。图2示出了图1所示的一体化提升泵站的俯视剖面示意图。

如图1和图2所示，导流装置12可以包括安装架121及导流板122，两者可以滑动连接方式安装和拆卸，由此便于拆装。导流板122可以设置为正对进水方向的方板。如图2所示，水流从泵站进水口11进入后，遇到导流板122，再从导流板122的四周进入沉淀池1内，由此，水流速度减缓，而减缓的水流速度使得杂物更容易下沉。

图3示出了第二种导流装置的结构示意图，其中与图1相同的部分使用了相同的附图标记。导流装置12a的导流板122a相对于图1所示的导流板122在底部增加了一个朝向进水口的折弯部分，折弯部分可位于汇流件16的斜坡上方。当水流冲击导流板122a时，弯折部分可使水流落在汇流件16的斜坡上，之后杂物缓慢进入杂物收集装置13内，不会搅动杂物收集装置13内的杂物，有利于杂物的收集。

图4示出了第三种导流装置的结构示意图。导流装置12b可以包括导流件123，其是沿进水口切向方向进入的螺旋下降通道，在通道内部的外边缘处均匀设置有若干滑泥槽板124。当水体以较大速度进入时，水体在导流件123内快速形成旋流状。此时水体中密度大的杂质在受到旋流而产生的离心力的作用下，同时沿轴向向下运动且沿径向向外运动，最终都沿着滑泥槽板124向下运动，逐渐进入杂物收集装置13内。该种导流装置的结构尤其适合进水的水流速度较大的场合。

图5A-5C示出了第四种导流装置的结构示意图，其中图5A是第四种导流装置的结构的侧面示意图，图5B是图5A中的A部分的局部放大图，图5C是第四种导流装置的剖面示意图。如图5A所示，进水口处有一段延伸的管道与导流装置12c连接，并且导流装置12c可以包括叶轮切割装置125和容纳该叶轮切割装置的管道127。该叶轮切割装置125包括在水流冲击下能被动旋转的切割片129(参见图5C)和轴承126(参见图5B)，切割片129通过轴承126设置于管道127内。管道127与进水口的延伸管道的连接处为敞开式设计，其间设有敞开口128。当水流从泵站进水口处进入时，冲击叶轮切割装置125的切割片129进行旋转，切割片129能将水中的体积较大的杂质切割成体积较小的杂质，从而有利于杂质的沉淀清除。当杂质在切割片129上堆积影响水流通过时，水流可从敞开口128溢流进入沉淀池1。此种形式能将水流分散，避免水流冲击沉淀池1而影响沉淀效果。

图6A和图6B是根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的自清洁格栅的结构示意图。

返回参考图1和2，自清洁格栅15设置在沉淀池1和泵房2之间，其中自清洁格栅15的主体部分150设置在沉淀池1内，在水流方向上位于沉淀池的出水口之前，自清洁格栅15的电机170设置在泵房2内。自清洁格栅15的主体部分150设置在泵房2的进水口21之前，用于拦截杂物，进入泵房2的进水口的水体通过自清洁格栅15进行了过滤。此外，自清洁装置15可以对自身格栅上的杂物进行清理。相比于沉淀池，自清洁格栅还可以对较轻的杂质进行进一步拦截。

如图6A和6B所示，该主体部分150包括格栅151和清理装置160，分别固定到框架部分157上。格栅151设置在框架150内的沿水流方向的前部，用于拦截杂物，清理装置160设置在格栅151的沿水流方向的后部，用于对格栅151进行自动清洁。格栅151可以包括等间距排列的纵向栅条，栅条之间的间距可以根据待过滤的杂质的尺寸来确定，例如格栅间距可以为10mm-50mm。格栅中的空隙部分需要保证一定的过水面积，从而确保格栅不会影响水流通过。

如图6A和6B所示，自清洁格栅15的清理装置160可以包括若干设置于格栅151槽内的耙齿152。耙齿152通过连接杆153连接成排耙。连接杆153固定于回转链条154上。回转链条154通过设置于轴155上的链轮156由电机170驱动来进行回转运动。链轮的轴155与电机170通过联轴器158进行连接，并在电机170端进行密封。由于电机170不能在沉淀池中工作，因此电机170设置于泵房2内。可选地，连接杆153的沿水流方向的后部还设置有支撑件159，支撑件159固定于框架部分157上，用于支撑连接杆。支撑件159用于保证耙齿152正常运行而不受水流冲击的影响。此种形式相对于传统的机械格栅结构更简单，既能保证使用性能，又能适合用于此种空间位置受限的场所。

在自清洁格栅15的运行过程中，当需要清理格栅时，电机170带动回转链条154进行回转运动，从而耙齿152随着回转链条的回转运动而移动。由于耙齿152的一端位于格栅槽内，耙齿152的运动可使得拦截于格栅151上的杂物脱落，落下的杂物汇集到杂物收集装置13内。进一步，可选地，耙齿152可以与杂物脱落方向(参考图6A中的箭头X方向)成锐角方向设置。此种方式确保在运行时杂物能顺畅脱落，而不会被耙齿152勾住。

可选地，自清洁格栅15可以设置有监控器，用于监控自清洁格栅15的使用情况。当出现运行困难时，通过发出警报信号提醒用户对其进行维修或者更换。例如，可以在电机处安装力矩检测计，当力矩超出一预定范围或者预定值时发出警报信号。

自清洁格栅15的主体部分可以设置为整体可拆卸结构，即框架内的结构可以随框架一体拆卸。该主体部分仅通过联轴器与电机连接，因此在维修时只需将联轴器158松卸即可将其与电机分离，由此便于自清洁格栅的维护和更换。自清洁格栅15的主体部分可以通过螺纹连接方式固定到隔板，便于拆卸和维护。

自清洁格栅15可以设置为使得清理装置的耙齿以一定预设的工作频率对格栅上的杂物进行清理，或者定时启动清理装置对格栅上的杂物进行清理，或者根据其他预设条件对格栅上的杂物进行清理。清理装置的以上预定的工作方式可以通过对电机170的控制来实现。自清洁格栅15的清理装置还可以由控制系统根据水流速度、沉淀池水位、提升泵的运行参数等实时检测的数据中的一者或者多者来控制，例如控制清理装置的启动和/或调节清理装置的工作频率。自清洁格栅的控制装置可以安装在电机侧，其监控自清洁格栅的运行状态数据(例如，电机的力矩数据)，并且控制自清洁格栅的运行和维护。自清洁格栅的控制装置也可以设置在专门的控制系统中，这将在下文中参考图9进行更详细的说明。

经过沉淀池对杂物的沉淀和自清洁格栅对杂物的过滤之后，水体中的杂物得到有效的清除，由此可以在泵房中使用干式管道泵来代替潜污泵实现对水体的提升，而不会对提升泵造成损坏。这样，一方面解决了水体中的杂物对泵站系统的堵塞现象，提高了后续装置的使用效率和寿命，保证泵站长时间处于稳定的工作状态，另一方面使用干式管道泵解决了一般泵站使用潜污泵作为提升动力而存在的使用寿命短且容易损坏的难题。

以下参考图1、图2、图7和图8对泵房2的结构进行详细说明，其中图7示出了根据本发明一个实施例的一体化提升泵站的液位检测装置的结构示意图，图8示出了泵房的一种组合管路的结构示意图。

如图1和图2所示，泵房2包括设置于格栅151水流方向后部的进水口21，根据需求可设置一个或多个进水口。进水口21连接组合管路22。组合管路22的末端连接到泵站出水口23。可选地，泵站出水口23与泵站进水口11设置在同一方向上，可以方便一体化泵站的配套工程施工。组合管路22可以沿水流方向依次设置阀门222、管道泵223、止回阀224、阀门225等。组合管路22所包括的部件除了管道泵223(即提升泵)之外可以根据需要增减或者替换。对于组合管路22，在管道泵223之前，例如在阀门222之前，还可以设置水流测速仪221，用于实时测量管道内的水流速度V₁。

泵房2中使用的管道泵为干式管道泵。图2所示的实施例中示出了一个管道泵的示例。图8示出了包含两个管道泵823和824的泵房的示意图，其中在图8中与图1或图2中相同的一些部分被省略。本发明不限于图中示出的示例，在需要的情况下，还可以包括更多的管道泵，每个管道泵所在的组合管路对应一个进水口。可选地，组合管路822A包含的管道泵823是变频泵，组合管路822B包含的管道泵824是定频泵。设置两个或者更多管道泵(即两个或多个组合管路)一方面可以增加水处理量，另一方面可以保证系统正常工作，避免在只有一个管道泵(即一个组合管路)的情况下，由于泵出现故障而导致的系统无法正常工作的情况发生。

为了能够根据沉淀池的水位和/或水流速度调节所提升的水量，管道泵中可以包括至少一个变频泵。变频泵可以根据需要调节其实时频率f₁，从而调节其水流量Q₁。变频泵的调节可以结合到控制系统中。调节方式的示例将在下文中具体说明。

如图1所示，泵房2的底部可以设置有汇水槽29用于收集运行过程中可能出现的渗水。可选地，在汇水槽29内可设置液位计25和泵26。液位计25用于监测水位，当水位达到设定值时通过泵26排出渗水。泵房2的顶部可以设置有检修口27，便于对泵房内部的设备进行安装、维修、调试等。泵房2的顶部还可以设置有换气装置28，从而调节泵房2内的环境温度、湿度等，从而使得工作环境达到适合设备运行的条件。对泵房2内的环境数据的监测和对换气装置的控制可以采用单独的控制装置，也可以采用如图9所示的控制系统来实现。

如图2、图7和图8所示，根据本发明的实施例的一体化提升泵站还可以包括检测沉淀池的液位的液位检测装置24。检测装置24可以包括设置于隔板3的上部及下部的两个安装口241。安装口241连接各自对应的阀门242之后与液位管243的相连通。安装口的数量可以根据需要来改变。液位管243的顶端设置有液位计245(例如，超声波液位计，雷达液位计等)，用于检测管内的液位。可选地，当液位计检测的液位超过一预定值时，可以启动警报装置或者发出相应信号来请求改变管道泵的工作方式，增加提升的水量。可选地，液位管243的底部还可以设置有排污阀244，用于排除管内的污物。检测装置24与沉淀池1内的水体形成回路，由此液位管243与沉淀池1相连通，可以测量沉淀池的实时液位。也就是说，液位计245检测的液位h₁即为沉淀池内实时的水位。这种结构解决了沉淀池1内由于内部环境不便于测量水位的问题，而且结构简单，使用方便。

图9示出了根据本发明一个实施例的控制系统的结构示意图。如图9所示，智能化控制系统90包括控制单元910和与泵站设备连接的信号采集和发送装置920。控制单元910与信号采集和发送装置920之间可以采用有线连接方式或无线连接方式。可选地，控制单元910与信号采集和发送装置920可以设置在泵站本地，例如控制单元910可以采用工业控制设备来实现，诸如PLC设备。另外，控制单元910或者控制单元910的一部分也可以在远程计算机设备上实现，例如控制中心的设备或者云平台的设备。

信号采集和发送装置920可以连接泵站内的各种检测和监控设备，例如，垃圾检测计931、沉淀池液位计933、测量流入泵房的水体流速的流速计935、测量自清洁格栅的电机转矩的自清洁格栅电机转矩检测计937、测量泵站内工作环境的温湿度计939，从而采集泵站内的各种数据。泵站内的检测和监控设备可以是上述提到的检测和监控设备的一部分或者全部，或者不限于上述提到的设备。以上设备可以采用上文中提到的对应的设备来实现。例如，沉淀池液位计933可以采用图7所示的检测装置24来实现，测量流入泵房的水体流速的流速计935可以采用图1所示的流速计221来实现。

信号采集和发送装置920还可以连接泵站内的运行设备，例如自清洁格栅951(例如自清洁格栅15)、定频泵953(例如定频泵824)，变频泵955(例如变频泵823)、阀门957和通风系统959(例如换气装置28)。这些设备的部分示例已经在上文中进行了说明，因此在此不再详细描述。可选地，信号采集和发送装置920还可以连接泵站中其他需要进行管理的设备。除了采集上述检测和监控设备测量的数据之外，信号采集和发送装置920还可以根据控制单元910的指令，向泵站内的各个运行设备发送控制信号和/或指令，例如关于自清洁格栅的清理装置的运行时间和运行速度的信号，控制定频泵的开启和关闭的信号，控制变频泵的运行频率的信号，控制各个阀门的开启和关闭的信号，控制通风系统的运行的信号等等。

根据泵站的需要，控制单元910可以包括液位控制装置911，其根据沉淀池液位计933(例如，检测装置24)的测量结果调节管道泵的工作方式来控制沉淀池的液位。

举例来说，当泵房2内只具有一个管道泵223时(如图2所示)，为了调节提升水量，该管道泵采用变频泵。管道泵223的运行频率f₁在初始设定时可能不能满足沉淀池中水位的要求，或者由于沉淀池中水位的变化，运行频率f₁不能满足处理水量的需求，这时就需要对f₁进行调节。液位控制装置911根据测量的沉淀池1内的液位，自动控制管道泵223的运行频率f₁，从而控制提升的水体流量Q₁，实现对沉淀池1水位的有效控制，由此适应各种工况，提高泵站综合效率和降低能耗。控制的具体步骤可以包括：

(1)通过测量的实时水位h₁，预设管道泵223的运行频率f₁＝h₁/h*f(其中h是沉淀池正常满水位；f是管道泵223的运行满频率)。

(2)在运行频率f₁下实时监控水位h₁的波动范围△h₁。

当△h₁＞△h时，沉淀池1进水波动较大(△h为预设参数，为自清洁格栅15正常运行时，水位的正常波动范围)，此时根据水位h₁的升降调节f₁参数，直至△h₁≤△h时，将管道泵223的运行频率稳定到最终的调节之后的频率f₁。

当△h₁≤△h时，管道泵223直接运行此时的频率f₁。

具体的水位-频率调节原理图可以参考图10所示。图10中的上部的曲线表示h₁的波动，下部的曲线表示对f₁的调节。从图10中可以看出，当水位的波动范围△h₁超过预设的波动范围△h时,通过多次调节f₁,△h₁逐渐落入△h的范围内，从而得到适合的管道泵的运行频率f₁。

可选地，当采用如图8所示的变频泵823和定频泵824的两组管道泵时，可以增加处理的水量。例如，可以设定变频泵满频率运行时与定频泵处理水量相等，当h₁≤h_设/2时(h_设为沉淀池的允许的最高水位参数)，只启动变频泵823，并且可以根据上述方式自动调节变频泵823，使得其处理流量与沉淀池1的水位和水位波动范围匹配。当实时水位h₁＞h_设/2时，启动定频泵824和变频泵823二者。定频泵824处理的流量如果为h_设/2，那么变频泵823处理的流量为h₁-h_设/2。根据上述方式自动调节变频泵823使得其处理流量与水位h₁-h_设/2和沉淀池1的水位波动范围相匹配。此时，根据水位波动范围调节变频泵的运行频率的方式与上述只使用一个变频泵的方式相同。

控制单元910还可以包括自清洁格栅控制装置913。自格栅清洁控制装置913根据运行工况，自动控制清理装置的运行速度与运行频率，保证格栅的水流通畅，提高格栅清理装置的使用效率且降低能耗，与液位控制系统形成闭环控制。以下以图2所示的泵房2包括一个变频泵的情况为例，对自清洁格栅控制装置913的控制过程进行举例说明。

(1)在管道泵223稳定运行后，根据运行频率f₁即可确定其流量为Q₁＝f₁/f*Q(其中Q为管道泵223的额定流量，f是管道泵223的运行满频率)；

(2)根据流量Q₁可以确定此时管道的正常流速V＝Q₁/S(其中S为管道的流通面积)，即

(3)根据实时测量的流速V₁控制格栅的清理装置的运行速度V_清，

当V₁＜V时，格栅151被堵塞，影响水流通过，需启动格栅的清理装置，且V_清＝A*(V-V₁)，其中A为经验常数；

当V₁≥V时，格栅151的水流正常，无需启动格栅清理装置。

在图8所示的使用变频泵和定频泵两者的情况下，以上计算方式依然适用。上述实施例中测量的流速V₁都是在变频泵所在的组合管道中进行测量的，测量装置可以设置在泵房进水口之后且管道泵之前的位置处。

可选地，自清洁格栅控制装置913也可以采用长期或定期清理格栅的控制方式。

可选地，自清洁格栅控制装置913还可以监控自清洁格栅的运行状况，例如通过监控自清洁格栅电机力矩检测计937的输出值来确定自清洁格栅的运行是否正常。当电机力矩超出某一值或者某一范围后，自清洁格栅控制装置913可以发出格栅需要维修或者维护的警报，提醒用户维护或者更换格栅。

如图9所示，控制单元910还可以包括垃圾清理控制装置915。垃圾清理控制装置915可以监控杂物收集装置13中杂物的堆积厚度(例如，由红外线感测器进行测量)。当堆积厚度达到预设值之后，垃圾清理控制装置915可以控制相应设备发出警报，从而使得用户对杂物收集装置13进行清理，保证沉淀池1的正常工作。

上述实施例中采用了包括控制单元与信号采集和发送装置的智能化控制装置来实现对泵站的各项数据和参数的收集，向用户提供泵站信息和工作状况，并且向泵站中的各个设备发送控制信息等功能。本发明不限于上述实现方式。对上述管道泵的运行、自清洁格栅的运行和杂物清理装置的清理频率的控制方法也可以在其他控制装置上实现。

根据本发明的实施例的智能化控制装置可以包含本地控制和采集设备、远程平台和应用系统三部分。本地控制和采集设备可以采用PLC设备，来实现泵站数据和参数的采集(例如泵站动力设备的数据)以及泵站的设备的控制。此外，PLC设备可以经由适配器进行远程连接，将数据上传到云平台数据处理中心进行储存、整理和分析，并且通过计算机、手机等加载的应用系统给用户呈现数据，便于实时查看设备运行数据、地理信息、告警提示。同时，用户也可以对设备进行反向操控，实现远程智能化管理。智能化控制系统可以实现泵站的全自动化管理和控制。

根据本发明的实施例的泵站由于在沉淀池中设置了杂物收集装置，因此大大减少了清淤工作量。此外，泵站的进水口处还可以设置导流装置，使得水体中的杂物更容易落入杂物收集装置，进一步提高了杂物清除的效果。

根据本发明的实施例的泵站可以在沉淀池和泵房之间设置自清洁格栅，这样一方面实现了杂物过滤的效果，另一方面有效解决了泵站系统的堵塞现象，保证泵站长时间处于稳定的工作状态。同时，由于沉淀池和自清洁格栅对水体中的杂物的清除和过滤，使得在水体提升阶段可以使用干式管道泵代替潜污泵。

根据本发明的实施例的泵站可以使用干式管道泵对水体进行提升，不同于传统泵站通过潜污泵进行提升，解决了潜污泵使用寿命短且容易损坏的难题。

根据本发明的实施例的泵站可以采用智能化的控制系统，根据沉淀池的水位和/或水位波动，智能控制管道泵的运行，实现对沉淀池水位的有效控制，提高泵站综合效率并且降低能耗，解决提升泵频繁启动容易损坏的问题。根据运行工况，控制系统可以自动控制格栅清理装置的运行频率，保证格栅的水流通畅，提高格栅清理装置的使用效率且降低能耗。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (17)

1.一体化提升泵站，其包括沉淀池、泵房、自清洁格栅和控制系统，其中

沉淀池包括泵站进水口和沉淀池出水口；

自清洁格栅包括在水流方向上设置于沉淀池的出水口之前的主体部分，其包括格栅和清理装置，和设置于泵房内的电机，其中所述清理装置包括一端连接到连接杆并且另一端设置于所述格栅的槽内的耙齿和由电机驱动产生回转运动的回转链条，所述连接杆固定于该回转链条上，由此所述回转链条的回转运动带动所述耙齿产生回转运动，来使得所述格栅上拦截的杂物脱落；

泵房包括泵房进水口和一个或多个干式管道泵，该一个或多个干式管道泵包括至少一个变频泵；以及

控制系统，其包括液位控制装置和自清洁格栅控制装置，其中所述液位控制装置根据所述沉淀池内的液位，控制所述干式管道泵中的所述变频泵的运行频率，从而控制提升的水体流量，所述自清洁格栅控制装置根据所述干式管道泵中的其中一个变频泵的运行频率与该一个变频泵所在的管道的实时流速来控制自清洁格栅的清理装置的运行速度，该运行速度根据以下公式计算：

V_清＝A×(V-V₁)，其中

其中V_清是清理装置的运行速度，V是所述一个变频泵所在的管道的正常流速，V₁是所述一个变频泵所在的管道的实时流速，f₁是所述一个变频泵的运行频率，f是所述一个变频泵的运行满频率，Q是所述一个变频泵在满频率运行时的处理流量，S是所述一个变频泵所在的管道的流通面积，A是经验常数。

2.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述自清洁格栅控制装置监控所述自清洁格栅的电机的输出力矩，当电机的输出力矩超出预定值时，所述自清洁格栅控制装置发出警报信号。

3.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述自清洁格栅还包括支撑件，设置在所述连接杆之后的水流路径上，并且固定到所述自清洁格栅的框架上来支撑所述回转链条。

4.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述自清洁格栅的回转链条的链轮的轴通过联轴器与电机连接，并且所述自清洁格栅的主体部分被设置为整体可拆卸结构，使得自清洁格栅的主体部分能够整体拆装。

5.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述一个或多个干式管道泵包括一个变频泵，所述液位控制装置根据所述干式管道泵的开启和关闭状态以及所述干式管道泵中的所述一个变频泵的当前运行频率确定当前处理的水量，所述液位控制装置实时监控沉淀池中的水位，并且将所述当前处理的水量与沉淀池中的实时水位相比较得到沉淀池中的水位的波动值，如果波动值超过预设的波动值范围，则根据沉淀池中的实时水位调节所述一个变频泵的运行频率，直到波动值不超过预设的波动值范围为止，并且将所述一个变频泵的运行频率保持为调节之后的运行频率，其中预设的波动值范围是所述自清洁格栅正常运行时，水位的正常波动范围。

6.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述沉淀池还包括设置于所述沉淀池的底部的杂物收集装置。

7.根据权利要求6所述的一体化提升泵站，其中所述杂物收集装置周围设置有斜坡状的汇流件。

8.根据权利要求6或7的所述的一体化提升泵站，其中所述沉淀池还包括沿所述泵站进水口处延伸的管道和与该延伸的管道连接的导流装置，该导流装置包括叶轮切割装置和与该延伸的管道连接的用于容纳叶轮切割装置的管道，所述叶轮切割装置包括在水流冲击下被动旋转的切割片，并且所述导流装置的所述管道与所述泵站进水口处延伸的管道在连接部分设置有敞开口。

9.根据权利要求6或7所述的一体化提升泵站，其中所述沉淀池还包括导流装置，该导流装置包括安装架和导流板，该导流板正对所述泵站进水口处水流进入的方向设置以减缓水流速度，水流从导流板的四周流入沉淀池。

10.根据权利要求7所述的一体化提升泵站，其中所述沉淀池还包括导流装置，该导流装置包括安装架和导流板，所述导流板的底部朝向所述泵站进水口方向弯折，并且弯折部分位于所述汇流件之上，以使得水流沿弯折部分落到所述汇流件的斜坡上。

11.根据权利要求6或7所述的一体化提升泵站，其中沉淀池还包括导流装置，该导流装置被设置为沿所述泵站进水口的切向方向延伸的螺旋下降通道，在螺旋下降通道内部的外边缘设置有多个滑泥槽板，便于引导水流中的杂质落到所述杂物收集装置内。

12.根据权利要求6所述的一体化提升泵站，其中所述控制装置还包括垃圾清理控制装置，其监控杂物收集装置中杂物的堆积厚度，并且在堆积厚度达到设定值时发出警报信号。

13.根据权利要求6所述的一体化提升泵站，其中所述沉淀池还包括提拉机构，并且所述沉淀池的顶部设置有检修口，所述杂物收集装置是收集篮，其连接到提拉机构的一端，所述提拉机构的另一端设置到检修口处，该收集篮能够通过该提拉机构提升到检修口之外。

14.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述泵房还包括用于检测沉淀池内的液位的检测装置，其包括设置于所述泵房与所述沉淀池之间的隔板上的安装口，与安装口连通的液位管，设置于该液位管的底部的排污阀，和位于所述液位管顶部的液位计。

15.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中，所述泵站出水口与所述泵站进水口设置在同一方向上。

16.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述泵房中的每个管道泵与所述泵房出水口之间设置有止回阀和阀门。

17.根据权利要求1所述的一体化提升泵站，其中所述泵房的底部设置有汇水槽，测量该汇水槽中的水位的液位计，和设置于汇水槽中的泵。

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