CN112105788A - 废水泵送站的警报管理模块 - Google Patents

废水泵送站的警报管理模块 Download PDF

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CN112105788A CN201980031809.1A CN201980031809A CN112105788A CN 112105788 A CN112105788 A CN 112105788A CN 201980031809 A CN201980031809 A CN 201980031809A CN 112105788 A CN112105788 A CN 112105788A
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Abstract

本公开涉及一种废水泵送站的警报管理模块(13)，所述废水泵送站具有布置成将废水泵出废水坑(1)的至少一个泵(9a，9b)，其中，该警报管理模块(13)被配置为处理指示废水坑(1)的填充水平的至少一个水平变量(h)和指示废水泵送站的泵送容量的至少一个容量变量(p％，P％，C％)，并且其中，该警报管理模块(13)被配置为仅在满足以下所有条件时才触发干预警报：a)至少一个水平变量(h)处于或高于预定警报水平阈值(hm)，b)至少一个水平变量(h)正在增加，以及c)至少一个容量变量(p％，P％，C％)低于容量阈值。

Description

废水泵送站的警报管理模块
技术领域
本公开大体上涉及废水泵送站的警报管理模块和用于操作废水泵送站的方法。
背景技术
用于废水处理厂的污水或废水收集系统通常包括一个或多个用于临时收集和缓冲废水的废水坑、水井或污水坑。通常，废水在重力流作用下被动地流入此类坑中和/或通过力源被主动地驱动。通常，一个、两个或更多个泵安装在每个坑中或每个坑处，以将废水泵出坑。如果在一定的时间段内废水的流入量大于流出量，则废水坑、水井或污水坑最终将溢出。应尽可能避免此类溢出，以避免对环境的影响。因此，已知的是，当达到一定的坑填充水平时会触发溢出警报。要求操作者和/或维护人员进行干预，并对此类溢出警报采取措施。
US 8,594,851B1描述了一种废水处理系统和一种用于减少在废水处理设施的操作中使用的能量的方法。
对于已知的警报管理系统来说，处理大量不同的同时发生的警报是一种挑战，操作者和/或维护人员必须决定对其中的哪些警报优先进行干预和采取措施。
发明内容
与这类已知的警报管理系统相反，本公开的实施例总共触发较少的警报，但是其中，较高比例的警报实际上对于操作者和/或维护人员进行干预并采取措施是有用的。
根据本公开的第一方面，提供了一种废水泵送站的警报管理模块，该废水泵送站具有布置成将废水泵出废水坑的至少一个泵，其中，该警报管理模块被配置为处理指示废水坑的填充水平的至少一个水平变量和指示废水泵送站的泵送容量的至少一个容量变量，并且其中，该警报管理模块被配置为仅在满足以下所有条件的情况下触发干预警报：
a)至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量正在增加，以及
c)至少一个容量变量低于容量阈值。
至少一个水平变量可以例如是填充高度h和/或静水压力ph，其指示废水坑的填充水平。至少一个容量变量可以例如是C％＝q/qref，即，测量或估计的流出量q除以参考流出量qref。即使容量变量实际上被理解为效率，也应注意，有意选择术语“容量变量”以区别于泵的技术术语“效率”。作为以上限定的替代，至少一个容量变量可以例如被限定为C％＝q-qref，即，测量或估计的流出量q减去参考流出量qref。
替代地或附加地，至少一个容量变量可以是
Figure BDA0002772743920000021
Figure BDA0002772743920000022
即，至少一个泵处或下游的测量的压力差Δp除以参考压力差Δpref的平方根。管道特性通常可以通过二阶多项式p＝rq2+p0来近似，其中，r是管道阻力参数，q是流出量，p0是零流量压力。因此，当泵下游的管道至少部分堵塞(即，管道阻力r大于干净管道的管道阻力r0)，但泵工作正常时，容量变量p％可能超过100％，甚至超过容量上限阈值(uppercapacity threshold)(例如105％)。但是，在管道干净的情况下，管道阻力r等于管道阻力r0，因此，当容量变量p％低于容量阈值时，表明泵出现问题。作为上述限定的替代，至少一个容量变量可以例如被限定为p％＝Δp-Δpref，即，至少一个泵处或至少一个泵下游的测量的压力差Δp和参考压力差Δpref之间的差。
替代地或附加地，至少一个容量变量可以是
Figure BDA0002772743920000023
其中，P是至少一个泵消耗的功率，P0是至少一个泵的零流量功耗，Pref是至少一个泵的参考功耗。泵可以是定速泵或调速泵。在调速泵的情况下，当至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值时，泵应以最大速度运行。当P0未知时，其在最大功耗用作参考功耗的情况下可以被近似为0.5·Pref。作为上述限定的替代，至少一个容量变量可以例如被限定为P％＝P-Pref，即，至少一个泵消耗的功率与参考功耗Pref之间的差。
容量阈值可以是预定的百分比(例如95％)或绝对值。容量阈值可以由操作者和/或维护人员进行调整和设置。上述第三条件c)(即至少一个容量变量是否低于容量阈值)在不抑制有用的干预警报的情况下使无实际意义的警报的数量最小化。例如，如果满足上述前两个条件a)和b)(即至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值并且至少一个水平变量正在增加)，但不满足上述第三个条件c)(即，至少一个容量变量处于或高于容量阈值)，则就操作者干预而言，警报是无实际意义的。在这种情况下，例如在大雨时，废水进入废水坑的流入量大于废水泵送站能够以最大容量泵出的量。因此不可避免会溢出，操作者对此无能为力。因此，在这种情况下不会触发干预警报。因此，经常操作多个废水坑的操作者和/或维护人员可以将精力集中在实际上触发了指示操作者可以通过采取措施(例如，切换、维修、更换、清洁泵或止回阀和/或清洁流出管)来改善情况的干预警报的那些坑上。
可选地，警报管理模块还可以被配置为如果满足以下所有条件，则触发信息警告：
a)至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量正在增加，以及
c)至少一个容量变量处于或高于容量阈值。
因此，在这种徒劳的情况下，操作者在预计将发生不可避免的溢出时仅接收信息警告而不是无实际意义的警报。
可选地，容量变量可以相对于预定参考容量或相对于统计确定的参考容量来确定。参考容量可以是例如参考流出量qref、参考压力Δpref和/或参考功耗Pref，其例如可以通过在正常无故障操作的限定的过去时间段上记录最大值或平均值或典型值来统计确定。替代地或附加地，参考流出量qref、参考压力Δpref和/或参考功耗Pref可以是基于废水泵送站和/或其泵的布置的固定的标称值。
可选地，警报管理模块还可以被配置为在满足以下所有条件的时间段期间统计确定参考容量作为容量变量的参考：
a)至少一个水平变量低于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量没有正在增加，以及
c)至少一个容量变量处于或高于容量阈值。
这些条件指示正常无故障操作的时间段，在此期间可以确定参考容量。
可选地，至少一个容量变量可以基于
-流量变量Δq，指示在将废水泵出废水坑的情况下，至少一个泵的出口处或出口下游的流量，
-压力变量p，指示在将废水泵出废水坑的情况下，至少一个泵的出口处或出口下游的压力，和/或
-功率变量P，指示在将废水泵出废水坑的情况下，由至少一个泵提供的液压动力。
流量变量q可由泵出口处或出口下游的流量计测量，或基于压力值或功率值进行估计。那么容量变量可以例如是C％＝q/qref，即，测量或估计的流量变量q除以参考流出量qref。压力变量Δp可以是由泵出口处或出口下游的压力传感器测量的压力差，从而容量变量则可以是
Figure BDA0002772743920000041
Figure BDA0002772743920000042
即，至少一个泵处或下游的测量的压力差Δp除以参考压力差Δpref的平方根。功率变量P可以由传感器测量和/或基于泵消耗的电功率、电压和/或电流。那么容量变量可以被限定为
Figure BDA0002772743920000043
泵的电功耗可以用作功率变量P，其指示当将废水泵出废水坑时由泵提供的液压动力(hydraulic power)。
可选地，警报管理模块还可以被配置为处理多个泵比容量变量(pump specificcapacity variable)，每个泵比容量变量指示布置成将废水泵出废水坑的多个泵中的一个的泵送容量。当至少一个水平变量低于预定警报水平阈值，即未满足用于干预警报的第一条件a)时，和/或当至少一个水平变量没有正在增加，即未满足用于干预警报的第二条件b)时，多个泵中的每一个的这种泵比容量变量允许在“正常”操作期间持续、定期或偶发地监测每个泵的容量。然后，在至少一个容量变量低于容量阈值，即满足用于干预警报的第三条件c)的情况下，可以警告操作者。操作者可以根据这种容量警告决定干预并采取措施以恢复废水泵送站的容量。
由于导致废水泵送站容量降低的潜在原因数量与泵的数量成比例，因此向操作者提供问题定位信息非常有用，以促进和加快恢复废水泵送站的容量的过程。在“正常”操作期间，优选地，这些泵不是同时运行，而是轮流地一次仅运行一台。优选地，所有泵的总运行时间和相关的磨损均匀地分布在各泵之间。优选地，如果坑中的废水水平超过对应的切换水平(低于警报水平阈值)，则除了已经运行的泵之外，仅打开第二泵、第三泵或更多个泵。类似地，如果坑中的废水水平低于对应的切换水平，则再次关闭除了已经运行的泵之外正在运行的第二泵、第三泵或更多个泵。
可选地，其中，该警报管理模块还可以被配置为触发包括问题定位信息的容量警告，其中，该问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵比容量变量低于容量阈值，其表明关联的泵存在问题，
b)只有一个泵比容量变量不低于容量阈值，其表明在关联的泵关闭的情况下通过关联的泵回流，或者
c)所有泵比容量变量均低于容量阈值或均高于容量上限阈值，其表明所有泵下游均出现管道堵塞。
一旦为每个泵i处理了泵比容量变量Ci％、pi％和/或Pi％，就可以对泵比容量变量进行比较，以将问题定位信息添加到容量警告中。例如，如果只有一个泵比容量变量低于容量阈值，则表明关联的泵存在问题。另一方面，如果只有一个泵比容量变量不低于容量阈值，则表明通过所述泵回流，关联的泵处的止回阀可能泄漏。这意味着，其他泵通过所述泵将废水泵送回坑中，这导致所有其他泵的泵比容量变量降低。如果所有泵比容量变量Ci％、pi％和/或Pi％都低于容量阈值，或者在pi％高于容量上限阈值的情况下，则表明所有泵下游的管道堵塞。因此，操作者能够基于容量警告中的问题定位信息来切换、维修和/或更换指定的有问题的泵或止回阀，或清洁管道。
可选地，警报管理模块还可以被配置为处理多对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量，每对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量指示布置成将废水泵出废水坑的多个泵中的一个的泵送容量，并且其中，警报管理模块被配置为触发包括问题定位信息的容量警告，其中，该问题定位信息基于是否：a)只有一个泵的第一泵比容量变量和第二泵比容量变量均低于容量阈值，其表明关联的泵存在问题，
b)只有一个泵的第一泵比容量变量不低于容量阈值，其表明在关联的泵关闭的情况下通过关联的泵回流，
c)所有泵的第一泵比容量变量均高于容量上限阈值，并且所有泵的第二泵比容量变量均未低于容量阈值，其表明所有泵下游均出现管道堵塞，或
d)除一个泵外，所有泵的第一泵比容变量均高于容量上限阈值，并且除所述一个泵外，所有泵的第二泵比容变量均不低于容量阈值，其表明所有泵的下游出现管道堵塞并且所述一个泵存在问题。
例如，第一泵比容量变量可以是pi％，第二泵比容量变量可以是Ci％或Pi％。为了提高问题定位信息的可靠性和复杂性，处理多对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量是有利的。例如，当处理每个泵的第一泵比容量变量和第二泵比容量变量两者时，每个泵的冗余容量信息更加可靠，因为例如当的第一泵比容量变量和第二泵比容量变量均低于容量阈值时，错误容量警告的可能性较小。然而，当第一泵比容量变量和第二泵比容量变量不同地指示时，它们中的一个可以被赋予更高的权重以指示问题。例如，当所有泵的第一泵比容量变量pi％都高于容量上限阈值(例如，105％)，但是所有泵的第二泵比容量变量Ci％或Pi％都高于容量阈值时，在这种情况下，基于pi％的权重高于Ci％或Pi％，仍然表明所有泵的下游出现管道堵塞。此外，当除了一个泵外的所有泵的第一泵比容量变量pi％高于容量上限阈值(例如，105％)，并且除所述一个泵外的所有泵的第二泵比容量变量Ci％或Pi％不低于容量阈值时，可以在问题定位信息中表明管道堵塞和所述一个泵存在问题同时出现。
与上述警报管理模块类似，根据本公开的第二方面，提供了一种用于操作废水泵送站的方法，该废水泵送站具有布置成将废水泵出废水坑的至少一个泵，所述方法包括：
-处理指示废水坑的填充水平的至少一个水平变量和指示废水泵送站的泵送容量的至少一个容量变量，以及
-仅在满足以下所有条件的情况下触发干预警报：
a)至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量正在增加，以及
c)至少一个容量变量低于容量阈值。
可选地，该方法还可以包括：
-在满足以下所有条件的情况下，触发信息警告：
a)至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量正在增加，以及
c)至少一个容量变量处于或高于容量阈值。
可选地，容量变量可以相对于预定参考容量和/或相对于统计确定的参考容量来确定。
可选地，该方法还可以包括：
-在满足以下所有条件的时间段期间统计确定参考容量作为容量变量基础的参考容量：
a)至少一个水平变量低于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量没有正在增加，以及
c)至少一个容量变量处于或高于容量阈值。
可选地，至少一个容量变量可以基于
-流量变量，指示在将废水泵出废水坑的情况下，至少一个泵的出口处或出口下游的流量，
-压力变量，指示在将废水泵出废水坑的情况下，至少一个泵的出口处或出口下游的压力，和/或
-功率变量，指示当将废水泵出废水坑时，由至少一个泵提供的液压动力。
可选地，至少一个容量变量可以基于分别在至少一个泵的出口处或出口下游的至少一个压力传感器或流量传感器提供的至少一个压力信号或流量信号。
可选地，至少一个容量变量可以基于由至少一个泵消耗的电变量，例如功率、电压和/或电流。
可选地，至少一个容量变量可以基于在将废水泵出废水坑的情况下至少一个泵的出口处或出口下游的实际压力与满足以下所有条件的时间段期间确定的参考压力之间的比率：
a)至少一个水平变量低于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量没有正在增加，以及
c)至少一个容量变量处于或高于容量阈值。
可选地，该方法还可以包括：
-处理多个泵比容量变量，每个泵比容量变量指示布置成将废水泵出废水坑的多个泵中的一个的泵送容量。
可选地，该方法还可以包括：
-触发包括问题定位信息的容量警告，其中，该问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵比容量变量低于容量阈值，其表明关联的泵存在问题，
b)只有一个泵比容量变量不低于容量阈值，其表明在关联的泵关闭的情况下通过关联的泵回流，或者
c)所有泵比容量变量均高于容量上限阈值，其表明所有泵下游均出现管道堵塞。
可选地，该方法还可以包括：
-处理多对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量，每对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量指示布置成将废水泵出废水坑的多个泵中的一个的泵送容量，以及
-触发包括问题定位信息的容量警告，其中，该问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵的第一泵比容量变量和第二泵比容量变量均低于容量阈值，其表明关联的泵存在问题，
b)只有一个泵的第一泵比容量变量不低于容量阈值，其表明关联的泵的下游存在问题，
c)所有泵的第一泵比容量变量均高于容量上限阈值，并且所有泵的第二泵比容量变量均不低于容量阈值，其表明所有泵下游均出现管道堵塞，或
d)除一个泵外，所有泵的第一泵比容变量均高于容量上限阈值，并且除所述一个泵外，所有泵的第二泵比容变量均不低于容量阈值，其表明所有泵的下游出现管道堵塞并且所述一个泵存在问题。
上述警报管理模块和/或上述方法的一些或所有步骤可以以已编译或未编译软件代码的形式实现，已编译或未编译软件代码存储在计算机可读介质上，具有用于执行该方法的指令。替代地或附加地，一些或所有方法步骤可以由基于云的系统中的软件执行，特别是警报管理模块可以部分或完全地在计算机和/或基于云的系统中实现。
附图说明
现在将参考以下附图以示例的方式描述本公开的实施例，其中：
图1示出了具有一个泵的废水泵送站的废水坑的示意性剖视图，其中，废水泵送站与根据本公开的警报管理模块的示例连接；
图2示出了具有两个泵的废水泵送站的废水坑的示意性剖视图，其中，废水泵送站与根据本公开的警报管理模块的示例连接；
图3示出了废水泵送站链的示意图，其中，每个废水泵送站与根据本公开的警报管理模块的示例连接；
图4示出了在具有两个泵的废水泵送站的正常运行期间随时间的水平变量和不同的容量变量的示意图，其中，废水泵送站与本公开的警报管理模块的示例连接和/或根据本公开的方法的示例进行操作；
图5示出了在具有两个泵的废水泵送站的徒劳(futile)的情况期间随时间的水平变量和不同的容量变量的示意图，其中，废水泵送站与本公开的警报管理模块的示例连接和/或根据本公开的方法的示例进行操作；
图6示出了在第一情况下随时间的水平变量和不同的容量变量的示意图，其中，干预警报通过根据本公开的警报管理模块和/或方法的示例触发；
图7示出了在第二情况下随时间的水平变量和不同的容量变量的示意图，其中，干预警报通过根据本公开的警报管理模块和/或方法的示例触发；
图8示出了针对三种不同情况的随时间的水平变量和不同的容量变量的示意图，其中，干预警报通过根据本公开的警报管理模块和/或方法的示例触发；以及
图9示出了根据本公开的方法的示例的步骤的示意图。
具体实施方式
图1示出了废水泵送站的废水坑1。废水坑1具有一定的高度H，并且可以通过流入端口3填充。废水的当前水平表示为h，并且可以借助于位于废水坑1底部的水平传感器5(例如，静水压力传感器)和/或超声波测距仪连续地或定期地监测，该超声波测距仪用于通过检测由废水表面反射的超声波来确定坑1中的废水的表面位置。替代地或附加地，废水坑1可以在一个或多个预定水平处配备有一个或多个光电传感器或其他种类的传感器，以简单地指示废水是否已经达到相应的预定水平。
废水泵送站还包括靠近废水坑1的底部的流出端口7，其中，流出端口7与泵9a流体连接，用于将废水从废水坑泵入压力总管道(force main)11中。在泵9a浸入废水坑1中的情况下，泵9a的入口可以是流出端口7。如图1和图2所示，泵9a可以布置在废水坑1的外部或以潜水泵的形式浸入废水坑1的底部。
警报管理模块13与水平传感器5信号连接，以经由有线或无线信号连接15接收指示废水坑1的填充水平的水平信号。警报管理模块13被配置为将水平信号处理为水平变量h，以便监测水平变量h是否处于或高于预定警报水平阈值hm。
图1和图2示出了用于警报管理模块13的另一信号连接的三个选项，它们中的任何一个都可以单独实现或者与其他一个或两个选项组合实现。第一选项是与在泵9a处或在泵9a下游的压力传感器19的有线或无线信号连接17。第二选项是与泵9a的功率电子器件或泵9a中的功率传感器的有线或无线信号连接21。第三选项是与在泵9a处或在泵9a下游的流量计25的有线或无线信号连接23。信号连接15、17、21、23可以是单独的通信信道，也可以组合在公共通信信道或总线中。警报管理模块13被配置为经由信号连接17、21、23接收相应的压力、功率和/或流量信号，并且处理相应的容量变量，其中容量变量指示废水泵送站的泵送容量。
使用来自位于泵9a处或泵9a下游的压力传感器19的压力信号的第一选项为警报管理模块13提供处理容量变量的机会，该容量变量被限定为
Figure BDA0002772743920000101
即，至少一个泵处或至少一个泵下游的测量的压力差Δp除以参考压力差Δpref的平方根。压力差Δp可以是Δp＝p-p0，即，测量的压力值p减去测量的零流量压力值p0。
使用来自泵9a的泵功率电子器件或泵9a处的功率传感器的功率信号的第二选项为警报管理模块13提供处理容量变量的机会，该容量变量被限定为
Figure BDA0002772743920000102
其中，P是至少一个泵消耗的功率，P0是至少一个泵的零流量功耗，Pref是至少一个泵的参考功耗。泵可以是定速泵或调速泵。在调速泵的情况下，当至少一个水平变量处于或高于预定警报水平阈值时，泵应以最大速度运行。当P0未知时，其在最大功耗用作参考功耗的情况下可以被近似为0.5·Pref。
从流量计25接收流量信号的第三选项可以用于处理容量变量，该容量变量被限定为C％＝q/qref，即，测量的流出量q除以参考流出量qref。然而，由于流量计25可能相当昂贵并且可能需要定期维护，因此可能优选的是估计流出量q。例如，可以通过
Figure BDA0002772743920000111
来估计流量q，其中，s是处于运行中的泵的数量，ω是泵速，Δp是测量的压力差，P是处于运行中的泵的功耗，而λ0、λ1、λ2和λ3是泵制造商已知的或通过校准确定的泵参数。
在容量变量的以上三个选项中的任何一个中，容量变量可以相对于预定的或统计确定的参考容量来确定。参考容量可以是例如参考流出量qref、参考压力Δpref和/或参考功耗Pref，其例如可以通过在正常无故障操作的限定的过去时间段上记录最大值或平均值或典型值来统计确定。替代地或附加地，参考流出量qref、参考压力Δpref和/或参考功耗Pref可以是基于废水泵送站和/或废水泵送站的泵的布置的固定的标称值。
警报管理模块13被配置为基于水平变量和至少一个容量变量来触发干预警报，以在输出装置27上输出干预警报。输出装置27可以是移动或固定装置上的显示器和/或扬声器，以使操作者注意到作为干预警报的视觉和/或听觉信号。干预警报仅在满足以下所有条件的情况下由警报管理模块13触发：
a)至少一个水平变量h处于或高于预定警报水平阈值D，
b)至少一个水平变量h正在增加，以及
c)至少一个容量变量p％、P％和/或C％低于容量阈值(例如，95％)。
因此，如果仅满足前两个条件a)和b)，而不满足第三条件c)，则不会触发干预警报。在由于废水泵送站无法应付的过多污水流入而导致的不可避免的溢出的这类情况下，则可能触发信息警告。可以告知操作者这种情况，但不会要求其进行干预，因为容量变量很高，表明操作者无论如何也无法通过干预显著地改善这种情况。
图3示出了通过相应的压力总管道11连接的废水泵送站的链，通过该压力总管道11，较低水平的废水泵送站能够克服重力将废水泵送到下一个较高水平的废水泵送站。由于每个废水泵送站都由警报管理模块13进行监测，因此很可能例如在大雨时，在警报管理模块13没有监测用于区分干预警报和信息警告的至少一个容量变量p％、P％和/或C％的情况下，所有废水泵送站将同时显示警报情况。警报管理模块13仅针对低容量变量p％、P％和/或C％指示操作者可以通过干预来改善状况的那些废水泵送站触发干预警报。
图4示出了在如图2所示的两泵系统的正常无故障泵循环的时间段A、B、C、D、…、K和L期间，在时间t内的水平变量h，以及根据容量变量的三个选项的压力p、功耗P和/或测量或估计的流出量q的四个图。图4通过水平虚线表示水平变量h的四个阈值，即停止水平阈值h0、第一启动水平阈值h1、第二启动水平阈值h2和警报水平阈值hm。
在图4所示的第一时间段A期间，废水水平在停止水平阈值h0和第一启动水平阈值h1之间增加。此时没有泵在运行。因此，没有流出量p，没有功耗P。压力p等于零流量压力p0，即压力差Δp＝p-p0为零。
一旦废水水平达到第一启动水平阈值h1，则在第二时间段B中启动两个泵9a、9b中的第一泵9a，从而以产生压力p的功耗P驱动流出量q。流出量q高于流入废水坑1的流入量，因此水平变量h下降。应当注意，仅操作废水泵送站的两个泵之一意味着废水泵送站以一半或更少的容量运行。容量变量
Figure BDA0002772743920000121
和/或因此C％＝q/qref远低于100％。显然，以这种低容量运行旨在节省能源，因为不需要更高的容量。例如，在使用调速泵作为备选的情况下，两个泵都可能以半速运行。没有警报情况，因为水平变量既未超出警报水平阈值hm(条件a))，也未增加(条件b))。当水平变量下降到低于停止水平阈值h0时，第一泵9a停止，以防止泵9a空转。
在第三时间段C期间，流入量高于第一时间段A期间的流入量。一旦废水水平再次达到第一启动水平阈值h1，则在第四时间段D中启动两个泵9a、9b中的第二泵9b，从而以产生压力p的功耗P来驱动流出量q。泵可以交替运行，以在泵之间均匀地分配工作时间和对应的磨损。但是，此时流出量q仍然低于流入废水坑1的流入量，因此在第四时间段D期间，水平变量h仍然升高。
一旦废水水平达到第二启动水平阈值h2，除了已经运行的第二泵9b之外，在第五时间段E中启动第一泵9a。现在，所有可用的泵都以最大容量运行废水泵送站。容量变量
Figure BDA0002772743920000131
和/或因此C％＝q/qref接近100％。两个泵9a、9b以参考功耗Pref共同产生的接近qref(其优选地是最大流出量)的流出量高于流入量，导致第五时间段E期间废水水平h下降。当水平变量下降到低于停止水平阈值h0时，两个泵9a、9b都停止以防止泵9a、9b空转。
在随后的时间段F、G和H期间，情况与具有相同流入量的时间段C、D和E相同，唯一的区别是第一泵9a在时间段G中启动，第二泵9b在时间段H期间加入。
在时间段I期间，流入量下降到第一时间段A期间的水平。因此，在时间段J、K和L期间，泵9a、9b中仅一个泵就足以将废水水平h降低至停止水平阈值h0。
废水泵送站以最大容量无故障运行的时间段E和H可用于统计确定参考流出量qref、参考压力Δpref和/或参考功耗Pref。例如，最大容量下的几个无故障泵循环中的最大值可以被记录为相应的参考值。在时间段E和H期间满足以下条件：
a)水平变量h低于预定警报水平阈值hm，
b)水平变量h没有正在增加，以及
c)容量变量
Figure BDA0002772743920000132
和/或C％＝q/qref处于或高于容量阈值(例如，95％)。
图5示出了在时间段F和G期间水平变量h高于警报水平阈值hm的情况。由于时间段E中，水平变量h高于水平阈值h2，因此两个泵9a、9b在时间段E、F、G和H期间以最大容量运行，以尝试降低废水水平h。但是，流入量太大，以至于废水泵送站的最大容量不足以防止水平变量h上升到警报水平阈值hm以上。在时间段G和H中，流入量已经减少，从而泵9a、9b可以使废水水平h再次低于警报水平阈值hm。重要的是要注意，警报管理模块13在时间段F和G期间不会触发干预警报。在时间段E、F、G和H期间，容量变量
Figure BDA0002772743920000141
和/或C％＝q/qref处于或高于容量阈值(例如，95％)。废水泵站尽其所能地根据坑所得到的来运行(operate as pit as it gets)，因此，操作者将无法通过干预来改善情况。
在图6中示出了与图5类似的流入量情况。但是，从时间段D可以看出，在该时间段D期间，仅第二泵9b正在运行，第二泵9b出了问题。假设两个泵9a、9b是相同的，因此应具有相似的性能，与仅第一泵9a运行的时间段B相比，较低的压力值p、较低的功率值P和/或较低的流量值q令人震惊。因此，当两个泵在时间段E、F、G和H运行以便降低废水水平h时，容量变量
Figure BDA0002772743920000142
和/或C％＝q/qref低于容量阈值(例如95％)。因此，在时间段F期间触发了干预警报。由于废水水平h不再增加，因此在时间段G中该警报关闭。
如前所述，在表明第二泵的容量较低的时间段D中预见到干预警报。因此，在时间段B和D期间为每个泵i处理泵比容量变量
Figure BDA0002772743920000143
Figure BDA0002772743920000144
和/或Ci％＝qi/(0.5·qref)，以便在时间段D期间触发包括问题定位信息的容量警告。在这种情况下，问题定位信息指示第二泵9b有问题。因此，操作者能够在触发干预警报之前或之时迅速干预第二泵9b。
在图7中，两个泵的泵比容量变量
Figure BDA0002772743920000151
Figure BDA0002772743920000152
和/或Ci％＝qi/(0.5·qref)均低于容量阈值(例如，95％)。因此，当两个泵在时间段E、F、G和H运行以便降低废水水平h时，容量变量
Figure BDA0002772743920000153
和/或C％＝q/qref低于容量阈值(例如，95％)。因此，在时间段F期间触发了干预警报。由于废水水平h不再增加，因此在时间段G中该警报关闭。与图6一样，在表明两个泵都具有低容量的时间段B和D中预见了图7中的干预警报。在这种情况下，问题定位信息表明两个泵的下游出现管道堵塞。因此，操作者能够在触发干预警报之前或之时快速清洁两个泵下游的管道。
图8示出了处理多于一个的容量变量可能是有利的。这不仅是因为冗余可以减少错误，而且还可以获取有关问题情况的原因的进一步信息。图8示出了三种不同的情景I、II和III，其中，随着时间废水水平h的发展类似，但是容量变量的发展不同。第一情景I是由一个泵中的堵塞造成的。第二情景II是由流回废水坑1的泄漏造成的。第三情景III是由两个泵下游的管道堵塞造成的。
在所有三种情景I、II和III中，容量变量C％＝q/qref均低于95％的容量阈值。因此，在所有三种情景I、II和III中，警报管理模块13将在废水水平h高于警报水平阈值hm并且仍在上升的时间段期间基于容量变量C％＝q/qref触发警报。
但是，如果警报管理模块13仅处理容量变量
Figure BDA0002772743920000154
将在两个泵下游的管道堵塞的第三情景III中显示p％>105。因此，在处理成对的容量变量[C％，p％]的情况下，可以触发警报并且可以触发其中问题定位信息指示两个泵下游的管道堵塞的容量警告。
类似地，如果警报管理模块13仅处理容量变量
Figure BDA0002772743920000155
则将在泄漏流回坑1的第二情景II中显示P％>105％。因此，当处理成对的容量变量[C％，P％]时，可以触发干预警报和其中问题定位信息指示泄漏流回坑1的容量警告。类似地，通过处理成对的容量变量[p％，P％]可以识别一个泵出现问题的第一情景I。优选地，可以处理成对的泵比容量变量[Ci％，pi％]、[Ci％，Pi％]和/或[pi％，Pi％]，以识别哪个泵可能是问题的原因。
图9示出了用于废水泵送站中的警报处理的方法步骤的示例。在第一步骤901中，参考容量值Cref、pref和/或Pref可以在废水泵送站的无故障运行期间统计确定。在第二步骤903中，可以处理指示废水坑的填充水平的至少一个水平变量h和至少一个容量变量
Figure BDA0002772743920000161
和/或C％＝q/qref。处理水平变量和容量变量的步骤903可以在确定参考容量值的步骤901之前或期间进行。在这种情况下，预定的参考容量值可用于启动处理容量变量。在接下来的步骤905中，检查是否满足以下所有条件：
a)至少一个水平变量h处于或高于预定警报水平阈值hm，
b)至少一个水平变量h正在增加，以及
c)至少一个容量变量变量
Figure BDA0002772743920000162
和/或C％＝q/qref低于容量阈值(例如，95％)。
如果在步骤905中，所有条件都得到满足，则在步骤907中触发干预警报。如果在步骤905中，不是所有条件都得到满足，则接下来可以进行进一步的检查909，其中检查是否满足以下所有条件：
a)至少一个水平变量h处于或高于预定警报水平阈值hm，
b)至少一个水平变量h正在增加，以及
c)至少一个容量变量变量
Figure BDA0002772743920000163
和/或C％＝q/qref处于或高于容量阈值(例如，95％)。
如果在步骤909中，所有条件都得到满足，则在步骤911中触发信息警告。这意味着不可避免的溢出很可能发生，并且操作者的干预将是徒劳的。如果在步骤909中，不是所有条件都得到满足，则接下来可以进行进一步的检查913，其中检查是否满足以下所有条件：
a)至少一个水平变量低于预定警报水平阈值，
b)至少一个水平变量没有正在增加，以及
c)至少一个容量变量处于或高于容量阈值。
如果在步骤913中，所有条件都得到满足，则废水泵送站可以正常工作而没有任何故障指示，从而可以再次执行确定参考容量值的第一步901。
其中，在上述描述中，提及的整体或元素具有已知的、明显的或可预见的等同物，这样的等同物被包括在本文中，就如同在此单独阐述的那样。为了确定本公开的真正范围，应参照权利要求书，应认为本公开的真正范围包括了任何这种等同物。读者还将认识到，被描述为可选、优选、有利、方便等的本公开的整体或特征是可选的，它们并不限制独立权利要求的范围。
上面的实施例被理解为本公开的说明性示例。应理解的是，关于任何一个实施例描述的任何特征可单独使用或与描述的其它特征组合使用，并且还可与任何其它实施例的一个或更多个特征或任意其它实施例的任意组合组合使用。虽然已示出并描述了至少一个示例性实施例，应理解的是，对于本领域普通技术人员而言，其它修改、替换和替代方案是显而易见的，并且可以在不脱离本文描述的主题的范围的情况下做出改变，并且本申请意在涵盖本文所讨论的具体实施例的任意改编或变型。
此外，"包括"不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。此外，已参照上面的示例性实施例中的一个描述的特性或步骤还可与上面描述的其它示例性实施例的其它特性或步骤组合使用。方法步骤可以按任意顺序或并行地应用，或者可组成另一方法步骤的一部分或更详细的版本。应该理解的是，在本文所批准的专利的范围内应该包含所有这些合理且适当的修改，它们都落在本领域的贡献的范围内。这些修改、替换和替代方案可在不偏离本公开的精神和范围的情况下作出，本公开的精神和范围应从所附权利要求和它们的法律等同范围中确定。
参考标记列表：
1 废水坑
3 流入端口
5 水平传感器
7 流出端口
9a，9b 泵
11 压力总管道
13 警报管理模块
15 水平传感器和警报管理模块之间的信号连接
17 压力传感器和警报管理模块之间的信号连接
19 压力传感器
21 泵与警报管理模块之间的信号连接
23 流量传感器和警报管理模块之间的信号连接
25 流量传感器
27 输出装置
901 确定参考容量
903 处理水平变量和容量变量
905 检查干预警报的条件
907 触发干预警报
909 检查信息警告条件
911 触发信息警告
913 检查用于确定参考容量的条件
p％ 基于压力的容量变量
P％ 基于泵的功耗的容量变量
C％ 基于流量的容量变量
pref 基于压力的参考容量
Pref 基于泵的功耗的参考容量
Cref 基于流量的参考容量
pi％ 基于压力的泵比容量变量
Pi％ 基于泵的功耗的泵比容量变量
Ci％ 基于流量的泵比容量变量
H 废水水平变量
h0 停止水平阈值
h1 第一启动水平阈值
h2 第二启动水平阈值
hm 警报水平阈值
H 废水坑的高度

Claims (22)

1.一种废水泵送站的警报管理模块(13)，所述废水泵送站具有布置成将废水泵出废水坑(1)的至少一个泵(9a，9b)，其中，所述警报管理模块(13)被配置为处理指示废水坑(1)的填充水平的至少一个水平变量(h)和指示废水泵送站的泵送容量的至少一个容量变量(p％，P％，C％)，并且其中，所述警报管理模块(13)被配置为仅在满足以下所有条件的情况下触发干预警报：
a)所述至少一个水平变量(h)处于或高于预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)低于容量阈值。
2.根据权利要求1所述的警报管理模块(13)，其中，所述警报管理模块(13)还被配置为在满足以下所有条件的情况下，触发信息警告：
a)所述至少一个水平变量(h)处于或高于所述预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)处于或高于所述容量阈值。
3.根据权利要求1或2所述的警报管理模块(13)，其中，所述容量变量(p％，P％，C％)相对于预定参考容量(pref，Pref，Cref)或相对于统计确定的参考容量(pref，Pref，Cref)来确定。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述警报管理模块(13)还被配置为在满足以下所有条件的时间段期间统计确定参考容量(pref，Pref，Cref)作为容量变量(p％，P％，C％)的基础：
a)所述至少一个水平变量(h)低于所述预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)没有正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)处于或高于所述容量阈值。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于
-流量变量(q)，指示在将废水泵出废水坑(1)的情况下，所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的流量，
-压力变量(p)，指示在将废水泵出废水坑(1)的情况下，所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的压力，和/或
-功率变量(P)，指示在将废水泵出废水坑(1)的情况下，由所述至少一个泵(9a，9b)提供的液压动力。
6.根据前述权利要求中任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于在所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的至少一个压力传感器(19)或流量传感器(25)分别提供的至少一个压力信号(p)或流量信号(q)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于由所述至少一个泵(9a，9b)消耗的电变量，例如功率、电压和/或电流。
8.根据前述权利要求中任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于在将废水泵出废水坑(1)的情况下所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的实际压力(p)与满足以下所有条件的时间段期间确定的参考压力(pref)之间的比率：
a)所述至少一个水平变量(h)低于所述预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)没有正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)处于或高于容量阈值。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述警报管理模块(13)还被配置为处理多个泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)，每个泵比容量变量指示布置成将废水泵出废水坑(1)的多个泵(9a，9b)中的一个的泵送容量。
10.根据权利要求9所述的警报管理模块(13)，其中，所述警报管理模块(13)还被配置为触发包括问题定位信息的容量警告，其中，所述问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)低于所述容量阈值，其表明关联的泵(9a，9b)存在问题，
b)只有一个泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)不低于所述容量阈值，其表明在关联的泵(9a，9b)关闭的情况下通过关联的泵(9a，9b)回流，或者
c)所有泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均低于所述容量阈值或均高于容量上限阈值，其表明所有泵(9a，9b)的下游均出现管道堵塞。
11.根据前述权利要求中任一项所述的警报管理模块(13)，其中，所述警报管理模块(13)还被配置为处理多对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量([Ci％,pi％]，[Ci％,Pi％]，[pi％,Pi％])，每对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量([Ci％,pi％]，[Ci％,Pi％]，[pi％,Pi％])指示布置成将废水泵出废水坑(1)的多个泵(9a，9b)中的一个泵的泵送容量，并且其中，所述警报管理模块(13)被配置为触发包括问题定位信息的容量警告，其中，所述问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵(9a，9b)的第一泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)和第二泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均低于容量阈值，其表明关联的泵(9a，9b)存在问题，
b)只有一个泵(9a，9b)的第一泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)不低于所述容量阈值，其表明在关联的泵关闭(9a，9b)的情况下通过关联的泵关闭(9a，9b)回流，
c)所有泵(9a，9b)的第一泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均高于容量上限阈值，并且所有泵的第二泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均不低于容量阈值，其表明所有泵(9a，9b)的下游均出现管道堵塞，或
d)除一个泵(9a，9b)外，所有泵(9a，9b)的第一泵比容变量(pi％，Pi％，Ci％)均高于容量上限阈值，并且除所述一个泵(9a，9b)外，所有泵(9a，9b)的第二泵比容变量(pi％，Pi％，Ci％)均不低于容量阈值，其表明所有泵(9a，9b)的下游出现管道堵塞并且所述一个泵(9a，9b)存在问题。
12.一种用于操作废水泵送站的方法，所述废水泵送站具有布置成将废水泵出废水坑(1)的至少一个泵(9a，9b)，所述方法包括：
-处理(903)指示废水坑(1)的填充水平的至少一个水平变量(h)和指示废水泵送站的泵送容量的至少一个容量变量(p％，P％，C％)，以及
-仅在满足以下所有条件的情况下触发(907)干预警报：
a)所述至少一个水平变量(h)处于或高于预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)低于容量阈值。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
-在满足以下所有条件的情况下，触发(911)信息警告：
a)所述至少一个水平变量(h)处于或高于预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)处于或高于容量阈值。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述容量变量(p％，P％，C％)相对于预定参考容量(pref，Pref，Cref)和/或相对于统计确定的参考容量(pref，Pref，Cref)来确定。
15.根据权利要求12至14中的任一项所述的方法，还包括：
-在满足以下所有条件的时间段期间统计确定(901)参考容量(pref，Pref，Cref)作为容量变量的基础：
a)所述至少一个水平变量(h)低于所述预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)没有正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)处于或高于所述容量阈值。
16.根据权利要求12至15中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个容量变量基于
-流量变量(q)，指示在将废水泵出废水坑(1)的情况下，所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的流量，
-压力变量(p)，指示在将废水泵出废水坑(1)的情况下，所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的压力，和/或
-功率变量(P)，指示在将废水泵出废水坑(1)的情况下，由所述至少一个泵(9a，9b)提供的液压动力。
17.根据权利要求12至16中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于在所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的至少一个压力传感器(19)或流量传感器(25)分别提供的至少一个压力信号(p)或流量信号(q)。
18.根据权利要求12至17中的任一项所述的方法，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于由所述至少一个泵消耗的电变量，例如功率、电压和/或电流。
19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，其中，所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)基于在将废水泵出废水坑(1)的情况下所述至少一个泵(9a，9b)的出口处或出口下游的实际压力(p)与满足以下所有条件的时间段期间确定的参考压力(pref)之间的比率：
a)所述至少一个水平变量(h)低于所述预定警报水平阈值(hm)，
b)所述至少一个水平变量(h)没有正在增加，以及
c)所述至少一个容量变量(p％，P％，C％)处于或高于容量阈值。
20.根据权利要求12至19中的任一项所述的方法，还包括：
-处理多个泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)，每个泵比容量变量指示布置成将废水泵出废水坑(1)的多个泵(9a，9b)中的一个的泵送容量。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
-触发包括问题定位信息的容量警告，其中，所述问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)低于所述容量阈值，其表明关联的泵(9a，9b)存在问题，
b)只有一个泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)不低于容量阈值，其表明在关联的泵(9a，9b)关闭的情况下，通过关联的泵(9a，9b)回流，或者
c)所有泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均高于容量上限阈值，其表明所有泵(9a，9b)的下游均出现管道堵塞。
22.根据权利要求12至21中的任一项所述的方法，还包括：
-处理多对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量([Ci％,pi％]，[Ci％,Pi％]，[pi％,Pi％])，每对第一泵比容量变量和第二泵比容量变量([Ci％,pi％]，[Ci％,Pi％]，[pi％,Pi％])指示布置成将废水泵出废水坑(1)的多个泵(9a，9b)中的一个泵的泵送容量，
-触发包括问题定位信息的容量警告，其中，所述问题定位信息基于是否：
a)只有一个泵的第一泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)和第二泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均低于容量阈值，其表明关联的泵(9a，9b)存在问题，
b)只有一个泵(9a，9b)的第一泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)不低于所述容量阈值，其表明关联的泵关闭(9a，9b)的下游存在问题，
c)所有泵(9a，9b)的第一泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均高于容量上限阈值，并且所有泵的第二泵比容量变量(pi％，Pi％，Ci％)均不低于容量阈值，其表明所有泵(9a，9b)的下游均出现管道堵塞，或
d)除一个泵(9a，9b)外，所有泵(9a，9b)的第一泵比容变量(pi％，Pi％，Ci％)均高于容量上限阈值，并且除所述一个泵(9a，9b)外，所有泵(9a，9b)的第二泵比容变量(pi％，Pi％，Ci％)均不低于容量阈值，其表明所有泵(9a，9b)的下游出现管道堵塞并且所述一个泵(9a，9b)存在问题。
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