CN207586777U - 进水泵房恒液位多级流量控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种进水泵房恒液位多级流量控制装置,包括与进水泵房连接的软起泵与变频泵，软起泵与变频泵并联，其特征是：所述并联软启泵和变频泵输出管道端连接流量计，所述流量计通过信号电缆将流量数据信号传输到PLC，并构成流量的副控变量回路；进水泵房设有液位计，所述液位计通过信号电缆将液位数据信号传输到PLC，构成实际液位与设定液位差值的液位主控变量回路；流量的副控变量回路与液位主控变量回路共同构成恒液位多级流量控制系统。有益效果：本实用新型将单闭环系统变为双闭环系统，在保证液位的同时，兼顾流量的稳定，可以适应工业园区高低峰的流量波动，使进水泵房系统的抗干扰性明显增强。
Description
技术领域
本实用新型属于污水处理领域，尤其涉及一种进水泵房恒液位多级流量控制装置.
背景技术
进水泵房作用是将化工区排放的污水从进水泵房提升至后续工艺环节。当污水厂进水泵房前池为大型调节池时，由于池容足够大，不用考虑前池液位过高影响整个化工区的排水，进水泵房采用软启泵和变频泵相配合，采用恒流量控制。当污水厂蓄水池为污水井时，由于池容很小，一般采用恒液位控制，当液位大于设定液位时，变频泵频率上升，当频率满频液位仍上升时，启动新的软启泵或变频泵。当液位小于设定液位时，变频泵频率下降，当频率低频液位继续下降时，停止已启动的软启泵或变频泵。系统存在的缺点是，整个进水系统是根据液位运行，造成化工区大量排污时，进水泵房液位上升过快，系统为保持恒液位，则大量开启水泵，造成流量过大；而化工区少量排污时，进水泵房液位下降过快，则大量关闭水泵，造成流量过小，后续工艺混乱，究其原因，是因为传统的自动控制采用PID调频，单输入单输出，无论输入为液位或是流量，输出总为频率，为单闭环控制系统。为保证化工区的正常排水，必须保证进水液位不能超限，可以采取增加进水前池池容的设计，减少液位超限的可能，采取恒流量保证后续工艺出水达标，或运行人员随时调整控制流量保证液位不能超限，且流量不能幅度过大，影响后续工艺处理。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种进水泵房恒液位多级流量控制装置,解决了进水泵房恒液位控制时引起的进水流量大幅波动问题。
本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种进水泵房恒液位多级流量控制装置,包括与进水泵房连接的软起泵与变频泵，软起泵与变频泵并联，其特征是：所述并联软启泵和变频泵输出管道端连接流量计，所述流量计通过信号电缆将流量数据信号传输到PLC，并构成流量的副控变量回路；进水泵房设有液位计，所述液位计通过信号电缆将液位数据信号传输到PLC，构成实际液位与设定液位差值的液位主控变量回路；流量的副控变量回路与液位主控变量回路共同构成恒液位多级流量控制系统。
所述液位计采用超声波液位计，所述流量计采用电磁流量计。
所述进水泵房实际液位追踪主控变量回路的设定液位，根据主控变量的回路液位差大小进行分档，档位分别为-4，-3，-2，-1,0,+1,+2,+3,+4，共计九档；每一档位计算出副控变量回路的期望目标流量，档位越高，目标流量越大，将目标流量与实际流量进行差值比较，通过对变频器的调频与水泵启停，使实际流量追踪到目标流量，最终使实际液位追踪至主控变量回路的设定液位。
所述恒液位多级流量控制系统呈双闭环式控制系统，其外环系统被控对象为液位变量，作为主控变量；内环系统被控对象为流量对象，作为辅助变量。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型相比单一的单闭环控制系统，添加流量作为辅助控制参数，将单闭环系统变为双闭环系统，在不增长经济投资扩大前池池容的情况下，尽可能地减少由于运行人员经验的缺失或操作失误引起生产事故。在保证液位的同时，兼顾流量的稳定，可以适应工业园区高低峰的流量波动，使进水泵房系统的抗干扰性明显增强，根据液位差值计算，分九档流量步进进水，也避免了工业园区流量突变，造成污水井液位快速上升或快速下降引起的水泵频繁切换。
附图说明
图1是本实用新型的连接框图；
图2是本实用新型的液位与流量控制曲线图；
图3是改造前液位波动带动水泵频繁切换曲线示意图,；
图4是本实用新型的信号控制连接框图。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。
详见附图1，本实施例提供了一种进水泵房恒液位多级流量控制装置,包括与进水泵房连接的软起泵与变频泵，软起泵与变频泵并联，其特征是：所述并联软启泵和变频泵输出管道端连接流量计，所述流量计通过信号电缆将流量数据信号传输到PLC，并构成流量的副控变量回路；进水泵房设有液位计，所述液位计通过信号电缆将液位数据信号传输到PLC，构成实际液位与设定液位差值的液位主控变量回路；流量的副控变量回路与液位主控变量回路共同构成恒液位多级流量控制系统。所述液位计采用超声波液位计，所述流量计采用电磁流量计。所述进水泵房实际液位追踪主控变量回路的设定液位，根据主控变量的回路液位差大小进行分档，档位分别为-4，-3，-2，-1,0,+1,+2,+3,+4，共计九档；每一档位计算出副控变量回路的期望目标流量，档位越高，目标流量越大，将目标流量与实际流量进行差值比较，通过对变频器的调频与水泵启停，使实际流量追踪到目标流量，最终使实际液位追踪至主控变量回路的设定液位。
进水泵房实际液位追踪主控变量回路的设定液位，根据主控变量的回路液位差大小进行分档，共计九档；每一档位计算出副控变量回路的期望目标流量，将目标流量与实际流量进行差值比较，通过对变频器的调频与水泵启停，使实际流量追踪到目标流量，最终使实际液位追踪至主控变量回路的设定液位。即同一设定液位，根据液位差的变化，步进式9档流量增减，至实际液位到达设定液位。
所述恒液位多级流量控制系统呈双闭环式控制系统，其外环系统被控对象为液位变量，作为主控变量；内环系统被控对象为流量对象，作为辅助变量。
硬件架构:执行机构(三台软起泵、两台变频泵及相应的附属变频器与软启动器)、控制器(S7-300PLC、计算机)、超声波液位计、电磁流量计。
工作过程
详见附图4，本实用新型的恒液位多级流量控制特点是：主控变量为液位控制，副控变量为流量控制，形成恒液位多级流量控制系统。通过超声波液位计的反馈计算出实际液位与设定液位的差值，利用液位差值计算出目标流量，通过电磁流量计的反馈计算出实际流量与目标流量的差值，根据目标流量差值来进行变频泵的调频或进行进水泵的启停。
工程实例
1.控制器架构：
下位机：西门子可编程逻辑器s7-300系列PLC作为进水泵房恒液位多级流量控制程序的控制器。
上位机：windows xp系统计算机，安装工业组态软件intouch作为工作人员操作界面。
2.系统参数
A.人机界面开放参数(可根据工况运行人员可以调整)
稳定液位：主变量液位回路的设定值，最终实际液位的追踪液位。
稳定流量：副变量流量回路的设定值，基准的流量值，目标流量在此基础上增减，当实际液位达到稳定液位时目标流量等于稳定流量。
步进流量：档位变化的流量变化值，不同档目标流量的变化值。
B.PLC程序内部参数(程序内部已定义运行人员无法修改)
步进液位：程序定义为0.25m，档位变化的液位变化值，实际液位与稳定液位差值的绝对值大于等于步进液位时，档位变化，步进档位当实际液位与稳定液位差值的绝对值大于步进液位的整数倍时，目标流量与稳定流量的差值为步进流量的整数倍。
步进档位：调整目标流量的档位，计算实际液位与稳定液位差值，对应相应步进档位，目标流量随着步进档位的变化相应变化。共计分九档。
●实际液位-稳定液位<＝-1m时
(实际液位-稳定液位)/步进液位<＝-4 步进档位＝-4档
●-1m<实际液位-稳定液位<＝-0.75m时
-4<(实际液位-稳定液位)/步进液位<＝-3 步进档位＝-3档
●-0.75m<实际液位-稳定液位<＝-0.5m时
-3<(实际液位-稳定液位)/步进液位<＝-2 步进档位＝-2档
●-0.5m<实际液位-稳定液位<＝-0.25m时
-2<(实际液位-稳定液位)/步进液位<＝-1 步进档位＝-1档
●-0.25m<实际液位-稳定液位<0.25m时
-1<(实际液位-稳定液位)/步进液位<1 步进档位＝0档
●0.25m<＝实际液位-稳定液位<0.5m时
1<＝(实际液位-稳定液位)/步进液位<2 步进档位＝1档
●0.5m<＝实际液位-稳定液位<0.75m时
2<＝(实际液位-稳定液位)/步进液位<3 步进档位＝2档
●0.75m<＝实际液位-稳定液位<1m时
3<＝(实际液位-稳定液位)/步进液位<4 步进档位＝3档
●1m<＝实际液位-稳定液位时
4<＝(实际液位-稳定液位)/步进液位 步进档位＝4档
目标流量：当前实际液位值下的进水流量值，目标流量＝稳定流量+步进档位x步进流量。
死区流量：程序定义为15m3/h，避免系统频繁调整的流量值，当实际流量与目标流量差值的绝对值小于死区流量时，系统不对流量反馈进行系统调整，即不增减频率，不启停水泵。
死区液位：程序定义为0.05m，避免系统频繁调整的液位值，当实际液位的变化幅度小于死区液位时，系统不进行档位变化，即目标流量不变化。
3.控制流程：根据运行人员设置的稳定液位，进水泵房实际液位与之相减得出液位差，根据液位差与步进液位的整数倍关系计算出步进档位，在运行人员设置的稳定流量的基础上，根据步进档位与步进流量计算出目标流量，根据目标流量与实际流量的差值来进行变频泵的调频或进行进水泵的启停。
5.名词解释：
实际液位：进水泵房液位计反馈至PLC的液位数值。
人机界面：操作员操作的计算机屏幕画面。
6.实际实例
工作人员设稳定液位为6.5米，稳定流量1200m3/h，步进流量75m3/h。程序运作模式如下表所示。
7.改造前后流量液位历史趋势图
详见附图2，横坐标为时间，跨度为1天，纵坐标为流量，B为流量曲线，A为液位曲线，满量程为6000m3/h。如图所示进水液位突增时B曲线步进式增量。
本实用新型对液位与流量控制的曲线可以明显可以看出B曲线流量的阶梯式变化。
详见附图3，B为流量曲线，A为液位曲线，C为为进水泵启停曲线，横坐标为时间，跨度为1天，纵坐标为流量，满量程为6000m3/h，如图所示进水液位频繁变化时，流量曲线频繁变化，进水泵频繁启动。改造前的液位波动带动水泵频繁切换，引起整条生产线的流量不稳定。
附图2与附图3均为现场SCADA系统历史趋势图截取的画面，取改造前后的某一天作为对比。
上述参照实施例对该一种进水泵房恒液位多级流量控制装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种进水泵房恒液位多级流量控制装置,包括与进水泵房连接的软起泵与变频泵，软起泵与变频泵并联，其特征是：所述并联软启泵和变频泵输出管道端连接流量计，所述流量计通过信号电缆将流量数据信号传输到PLC，并构成流量的副控变量回路；进水泵房设有液位计，所述液位计通过信号电缆将液位数据信号传输到PLC，构成实际液位与设定液位差值的液位主控变量回路；流量的副控变量回路与液位主控变量回路共同构成恒液位多级流量控制系统。
2.根据权利要求1所述的进水泵房恒液位多级流量控制装置,其特征是：所述液位计采用超声波液位计，所述流量计采用电磁流量计。
3.根据权利要求1所述的进水泵房恒液位多级流量控制装置，其特征是：所述进水泵房实际液位追踪主控变量回路的设定液位，根据主控变量的回路液位差大小进行分档，档位分别为-4、-3、-2、-1、0、+1、+2、+3、+4，共计九档；每一档位计算出副控变量回路的目标流量，将目标流量与实际流量进行差值比较，通过对变频器的调频与水泵启停，使实际流量追踪到目标流量，最终使实际液位追踪至主控变量回路的设定液位。
4.根据权利要求1所述的进水泵房恒液位多级流量控制装置,其特征是：所述恒液位多级流量控制系统呈双闭环式控制系统，其外环系统被控对象为液位变量，作为主控变量；内环系统被控对象为流量对象，作为辅助变量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721712488.6U CN207586777U (zh) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | 进水泵房恒液位多级流量控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207586777U true CN207586777U (zh) | 2018-07-06 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107783577A (zh) * | 2017-12-11 | 2018-03-09 | 天津泰达新水源科技开发有限公司 | 进水泵房恒液位多级流量控制系统 |
| CN111137686A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-12 | 陕西神渭煤炭管道运输有限责任公司 | 管道输煤系统站间开路启动、切换闭路控制系统及方法 |
-
2017
- 2017-12-11 CN CN201721712488.6U patent/CN207586777U/zh active Active
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