CN219907222U - 滗水器自动化控制系统及含该系统的推杆型旋转式滗水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滗水器自动化控制系统及含该系统的推杆型旋转式滗水器，该自动化控制系统包括角度传感器、液位开关、控制器、人机界面、变频器以及驱动电机；所述角度传感器和液位开关的数据输出端分别与控制器的数据输入端连接，所述人机界面和变频器的信号端分别与控制器的信号端进行双向数据交互；所述变频器的驱动输出端与驱动电机的电源输入端连接。本实用新型可以实现自动化联动运行，控制滗水器集水槽非滗水下降过程的优化，以及滗水下降过程中竖直方向匀速，实现滗水器均匀出水。

Description

滗水器自动化控制系统及含该系统的推杆型旋转式滗水器

技术领域

本实用新型涉及滗水器的技术领域，具体涉及一种滗水器自动化控制系统及含该系统的推杆型旋转式滗水器。

背景技术

序批式活性污泥法(SBR工艺)具有工艺简单、节省用地和费用，耐水量、水质等冲击负荷，反应推力大、效率高，运行方式灵活，脱氮除磷效果好，处理能力强等优点，常用于市政污水和工艺废水处理。推杆型旋转式滗水器主要运用于SBR污水处理工艺，在SBR池完成“进水”、“曝气”、“沉淀”工序后进入“排水”工序期间，利用滗水器从静止的SBR池表面将澄清水滗出，而不搅动沉淀层，确保出水水质的作用。滗水器工作分为三个阶段：

第一个阶段为下降阶段，初始状态时滗水器在上限位位置，从上限位运动到下限位，即滗水器集水槽从最高位置向下运动到最低位置，当触发滗水器下限位开关时该阶段结束；

第二个阶段为下限位维持阶段，从触发滗水器下限位开关开始，直到不再有上清液通过集水槽堰口汇入滗水器为止，这个过程滗水器集水槽一直保持在最低位置；

第三个阶段为提升阶段，下限位维持阶段结束后滗水器提升返程，滗水器电机按照工频运行，直至触发上限位开关后停止，滗水器恢复初始状态。至此排水工序结束。

其中第一个阶段下降阶段为“排水”工序主要阶段，目前工程实践中采用多段频率法控制实现近似匀速出水，本质上是一种时序控制的方法，其控制系统组成包括：控制器、人机界面、变频器、驱动电机、上限位开关、下限位开关。具体是将滗水器下降阶段分成3到5个时段，通过人机界面设定每个时段的时间T_i(3≤i≤5)、以及每个时段对应的电机驱动频率F_i(3≤i≤5)；控制器按照设定时间，把对应的驱动频率传输给变频器；变频器按此设定频率驱动电机；驱动电机推动滗水器推杆伸长运行；滗水器推杆推动排水支管，排水支管带动集水槽，以回转支撑中心线为轴做弧形运动，实现滗水器近似匀速出水。多段频率法存在以下不足：

(1)调试过程中F_i、以及对应的运行时间T_i需要通过不断反复试验确定,调试难度大、耗时长；

(2)无法确保各时段内，及各时段间滗水器集水槽在竖直方向匀速下降，因此无法确保均匀出水；

(3)SBR池进水周期的进水量发生改变后，调试好的F_i、T_i不适用，但难以及时准确修订，容易引起出水的更大波动；

(4)滗水器下降过程中，集水槽从上限位位置下降到集水槽堰口开始进水这段时间，滗水器可按最大允许速度下降，以提高滗水效率，但当SBR池进水工序进水量发生改变时，排水工序所面临的水位高低不是恒定的，无法用时序控制方式精确控制。

随着污水处理厂出水排放标准提高，需要在SBR工艺后增加后续处理单元。滗水器的出水速度波动较大时，对后续处理单位单元稳定运行、药剂投加控制，乃至对整个污水处理厂达标排放等造成了实质性影响，对滗水器出水的稳定性提出了更高的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种滗水器自动化控制系统及含该系统的推杆型旋转式滗水器，该系统通过测量滗水器推杆与水平面的角度、通过液位开关监测滗水器下降阶段集水槽堰口是否开始进水，并通过以上信号合理控制滗水器下降过程中的电机驱动频率，实现滗水器集水槽非滗水下降过程的优化，以及滗水下降过程中竖直方向匀速，实现滗水器均匀出水。

为实现上述目的，本实用新型所设计的一种滗水器自动化控制系统，包括角度传感器、液位开关、控制器、人机界面、变频器以及驱动电机；

所述角度传感器和液位开关的数据输出端分别与控制器的数据输入端连接，所述人机界面和变频器的信号端分别与控制器的信号端进行双向数据交互；所述变频器的驱动输出端与驱动电机的电源输入端连接。

进一步地，所述的滗水器自动化控制系统，还包括上限位开关，所述上限位开关的信号输出端与控制器的信号输入端连接。

进一步地，所述的滗水器自动化控制系统，还包括下限位开关，所述下限位开关的信号输出端与控制器的信号输入端连接。

本发明还提供一种推杆型旋转式滗水器，含有上述的滗水器自动化控制系统。

进一步地，所述的推杆型旋转式滗水器，包括滗水器推杆和若干根排水支管，所述排水支管的进水口设置有滗水器集水槽，所述滗水器推杆的伸缩端与排水支管连接，所述滗水器推杆的尾端与设置在地面的安装座铰接。

进一步地，所述滗水器推杆上设置有角度传感器，所述滗水器集水槽的堰口外侧下端设置有液位开关。

再进一步地，所述滗水器推杆的尾端还设置有上限位开关和下限位开关。

更进一步地，所述的推杆型旋转式滗水器，还包括排水主管和集水管，所述排水支管的尾端设置有出水支口和安装支口，所述集水管的出水口与排水主管的进水口连接，所述集水管的进水口与排水支管的出水支口转动连通，所述排水支管的安装支口与设置在池内壁支座上的回转支撑铰接；所述排水支管可在滗水器推杆的驱动下带动滗水器集水槽绕回转支撑旋转。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

其一，本实用新型可以实现在SBR系统进入“排水”工序，滗水器集水槽以最大允许速度从上限位位置下降，直到液位开关输出信号到控制器，把滗水器集水槽下降但尚未开始滗水的这一段必要但无效工作时间压缩到最短，以提高滗水整体效率。

其二，本实用新型可以实现当控制器收到液位开关信号，也就是滗水器集水槽开始滗水后，控制器根据角度传感器反馈的实时角度数据，以及通过人机界面预先设定的滗水器集水槽竖直方向下降速度，实时计算并输出驱动频率信号给变频器，驱动电机按变频器驱动频率运行，实现了滗水时滗水器集水槽竖直方向的匀速运动，保证了均匀出水。

其三，本实用新型滗水器可以实现SBR池均匀出水，便于后续处理工艺系统的设备控制和运行稳定，有益于出水水质稳定。

其四，本实用新型的滗水器集水槽竖直方向下降速度可以通过人机界面人工调整，使其与污泥沉降性能更加匹配。

附图说明

图1为一种滗水器自动化控制系统的结构示意图；

图2为一种推杆型旋转式滗水器的结构示意图；

图3为图2所示推杆型旋转式滗水器的局部俯视结构示意图；

图中：角度传感器1、液位开关2、控制器3、人机界面4、变频器5、驱动电机6、上限位开关7、下限位开关8、滗水器推杆9、排水支管10、出水支口10.1、安装支口10.2、滗水器集水槽11、安装座12、排水主管13、集水管14、回转支撑15。

具体实施方式

下面结合实施案例详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。

如图1所示的一种滗水器自动化控制系统，包括角度传感器1、液位开关2、控制器3、人机界面4、变频器5、驱动电机6、上限位开关7以及下限位开关8；角度传感器1和液位开关2的数据输出端分别与控制器3的数据输入端连接，人机界面4和变频器5的信号端分别与控制器3的信号端进行双向数据交互；变频器5的驱动输出端与驱动电机6的电源输入端连接。上限位开关7和下限位开关8的信号输出端分别与控制器3的信号输入端连接。

如图2和图3所示，本实用新型的一种推杆型旋转式滗水器，含有上述的滗水器自动化控制系统，还包括滗水器推杆9、排水支管10、排水主管13和集水管14，排水支管10的进水口设置有滗水器集水槽11，滗水器推杆9的伸缩端与排水支管10连接，滗水器推杆9的尾端与设置在地面的安装座12铰接。滗水器推杆9上设置有角度传感器1，滗水器集水槽11的堰口外侧下端设置有液位开关2。滗水器推杆9的尾端还设置有上限位开关7和下限位开关8。集水管14的出水口与排水主管13的进水口连接，排水支管10的尾端设置有出水支口10.1和安装支口10.2，集水管14的进水口与排水支管10的出水支口10.1转动连通，排水支管10的安装支口10.2与设置在池内壁支座上的回转支撑15铰接。排水支管10可在滗水器推杆9的驱动下带动滗水器集水槽11绕回转支撑15旋转。驱动电机6推动滗水器推杆9伸长运行，滗水器推杆9推动排水支管10，排水支管10带动滗水器集水槽11以回转支撑15中心线为轴做弧形运动。

本实施例中，角度传感器1安装在滗水器推杆9的适当位置，实时测量滗水器推杆9与水平面的角度；液位开关2安装在滗水器集水槽11堰口外侧，液位开关2接通则驱动电机6的驱动频率由50Hz改为控制器3计算并输出的驱动频率，角度传感器1和液位开关2的信号输出端与控制器3的信号输入端连接。滗水器的驱动电机6是推杆型旋转式滗水器本体的一部分，是滗水器下降、提升的动力源，本系统中通过调整驱动电机6的驱动频率，实现滗水器集水槽11下降速度的控制。

上限位开关7、下限位开关8是推杆型旋转式滗水器本体的一部分，上限位信号、下限位信号输出端与控制器3信号输入端连接。控制器3频率指令、下降和提升指令输出端与变频器5信号接收端连接；控制器3与人机界面4进行数据双向交互，可以把操作人员设置的参数和操作指令由人机界面4传输给控制器，也可以接受并显示控制器3输出的信号。变频器5故障输出端与控制器3信号输入端连接；变频器5驱动输出端与驱动电机6连接，驱动电机6按驱动频率运行。

人机界面4是整个控制系统与操作人员的信息交互媒介，操作人员可以通过人机界面监视系统运行状态，如：显示滗水器下降、停止、提升、故障等状态；也可以通过人机界面进行参数设定，如：滗水器集水槽竖直方向下降速度设定；也可以下发操作指令，如：发出滗水器下降、停止、提升等指令。控制器3通过角度传感器1、液位开关2输入的信号，计算出滗水器实际滗水的实时电机驱动频率，以控制滗水器集水槽11竖直方向下降速度。

本实用新型的滗水器自动化控制系统的工作原理为：

(1)参数设定：通过人机界面4设定滗水器集水槽11滗水下降期间竖直方向下降速度；设定下限位维持时间T1。

(2)数据采集：在SBR池“排水阶段”阶段，角度传感器1、液位开关2、上限位开关7、下限位开关8，采集反应滗水器状态的数据，并将数据传输到控制器2。人机界面4、变频器5的运行状态数据传输到控制器3。

(3)数据处理：控制器3将收集到的数据进行判断和计算处理，根据设定控制程序向变频器5控制指令，并与人机界面4进行数据交互。

(4)指令实施和反馈：

a)SBR池“沉淀”工序结束，进入“排水”工序，控制器3接收到上限位开关7接通信号、液位开关2断开信号，此时控制器3发出并保持“下降”指令，并输出驱动频率50Hz(工频)给变频器，当滗水器集水槽11离开上限位后，上限位开关7断开。

b)当控制器3接收到液位开关2接通信号时，根据角度传感器1输入的实时信号，以及人机界面4设定的滗水器集水槽11竖直方向下降速度，计算并输出实时驱动频率信号给变频器。

c)当控制器3接收到下限位开关8接通信号时，停止“下降”指令并输出驱动频率0Hz(工频)给变频器，下限位维持开始计时。

d)当下限位维持时间到，控制器3发出“提升”指令，并输出驱动频率50Hz(工频)给变频器，当滗水器集水槽11离开下限位后，下限位开关8断开。

e)当控制器3接受到上限位开关7接通信号时，停止“提升”指令，并输出驱动频率0Hz(工频)给变频器。至此“排水”工序结束。

在a)、b)、d)步骤中，控制器3输出驱动频率给变频器5，变频器5驱动输出端与驱动电机6连接，驱动电机6按驱动频率推动滗水器推杆9伸长运行，滗水器推杆9推动排水支管10，排水支管10带动滗水器集水槽11以回转支撑15中心线为轴做弧形运动。

以上，仅为本实用新型的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型所揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，其余未详细说明的为现有技术。

Claims (8)

1.一种滗水器自动化控制系统，其特征在于：包括角度传感器(1)、液位开关(2)、控制器(3)、人机界面(4)、变频器(5)以及驱动电机(6)；

所述角度传感器(1)和液位开关(2)的数据输出端分别与控制器(3)的数据输入端连接，所述人机界面(4)和变频器(5)的信号端分别与控制器(3)的信号端进行双向数据交互；所述变频器(5)的驱动输出端与驱动电机(6)的电源输入端连接。

2.根据权利要求1所述的滗水器自动化控制系统，其特征在于：还包括上限位开关(7)，所述上限位开关(7)的信号输出端与控制器(3)的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的滗水器自动化控制系统，其特征在于：还包括下限位开关(8)，所述下限位开关(8)的信号输出端与控制器(3)的信号输入端连接。

4.一种推杆型旋转式滗水器，其特征在于：含有权利要求1～3任一项所述的滗水器自动化控制系统。

5.根据权利要求4所述的推杆型旋转式滗水器，其特征在于：包括滗水器推杆(9)和若干根排水支管(10)，所述排水支管(10)的进水口设置有滗水器集水槽(11)，所述滗水器推杆(9)的伸缩端与排水支管(10)连接，所述滗水器推杆(9)的尾端与设置在地面的安装座(12)铰接。

6.根据权利要求5所述的推杆型旋转式滗水器，其特征在于：所述滗水器推杆(9)上设置有角度传感器(1)，所述滗水器集水槽(11)的堰口外侧下端设置有液位开关(2)。

7.根据权利要求6所述的推杆型旋转式滗水器，其特征在于：所述滗水器推杆(9)的尾端还设置有上限位开关(7)和下限位开关(8)。

8.根据权利要求7所述的推杆型旋转式滗水器，其特征在于：还包括排水主管(13)和集水管(14)，所述排水支管(10)的尾端设置有出水支口(10.1)和安装支口(10.2)，所述集水管(14)的出水口与排水主管(13)的进水口连接，所述集水管(14)的进水口与排水支管(10)的出水支口(10.1)转动连通，所述排水支管(10)的安装支口(10.2)与设置在池内壁支座上的回转支撑(15)铰接；

所述排水支管(10)可在滗水器推杆(9)的驱动下带动滗水器集水槽(11)绕回转支撑(15)旋转。