DE4008247A1 - Verfahren zur regelung des abflusses aus einem regenbecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein derartiges Verfahren ist bekannt durch die DE-PS 29 44 733. Das in dieser Literaturstelle beschriebene Verfahren ist vor allem dadurch bestimmt, daß die Regelung normalerweise abgeschaltet ist, wobei das Drosselorgan in einer vorgegebenen Öffnungsstellung gehalten wird. Erst dann, wenn die Gefahr des Überschreitens eines ebenfalls vorgegebenen Nennabflusses besteht, wird das Drosselorgan in eine ein Überschreiten des Nennabflusses verhindernde Stellung, vorzugsweise in seine Absperrstellung überführt, wodurch Vollfüllung im Durchfluß­ meßbereich herbeigeführt wird. Erst dann wird eine auf der Messung der Strömungsgeschwindigkeit beruhende Regelung eingeschaltet. Die durch das Schließen des Drosselorgans herbeigeführte Vollfüllung ist notwendig, da das Meßgerät die Strömungsgeschwindigkeit allein bei vollgefülltem Durchfluß­ meßbereich erfassen kann.

Die Regelung wird wieder abgeschaltet, wenn ein vorgegebener erster Wasserstand, bei dem der Durchflußmeßbereich noch vollgefüllt ist, unterschritten wird. Die fest vorgegebenen Wasserstände bzw. Flüssigkeitsspiegelhöhen werden durch zwei oder drei Wasserstandsfühler, die vorzugsweise im Bereich der Eintrittsmündung des Abflußrohres im Regenbecken angeordnet sind, festgestellt und an ein Steuergerät gemeldet. Das Steuergerät veranlaßt die Einschaltung einer Zeitschalt­ vorrichtung und eines Stellmotors für das Drosselorgan. Ein weiteres notwendiges Element dieser Regelung ist ein Endschalter für das Drosselorgan, dessen Signal wiederum an das Steuergerät übermittelt wird. Zeitschalter und Endschalter sind erforderlich, weil mit dem geschilderten Verfahren nur eine punktuelle Steuerung aufgrund zweier vorgegebener Flüssigkeits­ spiegelhöhen möglich ist, während alle zwischen diesen beiden Höhen liegenden Vorgänge nicht erfaßt werden können.

Das vorbekannte Verfahren vermag nicht unmittelbar auf sich ändernde Zulaufverhältnisse zu reagieren, die sich nach dem Abschalten der Regelung ergeben. Beginnt beispielsweise zu diesem Zeitpunkt ein Regen solcher Ergiebigkeit, daß die Flüssigkeitsspiegelhöhe zwischen den beiden Wasserstandsfühlern verbleibt, kann daraus bei länger anhaltender Dauer eine die Kläranlage belastende überhohe Regenwasserabführung resultieren. Der Zeitschalter vermag zwar den Schaden zu begrenzen; er ist aber, da auch ihm ein vorgegebener Wert aufgeprägt ist, nicht in der Lage, die Anlage auf sich ändernde Verhältnisse einzustellen. Mit ihm läßt sich also lediglich ein angenommener Wert verwirklichen, der aber für die tatsächlich auftretenden Regenereignisse zu kurz oder zu lang ist. Eine zu kurze Schaltzeit hat eine zu hohe Schalthäufigkeit der Anlage, also auch des Stellmotors und des Drosselorgans, zur Folge.

Eine das vorbekannte Verfahren nutzende Anlage ist im übrigen aufgrund der vorgegebenen Werte und der Anbringungshöhen der Wasserstandsfühler nur mit einigem Aufwand an sich ändernde Betriebsdaten, beispielsweise bei der Inbetriebnahme neuer Anlagenteile, anpaßbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 entsprechenden Art zu schaffen, welches nicht nach einem fest vorgegebenen Schema abläuft, sondern eine Anpassung an sich ändernde Betriebs­ bedingungen erreicht. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorzuschlagen.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine kontinuierliche Messung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels, deren Signal vom Regler für eine der jeweiligen Höhe des Flüssigkeitsspiegels angepaßte Einstellung des Öffnungsgrades des Drosselorgans während der Regelungsphase verwertet wird, in welcher das die Strömungsgeschwindigkeit ermittelnde Durchfluß­ meßgerät außer Funktion ist.

Die Unteransprüche nennen vorteilhafte Ausgestaltungen sowie eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß die Regelung während keiner Phase des Betriebes abgeschaltet wird. Der Ablauf der Regelung verändert sich mit den Betriebs­ bedingungen. Das Verhalten des Reglers paßt sich dem Regenereignis an.

Da das erfindungsgemäße Verfahren auch so gestaltet werden kann, daß die jeweilige Regentendenz erkannt wird, vermag sie sofort auf sich ändernde Regenmengen zu reagieren.

Im übrigen ist es bei einer das erfindungsgemäße Verfahren nutzenden Einrichtung jederzeit möglich, auch andere, beispielsweise die Anlage betreffenden Änderungen durch eine Anpassung der Regelung zu berücksichtigen. Man ist somit in der Lage, eine Verstellung durch übergeordnete Prozeßleitsysteme vorzunehmen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann eine Anpassung dadurch vorgenommen werden, daß die Regeleinrichtung durch eine über Kabel oder Funk erfolgende Datenübertragung fernverstellt wird. Eine Änderung der Konfiguration, der Geräte oder irgendwelcher Anbringungsorte ist hierfür nicht notwendig.

Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß die hier zur Verfügung stehenden Mittel eine Abwasserbewirtschaftung im Rahmen einer mit mehreren Regenbecken ausgestatteten Anlage erlauben.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch einen vergleichsweise geringen Geräteaufwand aus, wobei im übrigen bereits vorhandene Einrichtungen mitgenutzt werden können. So kann beispielsweise eine bei Regenbecken oftmals zur Steuerung von Pumpen verwendete Höhenstandsmeßeinrichtung und ein am Drosselorgan angeordneter Stellungsanzeiger in die erfindungs­ gemäße Regelung einbezogen werden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen schematisch dargestellten Ausschnitt eines Regenbeckens mit daran anschließendem Abflußkanal.

Das von dem Regenbecken 1 ausgehende Abflußrohr 2 ist mit einem als Drosselorgan wirkenden Schieber 3 ausgestattet. Der Schieber 3 ist mit einem elektrischen Stellmotor 4 versehen, welcher über eine Leitung 5 mit einem Regler 6 verbunden ist. Außerdem sind ein im Regenbecken 1 angeordneter Höhenstands­ messer 7 über eine Leitung 8 und ein das Abflußrohr 2 umschließendes Durchflußmeßgerät 9 über eine Leitung 10 mit dem Regler 6 verbunden.

Der Stellmotor 4 des Schiebers 3 besitzt im übrigen einen Stellungsanzeiger 11, der die jeweilige Stellung des Schiebers 3 an den Regler 6 meldet. Das Regelverfahren ist dabei so ausgelegt, daß eine vollständige Schließung des Abflußrohres 2 durch den Schieber 3 vermieden wird. Dies hat vor allem den Vorteil, daß der Schieber nicht durch ein Aufsetzen auf im Abflußrohr 2 befindliche Ablagerungen in seiner Funktion gestört werden kann.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens und der dieses Verfahren nutzenden Einrichtung läßt sich anhand dreier voneinander unterscheidbarer Phasen aufzeigen.

Die Phase I beginnt mit Trockenwetter, welches von Regenwetter mit einer steigenden Tendenz im Zulauf abgelöst wird. Der Höhenstandsmesser 7 übermittelt die im Regenbecken 1 gemessene Höhe des Flüssigkeitsspiegels an den Regler 6, der diese mit einem für diese Phase vorgegebenen Sollwert vergleicht. Wird ein Überschreiten des Sollwertes bei gleichzeitig steigender Tendenz erkannt, gibt der Regler 6 Schließimpulse an den Stellmotor des Schiebers 3. Dies führt zu einem gedrosselten Durchfluß, einem schnellen Anstieg der Flüssigkeitsspiegelhöhe und schließlich zu einer Vollfüllung des Abflußrohres 2 im Meßbereich des Durchflußmeßgerätes 9. Jetzt liefert das Durchflußmeßgerät 9 das vom Regler 6 zu verwertende Signal.

Wird nun dem Regler 6 während dieser Phase eine gleichbleibende Tendenz gemeldet, werden keine weiteren Stellimpulse an den Stellmotor 4 gegeben. Bei fallender Tendenz wird in die unten geschilderte Phase III umgeschaltet.

Die Phase II ist durch Regenwetter mit eingestautem Abfluß­ rohr 2 gekennzeichnet. In dieser Phase wird die Regelung allein durch die vom Durchflußmeßgerät 9 an den Regler 6 übermittelten Werte bestimmt. Bereits bei Beginn der Phase II wird eine PI- bzw. PID-Regelung bekannter Art angewandt.

Bei Regenende mit einem teilgefüllten Abflußrohr 2 und einer sinkenden Tendenz im Zulauf beginnt die Phase III. Der Regler 6 verwertet nun wieder den vom Höhenstandsmesser 7 gemessenen Wert. Der Sollwert wird jetzt durch die Regelung geringfügig größer als der durch die Flüssigkeitsspiegelhöhe bestimmte Istwert. Dies hat zur Folge, daß der Regler 6 Öffnungsimpulse an den Stellmotor 4 abgibt. Wenn nun eine gleichbleibende Tendenz im Zulauf erkannt wird, wird der Sollwert dem Istwert gleichgestellt und es werden somit keine Stellimpulse mehr an den Stellmotor 4 gegeben. Ergibt sich aber bei wieder einsetzendem Regen eine steigende Tendenz, wird automatisch auf die oben geschilderte Phase I umgeschaltet.

Claims (6)

1. Verfahren zur Regelung des über ein ungedükertes Abflußrohr erfolgenden Abflusses aus einem Regenbecken, einem Stauraumkanal oder einem Gerinne im Neben- oder Hauptschluß zu einem Regenbecken, wobei in dem Abflußrohr stromaufwärts eines geregelten Drosselorgans bei Vollfüllung eines Meßbereiches eine Messung der Strömungsgeschwindigkeit vorgenommen wird, welche ein Signal für einen das Drosselorgan steuernden Regler erzeugt, und wobei weiterhin eine stromaufwärts des Meßbereiches für die Strömungsgeschwindigkeit erfolgende, mindestens zwei unterschiedliche Füllstände erfassende Messung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels vorgenommen wird, welche ein weiteres Signal für den Regler erzeugt, gekennzeichnet durch eine kontinuierliche Messung der Höhe des Flüssigkeitsspiegels, deren Signal vom Regler (6) für eine der jeweiligen Höhe des Flüssigkeitsspiegels angepaßte Einstellung des Öffnungsgrades des Drosselorgans (3) während der Regelungsphase verwertet wird, in welcher das die Strömungsgeschwindigkeit ermittelnde Durchflußmeßgerät (9) außer Funktion ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der kontinuierlichen Messung der Höhe des Flüssigkeits­ spiegels festgestellte Änderungstendenz vom Regler (6) für die Einstellung des Öffnungsgrades des Drosselorgans (3) mit berücksichtigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Stellungsanzeiger des Drosselorgans (3) geliefertes Signal vom Regler (6) als zusätzliche Meßgröße und zur Vermeidung einer vollständigen Schließung des Drosselorgans (3) verwertet wird.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (6) mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung ausgestattet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine der Ferneinstellung der speicherprogrammierbaren Steuerung dienende Datenempfangseinrichtung.

6. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Regenbecken (1) bereits für andere Aufgaben vorgesehener Höhenstandsmesser (7) als Signalgeber für den Regler (6) mitbenutzt wird.