全自動(dòng)污水強(qiáng)排設(shè)備潘喜利(襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，湖北襄陽(yáng)441050)摘要:本文結(jié)合全自動(dòng)污水強(qiáng)排設(shè)備的應(yīng)用，介紹了“反沖洗”機(jī)理實(shí)現(xiàn)、電氣控制實(shí)現(xiàn)、電機(jī)變頻節(jié)能、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠。關(guān)鍵字:“反沖洗”機(jī)理、密閉式污水提升、PLC 控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程動(dòng)態(tài)監(jiān)控In this paper, the application of automatic sewage strong emission equipment, backwash mechanism toachieve, to achieve electrical control motor frequency energy, remote real-time monitoring, the system design isreasonable and reliable operationKeyword: The mechanism of "backwash"，Closed sewage lift, PLC control system, Remote dynamic monitoring中圖分類號(hào): U664.9+2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào):-、引言為了解決普通生活污水、廢水的排放問題，同時(shí)解決實(shí)際排水過程中堵塞、異味、節(jié)能、監(jiān)控、自動(dòng)化控制問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種全自動(dòng)密閉式污水提升輸送裝置。該裝置適用于來(lái)水量較大，來(lái)水量均勻、瞬時(shí)來(lái)水量較小的普通生活污水、廢水的提升，適用排放地下室同層來(lái)水。該設(shè)備具有不易堵塞、自清洗功能，既能及時(shí)排除污水，又能有效解決異味。設(shè)備采用PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種控制功能及應(yīng)急操作，通過觸摸屏及組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。設(shè)備經(jīng)可編程控制器控制變頻器變頻調(diào)速，保證污水排水泵機(jī)組一直運(yùn)行在高效區(qū)，以達(dá)到節(jié)能的效果。二、設(shè)備實(shí)現(xiàn)該設(shè)備首先從原理.上實(shí)現(xiàn)了生活污水、廢水的強(qiáng)排，同時(shí)針對(duì)現(xiàn)實(shí)排水過程中的堵塞問題，提出了將“過濾”原理即是將雜質(zhì)和固體顆粒擋在集(污)水箱和排水泵之前，從而避免“堵塞”的發(fā)生，同時(shí)又采用“反沖洗”原理使污水泵提升一-次污水，就對(duì)過濾器內(nèi)的雜質(zhì)和固體顆粒及沉淀物反沖洗和提升--次。針對(duì)強(qiáng)排過程中出現(xiàn)異味問題，采用密閉式污水提升。采用PLC控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，使用觸摸屏及組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。設(shè)備經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計(jì)算，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)，變使電機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機(jī)的輸出軸功率，保證污水排水泵機(jī)組一直運(yùn)行在高效區(qū)。1)“反沖洗"機(jī)理實(shí)現(xiàn)如圖一所示:當(dāng)污水流入時(shí)，通過止回閥1 (2)、 過濾器1 (2) 及水泵1 (2) 進(jìn)入集水箱，此時(shí)止回閥3 (4) 是關(guān)閉的。隨著污水的進(jìn)入，集水箱內(nèi)污水水位的升高，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的水泵1開啟水位時(shí)，水位計(jì)給出信號(hào)，通過控制柜使水泵1啟動(dòng)排水，此時(shí)帶壓的污水反向通過過濾器，對(duì)過濾器起到反向沖洗作用，在水壓力下止回閥1關(guān)閉，打開止回閥3將污水排至室外。此時(shí)若仍有進(jìn)水，仍可通過打開的止回閥2、過濾器2及水泵2進(jìn)入集水箱，不影響水泵1提升污水。當(dāng)集水箱內(nèi)污水減少、水位下降到設(shè)定的低水位時(shí)，水位計(jì)將信號(hào)傳送到控制柜，指令排水泵1停止運(yùn)行。付35°G個(gè)BIF3控柜本包計(jì)vH鼻_x下'GB2圖一，G1G2 G3-過濾器B1 B2-排水泵QF-球閥ZF1~ZF4 止回閥相關(guān)部件主要由集(污)水箱、排水泵、輔助排污泵、過濾器、球閥、止回閥，以及相關(guān)的管道、閥門等組成。2)電氣控制實(shí)現(xiàn)中國(guó)煤化工該方式由2臺(tái)水泵機(jī)組和單臺(tái)變頻器構(gòu)成，根據(jù)用水量大小調(diào)節(jié)運(yùn)行水H.CNMHG無(wú)須人員值守,排水泵1、2互為備用、輪值運(yùn)行。當(dāng)污水排量很大時(shí)，雙泵一起自動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)污水排量很小時(shí)，系統(tǒng)配備- .臺(tái)小流量輔助泵開始工作。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障，報(bào)警系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，報(bào)警指示燈閃爍，并發(fā)聲報(bào)警，提醒值班人員。另外，因?yàn)榭刂乒裆线€設(shè)有手動(dòng)操作系統(tǒng)，所以可在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)應(yīng)急啟停水泵。[2控制器采用西門子S7-200，CPU224 型可編程控制器，編程軟件采用STEP7-Micro/WIN,主要采用s7-200moniv4.0仿真軟件和在線仿真兩種方法進(jìn)行程序調(diào)試。整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為:水泵循環(huán)工作方式的可靠切換通過西門子PLC來(lái)控制，系統(tǒng)控制通過水位變送器、PID調(diào)節(jié)器和變頻器組成的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);結(jié)合水位檢測(cè)、電機(jī)故障檢測(cè)等信號(hào)，確定的供水系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)。排水系統(tǒng)具有全自動(dòng)變頻運(yùn)行、自動(dòng)工頻運(yùn)行、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等主要功能。全自動(dòng)變頻恒壓運(yùn)行是系統(tǒng)的正常工作方式;變頻器故障時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)入自動(dòng)工頻運(yùn)行，是一種恒速泵供水方式，作為系統(tǒng)故障時(shí)的一-種應(yīng) 急供水方案;現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制主要用于檢修、調(diào)試及PLC故障時(shí)的運(yùn)行。[3]3)電機(jī)變頻節(jié)能本系統(tǒng)采用了2臺(tái)主水泵和1臺(tái)輔助泵排水，其中只有主泵參與變頻運(yùn)行。在排水泵站設(shè)-就地控制柜，變頻器安裝在控制柜內(nèi)，兩臺(tái)排水泵共用一臺(tái)變頻器，一用一備。排水泵由變頻器驅(qū)動(dòng)，根據(jù)污水集水箱進(jìn)水流量變化進(jìn)行控制，流量傳感器反饋信號(hào)與流量設(shè)定信號(hào)輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內(nèi)部PID控制程序的計(jì)算，輸給變頻器一個(gè)轉(zhuǎn)速控制信號(hào)。變頻器為電動(dòng)機(jī)提供可變頻率的電源，使電機(jī)獲得無(wú)級(jí)調(diào)速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機(jī)的輸出軸功率，保證污水排水泵機(jī)組一直運(yùn)行 在高效區(qū)。兩臺(tái)排水泵主備切換由PLC根據(jù)工藝設(shè)置時(shí)間進(jìn)行，兩臺(tái)泵進(jìn)行電器互鎖，根據(jù)實(shí)時(shí)檢測(cè)的集水箱液位數(shù)據(jù)，自動(dòng)確定污水排水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，污水排水泵在--定時(shí)間間隔內(nèi)的起/停次數(shù)將嚴(yán)格遵守水泵和軟起動(dòng)器特性及技術(shù)的要求執(zhí)行。每臺(tái)污水排水泵的運(yùn)行時(shí)間將累計(jì)并記錄，并對(duì)其進(jìn)行循環(huán)控制，均衡各泵的運(yùn)行時(shí)間，同時(shí)根據(jù)機(jī)泵的保養(yǎng)要求，提出保養(yǎng)維修建議、提示。自動(dòng)切換工作過程為:先使變頻器軟停車，接到變頻器停車結(jié)束信號(hào)后斷開當(dāng)前工作水泵的接觸器，同時(shí)對(duì)備用水泵的接觸器進(jìn)行接通操作，繼而啟動(dòng)變頻器，完成主備的切換工作。當(dāng)工作水泵發(fā)生故障時(shí)，變頻器將自動(dòng)切斷一次供電電路，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)并輸出報(bào)警信號(hào),PLC對(duì)這些報(bào)警信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，而后進(jìn)行備用泵投入。具體過程為PLC檢測(cè)到報(bào)警信號(hào)后首先斷開當(dāng)前水泵的接觸器，后對(duì)變頻器復(fù)位，然后接通備用水泵的接觸器，啟動(dòng)變頻器運(yùn)行備用水泵，同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。(5[61排水泵變頻控制系統(tǒng)框圖如圖二。備開關(guān)量信號(hào)PL變頻器?1#排水泵各保護(hù)信號(hào)→[2#排水泵流量傳感器信號(hào)圖二.排水泵變頻控制系統(tǒng)框圖本系統(tǒng)中，變頻器的主控單元為可編程控制器，執(zhí)行元件為l#、2#排水泵，控制參數(shù)為污水集水箱出水管道污水流量，控制回路則是根據(jù)污水流量變化曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)。4)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控排水泵站在住戶底層，為及時(shí)了解排水系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，方便管理，設(shè)計(jì)了由觸摸屏、組態(tài)軟件、PLC及數(shù)據(jù)采集和通信模塊組成的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了排水狀況的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)軟件以組態(tài)軟件MCGS作為開發(fā)平臺(tái)。監(jiān)控系統(tǒng)主要功能有:(1)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)視功能:通過讀取PLC輸入、輸出繼電器的狀態(tài)及各種模擬量信息來(lái)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示各重要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，繪制重要參數(shù)的變化走勢(shì)圖。(2)遠(yuǎn)程手動(dòng)控制功能:通過操作觸摸屏遠(yuǎn)程控制界面直接控制水泵電機(jī)和變頻器的運(yùn)行，提高系統(tǒng)在故障狀態(tài)時(shí)的應(yīng)急處理能力。(3)數(shù)據(jù)管理功能:實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢，對(duì)報(bào)警及故障信息自動(dòng)生成記錄文件,供事后分析。(4)事故自動(dòng)報(bào)警功能:當(dāng)運(yùn)行過程中的檢測(cè)量超標(biāo)或設(shè)備發(fā)出故障信號(hào)或失去控制時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警顯示。三、設(shè)備特點(diǎn)及結(jié)論該設(shè)備具有以下特點(diǎn): 1) 將“過濾”和“反沖洗”原理同時(shí)引入污水排放設(shè)備。2)密閉式污水提升，既及時(shí)排除污水，又有效解決異味。3)使用PLC實(shí)現(xiàn)泵站輪值控制; 4) 采用變頻器調(diào)速來(lái)達(dá)到節(jié)能目的; 5) 手動(dòng)和自動(dòng)化可方便切換;6)(可選用)通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和動(dòng)態(tài)監(jiān)控;通過使用該設(shè)備可以解決普通生活污水、廢水的排放問題，同時(shí)解決實(shí)際排水過程中堵塞、異味、節(jié)能、監(jiān)控、自動(dòng)化控制問題，必將為家庭、企事業(yè)單位的污水排放帶來(lái)極大的便利。參考文獻(xiàn)中國(guó)煤化工[1]生活污水提升站解堵的措施及評(píng)價(jià)[J].楊艷平、肖洪亮石油石化節(jié)能.MYHCNMHG[2]某污水提升泵站電氣及自控設(shè)計(jì)[J].馬勝利西南給排水2007. 7[3]基于SLC500 PLC 的污水提升泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].張燁、朱震福建電腦2010. 8[4] PLC在提升泵變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].戴強(qiáng)國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)2009. 3[5]變頻調(diào)速在污水提升泵上的節(jié)能應(yīng)用[J].林琰節(jié)能2007.4[6]污水處理中泵站的優(yōu)化控制[J]馬西庚，戴永壽創(chuàng)意與實(shí)踐2007. 6注:1、作者簡(jiǎn)介潘喜利(1978-)湖北襄陽(yáng)， 講師，碩士，主要研究方向:機(jī)電一體化技術(shù)中國(guó)煤化工YHCNMH G