全自動污水強排設備潘喜利(襄樊職業(yè)技術學院汽車工程學院，湖北襄陽441050)摘要:本文結合全自動污水強排設備的應用，介紹了“反沖洗”機理實現(xiàn)、電氣控制實現(xiàn)、電機變頻節(jié)能、遠程實時監(jiān)控，該系統(tǒng)設計合理，運行可靠。關鍵字:“反沖洗”機理、密閉式污水提升、PLC 控制系統(tǒng)、遠程動態(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: U664.9+2文獻標識碼: A文章編號:-、引言為了解決普通生活污水、廢水的排放問題，同時解決實際排水過程中堵塞、異味、節(jié)能、監(jiān)控、自動化控制問題，我們設計了一種全自動密閉式污水提升輸送裝置。該裝置適用于來水量較大，來水量均勻、瞬時來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水。該設備具有不易堵塞、自清洗功能，既能及時排除污水，又能有效解決異味。設備采用PLC控制系統(tǒng)實現(xiàn)各種控制功能及應急操作，通過觸摸屏及組態(tài)軟件來實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。設備經(jīng)可編程控制器控制變頻器變頻調速，保證污水排水泵機組一直運行在高效區(qū)，以達到節(jié)能的效果。二、設備實現(xiàn)該設備首先從原理.上實現(xiàn)了生活污水、廢水的強排，同時針對現(xiàn)實排水過程中的堵塞問題，提出了將“過濾”原理即是將雜質和固體顆粒擋在集(污)水箱和排水泵之前，從而避免“堵塞”的發(fā)生，同時又采用“反沖洗”原理使污水泵提升一-次污水，就對過濾器內的雜質和固體顆粒及沉淀物反沖洗和提升--次。針對強排過程中出現(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)軟件實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控。設備經(jīng)可編程控制器內部PID控制程序的計算，輸給變頻器一個轉速控制信號，變使電機獲得無級調速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機的輸出軸功率，保證污水排水泵機組一直運行在高效區(qū)。1)“反沖洗"機理實現(xiàn)如圖一所示:當污水流入時，通過止回閥1 (2)、 過濾器1 (2) 及水泵1 (2) 進入集水箱，此時止回閥3 (4) 是關閉的。隨著污水的進入，集水箱內污水水位的升高，當達到設定的水泵1開啟水位時，水位計給出信號，通過控制柜使水泵1啟動排水，此時帶壓的污水反向通過過濾器，對過濾器起到反向沖洗作用，在水壓力下止回閥1關閉，打開止回閥3將污水排至室外。此時若仍有進水，仍可通過打開的止回閥2、過濾器2及水泵2進入集水箱，不影響水泵1提升污水。當集水箱內污水減少、水位下降到設定的低水位時，水位計將信號傳送到控制柜，指令排水泵1停止運行。付35°G個BIF3控柜本包計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，以及相關的管道、閥門等組成。2)電氣控制實現(xiàn)中國煤化工該方式由2臺水泵機組和單臺變頻器構成，根據(jù)用水量大小調節(jié)運行水H.CNMHG無須人員值守,排水泵1、2互為備用、輪值運行。當污水排量很大時，雙泵一起自動運行，當污水排量很小時，系統(tǒng)配備- .臺小流量輔助泵開始工作。當設備出現(xiàn)故障，報警系統(tǒng)將自動啟動，報警指示燈閃爍，并發(fā)聲報警，提醒值班人員。另外，因為控制柜上還設有手動操作系統(tǒng)，所以可在現(xiàn)場手動應急啟停水泵。[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行程序調試。整個控制系統(tǒng)設計為:水泵循環(huán)工作方式的可靠切換通過西門子PLC來控制，系統(tǒng)控制通過水位變送器、PID調節(jié)器和變頻器組成的閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn);結合水位檢測、電機故障檢測等信號，確定的供水系統(tǒng)總體結構。排水系統(tǒng)具有全自動變頻運行、自動工頻運行、遠程手動控制和現(xiàn)場手動控制等主要功能。全自動變頻恒壓運行是系統(tǒng)的正常工作方式;變頻器故障時系統(tǒng)轉入自動工頻運行，是一種恒速泵供水方式，作為系統(tǒng)故障時的一-種應 急供水方案;現(xiàn)場手動控制主要用于檢修、調試及PLC故障時的運行。[3]3)電機變頻節(jié)能本系統(tǒng)采用了2臺主水泵和1臺輔助泵排水，其中只有主泵參與變頻運行。在排水泵站設-就地控制柜，變頻器安裝在控制柜內，兩臺排水泵共用一臺變頻器，一用一備。排水泵由變頻器驅動，根據(jù)污水集水箱進水流量變化進行控制，流量傳感器反饋信號與流量設定信號輸入可編程控制器后，經(jīng)可編程控制器內部PID控制程序的計算，輸給變頻器一個轉速控制信號。變頻器為電動機提供可變頻率的電源，使電機獲得無級調速所需的電壓和頻率，從而直接改變和控制電機的輸出軸功率，保證污水排水泵機組一直運行 在高效區(qū)。兩臺排水泵主備切換由PLC根據(jù)工藝設置時間進行，兩臺泵進行電器互鎖，根據(jù)實時檢測的集水箱液位數(shù)據(jù)，自動確定污水排水泵的運行臺數(shù)，污水排水泵在--定時間間隔內的起/停次數(shù)將嚴格遵守水泵和軟起動器特性及技術的要求執(zhí)行。每臺污水排水泵的運行時間將累計并記錄，并對其進行循環(huán)控制，均衡各泵的運行時間，同時根據(jù)機泵的保養(yǎng)要求，提出保養(yǎng)維修建議、提示。自動切換工作過程為:先使變頻器軟停車，接到變頻器停車結束信號后斷開當前工作水泵的接觸器，同時對備用水泵的接觸器進行接通操作，繼而啟動變頻器，完成主備的切換工作。當工作水泵發(fā)生故障時，變頻器將自動切斷一次供電電路，進入保護狀態(tài)并輸出報警信號,PLC對這些報警信號進行檢測，而后進行備用泵投入。具體過程為PLC檢測到報警信號后首先斷開當前水泵的接觸器，后對變頻器復位，然后接通備用水泵的接觸器，啟動變頻器運行備用水泵，同時發(fā)出故障報警信號。(5[61排水泵變頻控制系統(tǒng)框圖如圖二。備開關量信號PL變頻器?1#排水泵各保護信號→[2#排水泵流量傳感器信號圖二.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行調節(jié)。4)遠程實時監(jiān)控排水泵站在住戶底層，為及時了解排水系統(tǒng)的運行狀況，方便管理，設計了由觸摸屏、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)，實現(xiàn)了排水狀況的遠程實時監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)軟件以組態(tài)軟件MCGS作為開發(fā)平臺。監(jiān)控系統(tǒng)主要功能有:(1)運行狀態(tài)實時監(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掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)，實時顯示各重要設備的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，繪制重要參數(shù)的變化走勢圖。(2)遠程手動控制功能:通過操作觸摸屏遠程控制界面直接控制水泵電機和變頻器的運行，提高系統(tǒng)在故障狀態(tài)時的應急處理能力。(3)數(shù)據(jù)管理功能:實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢，對報警及故障信息自動生成記錄文件,供事后分析。(4)事故自動報警功能:當運行過程中的檢測量超標或設備發(fā)出故障信號或失去控制時，系統(tǒng)自動報警顯示。三、設備特點及結論該設備具有以下特點: 1) 將“過濾”和“反沖洗”原理同時引入污水排放設備。2)密閉式污水提升，既及時排除污水，又有效解決異味。3)使用PLC實現(xiàn)泵站輪值控制; 4) 采用變頻器調速來達到節(jié)能目的; 5) 手動和自動化可方便切換;6)(可選用)通過觸摸屏實現(xiàn)遠程和動態(tài)監(jiān)控;通過使用該設備可以解決普通生活污水、廢水的排放問題，同時解決實際排水過程中堵塞、異味、節(jié)能、監(jiān)控、自動化控制問題，必將為家庭、企事業(yè)單位的污水排放帶來極大的便利。參考文獻中國煤化工[1]生活污水提升站解堵的措施及評價[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計[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控制系統(tǒng)設計[J].張燁、朱震福建電腦2010. 8[4] PLC在提升泵變頻調速系統(tǒng)中的應用[J].戴強國內外機電一體化技術2009. 3[5]變頻調速在污水提升泵上的節(jié)能應用[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)意與實踐2007. 6注:1、作者簡介潘喜利(1978-)湖北襄陽， 講師，碩士，主要研究方向:機電一體化技術中國煤化工YHCNMH G