一种液体药剂添加自动控制系统及方法与流程

1.本发明属于液体药剂添加控制技术领域，具体涉及一种用于水处理中絮凝剂的液体药剂添加自动控制系统及方法。


背景技术：

2.在铁矿选矿实际生产过程中，需要消耗大量的水资源，为了建设节水型企业，应对水资源缺乏和环境保护的要求，铁矿选矿对生产用水的循环利用率要求越来越高。循环回水的水质是影响选矿的关键因素，直接关系到生产成本和经济效益。
3.目前，对选矿循环回水主要是通过添加絮凝剂来实现净化目的。对于污水池中的小颗粒污染物，加入絮凝剂使污水中的悬浮微粒集聚变大，或形成絮团，从而加快污染物颗粒的沉淀，从回水中分离，这一方法即为絮凝。但是，现场生产操作中很难控制絮凝剂的添加量，絮凝剂添加量过少，污水中残余的悬浮污染物会越来越多，达不到预期的污水处理效果；而絮凝剂添加量过高，则会造成试剂的浪费，加大净化成本。
4.目前，国内外添加絮凝剂主要通过污水浊度判断絮凝剂的添加量，而对水体浊度的检测，通常以光学仪器设备对水体进行监测，而光学检测系统是利用光学元件作为感应测量探头使用，价格相对较高，而且常规的光学检测设备智能将传感器安置在废水处理池中的特定位置测量固定点的水质，因此难以废水处理池中总体水质的状态，从而难以掌握絮凝剂的添加量。
5.此外，随着使用时间的延长，水中的颗粒物会粘附在光学元件上对其造成污染，从而阻止传感器收光并导致严重影响收集到的数据的准确性。为了清洁检测设备，需要定期将光学传感器从废水池中取出，待清洗后再重新安装在废水池中，维护难度极大。
6.现场实际生产多采用肉眼观察方式，凭经验判断水质好坏，然后手动控制絮凝剂的加药量，因此无法提供准确的水质参数，且存在延时性与滞后性，难以准确添加絮凝剂。


技术实现要素：

7.本发明的目的就是提供一种结构简单，成本低廉，易于操作，能够满足选矿企业流动循环废水等水体净化处理，并根据水体密度控制絮凝剂添加量的液体药剂添加自动控制系统及方法。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下所述的技术方案：
9.本发明的一种液体药剂添加自动控制系统，其特征在于：包括储药装置、密度测量装置和plc控制箱；
10.所述的储药装置包括储药罐，所述的储药罐内设有浮球液位计，所述的储药罐为封闭式结构且侧上方设有与大气连通的排气孔ⅰ，所述的储药罐上方设有投料口，所述的储药罐下方通过加药管道与污水池连通，在加药管道设有电磁计量泵，所述的浮球液位计及电磁计量泵均与plc控制箱电性连接；
11.所述的密度测量装置包括测量罐、电子液位计、压差密度计、电动自吸泵和电动阀
门，所述的测量罐为长筒形封闭式罐体，在测量罐的上方设有与大气连通的排气孔ⅱ，测量罐内上方设有电子液位计，测量罐底部为半球形，测量罐底部中心通过排水管道与电动阀门连通，所述的电动阀门出口与污水池连通，并用于将测量罐内废水排入污水池，测量罐侧下方通过管道与电动自吸泵连通，所述的电动自吸泵与污水池连通并用于将污水抽入测量罐；所述的压差密度计固定安装在测量罐侧壁上；所述的电子液位计、压差密度计、电动自吸泵及电动阀门均与plc控制箱电性连接。
12.优选地，所述的plc控制箱包含cpu、数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入模块、电源适配器及控制面板。
13.本发明的一种液体药剂添加自动控制方法，其特征在于：包括下列步骤：
14.步骤1：将加药管道所连电磁计量泵的出液端与污水池连通，将密度测量装置的电动自吸泵进口所连管道与电动阀门出口所连管道通入污水池，接通电源并启动系统；
15.步骤2：操作plc控制箱，初始化程序，设置系统时间；
16.步骤3：设置密度检测循环时间，此设置时间最小为5min；
17.步骤4：检验浮球液位计位置，浮球位置处于储存药剂量的安全区间则启动密度测量装置，浮球位置低于安全区域，提示补充药剂；
18.步骤5：通过plc控制箱启动电动阀门，启动时间为1min，确保测量罐中水体排空；
19.步骤6：电动阀门关闭，同时电动自吸泵接受plc控制箱控制抽取待测水体，
20.步骤7：当测量罐中水位达到电子液位计位置时，电子液位计向plc控制箱反馈信号，则plc控制箱会停止电动自吸泵运转，否则自吸泵将继续抽水；
21.步骤8：停止自吸泵运转后，密度检测程序将暂停运行1min，使测量罐中待测液体稳定；
22.步骤9：压差密度计测定测量罐中水体密度，将数据反馈到plc控制箱；
23.步骤10：通过plc内设公式计算絮凝剂加药量，得到实时检测的水体密度，并显示记录在控制面板上，达到所设置的循环时间后，重复步骤5
‑
9；
24.步骤11：plc控制箱启动电磁计量泵，并根据内设公式调节电磁计量泵运转效率，控制药剂流量大小：
[0025][0026]
所述公式中的符号为：η—电磁计量泵运转效率％，q—药剂需加量l/h，q
b
—电磁计量泵最大流量l/h。
[0027]
所述的步骤10中的plc内设公式计算絮凝剂加药量：
[0028][0029]
所述公式中的符号为：q—药剂需加量l/h，q
w
—污水排放量m3/h，ρ
x
—kg/m3，c—药剂浓度kg/l，k—药剂利用系数，b—药剂利用常数。
[0030]
本发明的优点是：
[0031]
本发明设备结构简单、成本低廉且操作简便。水体密度测量装置与储药装置联动，通过对水体的实时检测，准确反映出水质状况，再经plc控制箱控制，准确快速的调节絮凝
剂添加量，保证水体净化质量。
附图说明
[0032]
图1为本发明的液体药剂添加自动控制系统结构示意图。
[0033]
图2为本发明液体药剂添加自动控制方法的流程框图。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0035]
如图1所示，本发明的一种液体药剂添加自动控制系统，其特征在于：包括储药装置、密度测量装置和plc控制箱3；
[0036]
所述的储药装置包括储药罐1，所述的储药罐1内设有浮球液位计13，所述的储药罐1为封闭式结构且侧上方设有与大气连通的排气孔ⅰ11，所述的储药罐1上方设有投料口12，所述的储药罐1下方通过加药管道与污水池4连通，在加药管道设有电磁计量泵14，所述的浮球液位计13及电磁计量泵14均与plc控制箱3电性连接；
[0037]
所述的密度测量装置包括测量罐2、电子液位计22、压差密度计23、电动自吸泵24和电动阀门25，所述的测量罐2为长筒形封闭式罐体，在测量罐2的上方设有与大气连通的排气孔ⅱ21，测量罐2内上方设有电子液位计22，测量罐2底部为半球形，测量罐2底部中心通过排水管道与电动阀门25连通，所述的电动阀门25出口与污水池4连通，并用于将测量罐内废水排入污水池4，测量罐2侧下方通过管道与电动自吸泵24连通，所述的电动自吸泵24与污水池4连通并用于将污水抽入测量罐2；所述的压差密度计23固定安装在测量罐2侧壁上；所述的电子液位计22、压差密度计23、电动自吸泵24及电动阀门25均与plc控制箱3电性连接。
[0038]
本发明所述的plc控制箱3包含cpu、数字量输出模块、数字量输入模块、模拟量输出模块、模拟量输入模块、电源适配器及控制面板。
[0039]
如图2所示，本发明的一种液体药剂添加自动控制方法，其特征在于：包括下列步骤：
[0040]
步骤1：将加药管道所连电磁计量泵14的出液端与污水池4连通，将密度测量装置的电动自吸泵24进口所连管道与电动阀门25出口所连管道通入污水池4，接通电源并启动系统；
[0041]
步骤2：操作plc控制箱3，初始化程序，设置系统时间；
[0042]
步骤3：设置密度检测循环时间，此设置时间最小为5min；
[0043]
步骤4：检验浮球液位计13位置，浮球位置处于储存药剂量的安全区间则启动密度测量装置，浮球位置低于安全区域，提示补充药剂；
[0044]
步骤5：通过plc控制箱3启动电动阀门25，启动时间为1min，确保测量罐2中水体排空；
[0045]
步骤6：电动阀门25关闭，同时电动自吸泵24接受plc控制箱3控制抽取待测水体；
[0046]
步骤7：当测量罐2中水位达到电子液位计位置时，电子液位计向plc控制箱3反馈信号，则plc控制箱3会停止电动自吸泵24运转，否则自吸泵将继续抽水；
[0047]
步骤8：停止自吸泵运转后，密度检测程序将暂停运行1min，使测量罐2中待测液体
稳定；
[0048]
步骤9：压差密度计测定测量罐中水体密度，将数据反馈到plc控制箱；
[0049]
步骤10：通过plc内设公式计算絮凝剂加药量，得到实时检测的水体
[0050]
密度，并显示记录在控制面板上，达到所设置的循环时间后，重复步骤5
‑
9；
[0051]
步骤10中的plc内设公式计算絮凝剂加药量：
[0052][0053]
所述公式中的符号为：q—药剂需加量l/h，q
w
—污水排放量m3/h，ρ
x
—kg/m3，c—药剂浓度kg/l，k—药剂利用系数，b—药剂利用常数。
[0054]
步骤11：plc控制箱启动电磁计量泵，并根据内设公式调节电磁计量泵运转效率，控制药剂流量大小：
[0055][0056]
所述公式中的符号为：η—电磁计量泵运转效率％，q—药剂需加量l/h，q
b
—电磁计量泵最大流量l/h。
[0057]
某选厂污水池排放量q
w
为520m3/h，选用混合型絮凝剂浓度c为300ppm kg/l，经现场试验，药剂利用常数k设定为2331.57ppm，b设定为
‑
4029.46则：q＝4041.34ρ
x
‑
4029.46。
[0058]
在该选厂污水池利用本发明的液体药剂添加自动控制系统检测污水密度并控制加药系统投加絮凝剂，所用加药电磁计量泵最大流量为320l/h，得到如下数据：
[0059]
[0060][0061]
本发明水体密度测量装置与储药装置联动，通过对水体的实时检测，准确反映出水质状况，再经plc系统控制，准确快速的调节絮凝剂添加量，净化结果均满足循环使用要求，保证水体净化质量。