一种利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统及控制方法。


背景技术：

2.混凝沉淀池是通过向水中混凝剂及助凝剂，使水中难以沉淀的颗粒能互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体。絮凝体具有强大吸附力，能吸附悬浮物、部分细菌和溶解性物质。絮凝体通过吸附，体积增大而下沉，形成泥层。精确地检测泥层厚度以及制定合理排泥周期是正确运行混凝沉淀池的关键因素，可实现水质达标、节水节药的高效工况。混凝沉淀池泥层厚度控制方法由累计污泥回流量、泥位计、累计运行时间三种条件作为泥层过厚需立即排泥的判断条件。实际运行可选择其中一种控制排泥。当达到设定排泥时间或设定低泥位值即为排泥终止的判断条件。
3.通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：由于污水厂进水流量极不稳定，工业园区水质变化较大，三种排泥方式需人工选择，造成泥层厚度变化较大，实际运行中，以上三种排泥判断条件均无法精确反应泥层厚度。因此，现有技术判断泥层厚度的准确性差。而且智能切换排泥条件的优先级，将泥层厚度控制在合理范围内效果差，不能保证出水水质达标。


技术实现要素：

4.为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统及控制方法。
5.所述技术方案如下：一种利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统包括：
6.第一电流互感器，安装在在刮泥机电机配电柜三相进线侧，用于将电流数据通过硬线反馈至plc模拟输入模块从而反馈到plc自控系统；
7.第二电流互感器，安装在在刮泥机供电侧，将检测到的电流信号通过硬线反馈至plc模拟输入模块中从而反馈到plc自控系统；将刮泥机变频器电机运行频率数据输出选择端口更改为电机运行电流数据输出；
8.刮泥机变频器，运行信号输出端连接plc模拟输入模块中将数据反馈至plc自控系统进行由刮泥机变频器到plc的电流数据传输反馈。
9.在一个实施例中，所述利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统还包括用于测量泥层厚度的泥位计。
10.本发明的另一目的在于提供一种利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法包括以下步骤：
11.s1，在刮泥机电机三相进线侧增加的第一电流互感器将电流数据反馈至plc模拟输入模块中从而反馈到plc自控系统，进行电流数据传输反馈；
12.s2，在刮泥机进线侧安装的第二电流互感器将检测到的电流信号通过硬线反馈至
plc模拟输入模块中从而反馈到plc自控系统；将刮泥机变频器电机运行频率数据输出选择端口更改为电机运行电流数据输出，刮泥机变频器运行信号输出端连接plc模拟输入模块中将数据反馈至plc自控系统进行由刮泥机变频器到plc的电流数据传输反馈；安装于两个不同位置的电流互感器从而在程序中对两个反馈回来的电流大小进行比较，当两者相差大于30％时说明感应设备故障并会进行报警；目的在于保证反馈电流的真实与稳定，也可以通过自控程序中的比较做出感应设备故障的提醒。
13.s3，由plc自控系统将第一电流互感器检测的进线电流以及刮泥机变频器反馈的电机运行电流进行周期采样，计算加权平均值(加权平均算法，目的为求出时段内电流平均值，为避免信号传输不稳定导致数据失真对控制系统造成影响)，保留测量数据并结合泥位计对泥层厚度进行综合判断。
14.在一个实施例中，在步骤s3中，反馈的电机运行电流进行200毫秒周期采样，计算10秒的加权平均值。
15.在一个实施例中，在步骤s3中，两组数据样本的权数占比为电流互感器测量电流50％、刮泥机变频器反馈电流50％。
16.在一个实施例中，所述利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法进一步包括：
17.将泥位自动排泥过程、间隔时间排泥过程、污泥回流泵累计流量自动排泥过程结合反馈电流自动排泥过程优化整合为整体的智能排泥控制程序，进行各种排泥方法优先级设置，以及利用多种排泥方法共同控制排泥。
18.在本发明中，电流反馈过程仅为判断实际泥位的方法之一。电流反馈排泥、泥位计排泥、间隔时间和回流泵累计时间排泥四种排泥方式通过系统设置可根据不同工艺需求选择性使用。例：如选择间隔时间排泥优先时，排泥泵会在到达间隔时间之后或者反馈电流、泥位计反馈液位高高报警时才会启动。
19.在一个实施例中，泥位自动排泥过程包括：当泥位计反馈泥位值大于设置的高泥位值时，启动对应的剩余污泥泵进行排泥过程，排泥泵频率设定40hz；当泥位计反馈泥位值小于设置的低泥位值时，停止对应的剩余污泥泵停止排泥进行养泥过程；当泥位处于高泥位状态且排泥泵已自动打开达到设定的高泥位状态累计时间20min时，提高剩余污泥泵的频率至高频率设定值50hz，若处于高频率状态且泥位还处于高泥位设定值累计时间超过20分钟时进行上位机界面的报警。
20.在一个实施例中，反馈电流自动排泥包括：当反馈的加权计算后得出的电流值大于设置的高电流值时，启动对应的剩余污泥泵进行排泥过程，排泥泵频率设定40hz；当反馈电流值小于设置的低电流值时，停止对应的剩余污泥泵停止排泥进行养泥过程；当反馈电流值处于高电流值状态且排泥泵已自动打开达到设定的高电流值状态累计时间20min时，提高剩余污泥泵的频率至高频率设定值50hz，若处于高频率状态且泥位还处于高电流设定值累计时间超过20分钟时进行上位机界面的报警。
21.在一个实施例中，间隔时间排泥过程包括：系统单次累计运行时间达到设定值时执行排泥泵自动排泥过程，即启动排泥泵并进行单次排泥累计运行时间计时，当单次排泥累计运行时间达到设定值时停止排泥泵自动排泥过程，即停止排泥泵，并将单次排泥累计运行时间清零，系统单次运行时间清零并开始计时；
22.污泥回流泵累计流量自动排泥过程包括：系统单次进水累计流量达到设定值时执
行排泥泵自动排泥过程，即启动排泥泵并进行单次排泥累计运行时间计时，当单次排泥累计运行时间达到设定值时停止排泥泵自动排泥过程，即停止排泥泵，并将单次排泥累计运行时间清零，系统单次进水累计流量清零并开始计数。
23.在一个实施例中，所述整体的智能排泥控制程序还包括反馈电流自动停机过程，包括：
24.当反馈电流值大于5a时执行系统紧急停止，立刻停止刮泥机并在上位机前端界面进行报警提示。
25.结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：
26.第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
27.本发明的创造性技术之一为通过刮泥机工作时的运行电流反映出混凝池中的泥位，从而解决泥位计在实际应用中不够准确及稳定的问题，在一定量的实验过程中得出刮泥机电流随泥层厚度呈正相关趋势且通过电流反映出池中泥位的实际位置相对稳定。
28.本发明在混凝沉淀池运行过程中，刮泥机运行电流随泥层厚度呈现正相关趋势，排泥结束后电流随泥层厚度减少下降。
29.本发明在混凝沉淀池的排泥条件应增加刮泥机的运行电流作为第四种判断条件，而且混凝沉淀池应采取四种排泥条件综合判断的智能运行模式。系统应结合进水水质、进水瞬时流量、污泥回流比、出水水质综合分析，智能切换排泥条件的优先级，将泥层厚度控制在合理范围内，保证出水水质达标。
30.第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
31.本发明保证污水混凝沉淀池工艺处理所需工艺数据的准确性，使得工艺段药剂投加方面可以更加精准，节能降耗。
32.几乎为硬件“零成本”完成上述测量及保护功能，且可有效省去原设备机械保护装置生效后损耗所产生的更换零件成本和人工成本。整合型智能排泥控制系统软件的开发编写完善了混凝沉淀池的污水处理工艺更加智能准确。
33.第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：市面上大多数泥位计在较复杂的建筑结构和存在较多工艺设备的空间内反馈出的泥位受到环境干扰检测出的泥位值会有一定的偏差和波动，此发明中增加的电流反馈的方法加上综合判断程序可以很好的解决该问题。
附图说明
34.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
35.图1是本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统示意图；
36.图2是本发明实施例提供的反馈电流于泥位测试数据曲线图；
37.图3是本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法流程图；
38.图4是本发明实施例提供的泥位自动排泥流程图；
39.图5是本发明实施例提供的反馈电流自动排泥流程图；
40.图6是本发明实施例提供的间隔时间排泥流程图；
41.图7是本发明实施例提供的污泥回流泵累计流量自动排泥流程图；
42.图8是本发明实施例提供的反馈电流自动停机流程图；
43.图中：1、第一电流互感器；2、plc自控系统；3、第二电流互感器；4、plc模拟输入模块；5、刮泥机变频器。
具体实施方式
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
45.一、解释说明实施例：
46.本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统包括：第一电流互感器1，安装在在刮泥机电机配电柜三相进线侧，用于将电流数据通过硬线反馈至plc模拟输入模块4中从而反馈到plc自控系统2，向plc自控系统2进行电流数据传输反馈；
47.第二电流互感器3，安装在在刮泥机供电侧，将检测到的电流信号通过硬线反馈至plc模拟输入模块4中从而反馈到plc自控系统2；并将刮泥机变频器电机运行频率数据输出选择端口更改为电机运行电流数据输出；
48.刮泥机变频器5，运行信号输出端连接plc模拟输入模块4中将数据反馈至plc自控系统2进行由刮泥机变频器5到plc的电流数据传输反馈。
49.实施例1
50.如图1所示，本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统包括：
51.在刮泥机电机三相进线侧增加第一电流互感器1，将电流数据反馈至plc自控系统2；将刮泥机变频器电机运行频率数据更改为电机运行电流数据，数据反馈至plc自控系统2实现两点电流数据传输反馈。
52.在刮泥机进线侧安装一块第二电流互感器3将检测到的电流信号通过硬线反馈至plc模拟输入模块4中。将刮泥机变频器电机运行频率数据输出选择端口更改为电机运行电流数据输出，刮泥机变频器5运行信号输出端连接plc模拟输入模块4中将数据反馈至plc自控系统2实现由刮泥机变频器5到plc的电流数据传输反馈。
53.再由plc自控系统2将第二电流互感器3检测的进线电流以及刮泥机变频器5反馈的电机运行电流进行200毫秒周期采样，计算10秒的加权平均值，保留合理测量数据，两组数据样本的权数占比为电流互感器测量电流50％、刮泥机变频器5变频器反馈电流50％。双重测量电流即可用于数据比对，也能避免了第一电流互感器1和第二电流互感器3损坏或刮泥机变频器5频率变化导致电流数据异常，影响泥位测量。
54.本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制系统提供的相关硬件可在系统判断泥层厚度时，以进线电流、电机运行电流结合泥位计对泥层厚度进行综合分析。
55.通过实际不同泥位测定对应的运行电流并加以记录得到图2反馈电流于泥位测试数据曲线。图2中数据也直观显示出低低泥位到高高泥位5个数据点的趋势接近于线性增长，符合随泥位增长刮泥机所需电流增大这一设想，根据图2中反馈电流数值在程序中转换为泥位位置并与实际电流进行比对完成处理过程。
56.实施例2
57.为了开发智能排泥系统，也尝试实验过通过变频器反馈电机转速进行泥位转换，在通过实验测定发现数据准确性不如通过反馈电流测算泥位准确。另一种设想是安装不同型号的泥位计进行双重测量，经过实验得出安装不同型号多个判断依据也未必稳定且会造成判断逻辑较为混乱。最终选用了通过反馈电流测定泥位这一方案。
58.如图3所示，本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法包括以下步骤：
59.s101，在刮泥机电机三相进线侧增加的第一电流互感器1将电流数据反馈至plc模拟输入模块4中从而反馈到plc自控系统2，进行电流数据传输反馈；
60.s102，在刮泥机进线侧安装的第二电流互感器3将检测到的电流信号通过硬线反馈至plc模拟输入模块4中从而反馈到plc自控系统2；将刮泥机变频器电机运行频率数据输出选择端口更改为电机运行电流数据输出，刮泥机变频器5运行信号输出端连接plc模拟输入模块4中将数据反馈至plc自控系统2进行由刮泥机变频器5到plc的电流数据传输反馈；安装于两个不同位置的电流互感器从而在程序中对两个反馈回来的电流大小进行比较，当两者相差大于30％时说明感应设备故障并会进行报警；
61.s103，由plc自控系统2将第二电流互感器3检测的进线电流以及刮泥机变频器5反馈的电机运行电流进行200毫秒周期采样，计算10秒的加权平均值，保留测量数据并结合泥位计对泥层厚度进行综合判断。
62.在步骤s103中，两组数据样本的权数占比为电流互感器测量电流50％、刮泥机变频器5变频器反馈电流50％；双重测量电流即进行数据比对，也能避免了第一电流互感器1和第二电流互感器3损坏或刮泥机变频器5频率变化导致电流数据异常，影响泥位测量。
63.进一步的，本发明实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法根据工艺要求确定泥位区间在plc程序中进行各种电流-泥位转换及达到过扭矩保护电流自动停机程序的开发编写。
64.同时，优化整合了全部四种功能性排泥过程，在之前的三种排泥控制方法的基础上不仅加入了反馈电流排泥功能还将本来独立控制的排泥控制方法整合为整体的智能排泥控制系统，可以完成各种排泥方法优先级设置，多种排泥方法共同控制排泥方式，刮泥机过扭矩保护、过扭矩及高泥位状态下加速排泥，泥位控制等功能。使得工艺自动化程度更高，运行方式更加智能稳定。
65.在本发明实施例中，电流反馈过程仅为判断实际泥位的方法之一。电流反馈排泥、泥位计排泥、间隔时间和回流泵累计时间排泥四种排泥方式通过系统设置可根据不同工艺需求选择性使用。例：如选择间隔时间排泥优先时，排泥泵会在到达间隔时间之后或者反馈电流、泥位计反馈液位高高报警时才会启动。
66.实施例3
67.基于实施例2提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法，在本发明实施例
中泥位自动排泥及反馈电流自动排泥过程包括：
68.如图4所示，本发明实施例提供的泥位自动排泥包括：当泥位计反馈泥位值大于设置的高泥位值时，启动对应的剩余污泥泵进行排泥过程(排泥泵频率设定40hz)；当泥位计反馈泥位值小于设置的低泥位值时，停止对应的剩余污泥泵停止排泥进行养泥过程；当泥位处于高泥位状态且排泥泵已自动打开达到设定的高泥位状态累计时间(20min)时，提高剩余污泥泵的频率至高频率设定值(50hz)，若处于高频率状态且泥位还处于高泥位设定值累计时间超过20分钟时进行上位机界面的报警。
69.如图5所示，本发明实施例提供的反馈电流自动排泥包括：当反馈电流值(指加权计算后得出的电流值)大于设置的高电流值时，启动对应的剩余污泥泵进行排泥过程(排泥泵频率设定40hz)；当反馈电流值小于设置的低电流值时，停止对应的剩余污泥泵停止排泥进行养泥过程；当反馈电流值处于高电流值状态且排泥泵已自动打开达到设定的高电流值状态累计时间(20min)时，提高剩余污泥泵的频率至高频率设定值(50hz)，若处于高频率状态且泥位还处于高电流设定值累计时间超过20分钟时进行上位机界面的报警。
70.实施例4
71.基于实施例2提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法，在本发明实施例中间隔时间排泥及污泥回流泵累计流量自动排泥过程包括：
72.如图6所示，本发明实施例提供的间隔时间排泥包括：系统单次累计运行时间达到设定值时执行排泥泵自动排泥过程，即启动排泥泵并进行单次排泥累计运行时间计时，当单次排泥累计运行时间达到设定值时停止排泥泵自动排泥过程，即停止排泥泵，并将单次排泥累计运行时间清零，系统单次运行时间清零并开始计时。
73.如图7所示，本发明实施例提供的污泥回流泵累计流量自动排泥包括：系统单次进水累计流量达到设定值时执行排泥泵自动排泥过程，即启动排泥泵并进行单次排泥累计运行时间计时，当单次排泥累计运行时间达到设定值时停止排泥泵自动排泥过程，即停止排泥泵，并将单次排泥累计运行时间清零，系统单次进水累计流量清零并开始计数。
74.实施例5
75.如图8所示，基于实施例提供的利用刮泥机运行电流检测泥位的控制方法，本发明实施例提供的反馈电流自动停机过程包括：
76.为了保护刮泥机设备，防止过扭，当反馈电流值大于5a时执行系统紧急停止，立刻停止刮泥机并在上位机前端界面进行报警提示。
77.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
78.上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
79.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单
元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
80.二、应用实施例：
81.本发明实施例还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括：至少一个处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任意各个方法实施例中的步骤。
82.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
83.本发明实施例还提供了一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤，所述信息数据处理终端不限于手机、电脑、交换机。
84.本发明实施例还提供了一种服务器，所述服务器用于实现于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施如上述各方法实施例中的步骤。
85.本发明实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在电子设备上运行时，使得电子设备执行时可实现上述各个方法实施例中的步骤。
86.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(read-onlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。
87.以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。