本發(fā)明屬于排污泵控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)及相關(guān)控制方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家城鎮(zhèn)進(jìn)程的不斷加快，農(nóng)村人口不斷向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，城市面積和人口不斷增長(zhǎng)，廢水量也不斷加大；同時(shí)人們對(duì)環(huán)境的重視，生產(chǎn)污水、生活污水及初期雨水需集中處理后排放。而污水處理廠一般處于城市外圍，廢水僅靠重力自流到污水處理廠比較困難，這時(shí)需要泵站進(jìn)行提升輸送。預(yù)制泵站，也被稱為一體化泵站作為革新性的解決方案應(yīng)運(yùn)而生，其在面對(duì)臭氣、噪音、占地面積、施工周期、設(shè)備壽命、防腐抗?jié)B透性能、智能化及整體效能等方面的新要求時(shí)都能很好的滿足。區(qū)別于傳統(tǒng)的廢水收集與輸送系統(tǒng)，預(yù)制泵站具有集成化，智能化，節(jié)能，堅(jiān)固耐用，耐腐蝕抗?jié)B漏，維護(hù)成本低等特點(diǎn)。

污水中一般都會(huì)存在各種浮渣、塑料制品及其他如棉紗、麻繩和碎布條等纖維，或者其他類似物，這些雜質(zhì)堵塞進(jìn)水口容易導(dǎo)致污水輸送不順暢影響排污泵的正常工作，造成電機(jī)的損毀，降低排污泵的工作效率，縮短使用壽命。固體隔離式一體化泵站可以把污水中的大固體顆粒從污水中隔離出來，并把它們截留在位于水泵前方的固體隔離罐中，只有已過濾的污水能夠通過泵流道集水室。由于采用這種技術(shù)，大塊固體及粗長(zhǎng)纖維可以從污水中隔離出來，污水從集水室中泵送出去時(shí)，在污水流向出水壓力管時(shí)，會(huì)流經(jīng)固體隔離罐，推動(dòng)大塊固體及粗長(zhǎng)纖維一起流向出水壓力管。水泵由于位于池子外面，可采用干式泵，既保持了干燥，也保證了水泵的維護(hù)工作可以方便、衛(wèi)生地進(jìn)行。但不可避免的是細(xì)長(zhǎng)纖維容易隨污水穿過隔離網(wǎng)進(jìn)入集水室，長(zhǎng)期以往，在泵送集水室污水時(shí)仍會(huì)進(jìn)水彎管處產(chǎn)生堵塞，影響泵的工作。

為了防止細(xì)長(zhǎng)纖維在進(jìn)水口發(fā)生堵塞，技術(shù)人員對(duì)排污泵的結(jié)構(gòu)做了改進(jìn)，在排污泵的進(jìn)水口處加裝切割裝置，可有效防止污水中的雜質(zhì)堵塞影響工作。目前市場(chǎng)上許多水泵制造廠對(duì)排污泵的防堵塞裝置都有研究，但大多都是在原來排污泵的基礎(chǔ)上，加裝防堵塞裝置來實(shí)現(xiàn)功能，未對(duì)防堵塞裝置結(jié)構(gòu)與泵水力性能配合問題進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。如：排污泵的切割裝置，公開號(hào)為CN204402963U，公開了一種排污泵的切割裝置，切割裝置包括切割刀座和切割刀體，切割刀座內(nèi)圈的切割面上設(shè)切割槽，切割刀體的外圓上設(shè)有切割刀刃，切割刀刃與切割面小間隙配合設(shè)置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理、切割效果好等優(yōu)點(diǎn)，但該專利未進(jìn)一步考慮切割裝置與水力性能的影響。排污泵的進(jìn)水結(jié)構(gòu)，公開號(hào)為CN204646810U，公開的進(jìn)水結(jié)構(gòu)包括外過濾網(wǎng)及其上設(shè)有的外過濾孔、內(nèi)過濾網(wǎng)及其上設(shè)有的內(nèi)過濾孔，外過濾網(wǎng)與內(nèi)過濾網(wǎng)之間形成有用于容納雜質(zhì)的容納腔，能有效防止雜物進(jìn)入到潛水泵內(nèi)，且能有效對(duì)雜物進(jìn)行清理等優(yōu)點(diǎn)，但其缺乏控制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)，能夠解決上述問題中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)，包括電機(jī)、泵頭、進(jìn)水口、出水口和防堵塞裝置，泵頭與電機(jī)連接，進(jìn)水口經(jīng)泵頭后與出水口連通，防堵塞裝置包括切割部件和控制部件，切割部件設(shè)于進(jìn)水口處，控制部件與切割部件連接，用于控制切割部件的切割狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是：通過控制部件可以控制切割部件的切割，從而使得進(jìn)水口處的棉紗、麻繩和碎布條等纖維雜質(zhì)被切割部件切割，有效防止了排污泵被堵塞。

在一些實(shí)施方式中，控制部件包括第一壓力檢測(cè)裝置、第二壓力檢測(cè)裝置、延時(shí)控制器和圓筒工作控制器，第一壓力檢測(cè)裝置和第二壓力檢測(cè)裝置均與延時(shí)控制器連接，圓筒工作控制器與切割部件連接，圓筒工作控制器與延時(shí)控制器連接。由此，可以方便通過壓力檢測(cè)判斷排污泵是否堵塞。

在一些實(shí)施方式中，泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括進(jìn)水彎管，進(jìn)水彎管通過泵頭與出水口連通，進(jìn)水口設(shè)于進(jìn)水彎管上；

第一壓力檢測(cè)裝置用于檢測(cè)排污泵進(jìn)、出口壓差，并將信號(hào)輸送至延時(shí)控制器；

第二壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)進(jìn)水彎管進(jìn)、出口壓力差信號(hào)并將信號(hào)輸送至延時(shí)控制器。由此，根據(jù)各壓力差能夠準(zhǔn)確判斷排污泵的堵塞狀態(tài)。

在一些實(shí)施方式中，泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括導(dǎo)流筋，導(dǎo)流筋設(shè)于進(jìn)水彎管上，位于進(jìn)水彎管的中心線所在處。由此，設(shè)有導(dǎo)流筋，可以穩(wěn)定進(jìn)水流態(tài)。

在一些實(shí)施方式中，泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括集水室，集水室位于進(jìn)水口的前方，并與進(jìn)水口連通，集水室內(nèi)設(shè)有兩個(gè)液位傳感器，分別設(shè)于集水室的底部和頂部。由此，設(shè)有集水室可以對(duì)污水中的雜質(zhì)進(jìn)行初步過濾，降低排污泵的堵塞幾率。

在一些實(shí)施方式中，泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括控制手柄，所述控制手柄與切割部件連接。由此，設(shè)有控制手柄，可以手動(dòng)控制切割部件的工作，提高切割部件控制的靈活性。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種控制部件控制切割部件的方法，包括：第一壓力檢測(cè)裝置用于檢測(cè)排污泵進(jìn)、出口壓差，并根據(jù)泵流量-揚(yáng)程特性將進(jìn)、出口壓差信號(hào)轉(zhuǎn)換為工作流量信號(hào)，并將流量信號(hào)反饋至至延時(shí)控制器；

第二壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)進(jìn)水彎管進(jìn)、出口壓力差信號(hào)并將信號(hào)輸送至延時(shí)控制器；

延時(shí)控制器根據(jù)第一壓力檢測(cè)裝置和第二壓力檢測(cè)裝置輸送的信號(hào)進(jìn)行判斷，控制切割部件的切割動(dòng)作；

其中，泵流量-揚(yáng)程特性曲線表達(dá)式為：

H＝f(Q)；

式中，H-泵的工作揚(yáng)程，m；

Q-泵的工作流量，m³/h。

在一些實(shí)施方式中，得到第一壓力檢測(cè)裝置將泵壓力差信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)的方程的步驟如下：

1)從泵的流量-揚(yáng)程特性曲線整個(gè)區(qū)間內(nèi)均勻取n個(gè)工作點(diǎn)，獲得n個(gè)水泵性能點(diǎn)(Q₁,H₁)、(Q₂,H₂)、…、(Q_i,H_i)、…、(Q_n,H_n)，依據(jù)以下公式求出各性能點(diǎn)對(duì)于的進(jìn)出口壓力差P，

式中，P_n-不同性能點(diǎn)時(shí)的泵進(jìn)、出水口壓力差，kPa；

H_n-不同性能點(diǎn)時(shí)的工作揚(yáng)程，m；

Q_n-不同性能點(diǎn)時(shí)的工作流量，m3/h；

D₂-泵出水口直徑，m；

D₁-泵進(jìn)水口直徑，m；

2)將得到的n個(gè)新數(shù)據(jù)(Q₁,P₁)、(Q₂,P₂)、…、(Q_i,P_i)、…、(Q_n,P_n)代入Q＝a_nPⁿ+a_n-1P^n-1+…+a₁P+a₀式中，可求得相應(yīng)的待定系數(shù)a_n、a_n-1、a_n-2、…、a₁、a₀的值，得到將第一壓力檢測(cè)裝置將泵壓力差信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)的方程，即，

Q＝a_nPⁿ+a_n-1P^n-1+…+a₁P+a₀

式中，Q-泵的工作流量，m³/h；

P-泵進(jìn)、出水口壓力差，kPa。

在一些實(shí)施方式中，延時(shí)控制器接收第一壓力檢測(cè)裝置和第二壓力檢測(cè)裝置的處理信號(hào)，并保存接收的信號(hào)于內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)；

延時(shí)控制器內(nèi)置程序記錄下泵無堵塞正常工作時(shí)的彎管進(jìn)出水口壓力差P₀和泵工作流量Q₀，并將其作為判定值存于數(shù)據(jù)庫(kù)，判斷過程如下:

若信號(hào)在時(shí)間Δt內(nèi)維持不變，其中Δt≥5s，則將處理結(jié)果信號(hào)發(fā)至下一級(jí)，其中延時(shí)控制器內(nèi)置處理程序?yàn)椋?/p>

式中，Signal-處理結(jié)果信號(hào)，若Signal＝1，則判定發(fā)生堵塞現(xiàn)象，若Signal＝0，則判定未發(fā)生堵塞現(xiàn)象；

P-彎管進(jìn)、出水口壓力差信號(hào)值，kPa；

P₀-彎管進(jìn)、出水口壓力差無堵塞工作正常值，kPa；

Q-泵工作流量信號(hào)值，m³/h；

Q₀-泵工作流量無堵塞工作正常值，m³/h。

在一些實(shí)施方式中，圓筒工作控制器接收延時(shí)控制器發(fā)出的信號(hào)，對(duì)切割部件轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制，圓筒工作控制器內(nèi)置控制方程為：

式中，n-圓筒轉(zhuǎn)速，r/min；

Signal-處理結(jié)果信號(hào)，若Signal＝1，則發(fā)生堵塞現(xiàn)象，若Signal＝0，則未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

通過控制部件控制切割部件的方法，根據(jù)排污泵與進(jìn)水彎管內(nèi)壓力差的變化控制切割部件轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)纏繞物質(zhì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到排堵效果，其中圓筒控制器與壓差檢測(cè)裝置之間設(shè)有延時(shí)控制器，提高了控制準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)其中一個(gè)視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)中部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)中切割部分的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

參照?qǐng)D1至圖3：本發(fā)明的泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)，包括電機(jī)1、泵頭2、進(jìn)水口3、出水口4和防堵塞裝置5，泵頭2與電機(jī)1連接，進(jìn)水口3經(jīng)泵頭2后與出水口4連通，防堵塞裝置5包括切割部件51和控制部件52，切割部件51設(shè)于進(jìn)水口3處，控制部件52與切割部件51連接，用于控制切割部件51的切割狀態(tài)。在實(shí)際使用過程中，為了減少進(jìn)入到進(jìn)水口3的雜質(zhì)，設(shè)有集水室8，其中，集水室8位于進(jìn)水口3的前方，并與進(jìn)水口3連通；污水經(jīng)過集水室8上方的隔離室后再進(jìn)入到集水室8內(nèi)，污水中的大固體顆粒雜質(zhì)經(jīng)過隔離室的隔離網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)行初步過濾。

同時(shí)，為了防止水的倒流現(xiàn)象，在進(jìn)水口3處設(shè)有單向閥，同時(shí)在出水口4處也設(shè)有單向閥，有效防止了水倒流引起的堵塞現(xiàn)象。

控制部件52包括第一壓力檢測(cè)裝置521、第二壓力檢測(cè)裝置522、延時(shí)控制器523和圓筒工作控制器524，第一壓力檢測(cè)裝置521和第二壓力檢測(cè)裝置522均與延時(shí)控制器523連接，圓筒工作控制器524與切割部件51連接，圓筒工作控制器524與延時(shí)控制器523連接。

泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括進(jìn)水彎管6，進(jìn)水彎管6通過泵頭2與出水口4連通，進(jìn)水口3設(shè)于進(jìn)水彎管6上；

第一壓力檢測(cè)裝置521用于檢測(cè)排污泵進(jìn)、出口壓差，并將信號(hào)輸送至延時(shí)控制器523；為了提高第一壓力檢測(cè)裝置521檢測(cè)的準(zhǔn)確度，第一壓力檢測(cè)裝置521安裝在進(jìn)水彎管6出口處所在水平面與出水口4所在豎直面的交界處。

第二壓力檢測(cè)裝置522檢測(cè)進(jìn)水彎管6進(jìn)、出口壓力差信號(hào)并將信號(hào)輸送至延時(shí)控制器523。

泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括導(dǎo)流筋7，導(dǎo)流筋7設(shè)于進(jìn)水彎管6上，位于進(jìn)水彎管6的中心線所在處。

集水室8內(nèi)設(shè)有兩個(gè)液位傳感器9，分別設(shè)于集水室8的底部和頂部。

泵站的排污泵防堵塞系統(tǒng)還包括控制手柄10，控制手柄10與切割部件51連接，當(dāng)排污泵只有輕微排堵時(shí)，采用控制手柄10進(jìn)行手動(dòng)控制，增加了切割部件51轉(zhuǎn)動(dòng)控制的靈活性。

沿進(jìn)水彎管6流道流線設(shè)置導(dǎo)流筋7穩(wěn)定進(jìn)水流態(tài)，而污水進(jìn)水會(huì)有纖維等污物纏繞導(dǎo)流筋6堵塞進(jìn)水口，切割部件51轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行切割；其中，切割部件51包括圓筒，圓筒上設(shè)有切刀，轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒可以對(duì)纏繞物進(jìn)行切割，實(shí)現(xiàn)排堵。

進(jìn)水口處圓筒5可轉(zhuǎn)動(dòng)排堵，其受控制部件52和控制手柄10控制，圓筒控制器9根據(jù)第一壓力檢測(cè)裝置521和第二壓力檢測(cè)裝置522發(fā)出的信號(hào)對(duì)切割部件51進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)控制。

控制部件控制切割部件的方法包括：

第一壓力檢測(cè)裝置用于檢測(cè)排污泵進(jìn)、出口壓差，并根據(jù)泵流量-揚(yáng)程特性將進(jìn)、出口壓差信號(hào)轉(zhuǎn)換為工作流量信號(hào)，并將流量信號(hào)反饋至至延時(shí)控制器；

第二壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)進(jìn)水彎管進(jìn)、出口壓力差信號(hào)并將信號(hào)輸送至延時(shí)控制器；

延時(shí)控制器根據(jù)第一壓力檢測(cè)裝置和第二壓力檢測(cè)裝置輸送的信號(hào)進(jìn)行判斷，控制切割部件的切割動(dòng)作；

其中，某排污泵流量-揚(yáng)程特性曲線表達(dá)式的擬合公式為：

H＝0.0079Q³-0.2116Q²-0.1286Q+22.911；

式中，H-泵的工作揚(yáng)程，m；

Q-泵的工作流量，m³/h。

得到第一壓力檢測(cè)裝置將泵壓力差信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)的方程的步驟如下：

1)從泵的流量-揚(yáng)程特性曲線整個(gè)區(qū)間內(nèi)均勻取六個(gè)工作點(diǎn)，獲得六個(gè)水泵性能點(diǎn)(1.5,22.6)、(2,21.8)、(2.5,21.4)、(3,20.8)、(3.5,20.3)、(4,19.5)，依據(jù)以下公式求出各性能點(diǎn)對(duì)于的進(jìn)出口壓力差P，其中D₂＝0.18m，D₁＝0.12m，

式中，P_n-不同性能點(diǎn)時(shí)的泵進(jìn)、出水口壓力差，kPa；

H_n-不同性能點(diǎn)時(shí)的工作揚(yáng)程，m；

Q_n-不同性能點(diǎn)時(shí)的工作流量，m³/h；

D₂-泵出水口直徑，m；

D₁-泵進(jìn)水口直徑，m；

2)將得到的6個(gè)新數(shù)據(jù)(1.5,0.769)、(2,1.193)、(2.5,1.739)、(3,2.406)、(3.5,3.197)、(4,4.107)代入Q＝a₆P⁶+a₅P⁵+a₄P⁴+a₃P³+a₂P²+a₁P+a₀式中，可求得相應(yīng)的待定系數(shù)a₆＝-0.0022、a₅＝0.0325、a₄＝-0.1959、a₄＝0.6061、a₃＝-0.7685、a₁＝0.8558、a₀＝-0.0617的值，得到將泵壓力差信號(hào)轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)的內(nèi)置控制程序方程，即，

Q＝-0.0022P⁶+0.0325P⁵-0.1959P⁴+0.6061P³-0.7685P²+0.8558P-0.0617

式中，Q-泵的工作流量，m³/h；

P-泵進(jìn)、出水口壓力差，kPa。

延時(shí)控制器接收第一壓力檢測(cè)裝置和第二壓力檢測(cè)裝置的處理信號(hào)，并保存接收的信號(hào)于內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)；

延時(shí)控制器內(nèi)置程序記錄下泵無堵塞正常工作時(shí)的彎管進(jìn)出水口壓力差P₀和泵工作流量Q₀，并將其作為判定值存于數(shù)據(jù)庫(kù)，判斷過程如下:

若信號(hào)在時(shí)間Δt內(nèi)維持不變，其中Δt≥5s，則將處理結(jié)果信號(hào)發(fā)至下一級(jí)，其中延時(shí)控制器內(nèi)置處理程序?yàn)椋?/p>

式中，Signal-處理結(jié)果信號(hào)，若Signal＝1，則判定發(fā)生堵塞現(xiàn)象，若Signal＝0，則判定未發(fā)生堵塞現(xiàn)象；

P-彎管進(jìn)、出水口壓力差信號(hào)值，kPa；

P₀-彎管進(jìn)、出水口壓力差無堵塞工作正常值，kPa；

Q-泵工作流量信號(hào)值，m³/h；

Q₀-泵工作流量無堵塞工作正常值，m³/h。

圓筒工作控制器接收延時(shí)控制器發(fā)出的信號(hào)，對(duì)切割部件轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行控制，圓筒工作控制器內(nèi)置控制方程為：

式中，n-圓筒轉(zhuǎn)速，r/min；

Signal-處理結(jié)果信號(hào)，若Signal＝1，則發(fā)生堵塞現(xiàn)象，若Signal＝0，則未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。