本發(fā)明涉及一種用于污泥水處理的沉淀池，尤其涉及一種沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)裝置和方法。

背景技術(shù)：

目前，沉淀池濃縮機(jī)廣泛應(yīng)用于污泥水處理工序中，其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，橋架101的上方設(shè)置有主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置102、自動(dòng)提落耙裝置103，下方設(shè)置有穩(wěn)流桶104、主軸106，主軸106上設(shè)置刮泥耙105，以及溢流堰107，另外還具備操作箱108進(jìn)行操作，其中主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置102受驅(qū)動(dòng)電機(jī)301驅(qū)動(dòng)。工作原理為，主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置102帶動(dòng)橋架101、以及固定在主軸106上的刮泥耙105順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將沉降于池底的固體顆粒刮集到池中心的排泥口由泵抽走,被澄清的水則由池子周邊設(shè)置的溢流堰107均勻溢出。

一般的，沉淀池還設(shè)置有扭矩儀及自動(dòng)提落耙裝置103。自動(dòng)提落耙裝置103(即刮泥耙的上升和下降)，是刮泥耙105所受刮泥阻力的改變，通過(guò)機(jī)械裝置傳遞給扭矩儀，再通過(guò)電氣控制來(lái)完成提落耙103自動(dòng)控制。這種機(jī)械裝置就是在傳動(dòng)蝸桿箱的一端裝有彈簧，靠其預(yù)壓縮力在正常載荷下保證蝸桿傳動(dòng)力不致使蝸桿產(chǎn)生大的軸向位移。當(dāng)刮泥阻力增大時(shí)，這種阻力通過(guò)主驅(qū)動(dòng)軸傳遞給蝸桿，使蝸桿的軸向力增大，并克服彈簧的預(yù)壓縮力而產(chǎn)生軸向位移，這種位移作用到扭矩儀內(nèi)的行程開(kāi)關(guān)，同時(shí)發(fā)出電信號(hào)到提升電機(jī)，使提升裝置動(dòng)作，將耙子提起，當(dāng)隨著阻力的減小蝸桿在彈簧的作用下復(fù)原，扭矩儀的 電信號(hào)使提升電機(jī)反轉(zhuǎn)(或停止)，使耙子恢復(fù)正常高度，蝸桿的位移量是通過(guò)扭矩儀上的指示盤(pán)來(lái)顯示。正常工作時(shí)，扭矩儀儀表盤(pán)的指針應(yīng)在50％以下。提耙刻度指示為零，當(dāng)刮泥阻力增大使扭矩儀上指針超過(guò)50％時(shí)，扭矩儀發(fā)出電信號(hào)使提耙電機(jī)起動(dòng)，提起刮泥耙，當(dāng)阻力繼續(xù)增大使指針達(dá)到70％時(shí)，整機(jī)停并發(fā)出警報(bào)。反之當(dāng)隨著刮泥阻力減小，蝸桿在彈簧力的作用下回位，當(dāng)指針低于45％位置時(shí)，提耙電機(jī)動(dòng)作使刮油耙落回正常工作高度。提落耙的限位是由上下兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)來(lái)控制的。當(dāng)提耙高度超過(guò)行程開(kāi)關(guān)位置時(shí)，整機(jī)停并發(fā)出警報(bào)。扭矩儀及提落耙限位都設(shè)有超限位開(kāi)關(guān)，以保護(hù)設(shè)備安全。

由上所述，該扭矩屬于機(jī)械式扭矩儀，污泥阻力使蝸桿的軸向力增大，并克服彈簧的預(yù)壓縮力而產(chǎn)生軸向位移，位移量通過(guò)扭矩儀上的指針?biāo)镜闹甘颈P(pán)刻度來(lái)顯示。其缺點(diǎn)如下：1、所顯示值為百分比相對(duì)值，不能提供絕對(duì)值。2、該扭矩儀在使用一段時(shí)間后，彈簧老化、彈性逐漸發(fā)生變化及渦輪蝸桿內(nèi)間隙變化等，所指示的扭矩會(huì)有較大偏差。3、對(duì)該扭矩儀進(jìn)行檢修需要將渦輪蝸桿進(jìn)行解體，或連同渦輪蝸桿進(jìn)行整體更換，工作量及代價(jià)較大。4、該扭矩儀相對(duì)扭矩大小僅現(xiàn)場(chǎng)指示，無(wú)法連續(xù)監(jiān)測(cè)及記錄，不能對(duì)扭矩情況進(jìn)行全面掌握。5、難以確定最大扭矩的大小及發(fā)生的地點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)裝置和方法，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程連續(xù)監(jiān)視、遠(yuǎn)程報(bào)警及分析等功能。1、根據(jù)設(shè)在水池邊沿的位置檢測(cè)裝置結(jié)合其轉(zhuǎn)速信號(hào)，能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)跟蹤刮泥耙的位置。2、結(jié)合測(cè)量到的扭矩信號(hào)，能記錄各點(diǎn)處的扭矩大小，并能夠定位發(fā)生最大轉(zhuǎn)矩的位置，對(duì)檢修及故障處理提供支持。3、根據(jù)所記 錄的單圈平均轉(zhuǎn)矩變化趨勢(shì)能反映出沉淀池集泥情況，為沉淀池清泥提供參考數(shù)據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)裝置，包括：

轉(zhuǎn)速傳感器，所述轉(zhuǎn)速傳感器用于測(cè)定并輸出所述主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速；

接近開(kāi)關(guān)以及接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片，所述接近開(kāi)關(guān)固定在所述沉淀池的邊部，所述接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片安裝于所述橋架的端部并隨所述橋架轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)所述接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片運(yùn)行至所述接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，所述接近開(kāi)關(guān)輸出感應(yīng)信號(hào)；

功率傳感器，所述功率傳感器用于獲取并輸出所述主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，所述運(yùn)行參數(shù)包括驅(qū)動(dòng)電器的輸入側(cè)功率；

plc控制器，所述plc控制器分別與所述轉(zhuǎn)速傳感器、接近開(kāi)關(guān)以及所述功率傳感器電連接，所述plc控制器用于根據(jù)轉(zhuǎn)速、感應(yīng)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算扭矩參數(shù)，所述扭矩參數(shù)包括實(shí)時(shí)扭矩、最大扭矩定位以及單圈平均扭矩；

顯示單元，所述顯示單元與所述plc控制器相連接，用于顯示所述plc所計(jì)算的所述扭矩參數(shù)。

優(yōu)選的，還具備轉(zhuǎn)速傳感器保護(hù)罩，所述轉(zhuǎn)速傳感器保護(hù)罩安裝于所述轉(zhuǎn)速傳感器上，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行保護(hù)。

優(yōu)選的，還包括接近開(kāi)關(guān)保護(hù)罩，所述接近開(kāi)關(guān)保護(hù)罩安裝于所述接近開(kāi)關(guān)上，用于對(duì)所述接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)。

本發(fā)明還提供一種沉淀池扭矩檢測(cè)方法，基于上述的一種沉淀池扭矩檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：

步驟一，轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)所述主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速，并傳輸給plc控制器；

步驟二，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片與接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)時(shí)，接近開(kāi)關(guān)將感應(yīng)信號(hào)傳輸給所述plc控制器，從接近開(kāi)關(guān)被觸發(fā)開(kāi)始，所述plc控制器開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，該時(shí)間在步驟三種作為積分時(shí)間使用；

步驟三，功率傳感器將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)傳輸給plc控制器；

步驟四，plc控制器計(jì)算扭矩參數(shù)，并輸出至顯示單元進(jìn)行顯示，所述扭矩參數(shù)包括實(shí)時(shí)扭矩、最大扭矩定位以及單圈平均扭矩。

具體的，所述步驟四中，所述實(shí)時(shí)扭矩的計(jì)算方法為：

公式(1)中，p1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸入側(cè)功率；

p2為驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際輸出功率；

公式(2)中，m為所述實(shí)時(shí)扭矩，n為所述轉(zhuǎn)速，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率，記載于驅(qū)動(dòng)電機(jī)銘牌。

具體的，所述步驟四中，所述最大扭矩定位的計(jì)算方法為：

其中，l為所述最大扭矩定位；

r為所述沉淀池半徑；

w為所述沉淀池的減速機(jī)減速比，通過(guò)減速機(jī)銘牌參數(shù)提供；

t為步驟二中計(jì)算的時(shí)間。

具體的，所述步驟四中，所述單圈平均扭矩的計(jì)算方法為：

其中mav為單圈平均扭矩，m為實(shí)時(shí)扭矩，t為接近開(kāi)關(guān)兩次觸發(fā)的間隔時(shí)間。，

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了刮泥耙扭矩的絕對(duì)值測(cè)量，并在遠(yuǎn)程顯示、記錄和分析。借助plc處理能力，能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)跟蹤刮泥耙的位置。結(jié)合測(cè)量到的扭矩信號(hào)，能記錄各點(diǎn)處的扭矩大小，并能夠定位發(fā)生最大轉(zhuǎn)矩的位置，對(duì)檢修及故障處理提供支持。根據(jù)所記錄的單圈平均轉(zhuǎn)矩變化趨勢(shì)能反映出沉淀池集泥情況，為沉淀池清泥提供參考數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)該扭矩測(cè)量系統(tǒng)的檢修也更為方便。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有的沉淀池結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3為本發(fā)明的沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)裝置的安裝示意圖；

圖4為圖2的a部分放大圖；

圖5為圖2中b部分結(jié)構(gòu)放大圖；

圖6為本發(fā)明的沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)方法的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及工作原理等作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖2～5所示，本發(fā)明的沉淀池刮泥耙扭矩檢測(cè)裝置包括：

轉(zhuǎn)速傳感器201安裝于沉淀池的橋架101上方主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置102近旁，用于測(cè)定并輸出主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速，為了保護(hù)轉(zhuǎn)速傳感器201不受下雨和暴曬的影響，本實(shí)施方式中還設(shè)置了轉(zhuǎn)速傳感器保護(hù)罩202，安裝在轉(zhuǎn)速傳感器201的上方；

接近開(kāi)關(guān)203以及接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片204，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片204處于接近開(kāi)關(guān)203范圍內(nèi)時(shí)，接近開(kāi)關(guān)203會(huì)生成一個(gè)感應(yīng)信號(hào)。接近開(kāi)關(guān)203固定在沉淀池的邊部，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片204安裝于橋架101的端部并隨橋架101轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片運(yùn)行至接近開(kāi)關(guān)的檢測(cè)范圍內(nèi)時(shí)，接近開(kāi)關(guān)輸出感應(yīng)信號(hào)，主要利用該感應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)間間隔，同樣的，為了防止風(fēng)雨和日曬對(duì)接近開(kāi)關(guān)203的侵蝕，本實(shí)施方式中在接近開(kāi)關(guān)203上方還固定有接近開(kāi)關(guān)保護(hù)罩205；

功率傳感器205，安裝于操作箱108內(nèi)，功率傳感器205用于獲取并輸出主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置102的驅(qū)動(dòng)電機(jī)301的運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行參數(shù)主要為驅(qū)動(dòng)電機(jī)301的輸入側(cè)功率；

plc控制器206，plc控制器206分別與轉(zhuǎn)速傳感器201、接近開(kāi)關(guān)203以及功率傳感器205電連接，plc控制器206用于根據(jù)轉(zhuǎn)速、感應(yīng)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算扭矩參數(shù)，扭矩參數(shù)包括實(shí)時(shí)扭矩、最大扭矩定位以及單圈平均扭矩；

顯示單元207，顯示單元與plc控制器206相連接，用于顯示plc控制器206所計(jì)算的扭矩參數(shù)，本實(shí)施方式中，該顯示單元207可以為液晶屏幕、顯示器等，方便操作人員記錄；

作為輔助手段，還包括印刻在沉淀池邊緣的標(biāo)尺，用于對(duì)橋架101轉(zhuǎn)動(dòng)的位置進(jìn)行定位，標(biāo)尺的起點(diǎn)為接近開(kāi)關(guān)203的位置。

基于上述裝置，本實(shí)施方式還提供一種刮泥耙扭矩檢測(cè)方法，其步驟如圖5所示。

步驟一s1，轉(zhuǎn)速傳感器201檢測(cè)主轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速，并傳輸給plc控制器206；

步驟二s2，接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)片204與接近開(kāi)關(guān)203感應(yīng)時(shí)，接近開(kāi)關(guān)203將感應(yīng)信號(hào)傳輸給plc控制器206，plc控制器206開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，該時(shí)間在步驟三種用于積分；

步驟三s3，功率傳感器205將驅(qū)動(dòng)電機(jī)301的運(yùn)行參數(shù)傳輸給plc控制器206；

步驟四s4、s5，plc控制器206計(jì)算扭矩參數(shù)，并輸出至顯示單元207進(jìn)行顯示，扭矩參數(shù)包括實(shí)時(shí)扭矩、最大扭矩定位以及單圈平均扭矩；其中，實(shí)時(shí)扭矩的計(jì)算方法為：

公式(1)中，p1為驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸入側(cè)功率；

p2為驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)際輸出功率；

公式(2)中，m為所述實(shí)時(shí)扭矩，n為所述轉(zhuǎn)速，η為驅(qū)動(dòng)電機(jī)301效率，記載于驅(qū)動(dòng)電機(jī)301銘牌。

其中，最大扭矩定位的計(jì)算方法為：

其中，l為所述最大扭矩定位；

r為所述沉淀池半徑；

w為所述沉淀池的減速機(jī)減速比，通過(guò)減速機(jī)銘牌參數(shù)提供；

t為步驟二中的時(shí)間。

其中，單圈平均扭矩的計(jì)算方法為：

其中mav為單圈平均扭矩，m為實(shí)時(shí)扭矩，t為接近開(kāi)關(guān)兩次觸發(fā)的間隔時(shí)間。

以上扭矩參數(shù)均在顯示單元進(jìn)行顯示，取代了現(xiàn)有技術(shù)中的扭矩儀，能夠反映刮泥耙在任何一點(diǎn)處的扭矩值及單圈扭矩的變化趨勢(shì)給技術(shù)人員，本發(fā)明借助plc處理能力，能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)跟蹤刮泥耙的位置。結(jié)合測(cè)量到的扭矩信號(hào)，能記錄各點(diǎn)處的扭矩大小，并能夠定位發(fā)生最大轉(zhuǎn)矩的位置，對(duì)檢修及故障處理提供支持。根據(jù)所記錄的單圈平均轉(zhuǎn)矩變化趨勢(shì)能反映出沉淀池集泥情況，為沉淀池清泥提供參考數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)該扭矩測(cè)量系統(tǒng)的檢修也更為方便。

以上，僅為本發(fā)明的示意性描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道，在不偏離本發(fā)明的工作原理的基礎(chǔ)上，可以對(duì)本發(fā)明作出多種改進(jìn)，這均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。