本實(shí)用新型屬于水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種用于水質(zhì)監(jiān)測的采水配水管路系統(tǒng)。
背景技術(shù):
水是維持生命的必要條件,然而隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,工農(nóng)業(yè)用水的不斷增加,所產(chǎn)生的工農(nóng)業(yè)廢水、生活污水等正在不斷的破壞著我們賴以生存的水資源,水治理迫在眉睫。我國已于2015年4月16日正式發(fā)布《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》,計(jì)劃中多次提到水環(huán)境監(jiān)測的重要性,并要求2017年底前,京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域、海域建成統(tǒng)一的水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)是水環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)層設(shè)備,其采集的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)送至監(jiān)測中心,實(shí)現(xiàn)水環(huán)境的全局監(jiān)管;而其中的采水配水管路系統(tǒng)是水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ),其測量效率以及測值的準(zhǔn)確性將直接影響到區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的有效性。
中國專利CN101509849A中公開了一種水質(zhì)水量在線監(jiān)測前處理管路系統(tǒng);該系統(tǒng)功能較完善,但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜:其一,該專利所提及的系統(tǒng)中的熱水是由每個(gè)水箱中的加熱裝置加熱產(chǎn)生的,其加熱設(shè)備分散,且這種加熱裝置放在水箱中安全系數(shù)并不高;其二,該專利所提及的系統(tǒng)如果用在北方,冬天水面結(jié)冰會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生負(fù)壓而無法抽水;其三,該專利所提及的系統(tǒng)中的電磁閥未說明有反饋接點(diǎn),PLC系統(tǒng)無法判斷電磁閥的動(dòng)作狀態(tài),若控制過程中流程失敗則人機(jī)界面無法直觀的顯示出問題原因所在。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足,本實(shí)用新型提供了一種安全可靠,自動(dòng)化程度高,為水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)提供強(qiáng)有力基礎(chǔ)支撐的用于水質(zhì)監(jiān)測的采水配水管路系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案:
一種用于水質(zhì)監(jiān)測的采水配水管路系統(tǒng),包括互相配合進(jìn)行完整水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu);
所述監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括采水單元和用于采樣分析的配水單元;所述采水單元包括順連的取水泵、原水閥、水箱,所述水箱包含有箱體、浮子開關(guān)、液位計(jì),在箱體上設(shè)有與外部管路相連的進(jìn)水口、出水口Ⅰ、出水口Ⅱ、噴淋口、溢流口、排水口Ⅰ與排水閥;所述配水單元包括在水箱下游與其出水口Ⅰ順連的增壓泵、增壓閥、前置過濾器、儀表進(jìn)水閥、采樣杯、儀表排水閥,所述采樣杯與水質(zhì)分析儀連通;
所述清洗機(jī)構(gòu)包括清水閥、噴淋閥、熱水閥、空氣干燥閥;
所述原水閥一端接取水泵另一端接水箱的進(jìn)水口,用于控制水箱的進(jìn)水;
所述噴淋閥一端接清水另一端接水箱的噴淋口,用于控制對水箱的噴淋;
所述清水閥一端接加壓自來水源即清水源另一端接至原水閥前,用于控制清洗管路;
所述熱水閥一端接電熱水器出水口另一端接至增壓閥后,用于控制熱水管路;
所述空氣干燥閥一端接空壓機(jī)輸出口另一端接至增壓閥后,用于控制空氣干燥管路;
所述排水閥一端接水箱下端排水口Ⅰ另一端接至排水總管,用于控制水箱排水;
所述增壓閥一端接增壓泵另一端接至前置過濾器,與增壓泵聯(lián)動(dòng),用于控制二次配水總管路;
所述儀表進(jìn)水閥一端接配水總管另一端接采樣杯進(jìn)水口,用于控制水質(zhì)分析儀對應(yīng)的采樣杯的進(jìn)水;
所述儀表排水閥一端接采樣杯的排水口Ⅱ另一端接排水總管,用于控制采樣杯的排水;
在取水口管道外壁纏繞有伴熱帶;所述浮子開關(guān)、液位計(jì)、伴熱帶、原水閥、清水閥、噴淋閥、熱水閥、空氣干燥閥、排水閥、增壓閥、儀表進(jìn)水閥、儀表排水閥均采用微型電動(dòng)球閥,且各球閥均與PLC通信連接。
優(yōu)選的,所述取水泵設(shè)為2臺(tái)冗余配置。
優(yōu)選的,所述箱體由不銹鋼材質(zhì)折彎焊接而成,箱體底部配有斜板用于沉沙,形成沉砂池;箱體頂部蓋板開孔用于安裝多參數(shù)傳感器,多參數(shù)探頭浸沒在水箱水樣中。
優(yōu)選的,所述出水口Ⅱ還連接有水槽,水槽上設(shè)有分別與水箱出水口Ⅱ、清水源連接的倆水龍頭和一個(gè)排水口Ⅲ,排水口Ⅲ與排水總管相連。
進(jìn)一步的,所述水槽由不銹鋼折彎焊接而成。
優(yōu)選的,所述浮子開關(guān)在水箱兩側(cè)各裝一個(gè),兩個(gè)浮子開關(guān)與PLC連接的信號(hào)判斷邏輯為或。
優(yōu)選的,該系統(tǒng)中各管路上還設(shè)有截止閥、手閥。
優(yōu)選的,所述水箱中內(nèi)置有噴淋管路,噴淋管路與噴淋口相連;所述噴淋管路由水管件粘接形成,其管壁上方開有若干小孔。
本實(shí)用新型的有益效果在于:
1)、本實(shí)用新型管路系統(tǒng)中配置了帶有位置反饋接點(diǎn)的電動(dòng)球閥用于控制相應(yīng)管路的通斷;PLC系統(tǒng)通過接收電動(dòng)球閥的位置信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對電動(dòng)球閥的閉環(huán)控制,控制流程失敗后在人機(jī)界面會(huì)推送出報(bào)警信息,加強(qiáng)了設(shè)備的自身診斷功能。
2)、本實(shí)用新型系統(tǒng)中的水箱具有儲(chǔ)水、沉沙、噴淋等功能,還裝配有浮子開關(guān)和液位計(jì),水位至設(shè)定位置即可以觸發(fā)停水信號(hào),PLC系統(tǒng)接收到此信號(hào)后停止水泵運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)了水泵的自動(dòng)啟停功能。此水箱可以用于多參數(shù)傳感器的安裝,同時(shí)解決水樣緩沖、雜質(zhì)沉淀、多參數(shù)集中測量的問題設(shè)備集成度高,節(jié)省了空間,減少了維護(hù)量。
3)、針對北方地區(qū)冬天氣溫較低,經(jīng)常出現(xiàn)河流結(jié)冰產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致系統(tǒng)無法取水的現(xiàn)象,本實(shí)用新型在取水口選配伴熱帶,伴熱帶的電源由PLC控制,在冬季取水前自動(dòng)開啟加熱,待取水口管路周圍融化后再啟動(dòng)水泵抽水;解決了冬季低溫取水的問題。
4)、本實(shí)用新型中管路的熱水除藻,空氣干燥功能有效降低了前一次測量周期中的殘留物質(zhì),增強(qiáng)了水質(zhì)參數(shù)測量的準(zhǔn)確性。且管路系統(tǒng)的熱水來源于一臺(tái)電熱水器,布置較為簡單,同時(shí)電熱水器帶有漏電保護(hù),其安全性相比較一般的加熱器要高。
5)、綜上所述,本實(shí)用新型涵蓋了水樣的處理,管路的清洗,熱水除藻,吹風(fēng)干燥,水箱的清洗噴淋,取水口加熱等功能,結(jié)構(gòu)簡潔而不失功能;具有穩(wěn)定性高,管路簡潔,功能齊全,水箱功能集成度高,系統(tǒng)控制自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),相比較同行業(yè)其他系統(tǒng)有一定的優(yōu)越性,也可以為水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)或其他水處理設(shè)備的取水配水管路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供參考價(jià)值。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型采水配水系統(tǒng)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型中的噴淋管路示意圖。
圖3為本實(shí)用新型系統(tǒng)的監(jiān)測流程圖。
圖4為本實(shí)用新型系統(tǒng)的清洗流程圖。
圖中標(biāo)注符號(hào)的含義如下:
1-采水單元 10-取水泵 100-伴熱帶 11-原水閥
12-水箱 120-進(jìn)水口 121-出水口Ⅰ 122-出水口Ⅱ
123-噴淋口 124-溢流口 125-排水口Ⅰ 126-排水閥
127-斜板 128-噴淋管路 13-水槽 130-排水口Ⅲ
2-配水單元 20-增壓泵 21-增壓閥 22-前置過濾器
23-儀表進(jìn)水閥 24-采樣杯 240-排水口Ⅱ 25-儀表排水閥
26-水質(zhì)分析儀 3-清水閥 4-噴淋閥 5-熱水閥
50-電熱水器 6-空氣干燥閥 60-空壓機(jī)
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖,對本實(shí)用新型中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案,而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
如圖1所示,為一種用于水質(zhì)監(jiān)測的采水配水管路系統(tǒng),包括互相配合進(jìn)行完整水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu);
監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括采水單元1和用于采樣分析的配水單元2;采水單元1包括順連的取水泵10、原水閥11、水箱12,水箱12包含有箱體、浮子開關(guān)、液位計(jì),浮子開關(guān)用于觸發(fā)停泵水位信號(hào)、液位計(jì)能直觀的顯示箱體內(nèi)水位高度,在箱體上設(shè)有與外部管路相連的進(jìn)水口120、出水口Ⅰ121、出水口Ⅱ 122、噴淋口123、溢流口124、排水口Ⅰ125與排水閥126;配水單元2包括在水箱12下游與其出水口Ⅰ121順連的增壓泵20、增壓閥21、前置過濾器22、儀表進(jìn)水閥23、采樣杯24、儀表排水閥25,采樣杯24與水質(zhì)分析儀26連通;
清洗機(jī)構(gòu)包括清水閥3、噴淋閥4、熱水閥5、空氣干燥閥6;
原水閥11一端接取水泵10另一端接水箱12的進(jìn)水口,用于控制水箱 12的進(jìn)水;
噴淋閥4一端接清水另一端接水箱12的噴淋口123,用于控制對水箱 12的噴淋;
清水閥3一端接加壓自來水源即清水源另一端接至原水閥11前,用于控制清洗管路;
熱水閥5一端接電熱水器50出水口另一端接至增壓閥21后,用于控制熱水管路;電熱水器50為管路提供熱水進(jìn)行除澡、清洗;
空氣干燥閥6一端接空壓機(jī)60輸出口另一端接至增壓閥21后,用于控制空氣干燥管路;空壓機(jī)用于吹干被清水和熱水沖洗過的管壁,以減少上一次測量周期殘留水樣的影響,提高測值的準(zhǔn)確性。
排水閥126一端接水箱12下端排水口Ⅰ125另一端接至排水總管,用于控制水箱12排水;
增壓泵20用于將沉沙后的水樣打至被測量儀表的采樣杯24中,增壓泵20為配水環(huán)節(jié)提供動(dòng)力來源;
增壓閥21一端接增壓泵20另一端接至前置過濾器22,與增壓泵20聯(lián)動(dòng),用于控制二次配水總管路;
前置過濾器22為沉沙后的水樣進(jìn)行二次過濾,以保證水樣的清潔,同時(shí)減少水樣可能帶有的固體顆粒及其他雜質(zhì)而損壞測量儀器和電動(dòng)球閥的風(fēng)險(xiǎn);
儀表進(jìn)水閥23一端接配水總管另一端接采樣杯24進(jìn)水口,用于控制水質(zhì)分析儀26對應(yīng)的采樣杯24的進(jìn)水;
儀表排水閥25一端接采樣杯24的排水口Ⅱ240另一端接排水總管,用于控制采樣杯24的排水;
在取水口管道外壁纏繞有伴熱帶100,用于解決冬天水面結(jié)冰產(chǎn)生負(fù)壓導(dǎo)致無法抽水的問題;
浮子開關(guān)、液位計(jì)、伴熱帶100、原水閥11、清水閥3、噴淋閥4、熱水閥5、空氣干燥閥6、排水閥125、增壓閥21、儀表進(jìn)水閥23、儀表排水閥25均采用微型電動(dòng)球閥,且各球閥均與PLC電氣連接。選用微型電動(dòng)球閥具有:體積小,不易垢死,壽命長,24V直流供電,自保持,功耗低,帶有動(dòng)作反饋接點(diǎn)等優(yōu)點(diǎn)。球閥的控制接點(diǎn)與PLC開出通道進(jìn)行電氣連接,球閥的反饋接點(diǎn)與PLC的開入通道進(jìn)行電氣連接。因?yàn)榍蜷y的反饋信號(hào)為PLC 流程控制提供了可靠的判據(jù),當(dāng)流程在某個(gè)環(huán)節(jié)控制失敗,人機(jī)界面能夠顯示出準(zhǔn)確的故障報(bào)警,從而能夠?qū)崿F(xiàn)PLC系統(tǒng)對管路系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。
取水泵10設(shè)為2臺(tái)冗余配置。取水泵可根據(jù)需求配置自吸泵或者潛水泵,其作用是將水樣抽至水箱中。水泵應(yīng)能滿足規(guī)定時(shí)間內(nèi)將水箱打滿的要求;兩臺(tái)水泵冗余配置,每個(gè)監(jiān)測周期輪換啟動(dòng)。
其中,箱體由不銹鋼材質(zhì)折彎焊接而成,箱體底部配有斜板127用于沉沙,形成沉砂池;在箱體頂部蓋板開孔用于安裝多參數(shù)傳感器,多參數(shù)探頭浸沒在水箱水樣中。
出水口Ⅱ122還連接有水槽13,水槽13由不銹鋼折彎焊接而成。水槽 13上設(shè)有分別與水箱出水口Ⅱ122、清水源連接的倆水龍頭和一個(gè)排水口Ⅲ 130,排水口Ⅲ130與排水總管相連,水槽的設(shè)置用以必要時(shí)提供清水和被測量的水樣用于人工測量。
浮子開關(guān)在水箱12兩側(cè)各裝一個(gè),兩個(gè)浮子開關(guān)與PLC連接的信號(hào)判斷邏輯為或,以防止浮子開關(guān)故障導(dǎo)致的長時(shí)間水泵運(yùn)行甚至溢水情況的發(fā)生。
該系統(tǒng)中各水管路上還設(shè)有截止閥、手閥;水管為水提供通道、截止閥用于實(shí)現(xiàn)水流反向截止的功能、手閥用于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制管路通斷的功能。
結(jié)合圖2所示,水箱12中內(nèi)置有噴淋管路128,噴淋管路128與水箱噴淋口123相連;噴淋管路128由水管件粘接形成,其管壁上開有若干小孔。外部加壓水從噴淋口123進(jìn)入噴淋管路128再從每個(gè)小孔噴出,實(shí)現(xiàn)對水箱 12中的各傳感器及水箱壁的噴淋及清洗。
下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的工作原理作出如下的詳細(xì)說明。
水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行時(shí)每隔一個(gè)設(shè)定時(shí)間就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一次監(jiān)測周期。一個(gè)完整的監(jiān)測周期包含由監(jiān)測機(jī)構(gòu)和清洗機(jī)構(gòu)分別執(zhí)行一個(gè)監(jiān)測流程和一個(gè)清洗流程,其中監(jiān)測功能是水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的核心任務(wù),清水清洗、噴淋、除藻、吹風(fēng)干燥等輔助功能都為監(jiān)測功能服務(wù)。
如圖3所示,監(jiān)測流程包含采水和配水兩個(gè)環(huán)節(jié):
(1)采水環(huán)節(jié):將水樣從水源地取至水箱中即稱之為采水。當(dāng)監(jiān)測流程啟動(dòng)后首先開啟排水閥,確保水箱中沒有上次測量周期遺留的水樣,然后關(guān)掉排水閥,同時(shí)開啟原水閥。務(wù)必確保原水閥在開啟位置才能啟動(dòng)取水泵打水,因?yàn)樵y開啟異常而直接打水會(huì)導(dǎo)致取水泵憋壓而損壞。當(dāng)水泵工作后水箱開始不斷注入水樣,當(dāng)水位達(dá)到液位開關(guān)位置時(shí),液位開關(guān)動(dòng)作并將水位信號(hào)送至PLC,PLC收到信號(hào)后立即停止水泵并關(guān)閉原水閥。至此水箱取水完成。當(dāng)監(jiān)測的水源為地表水時(shí),如果不做沉沙處理而直接給儀表供水,會(huì)導(dǎo)致測值不準(zhǔn)確甚至儀表損壞,因而需要對水樣進(jìn)行靜置沉沙處理;多參數(shù)探頭浸沒在水箱水樣中,當(dāng)設(shè)定的沉沙時(shí)間到了以后,PLC就可以對多參傳感器讀取數(shù)值。
(2)配水環(huán)節(jié):將水箱中的水樣送至儀表則稱之為配水。本實(shí)用新型為無壓供水的儀表即水質(zhì)分析儀配置一個(gè)采樣杯。首先開啟增壓閥和儀表進(jìn)水閥,需要確認(rèn)閥門在開啟位置后才能開啟增壓泵以防止憋壓導(dǎo)致增壓泵損壞。增壓泵工作并將水箱中的水樣配送至儀表的采樣杯中。采樣杯中配置了液位開關(guān),當(dāng)水位至液位開關(guān)位置時(shí)即觸發(fā)位置信號(hào),PLC接收到信號(hào)停止增壓泵工作并關(guān)閉儀表進(jìn)水閥及增壓閥。至此儀表采樣杯配水完成,PLC觸發(fā)命令至水質(zhì)分析儀儀表開始測量。當(dāng)儀表監(jiān)測完成后,本監(jiān)測流程完成。以上監(jiān)測周期中任何一個(gè)環(huán)節(jié)故障,流程需要報(bào)警退出,并對相應(yīng)的設(shè)備做復(fù)位處理。
清洗流程主要包括:噴淋、清水清洗、熱水清洗、吹風(fēng)干燥,具體流程圖如圖4所示:
(1)噴淋:關(guān)原水閥,開排水閥,儀表排水閥。閥門動(dòng)作到位后,開啟噴淋閥,清水從水箱的噴淋口進(jìn)入噴淋管路,水從管壁上小孔噴出,對水箱的內(nèi)壁噴射,以去除上次測量周期水樣中遺留在水箱內(nèi)壁上的雜質(zhì),圖2 為噴淋管路示意圖。
(2)清水清洗:關(guān)閉噴淋閥、排水閥,開啟原水閥、清水閥、增壓泵、增壓閥、儀表進(jìn)水閥(要確認(rèn)增壓閥、儀表進(jìn)水閥在開啟位置),此時(shí)清水從整個(gè)管路前端開始對管路進(jìn)行清水清洗。清水清洗流程結(jié)束后關(guān)閉清水閥。
(3)熱水清洗:關(guān)閉清水閥同時(shí)打開熱水閥,熱水器中的熱水對管路進(jìn)行清洗及除藻。熱水除藻是簡單有效的除藻方式,調(diào)高水溫和延長時(shí)間可以更好的去除藻類。熱水除藻流程結(jié)束后關(guān)閉熱水閥并排空水箱及管路中的水。
(4)吹風(fēng)干燥:關(guān)閉熱水閥同時(shí)開啟吹風(fēng)干燥閥,氣罐中的壓縮空氣對管路吹風(fēng)干燥,以去除管壁上的殘留水樣及雜質(zhì),盡可能的減少對下一測量周期測值的影響。
以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式,應(yīng)當(dāng)指出,對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說,在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下,還可以做出若干改進(jìn)和變形,這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。