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1、真空排水泵站的控制装置及控制方法专利名称：真空排水泵站的控制装置及控制方法技术领域：本发明涉及污水收集技术领域，尤其涉及一种真空排水泵站的控制装置及其控制方法。背景技术：真空污水收集系统由真空排水终端、真空管道和真空排水泵站构成。真空排水泵站又由真空罐、真空泵、污水泵、控制系统等组成。真空排水泵站利用负压将真空管道输送的污水和伴随的空气收集至真空集罐，再用污水泵和真空泵分别将污水和水空气排出，以维持真空罐内的污水水位及真空度在设定范围内。真空泵和污水泵的运行需要消耗能量。对于排出等量气体或污水，真空泵或污水泵的能耗主要取决于设定的真空罐内的真空度，该真空度越大则真空泵或污水泵能耗越高。气水比是
2、指进入或排出系统的空气和污水的体积比。对于正常运行的系统，最佳的气水比处于一个相对稳定的范围内，尽管减小系统工作真空度可降低真空泵和排污泵的能耗，但过低的真空度一方面不利于污水和空气在真空管道的输送，另一方面也不利于空气由真空排水终端进入真空污水收集系统，进而使气水比降低。反之，提高真空度将增大系统的气水比，利于管内污水流动。但过高的气水比则会带来能耗的浪费，或意味着系统发生了泄露。目前的真空排水泵站普遍采用的控制方法是A、设定系统工作真空度的高限和低限。通过真空压力传感器(或电接点压力表，真空开关等)探测真空罐内真空度。每当真空罐内真空度低于真空度低限时，真空泵自动启动并保持运行直至系统真空
3、度达到真空度高限时真空泵停机。当真空罐内真空度再次低于真空度低限时，真空泵将再次启动。B、设定真空罐工作液位的高液位和低液位。通过液位传感器或液位计探测真空罐内液位高度。每当真空罐内污水液位达到或高于高液位时,污水泵自动启动并保持运行直至真空罐内液位降至低液位时污水泵停机。当真空罐内液位再次达到高液位时，污水泵将再次启动。由于实际运行的系统会由于用户使用差异具有不同的气水比。因此，普遍采用的控制方法中会将真空度高限设定得较污水输送所必须的真空度更高，以使这些不同的气水比仍高于污水输送所需的最佳气液比。但这样的控制方法并不利于真空泵的节能运行。对于现有的真空排水泵站的控制方法，如果真空污水收集系
4、统中某处发生了泄漏，使空气进入系统中，除进入的空气量大于真空泵的抽空能力，最终使系统真空度无法维持在工作范围之内的情况外，对于进入的空气量尚在真空泵的抽空能力内的情况，现有的监测手段不具备发现该类泄漏的能力，系统也不会发出报警信息。发明内容本发明的目的就是为了解决现有技术存在的上述不足，提供一种真空排水泵站的控制装置及控制方法；降低了统计误差，实现了气水比的监测、报警和自动调节，提高了系统适应性，降低了总体能耗；提高了污水泵较低真空度下工作的概率，降低了污水泵能耗，也降低了污水泵在高真空度下排污发生气蚀的问题。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种真空排水泵站的控制装置，包括信号输入模块
5、，分析模块，执行模块，信息输出装置，所述分析模块分别与信号输入模块、执行模块、信息输出装置连接，分析模块用于对输入信号做出分析判断、向执行模块传输真空泵及污水泵的运行指令、向信息输出装置传输系统参数和警示信息；所述执行模块分别与电源、真空泵和污水泵连接，用于接受分析模块发出指令并控制真空泵和污水泵的运行；所述的信息输出装置用于对外显示系统参数和发出警示信息。所述信号输入模块包括气体流量计，污水流量计，真空度测量装置，第一液位开关、第二液位开关、第三液位开关，所述气体流量计设于真空泵出口的管道上，所述污水流量计设于污水泵出口的管道上，真空度测量装置的测量部分位于真空罐内顶部，第一液位 开关、第二
6、液位开关、第三液位开关的探测部分位于真空罐内，信号输入模块通过信号电缆与分析模块连接。所述执行模块包括接触器及其触点；所述接触器与分析模块电路连接、并由分析模块控制，所述接触器的触点分别连接在电源与真空泵、污水泵的回路中，实现分析模块对所述真空泵和所述污水泵的控制。所述分析模块为单片机、工控机或可编程逻辑控制器；所述信息输出装置包括显示屏、指示灯、蜂鸣器、打印机、磁盘，所述显示屏用于显示文本及数字信息，所述指示灯和所述蜂鸣器用于快速的运行状态和警示信息的显示，所述打印机和所述磁盘用于信息的输出和存储，所述显示屏、打印机及磁盘通过数据电缆与分析模块连接，所述指示灯及蜂鸣器通过电源线与分析模块连接
7、。真空度测量装置采用真空压力传感器、电接点压力表或者真空开关。一种真空排水泵站的控制方法，包括以下步骤I)利用所述的分析模块，对一个统计周期内的气水比Kt进行在线测量、及统计监测，所述气水比Kt为一个统计周期内的真空泵的气体平均流量及污水泵的污水平均流量的比值；2)根据不同的气水比Kt，对工作真空度作出相应的控制操作、实现真空度的动态补偿和气水比的自动调节；3 )对真空罐内真空度Vpt、污水液位Hlt以及污水泵运行状态的监测，对真空泵和污水泵运行作出相应的操作、进行分段控制，同时显示系统参数和发出警示信息；4)根据不同的真空度Vpt、以及污水泵工作状态对真空泵和污水泵作出相应的控制操作。所述步
8、骤I)包括如下步骤a.预先设定系统工作真空度的初始高限Vpmaxtl和初始低限Vpmintl ；b.利用气体流量计和污水流量计分别监测真空泵及污水泵排出的气体流量Qg和污水流量Q1 ；c.利用分析模块统计一个统计周期T内由真空泵及污水泵所排出的气体体积Vg和污水体积V1，进而计算该统计周期内的气水比Kt。利用以下公式得到气水比Kt =Kt=VgA1,其中I=_t QJlx Vi =Jy QiCiL , t为当前时刻，tx为积分变量，T为设定的统计周期。所述步骤2)包括以下步骤a.预设低限气水比Kmin、高限气水比Kmax ；b.先将气水比Kt与预设低限气水比Kmin作比较，若KtKmin，则进
9、入或排出真空泵站的空气流量相比污水流量低于正常范围Kmin Kmax，信息输出装置发出警示信息，同时分析模块根据气水比Kt的值，实时地在预设系统工作真空度的初始高限Vpmaxtl和初始低限Vpmintl的基础上分别加上补偿量(1-Kt/Kmin) (Vpmaxp-Vpmax0)，作为系统实际工作真空度的高限Vpmaxt和低限Vpmint，使气水比Kt逐渐回到正常范围Kmin Kmax内，其中，Vpmaxp为所配置的真空泵所 能达到的极限真空度；若1 Kmin，进入系统的空气的量足够输送污水，系统实际工作真空度的高限Vpmaxt和低限Vpmint分别与预设的系统工作真空度的初始高限Vpmaxtl
10、和初始低限Vpmintl相等；c.再将该气水比Kt与预设高限气水比Kmax作比较，若Kt ( Kmax，气水比正常；若KtKmax，则进入或排出真空排水泵站的空气流量相比污水流量超出了正常范围，信息输出装置发出警示信息。所述步骤3)包括以下步骤a.预先设定污水泵的停泵液位Hlmin、最高启泵液位Hlmax和最低启泵液位Hlmaxm ；b.利用液位开关探测当前真空罐内的污水液位Hlt，真空度测量装置监测当前真空罐内的真空度Vpt;c.系统开始运行后，首先判断监测污水液位Hlt是否达到或超过污水泵最低启泵液位Hlmaxm,若未达到、即HltHlnia ，则污水泵保持停机状态直至液位达到最低启泵液位
11、Hlmaxm后再进入后续流程；若已达到、即Hlt Hlfflaxffl,则判断污水液位Hlt是否达到或超过污水泵最高启泵液位Hlmax :若已达到、即Hlt Hlmax，则启动污水泵；若已达到最低启泵液位但未达到最高启泵液位、即Hlmaxm ( HltHlmax，则再判断真空度Vpt与系统工作的平均真空度0.5(Vpmaxt+Vpmint)的相对大小；若当前真空度Vpt低于系统平均真空度即Vpt0. 5 (Vpmaxt+Vpmint)，则启动污水泵，反之则待液位Hlt升高至最高启泵液位Hlmax或真空度Vpt降低至平均真空度0. 5(Vpmaxt+Vpniint)以下再将污水泵启动；污水泵每次
12、启动后，将污水液位Hlt降低至污水泵停泵液位Hlmin后，污水泵停机。所述步骤4)包括以下步骤a)利用真空度测量装置监测当前真空罐内的真空度Vpt b)系统开始运行后，首先将当前真空度Vpt与真空泵最高启泵真空度Vpminm作比较，其中 Vpminm pmaxt -vp pmaxt pmint )，Xvp为设定系数，Xvp取值范围0. 5具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。实施例I.一种真空排水泵站的控制装置，结合图I至图6，包括信号输入模块，分析模块5，执行模块6，信息输出装置7，所述分析模块5分别与信号输入模块、执行模块6、信息输出装置7连接，分析模块5用于对输入信号做
13、出分析判断、向执行模块6传输真空泵9及污水泵10的运行指令、向信息输出装置7传输系统参数和警示信息；所述执行模块6分别与电源、真空泵9和污水泵10连接，用于接受分析模块5发出指令并控制真空泵9和污水泵10的运行；所述的信息输出装置7与分析模块5连接，用于对外显示系统参数和发出警示信息。所述信号输入模块包括气体流量计1，污水流量计2，真空压力传感器3，第一液位开关4a、第二液位开关4b、第三液位开关4c，所述气体流量计I设于真空泵9出口的管道上，所述污水流量计2设于污水泵10出口的管道上，真空压力传感器3的测量部分位于真空罐8内，第一液位开关4a、第二液位开关4b、第三液位开关4c的探测部分位于
14、真空罐内。信号输入模块通过信号电缆与分析模块5连接。真空压力传感器3的测量部分设于真空罐8顶部。图6中，QS为断路器，对电路系统具有过载保护和短路保护功能。第一液位开关4a、第二液位开关4b、第三液位开关4c，用于探测真空罐8内液位高度。真空压力传感器3，用于测量真空罐8内真空压力。气体流量计I及污水流量计2，用于测量由真空泵9及污水泵10排出的气体及污水的流量。所述执行模块6包括接触器及其触点；所述接触器的线圈与分析模块5电路连接、并由分析模块5控制，所述接触器KMl，KM2的触点分别连接在电源与真空泵9的电机Ml、污水泵10的电机M2回路中，实现分析模块5对真空泵9和污水泵10的电机电路的
15、控制。当分析模块5控制真空泵9或污水泵10开启时，向接触器KMl或KM2发出指令，接触器KMl或KM2线圈得电，接触器KMl或KM2触点吸合，使电源与真空泵9的电机Ml或污水泵10的电机M2连接，真空泵9或污水泵10启动。反之，当分析模块5控制真空泵9或污水泵10停机时，向接触器KMl或KM2发出指令，接触器KMl或KM2的线圈失电，接触器KMl或KM2的触点分离，使电源与真空泵9的电机Ml或污水泵10的电机M2断开，真空泵9或污水泵10停机。所述分析模块5为单片机、工控机或可编程逻辑控制器；所述信息输出装置7包括显示屏、指示灯、蜂鸣器、打印机、磁盘，显示屏用于显示文本及数字信息，指示灯和所述
16、蜂鸣器用于快速的运行状态和警示信息的显示，打印机和所述磁盘用于信息的输出和存储，显示屏、打印机及磁盘通过数据电缆与分析模块5连接，指示灯及蜂鸣器通过电源线与分析模块5连接。一种真空排水泵站的控制方法，包括以下步骤I)利用所述的分析模块5，对一个统计周期内的气水比Kt进行在线测量、及统计监测，所述气水比Kt为真空泵9的气体流量及污水泵10的污水流量的比值；2)利用分析模块5，根据不同的气水比Kt，对真空罐8工作真空度作出相应的控制操作、实现 真空度的动态补偿和气水比的自动调节；3)利用分析模块5，对真空罐8内真空度Vpt、污水液位Hlt以及污水泵10运行状态的监测，对真空泵9和污水泵10运行作出相应的操作、进行分段控制，同时显示系统参数和发出警示信息；4)利用分析模块5，根据真空罐8不同的真空度Vpt、以及污水泵10工作状态对真空泵和污水泵作出相应的控制操作。所述步骤I)包括如下步骤a.预先设定系统真空罐工作真空度的初始高限Vpmaxtl和初始低限Vpmintl ；b.利用气体流量计I和污水流量计2分别监测真
