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反冲洗过滤器

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“砂石+网式”全自动过滤器的控制电路设计

发布时间:2017-07-05 15:50:12 4年前 热度:1590 ℃

目前新疆已建成的过滤系统,大部分为砂石加网式过滤系统,或是砂石加叠片式过滤系统,采用的都是人工手动控制,这种系统自动化程度低,人员耗工较大。针对目前使用的手动控制装置中的缺陷,以及河渠水中泥沙大的特点,结合实际生产需求,我所研究设计了一种可将手动“砂石+网式”过滤系统更换为全自动过滤器的控制电路。实验结果表明,该系统操作方便,自动化程度高,各项指标均能达到田间自动化的设计要求,可完全实现无人值守。

1 工作原理

如图1所示,双罐式“砂石+网式”全自动过滤 器结构。


图1双罐式“砂石+网式"全自动过滤器结构

1.反冲洗控制柜2.反冲洗阀体3.安全阀4.网式过滤器5.砂石 过滤器6.水泵组合7.施肥罐

系统正常工作时,在水泵的作用下,水由进水口 进入过滤罐体内,通过滤床介质进行过滤,水流经过过滤介质之间的空隙时,水中的较大固体杂质被截

留在滤床的空隙中,过滤过的水经出水口排出,流入 网式过滤器,经粗滤网初步过滤后,再通过细滤网过滤,流向出水口,杂质再次被截留。当过滤器中任意一罐压力达到预设值时,系统通过压力控制器将信号传给控制柜中的可编程控制器,并通过可编程控制器发出电信号,率先开启此罐电磁阀,使反冲洗水控管同时向此罐两个反冲洗控制阀内注人高压水,从而开启排污口实现反冲洗。在自动反清洗的同时,灌慨水过滤过程仍在正常进行。

2 压力反冲洗自动控制系统设计

在冲洗的过程当中,液体内的大部分固体杂质 会残留在罐体内,导致罐体的压力逐渐变大,采用压力传感器来控制过滤器的反冲洗。当罐体内的压力逐渐增大时,压力传感器检测到信号,并达到压力传感器的上限值时,压力传感器传出信号至可编程控制器,由可编程控制器给出电信号,给予相应的电磁阀通电,使其开启,以达到排污的效果。由于排污过程中,罐体内的压力值逐渐变小,当达到压力传感器的下限值时,由压力控制器传出信号至可编程控制器,由可编程控制器切断电信号,则通电的电磁阀失电,又恢复到最初状态,排污口停止排污。

3 压力+时间反冲洗自动控制系统设计

在实验过程中,由于两罐体并联,并且五个罐体始终相通,导致罐体内的压力值完全相同。因此,测出的压力值始终相等,并不能达到用一个罐体过滤出的干净水去冲洗其它罐体的目的,也就失去了全自动反冲洗的意义。

为了避免此类事情的发生,采取了压力+时间的控制方式。

砂石部分:当任一罐体压力率先达到压力控制器的上限位时,并将检测到的信号传至给可编程控

制器,此时可编程控制器内部的时间继电器运行,计 时10S后,率先给此砂石罐体的电磁阀通电,此罐体开始排污,排污时间可由时间继电器调控,并利用数码开关的组合方式即可准确达到时间控制的目的。当达到冲洗时间后,可编程控制器给此电磁阀断电,再由时间继电器计时10S后,给另外一罐体电磁阀通电,通电时间同样由可编程控制器的时间继电器给予准确的时间控制,完成预定时间时,则停止给电磁阀通电。控制系统原理图如图2所示。


图2砂石过滤器的控制系统原理框图

网式部分:依然遵循砂石部分的冲洗方式,罐体 依次进行冲洗,冲洗间隔时间均为10S,每个网式过滤器冲洗时间可适当比每个砂石罐体过滤器冲洗的时间略短。

4 可编程控制器的选型

可编程控制器的选取可通过I/O点数来选取。 针对过滤精度的要求高低,可增加砂石和网式过滤器的数目。因此,选取可增加扩展模块是必要的。西门子S7-200的稳定性能高,也可支持扩展模块,因此在这套系统中采用了西门子S7-200这种型号的可编程。接线图如图3所示。


图3可编程控制器接线图

将S7-200可编程控制器的端口10.2、10.4、 I0.6、I1.0、I1.2、I1.4、I1.5与数码开关连接,10.3、10_5与砂石罐体的左右腔的压力传感器连接,10.7、11.1、11.3与三个网式过滤器的压力传感器连接,Q0.1、

Q0.2与砂石罐体的左右腔的电磁阀连接,Q0.3、 Q0.4、Q0.5与网式过滤器的三个电磁阀连接。将已编写好的程序,用编程电缆传送至可编程控制器中,按照表1所示的开启方式,即可对冲洗时间根据罐.体大的长短和水源的洁净程度适当调整。

表1冲洗时间控制表格

11.0

两罐并联时间设置 10.610.410.2

时间(S)

0

00

0

40

0

00

1

45

0

01

0

50

0

01

1

55

0

10

0

60

0

10

1

65

0

11

0

70

0

11

1

75

1

00

0

80

1

00

1

85

1

01

0

90

1

01

1

95

1

10

0

100

1

10

1

105

1

11

0

110

1

11

1

115



三罐并联时间设置


11.5

11.4

11.2

时间(S)

0

0

0

10

0

0

1

15

0

1

0

20

0

1

1

25

1

0

0

30

1

0

1

35

1

1

0

40

1

1

1

50

5 主要特点

该控制电路具有以下特点:

(1) 安装简便,适应性广。该控制电路可通过编程电缆替换原有程序,任意设置调整冲洗时间。并能安装在各种的“砂石+网式”组合过滤器上,适用于各种常规地表灌溉水源。

(2) 可靠性高。可编程控制器不需要频繁更换内部组件,使用寿命长;并且其内部的时间继电器比普通的继电器精度高,计算准确。有效提高了系统的可靠性。

(3) 可控性强。采用压力+时间的双控式控制电

路,可根据需要对冲洗罐体的压力和反冲洗时间来 对应设置控制,实现无人值守、不停机的要求。

(4)经济性好。改装后的过滤系统,具有无人值 守,操作简单、方便,并且维护费用低等特点,显著降低了使用成本。

6田间试验

2009年7月,在新疆昌吉二六工镇军户村进行 田间试验。试验过程中,可负责灌溉面积近80hm2,测得平均流量122m3/h,反冲洗时间约4~5min。水质相同的情况下,反冲洗频率与一次灌溉片区面积大小有关,当一次灌溉面积较少时(6.67hm2以内),反冲洗较为频繁,一般在6~8h,当一次灌溉面积很大时(40hm2以上),反冲洗间隔一般在30~43h,甚至更长。雨水天气,水比较浑,反冲洗间隔时间一般

会缩短2~3h。正常工作压力,在〇.2~0.4MPa之间。 实验结果表明,该机具适应性较好,操作方便,各项指标均能达到设计要求,其自动化程度高,可完全实现无人值守。

7小结

本文介绍了双罐式“砂石+网式”全自动过滤器 的控制电路的原理及设计理念。该控制电路设计简单,全自动化程度高,可安装在任何手动控制的“砂石+网式”的过滤器上,并且使用寿命长,故障率小,可大幅度提高生产效率,达到不间断工作无人值守的目的,减轻了工人的劳动强度,降低了作业成本。



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