底泥脱水干化优化控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种底泥脱水干化优化控制系统，属于工业控制领域。本发明专利技术可以根据搅拌机前端泥浆输送管道内泥浆的实时浓度、输送至搅拌机内泥浆的总量再结合称重传感器计量的物料重量信息实现物料添加的精确优化控制；根据调理后均化池内泥浆浓度及输送至板框机内泥浆的总量，实现板框进料(泥浆)过程的优化控制，即当进料质量到达设定期望值后，完成板框进料；根据板框机进料质量、尾水出水总量，实时监测板框机内部泥饼的含水率，当含水率达到期望值后完成压榨，实现板框压榨过程的优化控制；提高了工艺处理效率、降低了物料、能源成本。

Optimum control system for dewatering and drying of sediment

The invention provides an optimized control system for dewatering and drying of sediment, which belongs to the field of industrial control. According to the real-time concentration of the slurry in the slurry conveying pipeline at the front end of the mixer, the total amount of the slurry conveyed to the mixer, and the weight information measured by the weighing sensor, the present invention can realize the precise optimization control of the material addition; and according to the slurry concentration in the homogenizing pond after conditioning and the total amount of the slurry conveyed to the plate and frame machine, the optimization control of the plate and frame feeding (slurry) process can be realized. After the feed quality reaches the expected value, the plate and frame feeding is completed; according to the feed quality of the plate and frame machine and the total amount of tail water, the water content of mud cake in the plate and frame machine is monitored in real time; when the water content reaches the expected value, the pressing process is optimized and controlled; the processing efficiency is improved, and the cost of material and energy is reduced.

【技术实现步骤摘要】
底泥脱水干化优化控制系统
本专利技术适用于工业控制领域，涉及一种底泥脱水干化优化控制系统。
技术介绍
随着城市发展速度的加快，城市工业、生活污水大量排放到河流湖泊中，造成河流、湖泊底泥富营养化，底泥淤积变多使得河流湖泊的蓄水能力下降，进而可能造成城市内涝。近年来城市河流湖泊的底泥疏浚工程大量开展，疏浚后的底泥可通过多种方式进行脱水干化，较为常见的工艺为板框机械压榨式脱水，但现有技术中尚未公开过整套全自动的、工艺优化的控制系统及方法。传统的控制方法在泥浆调理、板框进料、板框压榨三个过程独立进行，且各自过程多以经验值控制。在泥浆调理过程中，操作工人根据经验判断管道中泥浆浓度，手动地调整物料添加速度以及添加量；板框进料、压榨过程都是根据经验设定相应的时间，到达设定时间后停止进料或压榨。经验的控制方式对于不同的泥质适用性差，生产效率较低，生产成本较高。2015年04月22日公开的中国专利申请(公开号CN104529128A)，该专利技术公开了一种污泥浓缩干化压滤系统，主要由依次连接的污泥重力浓缩池、脱水污泥进料泵、反应混合器、叠螺式污泥脱水机、污泥比阻调理装置、中间输送泵、污泥反应罐、进料压泥泵及隔膜式板框压滤机组成，其特征在于：所述污泥比阻调理装置的加药口通过管道与调理剂加药装置连接；所述隔膜式板框压滤机设置有隔膜式板框，隔膜式板框外部包裹有滤布，隔膜式板框内腔通过加压支管与加压水箱连接，并在加压支管与加压水箱之间的总管上设置有压力调节装置。该系统集成了污泥浓缩、机械脱水、比阻调理、固化调理、干化过程，具有自动化运行、自动卸料的特点，但该技术方案不适用于对疏浚后的底泥进行脱水干化。2013年12月11日公开的中国专利申请(公开号CN103435239A)涉及一种将污泥改性干化为再生燃料的设备及其工作过程，设备包括有：原态污泥计量斗、原态污泥上料皮带机、固态添加剂计量料斗、污泥搅拌装置、污泥上料分料系统、脱水后的污泥计量投放装置、脱水后的污泥投料皮带机、辅料储存计量输送系统、主站、搅拌混合主机、成品燃料卸料皮带机和控制系统，采用控制系统控制后可节省人工操作和干预，产品性能及燃烧等各项指标均能够达到国家标准要求，是污泥无害化、资源化处理处置的理想方式。同样，该文献披露的系统及工作过程技术方案也不适用于对疏浚后的底泥进行脱水干化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有技术的不足，提供了一种底泥脱水干化优化控制系统。为了实现上述目标，本专利技术提供了如下技术方案：一种底泥脱水干化优化控制系统，该系统包括数据采集单元、工艺优化处理单元、执行单元，其中，工艺优化处理单元借助基于可编程逻辑控制器(PLC)自动控制系统来实现。其中，执行单元包括输送机、卸料阀、搅拌机、泥泵、板框机，上述工作设备结合浓缩池、均化池、物料罐共同完成泥浆调理过程；沿泥浆的输出方向，浓缩池、搅拌机、均化池、板框机依次通过泥浆输送管道连接；河流、湖泊底部的泥浆经过除渣后通过疏浚船舶输送至浓缩池，并在浓缩池中进一步浓缩，浓缩后的泥浆采用环保绞吸船泵输送至搅拌机中，物料罐用于放置物料，物料罐中的物料通过输送机、卸料阀添加至位于搅拌机的泥浆中，泥浆和物料在搅拌机中被均匀搅拌后自流至均化池中进行二次反应，完成调理过程；调理后的泥浆通过泥泵输送至板框机中，并经板框机脱水干化；执行单元各个设备本身为本领域常见设备。其中，数据采集单元的输出端与所述工艺优化处理单元连接，其包括各类传感器，分别为流量计、超声波浓度计、称重传感器、超声波液位计、液位开关；流量计和超声波浓度计各有两个，第一流量计、第一超声波浓度计安装在浓缩池与搅拌机之间的泥浆输送管道上，用以检测进入搅拌机的泥浆的流量f1、浓度c1；第二流量计、第二超声波浓度计安装在均化池与板框机之间的泥浆输送管道上，用以检测进入板框机的泥浆的流量f2、浓度c2；所述称重传感器安装在物料罐罐脚底部，用于计量物料罐重量W；所述超声波液位计安装在板框机尾水槽上部，用于监测板框机尾水出水量；所述液位开关安装在均化池上方，用于检测均化池泥浆液位。其中，工艺优化处理单元分别与数据采集单元和执行单元连接，其包括可编程逻辑控制器(PLC)、触摸屏(HMI)；所述触摸屏为人机交互设备，其通过可编程逻辑控制器(PLC)分别与数据采集单元和执行单元连接，用于显示传感器数据，并通过其上设置的触摸按钮操控执行单元工作；所述可编程逻辑控制器中还设置有工艺优化软件模块，用于实现工艺优化；进一步，所述工艺优化软件模块用于：(a)根据搅拌机前端泥浆输送管道内泥浆的实时浓度c1、输送至搅拌机内的泥浆总流量再结合称重传感器计量的物理重量信息实现物料添加的精确优化控制，优化调理过程实时为进入板框机进料做同步准备；(b)根据调理后均化池内泥浆浓度c2及输送至板框机内的泥浆总流量计算板框进料(泥浆)质量M物料，当板框进料(泥浆)总质量M总进浆到达设定期望值M期后，完成板框进料，实现板框进料(泥浆)过程的优化控制；(c)根据板框机进料(泥浆)质量M总进浆、尾水出水总量M总尾水，实时监测板框内部泥饼的含水率ω，当含水率ω达到期望值ω期后完成压榨，实现板框压榨过程的优化控制。进一步，本专利技术提出的底泥脱水干化优化控制系统，其工作流程如下：(1)采集进入搅拌机的泥浆浓度c1、流量f1、物料罐重量W、板框进料过程以及板框压榨过程中的尾水出水量，获取均化池液位开关及工作设备的运行状态数据，并判断均化池泥浆液位是否为“低”信号，若是，则执行步骤(2)，若否，则执行步骤(3)；(2)泥浆调理优化过程：2.1)按照顺序依次启动“搅拌机”、“螺旋输送机”、“卸料阀”；2.2)计算进入搅拌机的泥浆密度ρ1以及泥浆累计流量2.3)根据进入搅拌机的泥浆浓度c1、泥浆密度ρ1、累计流量计算泥浆绝干基质量M绝干；2.4)计算出物料添加质量M物料，并触发执行物料添加，以及在物料添加后计算物料罐重量变化量ΔW；2.5)计算物料添加质量M物料与物料罐重量变化量ΔW的差值，卸料阀设置有三档调速临界差值，当两者差值大于高速档临界差值时，卸料阀全速运行，当两者差值小于低速档临界差值时，卸料阀低速运行，当差值介于高速档与低速档之间时，卸料阀中速运行，以此实现卸料阀的自动调速；2.6)判断均化池液位开关是否为“高”信号，若是，则执行2.7)，若否，则泥浆调整过程继续，并再次判断均化池液位开关是否为“高”信号，直至均化池液位开关为“高”信号；2.7)进一步判断物料添加质量M物料与物料罐重量变化量ΔW的差值是否为零，若是，则依次停止“卸料阀”、“输送机”、“搅拌机”，完成泥浆调理优化控制，并执行步骤(3)；若否，则继续添加物料，并判断物料添加质量M物料与物料罐重量变化量ΔW的差值是否为零，直至物料添加质量M物料与物料罐重量变化量ΔW的差值为零，开始执行步骤(3)；(3)板框进料优化过程：3.1)判断板框机是否准备就绪，若是，则执行步骤3.2)，若否，则继续等待直至板框机就绪；3.2)启动“泥泵”；3.3)计算进入板框机的泥浆密度ρ2以及泥浆累计流量3.4)计算板框进料过程中尾水出水总量M尾水1；3.5)根据进入板框机的泥浆密度ρ2以及泥浆累计流量计算板框进料(泥浆)总质量M总进浆，并判断板框进料(泥浆)总质量M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种底泥脱水干化优化控制系统，其特征在于：包括数据采集单元，工艺优化处理单元，执行单元，其中工艺优化处理单元借助基于可编程逻辑控制器(PLC)自动控制系统来实现；其中，执行单元包括输送机、卸料阀、搅拌机、泥泵、板框机，上述工作设备结合浓缩池、均化池、物料罐共同完成泥浆调理过程；沿泥浆的输出方向，浓缩池、搅拌机、均化池、板框机依次通过泥浆输送管道连接；河流、湖泊底部的泥浆经过除渣后通过疏浚船舶输送至浓缩池，并在浓缩池中进一步浓缩，浓缩后的泥浆通过环保绞吸船泵输送至搅拌机中；物料罐用于放置物料，物料罐中的物料通过输送机、卸料阀添加至搅拌机；泥浆和物料在搅拌机中被均匀搅拌后自流至均化池中进行充分反应，完成调理过程；调理后的泥浆通过泥泵输送至板框机中，并经板框机脱水干化；其中，数据采集单元的输出端与所述工艺优化处理单元连接，其包括各类传感器，分别为流量计、超声波浓度计、称重传感器、超声波液位计、液位开关；流量计和超声波浓度计各有两个，第一流量计、第一超声波浓度计安装在浓缩池与搅拌机之间的泥浆输送管道上，用以检测进入搅拌机的泥浆的流量f1、浓度c1；第二流量计、第二超声波浓度计安装在均化池与板框机之间的泥浆输送管道上，用以检测进入板框机的泥浆的流量f2、浓度c2；所述称重传感器安装在物料罐罐脚底部，用于计量物料罐重量W；所述超声波液位计安装在板框机尾水槽上部，用于监测板框机尾水出水量；所述液位开关安装在均化池上方，用于检测均化池泥浆液位；其中，工艺优化处理单元分别与数据采集单元和执行单元连接，其包括可编程逻辑控制器(PLC)、触摸屏(HMI)；所述触摸屏为人机交互设备，其通过可编程逻辑控制器(PLC)分别与数据采集单元和执行单元连接，用于显示传感器数据，并通过其上设置的触摸按钮操控执行单元工作；所述可编程逻辑控制器中还设置有工艺优化软件模块，用于实现工艺优化；所述工艺优化软件模块用于实现：(a)根据搅拌机前端泥浆输送管道内泥浆的实时浓度c1、输送至搅拌机内的泥浆总流量...

【技术特征摘要】
1.一种底泥脱水干化优化控制系统，其特征在于：包括数据采集单元，工艺优化处理单元，执行单元，其中工艺优化处理单元借助基于可编程逻辑控制器(PLC)自动控制系统来实现；其中，执行单元包括输送机、卸料阀、搅拌机、泥泵、板框机，上述工作设备结合浓缩池、均化池、物料罐共同完成泥浆调理过程；沿泥浆的输出方向，浓缩池、搅拌机、均化池、板框机依次通过泥浆输送管道连接；河流、湖泊底部的泥浆经过除渣后通过疏浚船舶输送至浓缩池，并在浓缩池中进一步浓缩，浓缩后的泥浆通过环保绞吸船泵输送至搅拌机中；物料罐用于放置物料，物料罐中的物料通过输送机、卸料阀添加至搅拌机；泥浆和物料在搅拌机中被均匀搅拌后自流至均化池中进行充分反应，完成调理过程；调理后的泥浆通过泥泵输送至板框机中，并经板框机脱水干化；其中，数据采集单元的输出端与所述工艺优化处理单元连接，其包括各类传感器，分别为流量计、超声波浓度计、称重传感器、超声波液位计、液位开关；流量计和超声波浓度计各有两个，第一流量计、第一超声波浓度计安装在浓缩池与搅拌机之间的泥浆输送管道上，用以检测进入搅拌机的泥浆的流量f1、浓度c1；第二流量计、第二超声波浓度计安装在均化池与板框机之间的泥浆输送管道上，用以检测进入板框机的泥浆的流量f2、浓度c2；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪袁泉，何彦行，张晴波，吴向明，秦海洋，钟煌亮，江帅，
申请(专利权)人：中交疏浚技术装备国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31