一種壓力管道式電控抽水系統的應用方案

陳盈　王敬衛

摘 要：企業在污水治理當中采用壓力管道式排水，集中收集處理自身產生的高濃廢水。其中，環保在線監測系統需要實時監測廢水的濃度，需要從壓力管中抽取水樣進行化驗分析，實時跟蹤水質情況。因此，抽水系統在此之間起著非常關鍵的作用。針對現場出現的異常抽水故障現象，分析原因，本文詳細介紹整個系統的設計思路，流程方案，設計一種穩定的電控抽水系統來保障整個系統的運行。

關鍵詞：壓力管道式 抽水系統 抽水故障 設計思路電路結構 程序流程

中圖分類號：U492.32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0103-02

國家立足零直排工業園區創建工作，清理整頓非法設置的排水口的工作推廣。針對以上，企業在當今的污水治理當中摒棄一些落后的重力流管路設計，采用壓力管道式排水，有效杜絕了企業將生產廢水滲漏排入河道、偷排等違法行為。集中式收集及處理高濃度廢水，也方便環保部門統一管理。另外，國家委托在線監測部門，對高濃廢水實時監測水質情況，有效提升監管水平。以此，對于壓力管道式的抽水系統研究就變得尤為重要。

1 傳統壓力管道式抽水系統的介紹、故障缺陷及產生的原因

一般壓力管道式的抽水系統采用管道分支的方式進行，是一種機械結構。企業通過在主管道上取合適的小孔，將主管道中的水樣抽至分析系統之中。如果有足夠的水壓，抽水系統就會穩定輸出水樣。

實踐證明，以下四種情況下容易造成壓力管道式抽水系統抽取水樣失敗。

（1）壓力輸送距離太長，排水管道末端管壓很?。核畨涸趧恿υ锤浇湍┒送町惡艽?，過程中因為漏氣及應急處理，回流導致水壓急劇下降，不能有效維持初級水壓。

（2）虹吸現象的產生：為保證流量計準確性，在出水口設計u型彎，出水口向下管段較長，容易造成類似重力流式管路虹吸，導致采樣小管水樣被完全虹吸的可能；

（3）管路施工的過程中，工人便于施工，采樣罐進水小管常常安裝在排水主管的管壁上方。

（4）現場不具備足夠高的水位落差，自流到采樣罐：一般的水位落差在采樣罐采樣進口和采樣小管的高度之間，采樣小管的高度一般低于采樣罐，水位差成負值，管路多數形成倒流現象。

在成型的管路工程中，防止以上故障的出現，工程人員經常通過更改機械管道結構，開挖現場地基增加水位落差和后端增加壓力裝置來解決此類問題。但是費用和成本偏高。效果也不一定能到達。

2 一種電控抽水系統的解決方案

以下，針對出現的上述故障問題，我們設計了一款電控抽水系統來解決。

（1）設計思路如下。

①采樣罐進水小管改裝在“U”型管道上升沿下端的下方（如圖1所示）。

②在采樣罐進水小管中加裝增壓泵，通過自制的控制器根據流量數值及變化來控制增壓泵的工作狀態。

③為了增加壓力效果，可以在“U”型管道上升沿段加裝帶有2公斤壓力的單向閥。一般不推薦。

（2）電子電路結構如下。

①含一個IO口，485輸出口的單片機控制板：IO口輸出控制水泵的開合信號，485負責與流量計的通訊。

②驅動板：驅動水泵開合動作，控制增壓泵工作與停止。

③電源：220轉5v，轉3.3v給控制板，驅動板中繼電器供電。

（3）程序流程如下：

①開啟控制板的各個外設功能，設置IO口，設置好時鐘。

②通信信息組成：地址碼-功能碼-數據段-CRC校驗碼，一條消息連續發送和接收，字符間隔不能大于一個字符，否則認為一條新消息開始或老消息結束?？刂破魍ㄟ^485口和現場的流量計進行通信，采用標準modbus協議進行通信。采用一問一答方式設置問答間隔，以及字節溢出時間，開啟兩個定時器的中斷，其中一個是上述問答時間，第二個是字節溢出時間，相當于程序中的喂狗。

③根據modbus rtu協議通信解析出流量計的流量值，此工程為四字節十六進制單精度浮數格式，通過算法，將單精度的浮數值進行轉化成十進制的浮數值。

⑤通過比較實時流量數據與流量門限的比較來開合增壓泵的開合工作。

⑥關于跳動特別大的流量計數值處理方面，可以設置最低流量，以及流量干擾時間間隔，通過判斷有無水的真實狀態，程序員可以根據現場實際情況進行編程處理。

3 結語

以上，通過以上的抽水方式，可以通過簡單電控方式將復雜的機械結構進行簡化，利用現場的流量數字量讀取方式，轉化為流量有無的判斷依據，通過軟件的邏輯控制現場的增壓泵工作，不但節省了成本，而且準確、有效地解決了抽水系統的實時性和有效性。

參考文獻

[1] 徐博宇，王敬衛.水污染源在線監控系統管道流量計安裝設計方案探討[J].機電信息，2015（21）：56-57.

[2] 周立功.ARM嵌入式系統軟件開發實例[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.