专利名称：水过滤器反洗自动切换系统的制作方法
技术领域：
水过滤器反洗自动切换系统属于水处理的电仪一体化自动控制技术，特别适用于纯水和超纯水制造工艺用的大处理量、多路并联过滤器的反洗自动控制。
背景技术：
纯水和超纯水制造工艺均需用过滤器除去原水中的悬浮物、微生物、胶体、溶解气体及部分有机和无机杂质，为后处理创造条件。无论采用多介质过滤器；砂滤过滤器；活性炭过滤器还是其他类型如废水前处理的过滤器，也不管是设置单个或多路并联过滤器，所有的过滤器经过一定时间的运行，都会被污染、堵塞，都必须进行反洗程序，去除吸附截留在介质表面的污染物，使过滤器恢复过滤性能。现有的过滤器反洗工艺的控制除定流量反洗外主要采用的是下列两种手段“定时反洗”程序和进、出口“压差超限反洗”程序。
第一种“定时反洗”是人为确定一个时间段进行反洗，并实施包括反洗、清洗和刷洗等的切换控制。这种人为规定的工艺操作无法及时调整因原水水质、用户用水需求量以及后处理条件改变所造成的变化需求，也就是说，“定时反洗”程序无法实施反洗控制的准确性。如过早反洗会造成浪费，过迟反洗则造成水质下降等。
第二种方式虽然有直接的进出口压力的测量值，但因忽略了过滤器压差同时还是用水量的函数这层关系，特别是对于多路并联过滤器系统，由于各分支过滤器的出口压力“均压”，因此这种方式没有实际使用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种过滤器反洗自动切换系统，该系统能按每只过滤器过滤效果，即过滤器内介质吸附堵塞实际情况，分别及时准确将过滤状态切换到反洗程序，反洗达到预期效果又自动切换到过滤状态。
为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案。由压力传感器、流量传感器、可编程序控制器(PLC)、预置选择器、数-模转换器(D/A)、切换操作阀门组和信号指示报警器组成。其中可编程序控制器可根据工艺需求选购相应的市售产品，也可以自行设计制成。可编程序控制器依次由模拟量输入端、数字量输入端和数字量输出端构成。模拟量输入端通过直流电正、负极分别与过滤器的进、出口压力传感器及各只过滤器出口流量传感器连接，其外壳接地。通过模拟输入端的模拟量输入通道(AI)，可实时采集单个或所有多路并联的过滤器的运行压力和流量。予置选择器与数字量输入端的模块(DI)连接，数字量输入端的模块内设置并储存泵压力、流量和管阻关系曲线，数字量输出端的模块与数-模转换器(D/A)连接，数-模转换器(D/A)分别与信号报警器、切换操作阀门组连接。经采集、计算、比较自动完成运行状况报警指示、过滤/反洗自动切换。
本发明的工作原理如下将实时采集的过滤器的管阻值折合到泵特性(扬程-流量特性)上某一固定流量或压力下，来比较管阻变化的相对百分值。对于单串联系统用压力量来折算，对于多路并联系统用各分支的流量来折算。因为过滤器的管阻符合管道欧姆定律，即管阻与管压降和管道流量相关，且当管道尺寸、内部“堵塞”均不变时，管阻不是常数。水系统所使用的泵出口压力-流量特性与管阻特性两条曲线交点为工作点，当管道参数发生变化时，管阻值变化，工作点也移动。因此本发明先在可编程序控制器(PLC)内建立系统初始化“数据模型”。因多路并联系统的各条分支管路的工艺参数和设备选用均相同，所以只需输入一组工作泵的空载和负荷压力、流量特征参数。在预置选择器内设定的运行程序(自检初始化、选择、判别、运算、比较和控制)的作用下，通过与可编程序器连接的信号指示报警器、切换操作阀门组输出两种信号，从而达到两个目的一是通过切换操作阀门组对过滤器实施“正洗、反洗、刷洗”的反洗程序，以及结束反洗回到“再运行”的正常过滤工艺的自动切换控制；二是通过信号灯或报警装置完成开始时的系统自查和对某一过滤器实施“正洗、反洗、刷洗”状态的信号和报警指示。
本发明的优点1.由于采用了压力和流量传感器，使本发明可以在线实时采集到过滤器的压力和流量变化，并通过PLC与预置选择器进行运算、比较，从而获得各过滤器的管阻情况，通过数-模转换器按运算结果对切换操作阀门组进行自动开或关反洗或运行阀门，达到自动完成反洗程序切换和再运行过滤工艺的切换。
2.由于本发明的PLC可以通过市售或自行设计，所以应用范围特别广泛，既适应于砂过滤器、多介质过滤器、活性炭过滤器及废水前处理过滤器，且成本低廉。
3.由于本发明需要采集的信号源是水系统中常见的压力和流量信号，而市售的远程压力表和转速流量计的一次传感器元件和变换器均已成型，所以本发明的电路得到简化。
4.由于本发明采用了压力、流量传感器、予置选择器与PLC等电-仪一体化装置，所以克服了现有的通过定时、定流量或只适应单个过滤器的压差来决定反洗造成的过早浪费或过迟影响过滤效果的缺陷，使反洗及时和准确。
图1为本发明的结构框2为本发明的电-仪一体化结构示意3为本发明的系统运行框图具体实施方式
请参阅图1，本发明由压力传感器1、流量传感器2、可编程序控制器3、预置选择器4、数-模转换器(D/A)5、切换操作阀门组6、信号指示报警器7组成。压力传感器1、流量传感器2和予置选择器4均与可编程序控制器3连接。可编程序控制器3与数-模转换器(D/A)5连接，数-模转换器(D/A)5分别与信号指示报警器6、切换操作阀门组7连接。压力传感器1和流量传感器2以及可编程序控制器3可根据过滤器的数量和其他工艺需求选购相应的市售产品，也可以自行设计制成。
请阅图2，可编程序控制器3由模拟量输入端10和数字量输入端15输出端17组成。模拟量输入端10的进口通过24V直流电的正、负极分别与过滤器的进、出口压力传感器1和过滤器的流量传感器2连接；且也与多路并联过滤器8的流量传感器2连接。通过模拟量输入端10的模拟量输入通道(AI)，实时采集过滤器的每路分支回路的运行压力和流量。具体连接如下接地的24V直流电的地线一端在压力、流量传感器1、2外围设置有屏蔽线圈9，另一端与模拟量输入端10的外壳连接。用于测量泵的进、出口压力的压力传感器1的正、负极通过24V直流电的正、负极与模拟量输入端10的进口连接。用于测量过滤器流量的流量传感器2的正、负极也通过24V直流电的正、负极与模拟量输入端10的进口连接。测量多路并联过滤器组8的各过滤器的流量传感器2的正、负极与模拟量输入端10的进口的连接方式与上述的连接方式相同。系统通电后通过模拟输入端10的模拟量输入通道(AI)，可实时采集单串联或1#、2#、3#、、、N#多路并联的过滤器的每条分支回路的压力和流量，存入过滤器进口侧压力11、过滤器出口侧压力12和1#过滤器流量13和2#过滤器流量14内。预置选择器4与组成可编程序控制器3的数字量输入端15的进口连接，通过予置选择器4设置和储存多条曲线，这些曲线包括使过滤器运行和反洗的泵的进出口压力、流量特性曲线、过滤器管阻关系曲线以及计算管阻的曲线等。由予置选择器4将初始化系统“数学模型”，即泵压力流量特性和过滤器管阻特性输入数字量输入端15的模块(DI)，该模块(DI)分别设有自检测试确认16、过滤器并联支路数选择18和泵并联台数选择19。因多路并联系统的各条分支管路的工艺参数和设备选用均相同，所以只需输入一组工作泵的空载和负荷压力、流量特征参数。通过对采样获得的数据与输入的初始化系统“数学模型”进行计算，比较，获得过滤器各分支管阻值(绝对值)。然后通过数字量输出端17的模块将结果输入数-模转换器(D/A)5。数-模转换器(D/A)5与切换操作阀门组6及信号指示报警器7连接。如此在预置选择器4内设定的运行程序(自检初始化、选择、判别、运算、比较和控制)的作用下，通过与可编程序器控制器3的数字量输出端17和数-模转换器(D/A)5分别与信号指示报警器7、切换操作阀组6连接，完成过滤器过滤/反洗状态的报警、指示或阀门开启、关闭自动切换。总之，通过本系统装置在线采集压力流量数据，经计算、比较，从而达到两个目的一是通过切换操作阀门组对过滤器实施准确及时的“正洗、反洗、刷洗”的反洗程序，以及结束反洗回到“再运行”的正常过滤工艺中。二是信号灯指示或报警装置完成开始时的系统自查和对某一过滤器实施“正洗、反洗、刷洗”的信号和报警。
请参阅图3，本发明的系统运行程序分五步。第一步，仪器接通电源后，进行自检与初始化即对本发明系统组态及I/O故障情况的自检并显示，然后“确认”，明确各部件接口正常，最后输入“运行”。第二步为选择、判别即按“预置条件”选择运行通道。第三步运算先进行初始化系统“数学模型”即泵特性和管阻特性计算，然后按定时采样得到的压力流量数据计算过滤器各分支管阻值(绝对值)。第四步比较比较实时采集的压力值和初始值得出的相对改变。第五步即最后一步控制经比较如果超过设定管阻值，则通过本发明的切换操作阀门组自动开启过滤器反洗、清洗、刷洗的动作，完成整个自动控制反洗工序，然后再自动切换到正常运行。总之，按过滤器各支路不同的管阻值各自进行切换。不同的管阻值是通过予置选择器4对其进行设定、通过PLC计算并输出指示和切换的。
权利要求
1.水过滤器反洗自动切换系统，其特征在于由压力传感器(1)、流量传感器(2)、可编程序控制器(3)、预置选择器(4)、数-模转换器(5)、切换操作阀门组(6)、信号指示报警器(7)组成；其中可编程序控制器(3)依次由模拟量输入端(10)、数字量输入端(15)和数字量输出端(17)构成；模拟量输入端(10)通过直流电正、负极分别与过滤器的进、出口压力传感器(1)及过滤器流量传感器(2)连接；通过模拟量输入端(10)的模拟量输入通道(AI)，实时采集过滤器的单个或所需的多路并联过滤器的运行压力和流量；数字量输入端(15)通过予置选择器(4)设置和储存泵的压力流量特性曲线和过滤器管阻关系曲线以及计算管阻的曲线，数字量输出端(17)与数-模转换器(5)连接，数-模转换器(5)分别与信号指示报警器(7)、切换操作阀门组(6)连接，按计算比较结果完成过滤器过滤/反洗状态的报警、指示或阀门自动开启、关闭的切换。
2.根据权利要求1所述的水过滤器反洗自动切换系统，其特征在于可编程序控制器(3)可根据工艺需求选购相应的市售产品，也可以自行设计制成。
全文摘要
水过滤器反洗自动切换系统，属于电仪一体化自动控制技术。由压力传感器(1)、流量传感器(2)、可编程序控制器(3)、预置选择器(4)、数－模转换器(5)、切换操作阀门组(6)和信号指示报警器(7)组成；通过压力传感器(1)、流量传感器(2)能在线实时采集到过滤器的压力和流量，经可编程序控制器(3)与预置选择器(4)内设有的多条曲线进行运算、比较，由数－模转换器(5)将信号转换后传递给切换操作阀门组(6)和信号指示报警器(7)，完成自动切换开或关阀门，准确及时进行反洗和再运行的过滤工艺过程。本发明结构简单合理，自动化程度高，应用范围广泛，既适用于纯水和超纯水制造工艺用的单个或多路并联过滤器的大处理量反洗自动控制，也适用于废水、海水等的预处理。
文档编号B01D35/16GK1394663SQ0111332
公开日2003年2月5日 申请日期2001年7月10日 优先权日2001年7月10日
发明者闻瑞梅, 梁骏吾, 梁闻, 闻心德, 朱志良 申请人:同济大学