专利名称：矿井水净化处理自动加药装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水处理过程中的药剂投加技术，特别涉及一种用于矿井水净化处
理过程中，根据水质和水量变化自动加药的装置，属于水处理自动化技术领域。
背景技术：
在煤矿的开采过程中，伴随着大量的矿井水外排，将矿井水处理后作为矿区生活 和生产用水，是节能减排和环境保护的重要内容之一，不仅可以保护矿区自然环境，节约 地下水资源，而且可以有效地解决矿区水资源缺乏的问题，具有明显的经济、环境和社会效 益。矿井水中普遍含有以煤屑、岩粉为主的悬浮物，必须经过净化处理后才能利用，混凝剂 投加系统是矿井水净化处理技术中的关键环节，直接影响到处理后的水质和运行成本。由 于煤矿矿井水受到井下采煤、掘进、防灭火生产的影响，使矿井水的水量、水质变化很大，只 有采用可靠的药剂投加装置，才能确保矿井水处理的水质、节省运行成本、方便操作管理。 在现有矿井水处理过程中，药剂的投加多采用转子流量计投加控制技术、计量泵 投加控制技术、单因子流动电流投加控制技术等。申请号为200720196439的中国实用新 型专利公开了一种水处理加药系统，包括可编程控制器、变频器、干投机、搅拌机、进水电动 阀和流量计，所述的变频器受可编程控制器控制，改变干投机电机的转速，实现加药量的调 节；所述的搅拌机受可编程控制器控制，对药液进行搅拌；所述的进水电动阀受可编程控 制器控制，调节进水流量；所述的流量计在进水管道上与进水电动阀串联，向可编程控制器 反馈进水流量。但此加药系统在处理水质不稳定的情况下药剂的投加效果不理想，同时也 不适用于矿井水的净化处理，因此需要对其进行改进。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种矿井水净化处理自动加药装置，有效解决了现有
技术中药剂投加自动化程度低、工人劳动强度大、处理水质不稳定等不足。 本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 —种矿井水净化处理自动加药装置，包括储药箱、加药计量泵和原水管路，其特征
在于还包括 设置于原水管路上的采样管和采样泵，及与采样泵相连接的采集原水浊度信息的 浊度传感器和浊度变送器； 设置于原水管路上的用于采集原水流量信息的流量传感器，及与之配套的流量变 送器； 与加药计量泵相连接的用于控制加药计量泵的变频控制系统； 与采样泵相连接的用于控制采样泵的接触继电控制系统；禾口 分别与浊度变送器、流量变送器、接触继电控制系统和变频控制系统相连接的用 于处理系统的流量和浊度信息以及对设备进行自动控制的PLC系统。 作为优选，所述的PLC系统包括用于模拟量和开关量信号处理的输入输出模块、隔离继电器、信号隔离器；根据所述原水流量信息对原水水样进行分析的控制模块，此控制 模块用于判断水处理系统是否运行，若是，则控制所述采样泵采取水样到所述浊度分析仪； 以所述原水流量信息和浊度信息作为计算的依据，结合实验数学模型得出系统的加药量， 输出控制信号到变频控制系统的控制模块；以所述储药箱液位信息，判断储药箱中是否缺 药，自动开启或关闭放药电动阀的控制模块；用于对所述的采样泵、加药计量泵进行工况状 态监控的模块；和具有与上位机或触摸屏进行通讯的功能，可以实现远程控制的模块。 PLC(可编程逻辑控制器)系统作为控制装置的核心，内部存有编写好的根据实验 得出数学模型的应用程序，用于采集工艺过程参数和发出控制指令，还包括其模拟量和开 关量的输入输出模块、隔离继电器、信号隔离器等，并具有通讯功能，可以实现远程控制。 采样泵和浊度传感器及浊度变送器组成浊度采集系统，通过安装在原水管路上的 采样管，由采样泵进行采样送到在线浊度传感器和配套的浊度变送器进行浊度分析，将分 析的结果以标准4 20mA电流信号的形式传送到PLC系统，作为系统加药量的控制参数。 流量传感器设置在原水管路上，用于检测处理的水量，可采用管道式电磁流量计， 也可采用超声波流量计，将信号送到流量变送器处理，然后将测量的流量值以标准4 20mA电流信号的形式传送到PLC系统，作为系统加药量的控制参数。 作为优选，所述的变频控制系统还包括能够根据所述PLC系统所给定的开关量
指令和模拟量控制信号对系统的药剂投加量进行自动调节的模块，此自动调节是通过改变
变频器的输出频率，继而控制加药计量泵的转速，达到自动调节加药量的目的。 作为优选，所述的接触继电控制系统还包括能够根据PLC系统给定的动作指令来
自动控制设备的启动与停止，同时具有手动启动和停止设备的功能的模块。接触继电控制
系统为整个系统的辅助控制单元，用于采样泵的执行控制。 作为优选，所述的加药计量泵采用隔膜式计量泵和变频电机，药剂投加量的改变 通过调节加药计量泵的转速来实现，转速的调节通过改变电机的频率来实现，频率的改变 通过变频器来实现，变频器所调节的量由其外部的给定值来确定，外部的给定值是由PLC 系统根据程序得出结果来确定的，通过此环节实现自动加药。 本实用新型的矿井水处理药剂自动投加装置，主要通过采集原水的浊度信息和流 量信息，将这些信息传送到PLC系统，经PLC系统中的程序分析和计算得出加药量值，并以 标准电流信号的形式发送到变频控制系统，此信号控制变频器的输出频率，从而控制计量 泵的转速，达到自动加药的目的。 本实用新型实现了矿井水处理过程中根据水质和水量自动投加药剂的目的，降低 了工人的劳动强度，保证了处理后的水质稳定，同时具有自动化程度高、操作简单、加药准 确度高等特点，非常适合在建和改扩建的矿井水处理厂，该装置可以有效地去除了矿井水 中的悬浮物使其处理后作为生活和生产用水，为矿区矿井水资源化提供了最佳的自动加药装置。
图1为本实用新型自动加药装置的结构示意图。
附图标记说明 l-PLC系统；2_接触继电控制系统；3_变频控制系统；4_采样泵；5_浊度传感器；6-浊度变送器；7-流量传感器；8-流量变送器；9-加药计量泵；10-储药箱；ll-原水管路。
其中，实线箭头表示水流方向， 虚线箭头表示信息流方向。
具体实施方式通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。 实施例1 如图1所示， 一种矿井水处理药剂自动投加装置，包括PLC系统1、变频控制系统 3、接触继电控制系统2、由浊度传感器5和浊度变送器6组成的浊度仪、流量传感器7、流量 变送器8、采样泵4、加药计量泵9、储药箱10及各部分连接管道。加药计量泵9的进口与 储药箱10相连，出口与原水管路11相连接。采样泵4通过采样管与原水管路11相连接， 采样泵4的出口与的采集原水浊度信息的浊度传感器和浊度变送器相连接。流量传感器7 设置于原水管路11上，并和与之配套的流量变送器8相连接。变频控制系统3与加药计量 泵9相连接，接触继电控制系统2与采样泵4相连接。PLC系统分别与浊度变送器6、流量 变送器8、变频控制系统3和接触继电控制系统2相连接，用于处理系统的流量和浊度信息 以及对设备进行自动控制。 采样泵4将原水采样到与其相连的浊度传感器5中，在通过浊度变送器6对水样 进行分析并将浊度信息发送到PLC系统1 。流量传感器7采集原水的流量信息，传送到与其 连接的流量变送器8并经变送后传至PLC系统1 ;PLC系统1根据得到的流量信息判断水处 理系统是否在运行，若运行，则发送指令到接触继电控制系统2开启采样泵4，浊度仪同时 对水样进行浊度分析，得出浊度信息，并传送到PLC系统1， PLC系统1根据流量和浊度信息 以及实验所得的数学模型，计算出系统的实时加药量，并发出控制指令到变频控制系统，开 启加药计量泵9，通过安装于原水管路11上的加药管路对水处理系统进行加药，并实时的
根据采样信息自动调节加药量。 具体工作过程为，将本实例的自动加药装置原水采样管和采样泵接至原水管路，
采集原水管路中所流经原水的浊度信息，并传送到PLC系统；将流量传感器接至原水管路
上，采集原水管路中所流经原水的流量信息，通过流量变送器传送到PLC系统；PLC系统根
据所得到信息，判断水处理系统是否正在运行，若是，PLC系统则根据得到的信息对系统的
加药量作出实时的调整，控制系统开启加药泵，通过安装在原水管路上的加药管对系统进
行药剂的投加，并自动调节加药量，若否，则不进行药剂投加的具体动作。 本实施例自动加药装置，适用于矿井水的处理水量在0-1000t/h、压力在
0-1.0MPa的范围，当数量增加时，可采用多组并联运行，且不限于上述范围。 实施例2 —种矿井水处理药剂自动投加装置，包括PLC系统1、变频控制系统3、接触继电 控制系统2、由浊度传感器5和浊度变送器6组成的浊度仪、流量传感器7、流量变送器8、采 样泵4、加药计量泵9、储药箱IO及各部分连接管道。具体同实施例l，不同之处在于加药 计量泵9采用隔膜式计量泵和变频电机。PLC系统1包括用于模拟量和开关量信号处理 的输入输出模块、隔离继电器、信号隔离器；根据所述原水流量信息对原水水样进行分析的 控制模块；以所述原水流量信息和浊度信息作为计算的依据，结合实验数学模型得出系统的加药量，输出控制信号到变频控制系统的控制模块；以所述储药箱液位信息来判断储药 箱中是否缺药，自动开启或关闭放药电动阀的控制模块；用于对所述的采样泵、加药计量泵 进行工况状态监控的模块；和具有与上位机或触摸屏进行通讯并可实现远程控制的模块。 变频控制系统还包括能够根据所述PLC系统所给定的开关量指令和模拟量控制 信号对系统的药剂投加量进行自动调节的模块。 接触继电控制系统还包括能够根据PLC系统给定的动作指令来自动控制设备的 启动与停止、同时具有手动启动和停止设备的功能模块。 应说明的是以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制， 尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解 其依然可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦 不能使修改后的技术方案脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
权利要求一种矿井水净化处理自动加药装置，包括储药箱、加药计量泵和原水管路，其特征在于还包括设置于原水管路上的采样管和采样泵，及与采样泵相连接的采集原水浊度信息的浊度传感器和浊度变送器；设置于原水管路上的用于采集原水流量信息的流量传感器，及与之配套的流量变送器；与加药计量泵相连接的用于控制加药计量泵的变频控制系统；与采样泵相连接的用于控制采样泵的接触继电控制系统；和分别与浊度变送器、流量变送器、变频控制系统和接触继电控制系统相连接的用于处理系统的流量和浊度信息以及对设备进行自动控制的PLC系统。
2. 根据权利要求1所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于所述的PLC系 统包括用于模拟量和开关量信号处理的输入输出模块、隔离继电器、信号隔离器； 根据所述原水流量信息对原水水样进行分析的控制模块；以所述原水流量信息和浊度信息作为计算的依据，结合实验数学模型得出系统的加药 量，输出控制信号到变频控制系统的控制模块；以所述储药箱液位信息来判断储药箱中是否缺药，自动开启或关闭放药电动阀的控制 模块；用于对所述的采样泵、加药计量泵进行工况状态监控的模块； 具有与上位机或触摸屏进行通讯并可实现远程控制的模块。
3. 根据权利要求1或2所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于变频控制 系统还包括能够根据所述PLC系统所给定的开关量指令和模拟量控制信号对系统的药剂 投加量进行自动调节的模块。
4. 根据权利要求1或2所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于接触继电 控制系统还包括能够根据PLC系统给定的动作指令来自动控制设备的启动与停止、同时具 有手动启动和停止设备的功能模块。
5. 根据权利要求3所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于接触继电控制 系统还包括能够根据PLC系统给定的动作指令来自动控制设备的启动与停止、同时具有手 动启动和停止设备的功能模块。
6. 根据权利要求1或2所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于所述的加 药计量泵采用隔膜式计量泵和变频电机。
7. 根据权利要求3所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于所述的加药计量泵采用隔膜式计量泵和变频电机。
8. 根据权利要求4所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于所述的加药计量泵采用隔膜式计量泵和变频电机。
9. 根据权利要求5所述的矿井水净化处理自动加药装置，其特征在于所述的加药计量泵采用隔膜式计量泵和变频电机。
专利摘要本实用新型涉及一种矿井水净化处理自动加药装置，包括储药箱、加药计量泵和原水管路，及设置于原水管路上的采样管和采样泵，及与采样泵相连接的采集原水浊度信息的浊度传感器和浊度变送器；设置于原水管路上的用于采集原水流量信息的流量传感器，及与之配套的流量变送器；与加药计量泵相连接的用于控制加药计量泵的变频控制系统；与采样泵相连接的用于控制采样泵的接触继电控制系统；分别与浊度变送器、流量变送器、变频控制系统和接触继电控制系统相连接的用于处理系统的流量和浊度信息以及对设备进行自动控制的PLC系统。本实用新型降低了工人的劳动强度，保证了处理后的水质稳定，具有自动化程度高、操作简单、加药准确度高等特点。
文档编号C02F1/50GK201470161SQ20092030706
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者周如禄, 崔东锋, 朱留生 申请人:煤炭科学研究总院杭州环境保护研究所