泥浆处理智慧加药系统

本发明涉及一种处理泥浆的智能系统，尤其涉及一种泥浆处理智慧加药系统。

背景技术：

1、对于疏浚淤泥、建筑泥浆、水处理污泥、工业污泥等泥浆，在处理过程中由于各种工况的干扰，泥浆的含水率和颗粒分布是影响处理工艺、处理效率和效果的重要因素。

2、然而在泥浆处理过程中泥浆的性质多变，导致后续工艺无法针对特定的泥浆去进行工艺参数设计，在进行泥浆絮凝加药处理，脱水处理过程中都需要根据泥浆性质实时控制加药量。

3、目前还没有针对泥浆输送过程中实时测定泥浆参数自动加药的装置。由于泥浆中成分复杂，泥浆性质变化大，为此急需一种能够解决在泥浆处理过程中，根据泥浆参数实时调整加药量的智慧加药系统。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种可根据泥浆性质的变化精准添加药剂的泥浆处理智慧加药系统。

2、技术方案：本发明所述的泥浆处理智慧加药系统，包括加药单元、进泥单元，与加药单元和进泥单元连接的泥浆脱水单元；所述加药单元设有流量计、用于控制药剂输送流量的可变频药剂泵；所述进泥单元连接有泥浆测定单元；所述泥浆测定单元设有用于检测泥浆密度的密度计；所述流量计、密度计、可变频药剂泵分别与控制器连接；所述控制器设有与流量计电连接的流量追踪模块、与可变频药剂泵电连接的药剂泵控制模块，所述控制器根据实时密度数据，与预先设定的泥浆密度档位对应的目标药剂流量值比对，控制可变频药剂泵频率达到目标药剂流量值，实现泥浆浓度与输送药剂流量的实时匹配。

3、其中，所述药剂泵控制模块包括手动变频模块和自动变频模块；所述手动变频模块用于手动输入频率值，以控制可变频药剂泵运转频率和流量；所述自动变变频模块用于与流量追踪模块设定的频率值进行自动变频，直到达到当前泥浆浓度下的目标药剂流量值；当手动变频时，通过手动输入频率值，以控制可变频药剂泵运转频率和流量；当自动变频时，与流量追踪模块设定的频率值进行自动变频，直到达到当前泥浆浓度下的目标药剂流量值。

4、其中，所述药剂泵控制模块包括药剂泵手动启停模块和药剂泵自动启停模块；所述药剂泵手动启停模块用于通过点击启动或停止按钮控制可变频药剂泵的启动或停止；所述药剂泵自动启停模块用于使可变频药剂泵的启停功能与进泥单元启停功能同步。当手动启停功能开启时，通过点击启动和停止按钮控制可变频药剂泵的启动和停止；当自动启停功能开启时，可变频药剂泵的启停功能与进泥泵启停功能同步，当进泥泵开启时，可变频药剂泵自动开启，当进泥泵停止时，可变频药剂泵自动停止。

5、其中，所述控制器还包括与进泥泵连接的进泥泵启停模块、与流量计连接的流量计数据存储模块、与密度计连接的密度计数据存储模块。

6、其中，所述控制器与电脑连接，所述控制器的数据储存在电脑中，所述控制器与电脑实现同步控制和显示；所述电脑储存密度计、流量计的数据，并将密度计测量的数据换算为泥浆浓度数据；所述泥浆浓度c与泥浆密度ρ的转换公式为下式(5)：

7、

8、式中，c——泥浆浓度，％

9、g——泥颗粒比重，一般取2.55～2.70，g/cm3；

10、ρ——泥浆密度，g/cm3。

11、其中，所述加药单元包括储药罐，与储药罐连接的药剂输送管道，设于药剂输送管道上的可变频药剂泵和流量计。

12、其中，所述进泥单元包括进泥泵和进泥主管，所述泥浆浓度测定单元包括与进泥主管通过连接管连接的缓冲箱，所述缓冲箱的上方安装有密度计，所述密度计的探头伸入缓冲箱内，所述缓冲箱的出口设有闸门。

13、其中，所述缓冲箱内位于缓冲箱进口处设有用于防止泥浆接触密度计的挡板，所述缓冲箱底部设有用于防止泥浆堆积的斜板。

14、其中，所述泥浆脱水单元包括与加药单元、进泥单元和泥浆浓度测定单元连接的搅拌池，所述搅拌池内设有搅拌机，所述搅拌池的出口通过管路与泥浆泵连接，所述泥浆泵通过泥浆输送支管与压滤机连接。

15、其中，所述泥浆密度设置5个档位，根据相应的泥浆密度档位设置相应的药剂流量，并通过追踪当下的药剂流量调整可变频药剂泵频率：所述泥浆密度档位对应的目标药剂流量值如下：

16、1档：1.00g/cm3≤ρ＜1.10g/cm3；

17、2档：1.10g/cm3≤ρ＜1.20g/cm3；

18、3档：1.20g/cm3≤ρ＜1.30g/cm3；

19、4档：1.30g/cm3≤ρ＜1.45g/cm3；

20、5档：1.45g/cm3≤ρ；

21、其中，ρ——泥浆密度，g/cm3。

22、其中，所述泥浆密度档位对应的药剂流量通过泥浆脱水试验确定，试验包括以下步骤：

23、(s1)确认泥浆来源，对施工现场取泥样，测定混合泥浆的含水率w及密度ρ；

24、(s2)配置浓度为d的脱水药剂；

25、(s3)稀释泥浆至含水率为w1；

26、(s4)做药剂与泥浆的配比试验，得到最佳配比q1；

27、(s5)调节药剂掺量q。

28、其中，所述步骤(s1)中，所述泥浆含水率w为：

29、

30、式中，m1——泥浆中水的重量，g；

31、m2——泥浆总重，g；

32、所述泥浆含水率w与泥浆密度ρ的转换公式为：

33、

34、式中，g——泥颗粒比重，一般取2.40～2.70，g/cm3；

35、ρ——泥浆密度，g/cm3。

36、其中，步骤(s3)中，所述稀释泥浆液的浓度为1％～5％，按照设定的泥浆液浓度对步骤(s1)中的混合泥浆进行相应倍数稀释。

37、其中，步骤(s4)中，所述配比试验为：向稀释后的泥浆中分别加入不同量的药剂，观察泥浆沉降速率以及上清液浑浊度，根据不同药剂添加量的泥浆沉降特性确定药剂与泥浆的配比；药剂添加量的计算公式为：

38、

39、式中：m——药剂添加量，ml

40、v——稀释后的泥浆体积，ml；

41、ρ——稀释后的泥浆密度，g/cm3；

42、w1——稀释后的泥浆湿重含水率，％；

43、q——药剂与泥浆颗粒干重的配比，％；

44、d——药剂浓度，％。

45、其中，所述步骤(s5)中，药剂流量与配比的换算公式为：

46、

47、式中：q——药剂流量，m3/h；

48、q0——泥浆流量，m3/h；

49、ρ——泥浆密度，与步骤(3)相同，g/cm3；

50、w——泥浆湿重含水率，与步骤(3)相同，％；

51、q1——根据步骤(4)得到的最佳药剂配比，％；

52、d——药剂浓度，％。

53、发明原理：本发明通过测定进泥泥浆的密度、脱水药剂配比试验确定进泥时的实时加药量，并通过plc控制药剂流量追踪模块实现实时精准加药的目的，并在系统的实践操作中反馈的脱水效果和流量追踪实施的效果，将流量追踪的加药量划分为5个泥浆密度档位。在泥浆脱水生产过程中，进泥泥浆的密度往往极不稳定，当泥浆密度档位划分过多或者不划分档位时，泥浆密度持续变化，加药流量随即要发生变化，然而流量追踪模块需要一定的反应时长，导致流量追踪模块持续工作，加药量易发生紊乱，且加药泵频率持续变化易损坏；当泥浆密度档位划分过少时，则对泥浆脱水加药的误差则较大，无法实现精准加药，无法实现理想的脱水效果。因此，本发明将进泥泥浆密度划分为5个档位，不仅理论可行，还通过了实践反复验证，实现了良好的精准加药和泥浆脱水效果。

54、有益效果：本发明与现有技术相比，取得如下显著效果：1、控制器中的各模块与密度计、流量计、可变频药剂泵相配合，对泥浆处理过程中的实时浓度进行监测，并对不同浓度的泥浆设定目标药剂流量档位，根据泥浆的实时浓度参数和流量计数据，改变药剂泵频率，追踪目标药剂流量，实现对实时变化的泥浆精准加药的目的。2、本发明通过将进泥泥浆密度划分为5个档位，不仅可以实现精准加药，还降低了药剂泵变频器和流量追踪模块的工作强度，减少了设备损耗，可以实现良好的泥浆脱水效果、节省脱水药剂添加量。3、利用缓冲箱降低泥浆流速，使密度计对泥浆浓度测量结果更准确，为泥浆的加药处理提供实时精确的浓度参数；4、电脑端可用于储存和换算密度计测量的数据；电脑收集记录整个系统的所有数据，通过电脑即可进行全系统的控制，全套系统操作和维护简单方便，可实现全程自控，容易制作。