一种用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置及使用方法
【专利摘要】本发明提出一种用于在软黏土地基或软土地基中真空排水时使用的主辅泵变频控制可调真空装置及其使用方法。该低真空提供装置由主真空泵和辅助真空泵并联而成，通过电接点真空表控制两个真空泵的启动和关闭，通过调节电接点真空表的上下限真空压力控制参数，将该真空提供装置提供的真空度稳定在某一个预设值上，同时对辅助真空泵进行变频控制，减少能耗。该低真空提供装置特别设置了真空罐和漏气保护电磁阀开关，主泵和辅泵通过管道分别与真空罐相连，管道的启闭通过电接点真空表和两个电磁阀控制。本发明采用模块化设计，可以在－0～－100kPa范围内任意设定真空度。使用时设备安装简单，操作简便，节约电能，效率高。
【专利说明】—种用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置及使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在软黏土地基或软土地基中真空排水时使用的主辅泵变频控制可调真空装置及使用方法，是特别针对于淤泥堆场和吹填场地在真空排水条件下，排水体容易被淤泥层淤积的情况而设计的防淤积低真空提供装置及其操作方法，属于岩土工程及环境工程等相关【技术领域】。
【背景技术】
[0002]在河道疏浚清淤工程和围海造田工程中，都会遇到高含水率土体的吹填固结问题。对于吹填了高含水率淤泥的场地来说，若是场地的排水不畅或是吹填土体粘粒含量较高，则固结沉降将是一个漫长的过程。在这个漫长的过程当中，经过长时间的风吹日晒表面蒸发，在吹填土层表面会形成一层较厚的硬壳层，夹杂着草本植物的根茎残渣，使得表层土具有一定的表观强度，但是大多数工程监测结果表明，在地下一定深度处土体仍然保持着很高的含水率，甚至是一种接近初始状态的半流体形态；虽然表层土体具有一定的强度并且可以行人，但是对于一些小型的钻探机械都很难进入场地，更不用提大型机械了。对于急于用地开展进一步工程的项目和尽快复耕的征地工程来说，如何快速地降低堆场中高含水率淤泥的含水率，提高固结度，增加承载力是关键的问题，因此需要采用人为手段加快排水过程。现行排水措施中，以真空抽水的效率最高，但是在稀软的高含水率淤泥堆场中进行真空抽水一段时间后，排水体的周围会出现厚厚一层包裹泥层，阻碍了排水体与外部淤泥的接触，降低了排水的速度，研究表明，采用一 30?一 SOkPa低真空排水的方法，避免使用接近一 IOOkPa的高真空进行排水，可以较好避免排水体淤堵的发生。故急需开发出一种在淤泥场地或吹填场地中真空排水时使用的低真空提供装置，并可以按照施工要求任意设置所需的低真空压力，以解决工程中实际的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提出一种用于在软黏土地基或软土地基中真空排水时使用的主辅泵变频控制可调真空装置及其使用方法，可以按照施工要求任意设置所需的低真空压力，防止淤泥排水体发生淤堵现象，解决普通真空源在淤泥堆场中抽水时易出现的淤堵和效率低下问题。本发明主要适用地质场所是淤泥堆场和淤泥吹填场地，其下具有稀软淤泥层，并且具有一定的流动性。同时亦能适用于对真空度大小有控制要求的场所。
[0004]本发明的解决方案
本发明提出一种用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置及其使用方法，其整体结构包含10个部分:1)主真空泵，2)辅助真空泵，3)变频器，4)远传压力表，5)主辅泵控制电接点真空表，6)管道连通控制电接点真空表，7)漏气保护电磁阀控制电接点真空表，8)真空罐，9)管道连通控制电磁阀，10)漏气保护电磁阀。
[0005]其中I)主真空泵是抽气工作体积较大的真空泵，在装置运行的初期，迅速抽气，使真空罐内的真空度快速逼近预设值，主真空泵的电源两相分别与电源火线和电接点真空表的下限端零线电连接，另一相接地；
其中2)辅助真空泵是抽气工作体积较小的真空泵，在真空罐内的真空度接近预设值时开始运转，缓慢增加真空度至预设值，并维持真空度在预设值附近，辅助真空泵的输入电源两相分别与变频器两相电连接，另一相接地；
其中3)变频器对辅助真空泵进行变频控制，在达到目标真空度后，降低辅助真空泵的电机转速，低于目标真空度时，提高辅助真空泵的电机转速，变频器输入端零线与主辅泵控制电接点真空表上限端电连接，变频器输入端火线与电源火线电连接，变频器输出端的两相与辅助真空泵输入两相分别电连接，变频器的反馈控制输入端与远传压力表电连接；其中4)远传压力表用来反馈真空罐中的真空压力电讯号至变频器，其输出端与变频器反馈输入端电连接，其压力传感端与真空罐通过真空管道相接；
其中5)主辅泵控制电接点真空表控制主真空泵和辅助真空泵的启动停止，其总线与电源零线电连接，下限端与主真空泵零线电连接，上限端与变频器输入端零线电连接，并通过真空管道与真空罐相通；
其中6)管道连通控制电接点真空表分别控制主真空泵和辅助真空泵与真空罐连接管道上两个电磁阀的启闭，保证真空泵在运行时与真空罐相通，保证真空泵在停止时与真空罐断开，其总线与电磁阀电源零线电连接，下限端与主真空泵管道上的电磁阀零线电连接，上限端与辅助真空泵管道上的电磁阀零线电连接，并通过真空管道与真空罐相通；
其中7)漏气保护电磁阀控制电接点真空表控制真空罐上的漏气保护电磁阀的启闭，当真空罐中真空度超过某一设定限值，控制漏气保护电磁阀打开，释放真空负压，低于设定限值时关闭漏气保护电磁阀，其总线与电磁阀电源零线电连接，上限端与漏电保护电磁阀零线电连接，下限空置，并通过真空管道与真空罐相通；
其中8)真空罐是密封罐体，通过真空管道与主真空泵和辅助真空泵连接，并接有主辅泵控制电接点真空表、管道连通控制电接点真空表、漏气保护电磁阀控制电接点真空表和远传真空表，真空罐通过漏气保护电磁阀与大气相接，并留有真空提供接口对外界提供真空负压；
其中9)管道连通控制电磁阀控制主真空泵和辅助真空泵与真空罐连接管道的连通性，保证真空泵在运行时与真空罐相通，保证真空泵在停止时与真空罐断开，主真空泵管道的电磁阀零线与管道连通控制电接点真空表下限电连接，辅助真空泵管道的电磁阀零线与管道连通控制电接点真空表上限电连接,两个电磁阀的火线均与电磁阀电源火线电连接；其中10)漏气保护电磁阀控制真空罐与大气的连通性，当真空罐中真空度超过某一设定限值，漏气保护电磁阀打开，释放真空负压，低于设定限值时漏气保护电磁阀关闭，漏气保护电磁阀电源零线与漏气保护电磁阀控制电接点真空表上限端电连接，火线与电磁阀电源火线电连接。
[0006]使用方法:
1)、将真空罐上的真空提供接口与外界需求设备相接；
2)、将主辅泵控制电接点真空表和管道连通控制电接点真空表的下限指针调至目标真空度以下I?2kPa，将上限指针调至目标真空度以下I?2kPa ；
3)、漏气保护电磁阀控制电接点真空表上限指针调至目标真空度以上某一限值； 4 )、接通管道连通控制电磁阀电源和漏气保护电磁阀电源；
5)、接通主真空泵和辅助真空泵电源，开始抽气；
6)、当真空压力达到目标真空度以下I?2kPa，主真空泵停止运转时，变频器电源接通，预设定变频器参数:旋转频率旋钮，逐步增加辅助真空泵电机转速，当远传压力表示数达到目标真空压力时，测定此时的反馈电压值作为需要的设定参数，重新启动变频器，对辅助真空泵进行变频控制；
7)、实时监测真空罐上3个电接点真空表的读数，微调节主辅泵控制电接点真空表的上下限指针，尽量减少主真空泵的启动次数，保证真空罐中的真空负压在预定值附近。
[0007]本发明的优点
本发明提出的用于在软黏土地基或软土地基中真空排水时使用的主辅泵变频控制可调真空装置及使用方法，可以提供施工需要的不同大小的真空压力，根据施工参数的不同，设置所需目标真空度，在低真空度条件下克服淤泥层真空排水时排水体易于被泥层淤积导致排水效率降低的缺点；该装置结构采用模块化设计，可以方便地安装拆卸维修，变频运行使用节能高效，轻质，操作简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明主辅泵变频控制可调真空装置
图中:I主真空泵，2辅助真空泵，3变频器，4远传压力表，5主辅泵控制电接点真空表，6管道连通控制电接点真空表，7漏气保护电磁阀控制电接点真空表，8真空罐，9管道连通控制电磁阀，10漏气保护电磁阀，11真空提供接口。
[0009]具体实施步骤:
一种用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置及其使用方法，其整体结构包含10个部分:主真空泵1)，辅助真空泵2)，变频器3)，远传压力表4)，主辅泵控制电接点真空表5)，管道连通控制电接点真空表6)，漏气保护电磁阀控制电接点真空表7)，真空罐8)，管道连通控制电磁阀9)，漏气保护电磁阀10)。
[0010]主真空泵I)的电源两相分别与电源火线和电接点真空表5)的下限端零线电连接，另一相接地；
辅助真空泵2)的输入电源两相分别与变频器3)两相电连接，另一相接地；
变频器3)的输入端零线与主辅泵控制电接点真空表5)上限端电连接，变频器3)的输入端火线与电源火线电连接，变频器3)输出端的两相与辅助真空泵2)输入两相分别电连接，变频器3)的反馈控制输入端与远传压力表4)电连接；
远传压力表4)的输出端与变频器3)反馈输入端电连接，其压力传感端与真空罐8)通过真空管道相接；
主辅泵控制电接点真空表5)的总线与电源零线电连接，下限端与主真空泵I)零线电连接，上限端与变频器3)输入端零线电连接，并通过真空管道与真空罐8)相通；
管道连通控制电接点真空表6)的总线与电磁阀电源零线电连接，下限端与主真空泵
I)管道上的电磁阀零线电连接，上限端与辅助真空泵2)管道上的电磁阀零线电连接，并通过真空管道与真空罐8)相通；
漏气保护电磁阀控制电接点真空表7)的总线与电磁阀电源零线电连接，上限端与漏气保护电磁阀10)零线电连接，下限空置，并通过真空管道与真空罐8)相通；
真空罐8)是密封罐体，通过真空管道与主真空泵I)和辅助真空泵2)连接，并接有主辅泵控制电接点真空表5)、管道连通控制电接点真空表6)、漏气保护电磁阀控制电接点真空表7)和远传真空表4)，真空罐8)通过漏气保护电磁阀10)与大气相接，并留有真空提供接口 11)对外界提供真空负压；
主真空泵管道连通控制电磁阀9)零线与管道连通控制电接点真空表6)下限电连接，辅助真空泵管道连通控制电磁阀9)零线与管道连通控制电接点真空表6)上限电连接，两个电磁阀的火线均与电磁阀电源火线电连接；
漏气保护电磁阀10)电源的零线与漏气保护电磁阀控制电接点真空表7)上限端电连接，火线与电磁阀电源火线电连接。
[0011]一种如上所述用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置的使用方法:
1、将真空罐8)上的真空提供接口11)与外界需求设备相接；
2、将主辅泵控制电接点真空表5)和管道连通控制电接点真空表6)的下限指针调至目标真空度以下I?2kPa，将上限指针调至目标真空度以下I?2kPa ；
3、漏气保护电磁阀控制电接点真空表7)上限指针调至目标真空度以上某一限值；
4、接通管道连通控制电磁阀9)电源和漏气保护电磁阀10)电源；
5、接通主真空泵I)和辅助真空泵2)电源，开始抽气；
6、当真空压力达到目标真空度以下I?2kPa，主真空泵I)停止运转时，变频器3)电源接通，预设定变频器3)参数:旋转频率旋钮，逐步增加辅助真空泵2)电机转速，当远传压力表4)示数达到目标真空压力时，测定此时的反馈电压值作为需要的设定参数，重新启动变频器3)，对辅助真空泵2)进行变频控制；
7、实时监测真空罐8)上3个电接点真空表的读数，微调节主辅泵控制电接点真空表5)的上下限指针，尽量减少主真空泵I)的启动次数，保证真空罐8)中的真空负压在预定值附近。
【权利要求】
1.一种用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置，其整体结构包含:主真空泵、辅助真空泵、变频器、远传压力表、主辅泵控制电接点真空表、管道连通控制电接点真空表、漏气保护电磁阀控制电接点真空表、真空罐、管道连通控制电磁阀、漏气保护电磁阀，其特征是: 所述的主真空泵的电源两相分别与电源火线和电接点真空表的下限端零线电连接，另一相接地； 所述的辅助真空泵的输入电源两相分别与变频器两相电连接，另一相接地； 所述的变频器输入端零线与主辅泵控制电接点真空表上限端电连接，变频器输入端火线与电源火线电连接，变频器输出端的两相与辅助真空泵输入两相分别电连接，变频器的反馈控制输入端与远传压力表电连接； 所述的远传压力表的输出端与变频器反馈输入端电连接，其压力传感端与真空罐通过真空管道相接； 所述的主辅泵控制电接点真空表的总线与电源零线电连接，下限端与主真空泵零线电连接，上限端与变频器输入端零线电连接，并通过真空管道与真空罐相通； 所述的管道连通控制电接点真空表的总线与电磁阀电源零线电连接，下限端与主真空泵管道上的电磁阀零线电连接，上限端与辅助真空泵管道上的电磁阀零线电连接，并通过真空管道与真空罐相通； 所述的漏气保护电磁阀控制电接点真空表的总线与电磁阀电源零线电连接，上限端与漏电保护电磁阀零线电连接，下限空置，并通过真空管道与真空罐相通； 所述的真空罐是密封罐体，通过真空管道与主真空泵和辅助真空泵连接，并接有主辅泵控制电接点真空表、管道连通控制电接点真空表、漏气保护电磁阀控制电接点真空表和远传真空表，真空罐通过漏气保护电磁阀与大气相接，并留有真空提供接口对外界提供真空负压； 所述的主真空泵管道连通控制电磁阀零线与管道连通控制电接点真空表下限电连接，辅助真空泵管道连通控制电磁阀零线与管道连通控制电接点真空表上限电连接，两个电磁阀的火线均与电磁阀电源火线电连接； 所述的漏气保护电磁阀电源的零线与漏气保护电磁阀控制电接点真空表上限端电连接，火线与电磁阀电源火线电连接。
2.一种基于权利要求1所述的用于淤泥排水的主辅泵变频控制可调真空装置的使用方法: (1)、将真空罐上的真空提供接口与外界需求设备相接； (2)、将主辅泵控制电接点真空表和管道连通控制电接点真空表的下限指针调至目标真空度以下1-2kPa，将上限指针调至目标真空度以下1-2kPa ； (3)、漏气保护电磁阀控制电接点真空表上限指针调至目标真空度以上某一限值； (4)、接通管道连通控制电磁阀电源和漏气保护电磁阀电源； (5)、接通主真空泵和辅助真空泵电源，开始抽气； (6)、当真空压力达到目标真空度以下1-2kPa，主真空泵停止运转时，变频器电源接通，预设定变频器参数:旋转频率旋钮，逐步增加辅助真空泵电机转速，当远传压力表示数达到目标真空压力时，测定此时的反馈电压值作为需要的设定参数，重新启动变频器，对辅助真空泵进行变频控制； 7)、实时监测真空罐上3个电接点真空表的读数，微调节主辅泵控制电接点真空表的上下限指针，保证 真空罐中的真空负压在预定值附近。
【文档编号】E02D3/10GK103452095SQ201310361218
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月19日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】周源, 高玉峰, 陆志浩, 张凌云, 邱月, 杨清杰, 林赉谛 申请人:河海大学