一种用于水处理工程的阀控系统和该系统的使用方法与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体地涉及一种用于水处理工程的阀控系统和该系统的使用方法。

背景技术：

电动阀门的驱动机构一般是电动机(开关型)，气动阀门的驱动借助压缩空气(电磁阀控制，开关型)，电动阀门一般属于电气专业的电气设备，气动阀门属于仪表自控专业的执行类仪表，两者在设备分类、功能、控制方式上有本质的区别。随着污水(废水)等处理技术水平的不断提高，需要大量采用气动阀门作为执行类仪表，完成水处理工艺快速精确控制功能。气动阀门的工艺布置特点是在整个水处理流程的一个或多个工艺段大规模集中使用，需要综合考虑水处理复杂气体环境，并需协调统筹气动阀门的电磁阀电路控制与压缩空气气路的统一规划设计，重点考虑气动阀门作为执行类仪表的安全可靠性要求。传统的气动阀门安装为每个阀门都需要从plc(programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器)/dcs(distributedcontrolsystems，分散控制系统)机柜室引接控制电缆，造成现场存在大量控制控制电缆，布线较乱，且阀门一般不设置现场手动方式，只能通过plc/dcs自动方式完成水处理序控制，不利于现场检修调试和水处理运行波动大有时需要现场手动控制的工艺控制特点。

技术实现要素：

为解决或缓解上述问题，本发明提供了一种用用于水处理工程的阀控系统和该系统的使用方法。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于水处理工程的阀控系统，所述水处理工程包括自控系统总电源、plc/dcs机柜室、和设置有多个气动阀门的工艺段，所述阀控系统还包括布置在工艺段附近的阀控箱；所述自控系统总电源为所述阀控箱供应直流电；在各气动阀门的供气气管上设置有用于控制供气的电磁阀；所述阀控箱包括用于控制各电磁阀的手动控制电路和自动控制电路；所述阀控箱通过大对数电缆连接至所述plc/dcs机柜室；所述阀控箱还包括用于指示气动阀门状态的指示电路。

优选地，根据本发明的阀控系统中，所述自控系统总电源经由不间断电源为所述阀控箱供电。所述阀控箱具有封闭的壳体，所述供气管路布置在所述阀控箱之外。所述阀控箱设置有手动/自动模式转换开关和手动操作开关；所述阀控箱还布置有用于连接至plc/dcs机柜室的do(digitaloutput，数字输出)和di(digitalinput，数字输入)通道的端子。

优选地，在大对数电缆为具有分屏蔽层和总屏蔽层的多对数单屏加总屏屏蔽型计算机电缆。所述自控系统总电源为所述阀控箱供应直流电为dc24v电源。

本发明还提供了一种使用前述的阀控系统的方法，该方法包括将水处理工艺段的多个气动阀门进行分组，利用在水处理工艺段附近布置的阀控箱来控制各个气动阀门；利用手动操作开关或者经由大对数电缆连接至所述阀控箱的plc/dcs机柜室的输出信号来控制布置在所述气动阀门的供气气管上的电磁阀。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1为根据本发明的示例性实施例的用于水处理工程的阀控系统中的阀门控制的原理图；

图2为根据本发明的阀控系统的一个示例性实施例的示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。

本发明提供了一种用于水处理工程的阀控系统，所述水处理工程包括自控系统总电源、plc/dcs机柜室、和设置有多个气动阀门的工艺段，所述阀控系统还包括布置在工艺段附近的阀控箱；所述自控系统总电源为所述阀控箱供应直流电；在各气动阀门的供气气管上设置有用于控制供气的电磁阀；所述阀控箱包括用于控制各电磁阀的手动控制电路和自动控制电路；所述阀控箱通过大对数电缆连接至所述plc/dcs机柜室；所述阀控箱还包括用于指示气动阀门状态的指示电路。

优选地，根据本发明的阀控系统中，所述自控系统总电源经由不间断电源为所述阀控箱供电。所述阀控箱具有封闭的壳体，所述供气管路布置在所述阀控箱之外。所述阀控箱设置有手动/自动模式转换开关和手动操作开关；所述阀控箱还布置有用于连接至plc/dcs机柜室的do(digitaloutput，数字输出)和di(digitalinput，数字输入)通道的端子。

优选地，在大对数电缆为具有分屏蔽层和总屏蔽层的大对数屏蔽计算机电缆。所述自控系统总电源为所述阀控箱供应的直流电为dc24v电源。

本发明还提供了一种使用前述的阀控系统的方法，该方法包括将水处理工艺段的多个气动阀门进行分组，利用在水处理工艺段附近布置的阀控箱来控制各个气动阀门；利用手动操作开关或者经由大对数电缆连接至所述阀控箱的plc/dcs机柜室的输出信号来控制布置在所述气动阀门的供气气管上的电磁阀。

可以理解的是，本公开内容中的阀控系统中，可以包括多个工艺段和多个阀控箱。例如可以包括布置在另一个具有多个气动阀门的工艺段处的用于控制该另一个工艺段的多个气动阀门的与所述阀控箱结构相同的第二阀控箱。

例如，在根据本发明的阀控系统中，阀控箱可以是对气动阀门进行分组控制的集控式阀控箱。所述分组集控式阀控箱可以包括手动/自动模式切换开关、第一继电器、第二继电器、旋钮式开/关阀控制开关、供气气管电磁阀以及外接plc/dcs模块的do(digitaloutput，数字输出)信号端子和di(digitalinput，数字输入)信号端子。当所述手动/自动模式切换开关置于手动位置时，所述第一继电器吸合且所述第一继电器的常开点闭合，并且，由所述旋钮式开/关阀操作开关控制所述供气气管电磁阀。当所述手动/自动模式切换开关置于自动位置时，所述第二继电器吸合且所述第二继电器的常开点闭合，并且，由所述do信号端子控制所述供气气管电磁阀。

在本发明的一种改进实施方式中，阀控箱的箱体采用由ip(ingressprotection，ip等级是针对电气设备外壳对异物侵入的防护等级)55防护等级的不锈钢制成的外壳。

在本发明的一种改进实施方式中，阀控箱内的外接至plc/dcs机柜室的电缆采用多对数单屏加总屏屏蔽型计算机电缆。

在本发明的一种改进实施方式中，阀控箱可以采用自控系统的ups(uninterruptiblepowersystem，不间断电源系统)及开关电源输出的直流24v作为工作电源。

在本发明的一种改进实施方式中，阀控箱的箱体的厚度可以为300mm。

阀控箱还可以包括与所述di信号端子连接的阀门开/关到位信号指示灯和控制工作电源的电源开关。

例如，电源开关可以为微型断路器。

在本发明的一种改进实施方式中，阀控箱可以用于控制1至8个气动阀门。

本发明针对现有技术中的气动阀门控制的问题而提出一种可以用于水处理工程大规模气动阀门控制的阀控系统的解决方案。本发明的技术方案中依据工艺专业提出的工艺控制条件，将水处理流程中的单个工艺处理段(工艺单体)中相关联的数个气动阀门分组，一般考虑阀控箱箱体尺寸，不超过8个阀门为一组，组成一个阀控箱，依次类推。阀控箱箱体采用ip55防护等级的不锈钢控制箱外壳，配置引自自控系统ups及开关电源输出的高可靠dc24v电源，阀控箱内部电路采用dc24v纯电路设计模式。在一个阀控箱中配置一个手/自动切换开关，实现该组阀门的手/自动控制转换，每个气动阀门控制回路中设置手动方式下的旋钮开/关阀控制开关实现现场手动控制功能，同时设置自动方式下外接plc/dcs模块do输出接点的端子实现自控程序控制功能，阀箱自控外接接口连接至plc/dcs机柜室do模块通道的控制电缆采用大对数单屏加总屏计算机屏蔽电缆。阀控箱上配置阀门开/关到位信号指示灯，同时阀位信号通过阀控箱连接至plc/dcs的di通道，在中控室上位机上显示。

由此可知，本发明的阀控系统不仅能够完成水处理工艺控制需求的检修调试的现场手动和plc/dcs程序控制功能，还能不受气动阀门压缩空气软管长度限制且现场布置灵活。在阀控系统中，通过创新设计使用大对数计算机屏蔽电缆减少现场布线的电缆数量，使用自控系统的统一ups及开关电源输出的直流24v电源并设计阀控箱内dc24v纯电路控制方式，较好的适应气动阀门执行类仪表的工作安全可靠性要求。而且，外壳采用抗腐蚀性材料，例如可以为ip55不锈钢，防腐及气密性好。

为了使本发明的技术方案更加清楚、明白，下面将参照附图并结合具体实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

图1为根据本发明的示例性实施例的用于水处理工程的阀控系统中的阀门控制的原理图。如图所示，直流电源dc24v引自plc/dcs机柜室自控系统经过统一不间断电源ups及开关电源输出的交直流电源分配系统，具有较高的安全可靠性。电源开关1qf(即，微型断路器)合闸后，阀控箱具备带电工作条件。当手/自动转换开关1sa在手动位置时，继电器1ka-1m吸合，其常开点闭合，通过旋钮式开/关阀控制开关1sa-1m的旋钮的开/关可完成对供气气管电磁阀dv-0201a的控制，进而控制现场气动阀的压缩空气通断控制阀门快速完成工艺动作。当手/自动转换开关1sa在自动位置时，继电器1ka-1a吸合，其常开点闭合，通过引自plc/dcs机柜室输出模块的do通道闭合/断开完成对供气气管电磁阀dv-0201a的控制，其中do通道的信号输出由plc/dcs程序控制完成。当现场气动阀门开关到位时，现场阀体上的位置开关1sq10/1s动作使位置继电器1ka-10/1s吸合，使阀控箱上相应的信号灯1hr-1/1hg-1点亮，并同时向plc/dcs发出现场气动阀开/关到位位置信号1sq-10/1sq-1s，在中控室上位机上显示阀门动作状态。

图2示出了根据本发明的阀控系统的一个示例性实施例的示意图。

如图2所示，阀控箱200的箱体由ip55等级的304不锈钢制成，并且，箱体的长度为500mm，宽度为400，厚度为300mm。阀控箱200内布置了对应于四台气动阀门的控制模块1#至4#，每个控制模块都具有气动进水阀开指示201、气动进水阀开/关选择202和气动进水阀关指示203的功能。阀控箱200通过直流电源电缆与ups交直流分配柜100中的全厂自控ups及开关电源dc24v输出电源馈电回路101连接，通过多对数单屏加总屏屏蔽型计算机电缆与plc/dsc机柜300中的plc/dcs机柜室的自控di(do)模块301连接，并且，通过屏蔽控制电缆与现场气动阀门400连接。

本示例性实施例的阀控系统中的阀控箱是基于接入阀控箱的直流24v电源通过手/自动切换，手动或plc/dcs程序控制分别完成电路输出dc24v驱动现场气动阀门的电磁阀通断阀体压缩空气完成阀门的快速控制。阀控箱的壳体可以为外壳防护等级较高(一般为ip55)的金属控制箱，控制箱内装设微型断路器、熔断器、手/自动转换开关、继电器、旋钮、信号灯、端子、连接导线等。该控制箱能够完成一组气动阀门的手/自动切换、调试检修时的现场手动控制及通过外接端子与中控plc/dcs的i/o模块相连完成程序自动控制。箱内为安全电压直流24v纯电路控制方式，适用于气动阀门执行类仪表，安全可靠性高。阀箱自控接口外接至plc/dcs机柜室采用大对数计算机屏蔽电缆，减少现场布线的电缆数量。该阀控箱在完成自动方式下plc/dcs程序控制输出的基础上解决了气动阀门现场检修调试或水处理流程波动大需现场手动控制的工艺需求，同时阀控箱采用多对数对绞单屏加总屏屏蔽计算机电缆，大大减少了现场气动阀门到plc/dcs机柜室的现场布线的电缆数量。采用自控系统ups及开关电源输出的直流24v作为工作电源，阀控箱内为纯直流电路控制模式，提高了安全可靠性。同时气路部分为压缩空气气管直配至现场气动阀门，不进入阀控箱，使阀控箱在现场布置灵活，不受出箱空气软管长度限制。阀控箱采用防护等级ip55的不锈钢外壳，防尘防腐性能好、气密性高，适合污水厂腐蚀性气体较多的复杂环境。

综上所述，本发明的阀控系统至少具有以下有益效果之一：

(1)能够可靠完成现场检修调试时对于气动阀门的手动控制方式和外接plc/dcs程序自动程序控制方式功能；

(2)采用取自全厂统一自控系统ups及开关电源输出的dc24v工作电源，适合用于气动阀门执行类仪表的安全可靠性要求；

(3)阀控箱内为直流dc24v纯电路设计及控制模式，安全可靠，阀门手/自动控制逻辑清晰，接线方式简单可靠，实际运行维护检修量小。阀箱内外无气管配置，箱体小现场布置灵活；

(4)阀控箱外壳采用高防护等级抗腐蚀材料壳体，例如可以是防护等级ip55的金属不锈钢外壳，防尘防水气密性好，对于腐蚀性气体多的污水厂复杂环境对箱内元器件防护较好；

(5)阀控箱外接电缆采用大对数单屏加总屏计算机屏蔽电缆，减少了现场电缆布设数量。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。