一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法与流程

本发明涉及水处理自动加药，特别是一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法。

背景技术：

1、本发明涉及水处理自动加药技术领域，具体涉及一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法。pam（聚丙烯酰胺）作为一种高效的絮凝剂，在水处理、污泥脱水等工艺中被广泛使用，其加药系统的自动化和精准化直接关系到水处理效果和运行成本。现有的自动加药系统通常配备料位检测装置，当检测到料仓处于低料位时发出报警信号，由人工确认后方可开启负压气流输送装置将干粉吸入料仓；同时，部分系统配置了变频电机驱动的螺旋给料器，通过plc控制器根据进水流量变化自动调整干粉投加量以维持配比恒定，并在料仓高料位后停止上料。然而，这类系统的补料控制逻辑较为简单，通常采用单一的料位触发条件，缺乏对多个料位之间动态关系的协同管理，也无法适应负压输送过程中由于药粉湿度吸附、管道残留等因素造成的间歇性扰动，导致系统在实际运行中容易出现供料中断或设备空转的现象。

2、经检索，中国专利cn103920409b公开了一种pam固体药剂在线自动配制投加设备，该设备采用固体螺旋上料机与变频调节螺旋投料机配合，并通过出口流量计实时反馈的药剂瞬时流量信号自动调整加注量和固体药剂投料量，实现了药剂溶液加注的准确性和可靠性提升。该技术方案在投料精度和浓度控制方面具有一定优势，但其上料过程仍依赖于螺旋输送的连续供料方式，对料位信息的利用仅限于低料位报警触发人工上料，并未构建多料位联锁的闭环补料控制机制，也未能解决负压风送过程中因管道残留和旋风分离器堵塞而导致的供料中断问题。此外，该方案中固体药剂的输送采用螺旋结构，在pam药粉具有强湿度吸附特性的情况下，螺旋叶片与药粉之间的持续摩擦挤压容易加剧药粉结块和管壁粘附，长期运行后会导致输送效率显著下降，需频繁停机清理，影响了系统整体的自动化运行连续性。

3、以cn103920409b为代表的现有技术在pam自动加药领域取得了重要进展，但其所采用的连续螺旋输送模式以及单一料位触发补料的控制逻辑，在面对实际工况中pam药粉的易吸湿、易堵塞以及负压输送间歇性等复杂问题时仍存在明显不足。具体而言，现有技术缺乏对储仓、中间料仓和水槽多个料位计之间的协同联锁控制，无法根据各级料位的实时状态动态调整补药和加药时序，导致系统在不同工况下适应性较差；同时，负压风送过程中旋风分离器布袋表面容易因药粉湿度吸附而积聚物料，若不采用与输送过程相配合的吹喷卸料机制，将逐步降低负压输送效率直至完全堵塞，而现有技术中虽提及真空上料机的反吹功能，但其反吹动作与输送时序之间缺乏精细化的时间配合和重复循环设计，难以有效应对高强度连续运行场景。此外，现有技术在下游输送泵的控制中未将水槽超低低位信号纳入联锁保护，一旦水槽药剂耗尽而输送泵继续运行，会造成泵体空转损坏。因此，如何构建一种能够综合利用多个料位计的实时信息、实现负压输送与吹喷卸料时序协同、并具备自适应抗堵塞能力的闭环补料控制方法，是目前本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法解决系统在不同工况下适应性较差、难以有效应对高强度连续运行场景、泵体空转损坏等问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供了一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法，包括以下步骤：

5、在储仓、中间料仓及水槽中分别设置高位料位计、低位料位计和超低低位料位计，并将所有料位计信号接入plc控制器；

6、当plc控制器检测到储仓的低位料位计触发且投料斗存在料源时，首先关闭保压回路中的保压电磁阀，然后依次开启投料电动阀、负压风机和投料变频器，将投料斗内的pam药粉经负压风管吸入储仓顶部的旋风分离器；

7、在投料变频器运行预设的吸入时间后，依次关闭投料变频器、延时关闭负压风机，接着执行至少一次旋风分离器吹喷循环，即依次开启翻板电磁阀、等待吹喷等待时间、开启吹喷电磁阀并维持吹喷保持时间、关闭吹喷电磁阀、再关闭翻板电磁阀，以将旋风分离器内滞留的药粉吹入储仓；

8、当plc控制器检测到水槽的低位料位计触发且储仓的高位料位计未触发时，执行加药循环：开启加药负压风机、延时启动送料变频器及储仓下料振动器，将储仓内的药粉经加药风管吸入水槽顶部的旋风分离器，在送料变频器运行预设的加药吸入时间后，依次关闭送料变频器、延时关闭加药负压风机，再执行水槽旋风分离器的吹喷循环，同时联动水槽下料口的气动振动器进行辅助卸料；

9、在加药循环过程中，若水槽的超低低位料位计触发，则plc控制器向dcs系统输出连锁停止信号，停止下游输送泵；若储仓的高位料位计触发，则暂停补药循环；

10、若中间料仓的音叉低位信号触发且储仓料位高于安全下限，则自动启动中间料仓的补料。

11、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：所述补药循环中，在投料变频器关闭之后、负压风机关闭之前，插入一个风管排空延时，该风管排空延时的时长为5秒，用于使负压风管内残留的药粉在常压闭锁机构动作之前完全吸入旋风分离器；所述吹喷循环连续执行两次，第一次吹喷用于清除旋风分离器布袋表面的粘附药粉，第二次吹喷用于将分离器底部的积料彻底吹入储仓；每次吹喷循环中，吹喷等待时间为2秒，吹喷保持时间为1秒。

12、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：所述加药循环中，在开启加药负压风机之后、启动送料变频器之前，设置一个风管建压延时，该建压延时的时长为5秒，用于使加药风管充分建立负压后再开始送料；在关闭送料变频器之后、关闭加药负压风机之前，设置一个输送尾料延时，该输送尾料延时的时长为5秒，用于将风管内残余药粉全部送入水槽旋风分离器；所述水槽旋风分离器的吹喷循环中，等待时间为5秒，吹喷保持时间为0.5秒，并且在该吹喷循环的同时，plc控制器以相同的时间参数驱动水槽下料口的气动振动器，使药粉从分离器顺利落入下方的小料仓。

13、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：在补药循环启动之前，plc控制器首先检测储仓的当前料位百分比，只有当储仓料位低于90%且高于超低低位阈值时，才允许启动补药；在补药循环运行过程中，若储仓料位上升至95%以上，则plc控制器立即中断当前吸入阶段，在执行完一次完整的吹喷循环后退出补药模式，防止储仓过满；若储仓料位低于10%的超低低位阈值，则plc控制器禁止启动加药循环，并在触摸屏及远程app上发出声光报警，提示操作人员立即手动投料。

14、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：所述投料变频器的运行频率根据投料斗内药粉的湿度自动适配：在投料变频器启动后的前3秒内，plc控制器通过监测负压风管内的压力传感器的压力下降速率来判断药粉的流动阻力；若压力下降速率低于预设的阻塞阈值，则判断药粉受潮结块，plc控制器自动将投料变频器的频率在当前设定值基础上降低20%，同时增加吹喷循环的次数至三次；若压力下降速率正常，则维持原设定频率，并在每次补药循环结束后，根据本次吸入期间的压力波动平均值动态修正下一次的吸入时间，修正幅度不超过原始设定值的±15%。

15、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：所述保压电磁阀、卸压球阀与储气罐压力传感器构成独立的保压联锁回路：当plc控制器检测到储气罐内压力低于80kpa且系统未处于补药或加药状态时，自动开启保压电磁阀进行补气，直至压力恢复至120kpa后关闭保压电磁阀；当储气罐内压力超过130kpa时，自动开启卸压球阀释放压力，直至压力下降至50kpa后关闭卸压球阀；在补药循环或加药循环激活期间，保压电磁阀被强制关闭，卸压球阀的联锁功能暂时挂起，待循环结束后自动恢复保压逻辑。

16、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：在水槽中设置有超声波液位计用于连续检测聚合物药剂的液位，plc控制器根据水槽的实时液位与设定值的偏差，采用阶梯式调节方式控制聚丙物加药器的变频器转速：当水槽液位低于低位设定值且偏差超过20%时，变频器以最大转速1500rpm运行；当液位位于低位与中位之间时，变频器转速按比例线性调整，具体表达式为：转速(rpm)= (当前液位-低位设定)/(中位设定-低位设定)× (1500 - 600) + 600；当中位设定以上的偏差小于10%时，变频器以最小维持转速600rpm运行；当液位触及高位设定值时，变频器立即停止，并延时30秒后再次检测，若液位仍高于高位设定值，则向dcs发送加药暂停请求。

17、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：在每次加药循环结束后的吹喷阶段，plc控制器自动记录本次加药循环的总运行时间和总吸入药粉量，并根据储仓内剩余药粉量与水槽消耗速率的比值，预测下一次补药循环的启动时刻；若预测结果显示在接下来2小时内需要启动补药而当前储仓料位低于40%，则plc控制器主动提前启动补药循环，并将本次补药循环的吸入时间缩短为标准吸入时间的70%，以分段补入药粉避免旋风分离器一次性过载；若预测结果显示未来6小时内无需补药，则plc控制器进入低功耗轮询模式，每10分钟检测一次料位信号，关闭非必要的变频器电源。

18、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：在手动操控模式下，plc控制器将所有的电机、阀门和变频器的控制权交由触摸屏手动画面，但保留超低低位料位计的连锁保护功能；当操作人员在手动画面点击任一设备的启动按钮时，plc控制器首先检查该设备对应的上游料位计是否处于安全状态：若启动的是投料变频器，则要求储仓料位低于95%；若启动的是送料变频器，则要求储仓料位高于10%且水槽料位低于高位设定值；若任一条件不满足，plc控制器拒绝启动并在触摸屏上弹出红色警告提示，同时记录该次违规操作至事件日志，日志内容包括操作时间、设备名称和不满足的条件。

19、作为本发明所述一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的一种优选方案，其中：plc控制器通过4g智能网关与云联物通平台建立远程监控通道，在远程app上实时显示各料位计的状态、变频器运行频率、负压风管压力值以及当前所处的循环阶段；当远程app用户发出“紧急加药”指令时，plc控制器首先判断水槽的超低低位料位计是否已触发，若已触发则立即屏蔽所有料位联锁条件，强制启动紧急加药流程：以最大转速连续运行送料变频器，同时将吹喷循环的间隔时间缩短为正常值的一半，并每隔15分钟向app推送一次运行状态快照；若水槽超低低位料位计未触发，则plc控制器拒绝执行紧急加药指令，并在app上反馈“条件不满足，请确认水槽液位”的提示信息。

20、第二方面，本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的任一步骤。

21、第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中：所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法的任一步骤。

22、本发明所提供的一种基于多料位计联锁的循环补料控制方法，相比于现有技术具有以下显著的有益效果。

23、首先，该方法通过在储仓、中间料仓和水槽中分别设置高位、低位及超低低位料位计，并将所有料位信号接入plc控制器进行协同联锁控制，彻底改变了传统单一料位触发或人工巡检的补料模式，实现了对各级料位的动态感知与分级响应；当储仓低位触发时自动执行补药循环，当水槽低位触发且储仓料位安全时自动执行加药循环，同时超低低位信号直接连锁停止下游输送泵，有效避免了设备空转损坏和供料中断事故，显著提高了系统的运行可靠性和自动化程度。

24、其次，本发明在补药和加药循环中引入了精细化的时序控制与多级吹喷卸料机制，具体包括在负压风机启停前后设置风管排空延时和建压延时，保证了风管内残留药粉的充分输送和负压建立；每次吸入完成后连续执行两次旋风分离器吹喷循环（等待2秒、吹喷保持1秒），并在加药循环中联动水槽下料口的气动振动器，以相同的时序参数辅助卸料，这一设计有效解决了pam药粉因湿度吸附而粘附于分离器布袋及管壁的行业难题，避免了因堵塞导致的输送效率下降，大幅延长了系统的连续运行周期。

25、再者，本发明通过plc控制器对投料变频器频率的动态自适应调节，即根据负压风管内的压力下降速率判断药粉受潮程度，自动降低频率并增加吹喷次数，同时依据每次吸入期间的压力波动平均值修正下一次吸入时间，使得系统能够适应不同湿度、不同批次的pam药粉，无需人工干预即可维持稳定的输送效率，克服了现有螺旋输送结构易结块、需频繁清理的缺陷。

26、此外，本发明在保压控制、阶梯式加药调节、预测性预补药、手动模式的连锁保护以及远程app紧急加药的权限判断等方面均提出了具体的、可实施的改进方案，例如根据水槽液位偏差对变频器转速进行分段线性调节，根据储仓剩余量和消耗速率预测补药时机并主动调整吸入量，远程指令仅在水槽超低低位触发时强制执行等，这些功能既提升了能效和运维便捷性，又避免了误操作带来的风险。

27、综上所述，本发明将多料位联锁、负压时序控制、自适应堵塞调节与远程智能监控有机结合，形成了一套完整、稳定、抗干扰能力强的闭环补料控制方法，显著降低了人工登高加药的安全风险和劳动强度，减少了因药粉堵塞造成的停机清理时间，实现了pam自动加药系统由“人工辅助自动化”向“全工况自适应智能化”的跨越。