Способ управления источником вакуума в вакуумной канализационной системе



Способ управления источником вакуума в вакуумной канализационной системе
Способ управления источником вакуума в вакуумной канализационной системе
Способ управления источником вакуума в вакуумной канализационной системе
Способ управления источником вакуума в вакуумной канализационной системе

 


Владельцы патента RU 2509844:

ДЖЕТС АС (NO)

Группа изобретений относится к способам управления одним или более источниками вакуума и тем самым вакуумом в вакуумной канализационной системе, содержащей за источником/источниками один или более трубчатых коллекторов или всасывающих трубопроводов, подключенных к источнику вакуума, и один или более унитазов, писсуаров, приемников сточных вод и других подобных устройств, подключенных к всасывающему трубопроводу через ответвляющиеся трубопроводы. Вакуум, т.е. уровень давления, и производительность системы поддерживают и контролируют, управляя скоростью вращения источника/источников вакуума, измеряемой количеством оборотов в минуту. Источник вакуума является жидкостно-кольцевым винтовым насосом, приводимым в действие электрическим двигателем. Количеством оборотов в минуту каждого двигателя в системе управляют посредством программируемого логического контроллера. Контроллер программируют на поддержание включенным одного, первого, источника вакуума до тех пор, пока он не достигнет заданного максимального количества оборотов в минуту, с последующим включением следующего, второго, источника вакуума, если вакуумная система требует повышенной производительности откачки. Программируемый логический контроллер также могут программировать на управление количеством оборотов в минуту для каждого источника таким образом, чтобы источники работали с одинаковой скоростью вращения в интервале от меньшего до большего количества оборотов в минуту в зависимости от требуемого вакуума, но с включением дополнительного источника вакуума, когда требуется повышенная производительность. Группа изобретений обеспечивает эффективный способ управления вакуумными насосами или другими источниками вакуума в вакуумной канализационной системе. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу управления источником/источниками вакуума и, таким образом, вакуумом в вакуумной канализационной системе. Конкретно изобретение относится к управлению одним или более гидравлическими жидкостно-кольцевыми винтовыми насосами в указанной системе, содержащей за источником/источниками вакуума один или более трубчатых коллекторов или всасывающих трубопроводов, подключенных к источнику вакуума, и один или более унитазов, писсуаров, приемников сточных вод и других подобных устройств, подключенных к всасывающему трубопроводу/всасывающим трубопроводам.

Уровень техники

Вакуумные канализационные системы указанного типа широко известны: они занимают ведущие позиции в применении на борту кораблей, самолетов и поездов. Однако и в наземных условиях использование таких систем увеличивается, причем основой этого роста является, в первую очередь, уменьшение расхода воды и легкость манипулирования отработанной водой и ее обработки, а также легкая приспособляемость системы в плане установки требуемых для нее труб.

В 1987 г. заявитель настоящего изобретения предложил (см. патент ЕР 0287350) новую вакуумную канализационную систему, в которой вакуум создается посредством жидкостно-кольцевого винтового насоса, причем указанный насос применяется также и для удаления нечистот из подсоединенного к нему вакуумного бака.

Патент ЕР 0454794, также принадлежащий заявителю настоящего изобретения, дополнительно предлагает радикальную модернизацию вакуумной канализационной системы, в которой жидкостно-кольцевой насос оборудован размалывающим средством и подключен непосредственно к всасывающей трубе системы. Вакуум создается в трубе, отсасывающей нечистоты, которые удаляются прямо из системы посредством насоса.

Далее, патент США №4034421 представляет вакуумную канализационную систему, в которой предусмотрено наличие бака для сбора нечистот из ватерклозетов. К баку подключены вход и выход циркуляционного насоса, выполненного с возможностью создавать циркуляцию сред, содержащихся в баке, в замкнутом контуре с целью их перемешивания, взаимодействия и аэрации. Для установления вакуума, требуемого для канализационной системы, в замкнутый контур введен жидкоструйный насос.

Общим недостатком всех перечисленных систем, причем, в особенности, больших систем, содержащих большое количество унитазов и других подобных устройств и два или более источников вакуума, является работа указанных источников с перерывами (в режиме "включен/выключен"), зависящими от уровня вакуума в системе. Так, вакуумные насосы или какие-то другие источники вакуума начинают функционировать, когда давление достигает верхнего предельного уровня (обычно это сорокапроцентный вакуум, т.е. давление, пониженное на 40% относительно атмосферного давления), и отключаются при достижении нижнего предельного уровня давления (обычно это шестидесятипроцентный вакуум). Такой прерывистый режим работы источников вакуума неэффективен из-за увеличенного расхода энергии и вызывает повышенный износ источников, приводящий к увеличению объема техобслуживания системы. Кроме того, управление источниками вакуума в режиме "включен/выключен" при условии их работы с постоянной высокой скоростью (во время функционирования) дает свой вклад в повышенную выработку тепла, подводимого к источникам, увеличивая тем самым их температуру. При использовании жидкостно-кольцевых насосов это приводит к испарению жидкости в насосах и ускорению разрушения жидкостного кольца в насосе, что выражается, в свою очередь, в потере вакуума в насосах этого типа.

Раскрытие изобретения

В рамках настоящего изобретения предлагается способ управления вакуумными насосами или другими источниками вакуума в вакуумной канализационной системе, в котором перечисленные недостатки радикально уменьшены или вообще устранены и который более эффективен энергетически и отличается пониженным объемом техобслуживания.

Изобретение характеризуется признаками, включенными в независимый п.1 прилагаемой формулы. Предпочтительные признаки изобретения включены в зависимые пункты формулы.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано более подробно с помощью примеров и со ссылками на прилагаемые чертежи, где

на фиг.1 представлено схематичное изображение примера вакуумной канализационной системы;

на фиг.2-4 показаны графики производительности, мощности и эффективности, полученные в результате проведенных испытаний изобретения.

Осуществление изобретения

Как уже упоминалось, на фиг.1 проиллюстрирован пример вакуумной канализационной системы, содержащей два источника 1 вакуума, имеющих форму жидкостно-кольцевых винтовых насосов со встроенными параллельно присоединенными дробилками, и общий всасывающий трубопровод (трубу коллектора) 2, одним концом подключенный (подключенную) к источникам вакуума, а другим - к нескольким унитазам, писсуарам и другим подобным устройствам (3, 4) через ответвляющиеся трубопроводы 6. Посредством источников 1 вакуума в трубе 2 и в трубопроводах 6 создается вакуум, и при промывании унитазов, писсуаров и других подобных устройств следующие друг за другом порции жидкости и воздуха сбрасываются вниз к источникам вакуума и выводятся через выход 5 источника/источников.

На фиг.1 показано, что система, как уже упоминалось, обычно управляется включением/выключением источников вакуума. Таким образом, когда система находится в состоянии не слишком активного применения, например среди ночи, т.е. когда унитазы вообще не используются или используется только малая их часть, работает только один источник вакуума и то только, когда это требуется (т.е. когда давление выходит на верхний заданный уровень (сорокапроцентный вакуум)). Как только источник вакуума снова выведет давление на нижний заданный уровень (шестидесятипроцентный вакуум), источник выключится.

В режиме активного применения, например утром, когда используется большое количество унитазов и других подобных устройств, оба источника вакуума будут работать одновременно, причем в зависимости от востребованного вакуума в течение дня или ночи только один источник будет работать с перерывами. В другом варианте один или оба источника будут работать непрерывно и/или с перерывами.

Согласно настоящему изобретению предлагается способ управления источниками вакуума (или режим управления для указанных источников) в вакуумной канализационной системе. Способ предусматривает непрерывную работу источников, но с контролем их скорости вращения, определяемым установленным вакуумметрическим давлением и требуемой производительностью при создании вакуума.

В вакуумной канализационной системе источники вакуума обычно получают энергию от электрических двигателей, а скорость вращения (количество оборотов в минуту) для каждого двигателя в системе предпочтительно регулируется с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК) через преобразователь частоты на основе сигналов, полученных от датчика давления. Таким образом, согласно настоящему изобретению выбирают требуемый уровень вакуума (обычно 50%) и настраивают ПЛК на управление параметром "количество оборотов в минуту" двигателя/двигателей источника/источников вакуума на основе сигнала, полученного от датчика давления в вакуумной системе. В системах, имеющих два или более источников вакуума, работающих параллельно, для предпочтительного режима управления необходимо, исходя из величины требуемого вакуума в любой момент времени, запрограммировать ПЛК на работу одного (первого) источника до тех пор, пока указанный источник не достигнет заданного максимального количества оборотов в минуту, а затем запустить следующий (второй) источник, если вакуумная система требует увеличения производительности при создании вакуума. Далее, когда второй источник достигнет своего заданного максимального количества оборотов в минуту, но будет нужно дополнительно увеличить производительность, включают третий, четвертый и т.д. источники вакуума, которые далее работают при скорости вращения, требуемой для выбранного уровня вакуума в системе. Таким образом, выбранный уровень вакуума (50%) поддерживается все время.

Альтернативный режим управления для вакуумных систем, имеющих один или более источников вакуума, заключается в следующем. Программируют ПЛК на управление параметром "количество оборотов в минуту" для каждого источника таким образом, чтобы источники работали с одинаковой скоростью в интервале от минимального до максимального значения данного параметра исходя из требуемого уровня вакуума, с включением нового источника вакуума, когда потребуется повысить производительность, а работающий источник/работающие источники функционирует/ функционируют на максимально возможном требуемом уровне. Указанный вариант управления несколькими источниками и параметром "количество оборотов в минуту" для каждого источника исходя из заданного вакуума и востребованной производительности при создании вакуума может быть таким же эффективным, как и описанный выше предпочтительный вариант осуществления, в котором каждый (первый, второй и т.д.) источник работает в режиме полных оборотов, и такой режим поддерживается до включения следующего источника 1.

Как мера предосторожности, ПЛК предпочтительно запрограммировать на приведение в действие сигнала тревоги в ситуации, когда все насосы системы включены и работают на полную мощность (т.е. с максимальным количеством оборотов в минуту), а заданный уровень вакуума после истечения определенного периода времени не достигается. В этом случае необходимо провести проверку вакуумных систем в отношении возможных утечек или других дефектов, которые могли привести к низкому давлению.

Испытания

Широкомасштабные испытания, проведенные авторами изобретения, показали, что можно поддерживать достаточный вакуум (на уровне 40% или менее) с помощью жидкостно-кольцевых винтовых насосов, работающих с пониженной скоростью вращения.

Оборудование:
Источник вакуума Жидкостно-кольцевой винтовой насос JETS NT 220
Электрический двигатель Lönne 14G186-4AA11-Z 230/400 В 50 Гц - 22 кВт, 1465 об/мин 460 В 60 Гц - 23,3 кВт, 1765 об/мин
Инвертор (регулировка частоты) Mitsubishi FR-F740-00620 ЕС
ПЛК (управление и регистрация) Mitsubishi Melsec FXN-16MR
Датчик давления GE Druck PTX 1400
Условия испытаний:
Комнатная температура 23°C
Подаваемая вода:
Температура 11°C
Расход 20 л/мин
Давление воздуха 99300 Па
Высота подъема
(источник вакуума/насос) 2 м

Процедура испытаний

Используемый в испытании источник вакуума всасывающим (входным) отверстием и выпускным отверстием подключили посредством трубчатого контура к баку с водой (не показан). Вакуум получали, плавно регулируя дроссельный клапан (также не показан), расположенный на трубчатом контуре перед входом насоса. Для каждого испытания после каждого цикла работы источника вакуума бак в течение 10 мин проветривали перед включением источника, который затем работал 3 мин перед каждым испытанием.

Результаты испытаний представлены на фиг.2-4. Так, фиг.2 иллюстрирует зависимость производительности Q (м3/ч) откачки от уровня вакуума (в процентах) при работе жидкостно-кольцевого винтового насоса с различными скоростями вращения в интервале 30-60 Гц.

Фиг.3 иллюстрирует зависимость мощности P (кВт) от уровня вакуума для этого же насоса при тех же скоростях вращения.

Фиг.4 иллюстрирует зависимость эффективности Q/P (м3/час/кВт) от процентного уровня вакуума для этого же насоса и при тех же скоростях вращения.

Из графиков на фиг.2-4 можно заключить, что существует возможность поддерживать вакуум ниже 40%, одновременно поддерживая достаточную производительность при понижении скорости вращения в интервале 60-30 Гц.

1. Способ управления одним или более источниками (1) вакуума и тем самым вакуумом в вакуумной канализационной системе, содержащей за источником (источниками) (1) один или более трубчатых коллекторов или всасывающих трубопроводов (2), подключенных к источнику вакуума, и один или более унитазов, писсуаров, приемников сточных вод и других подобных устройств (3, 4), подключенных к всасывающему трубопроводу через ответвляющиеся трубопроводы (6), при этом вакуум, т.е. уровень давления, и производительность системы поддерживают и контролируют, управляя скоростью вращения источника (источников) (1) вакуума, измеряемой количеством оборотов в минуту, на основе заданных требований к вакууму, а источник вакуума является жидкостно-кольцевым винтовым насосом, приводимым в действие электрическим двигателем, причем количеством оборотов в минуту каждого двигателя в системе управляют посредством программируемого логического контроллера (ПЛК), отличающийся тем, что ПЛК программируют на поддержание включенным одного, первого источника вакуума до тех пор, пока он не достигнет заданного максимального количества оборотов в минуту, с последующим включением следующего, второго, источника вакуума, если вакуумная система требует повышенной производительности откачки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что количеством оборотов в минуту каждого двигателя в системе управляют через преобразователь частоты на основе сигналов от датчика давления.

3. Способ управления одним или более источниками (1) вакуума и тем самым вакуумом в вакуумной канализационной системе, содержащей за источником (источниками) (1) один или более трубчатых коллекторов или всасывающих трубопроводов (2), подключенных к источнику вакуума, и один или более унитазов, писсуаров, приемников сточных вод и других подобных устройств (3, 4), подключенных к всасывающему трубопроводу через ответвляющиеся трубопроводы (6), при этом вакуум, т.е. уровень давления, и производительность системы поддерживают и контролируют, управляя скоростью вращения источника (источников) (1) вакуума, измеряемой количеством оборотов в минуту, на основе заданных требований к вакууму, а источник вакуума является жидкостно-кольцевым винтовым насосом, приводимым в действие электрическим двигателем, причем количеством оборотов в минуту каждого двигателя в системе управляют посредством программируемого логического контроллера (ПЛК), отличающийся тем, что ПЛК программируют на управление количеством оборотов в минуту для каждого источника таким образом, чтобы источники работали с одинаковой скоростью вращения в интервале от меньшего до большего количества оборотов в минуту в зависимости от требуемого вакуума, но с включением дополнительного источника вакуума, когда требуется повышенная производительность, причем работающий источник (работающие источники) работает (работают) с максимальным требуемым количеством оборотов в минуту.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что количеством оборотов в минуту каждого двигателя в системе управляют через преобразователь частоты на основе сигналов от датчика давления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к элементам систем водоотвода. .
Изобретение относится к области частных домовладений и дачных хозяйств. .

Изобретение относится к отстойникам, ливневым, водозаборным и другим устройствам, предназначенным для отвода или забора дождевых стоков, и может быть применено в населенных пунктах для уменьшения поступления ливневого стока с урбанизированных территорий в подземные коллекторы ливневой канализации.

Изобретение относится к канализации и может быть использовано для водоотведения от спортивных баз отдыха, поселков как постоянного, так и временного проживания. .

Изобретение относится к устройствам, используемым в коммунальном хозяйстве. .

Изобретение относится к области санитарной техники. .

Изобретение относится к области водоснабжения. .

Способ ликвидации сточных вод при газогидродинамических исследованиях скважины и система для его осуществления относится к горной промышленности, а именно к технологическому оборудованию для утилизации отходов бурения газовых скважин при их испытаниях. Техническим результатом является повышение эффективности ликвидации сточных вод и повышение экологической защиты окружающей среды, а также снижение себестоимости. Система для осуществления способа содержит емкость, в виде мерника, в котором в процессе газогидродинамических исследований скважины накапливают сточные воды. Емкость связана с линией приема сточных вод, выполненной в виде системы трубопроводов, оборудованной обратным клапаном. При этом клапан связан с насосом. Линия приема сточных вод оснащена также предохранительным клапаном, который посредством трубопровода связан с резервным мерником. Линия приема сточных вод связана с одним концом змеевика, жестко закрепленным в горизонтально расположенном цилиндрическом корпусе. Стенки горизонтально расположенного цилиндрического корпуса в его верхней части и нижней части выполнены с отверстиями. Змеевик вторым концом связан с форсункой, расположенной в зоне пламени факела газофакельной установки. Оголовок газофакельной установки закрепляется в торце цилиндрического корпуса. В емкости первоначально накапливали сточные воды, после чего насосом их подавали под давлением по линии приема в змеевик, где производили распыление на мельчайшие фракции и обеспечивали их направление к распылительной форсунке. При этом форсунку помещали в зону пламени факела газофакельной установки. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ нагнетания поверхностной воды в почву под участок грунта включает установку серии вытянутых насосных/дренажных канальных элементов в серию скважин, продолжающихся в грунт. Насосные/дренажные канальные элементы имеют серию образованных в них продольных продолжающихся канальных признаков, открывающихся наружу элементов. Насосные/дренажные канальные элементы продолжаются на значительную глубину ниже поверхности земли, за счет чего влага почвы поступает в каналы, образованные в них, и стекает вниз по каналам для нагнетания воды в почву вокруг нижних концов канальных элементов. Значительно увеличивается скорость впитывания поверхностной воды глубоко в почву, что позволяет устранить влажные условия среды, образуемые стоячей поверхностной водой или затоплением вследствие поверхностного стока. Уменьшается поверхностный сток и испарение поверхностной воды. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.

Система управления предназначена для отсечного вакуумного клапана вакуумной системы канализации и содержит корпус, расположенный в нем первый клапан, переключаемый динамическим напором, создаваемым скопившейся сточной водой, из первого положения во второе положение, первую камеру с регулировкой давления посредством первого клапана, ограниченную первой мембраной, функционально соединенной со вторым клапаном, через который, в зависимости от его положения, разрежение или атмосферное давление попадает к отсечному клапану. Система содержит также первое соединение, через которое первая камера может соединяться с источником разрежения, которое при отсутствующем или слишком малом динамическом напоре перекрыто первым клапаном, находящимся в своем первом положении, а при достаточном динамическом напоре открыто первым клапаном, находящимся в своем втором положении, и ведущее к атмосферному давлению, соединенное с первой камерой, предпочтительно имеющее регулируемое поперечное сечение второе соединение. Причем при нагруженной достаточным разрежением первой камере первая мембрана вместе со вторым клапаном может переключаться из первого положения, соединяющего отсечной клапан с атмосферным давлением, во второе положение, соединяющее отсечной клапан с разрежением, а первый клапан в своем втором положении, открывающем первое соединение между источником разрежения и первой камерой, перекрывает второе соединение, ведущее к первой камере и нагружаемое атмосферным давлением. При этом первый клапан содержит пусковую мембрану для перекрывания первого соединения в первом положении первого клапана и соединенную через промежуточный элемент с пусковой мембраной вторую мембрану для перекрывания второго соединения во втором положении первого клапана. Промежуточное пространство между пусковой мембраной и второй мембраной нагружается динамическим напором. По другому варианту система содержит первый клапан и функционально связанный с ним второй клапан, в зависимости от положения которого происходит управление отсечным клапаном, через который отсасывается скопившаяся сточная вода посредством канализационной системы. При этом на первый клапан действует создаваемый скопившейся сточной водой динамический напор, нагружающий промежуточное пространство между пусковой и динамического напора мембранами, образующими один узел и первый клапан. Группа изобретений обеспечивает упрощение конструкции. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Корпус водоотводной канавы содержит два, по существу, идентично сформированных поверхностных блока, а именно: блок-днище и, по существу, идентично сформированный блок-крышку, которые с помощью распорных элементов соединены друг с другом на установочном расстоянии. Поверхностные блоки предлагается выполнить, по существу, с возможностью зацепления при укладке в штабели так, что монтажное расстояние поверхностных блоков существенно больше по сравнению с их расстоянием в состоянии укладки в штабель. Распорные элементы имеют, по существу, форму, например в виде усеченного конуса или усеченной пирамиды, с ограниченной поверхностью поперечного сечения, которая с увеличением расстояния от поверхностных блоков становится меньшей. В качестве первого альтернативного варианта может быть предусмотрено, чтобы распорные элементы были размещены на поверхностных блоках так, чтобы блоки-днища и блоки-крышки были уложены внахлест друг на друга по типу перевязки каменной кладки. В качестве второго альтернативного варианта может быть предусмотрено, чтобы блоки-днища и блоки-крышки были соединены друг с другом внахлестку по типу перевязки каменной кладки. Благодаря этому достигают высокой стабильности одновременно с возможностью экономии места при складировании и транспортировании. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды. Для очистки загрязненного поверхностного стока с дорожного полотна автомобильных дорог строят и используют фильтрующую систему на поверхности грунтовых откосов. В качестве фильтрующей системы используют верхний слой грунта откоса, обработанный водным раствором полиэлектролитного комплекса, содержащего смесь гидролизованного полиакрилонитрила и полиэтиленполиамина в массовом соотношении от 1:3,5 до 1:4,5. После насыщения сорбционной емкости обработанного грунта его удаляют и утилизируют или регенерируют. Изобретение обеспечивает упрощение процесса очистки поверхностного стока и повышение качества очистки с одновременным повышением эрозионной устойчивости поверхности стоков. 2 табл.
Наверх