CN109372078A - 一种分流井的流量控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分流井的流量控制方法，设定预定的流量值，测得第二出水管的流量值为实时测量值，比较实时测量值与流量值的大小关系，当实时测量值大于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动所述控制阀动作气动截流装置充气，第二出水管趋向于关闭，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止充气；当实时测量值小于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动所述控制阀动作气动截流装置放气，第二出水管趋向于打开，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止放气。

Description

一种分流井的流量控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及市政工程领域，具体涉及一种分流井的流量控制方法及控制系统。

背景技术

目前在分流井、弃流井和截流井系统中，其系统都是由进水管、出水管和截污管组成，将排水管中的生活污水或是初期雨水、后期雨水进行分流，其中生活污水或是初期雨水被截流至污水管后输送到污水处理厂处理后达标排放(进一步还可以对初期雨水进行储存或截流至污水处理厂处理达标后排放)，对中后期雨水直接排放到自然水体中。

现实中无论是分流制的雨水管或者是污水管或者合流制的合流管，其实现分流或者截流的装置都是使用闸门或是堰门来进行对应出水管和截污管的开关切换，闸门气门的动力源为电或者液压。然而现实中电动控制存在如下问题：1、在密闭的管道和污水环境中一般会产生易燃易爆的沼气，一般的电动控制类的装置容易爆炸不安全，因此在应用电动控制类的装置时都会要求与沼气接触的电控部分必须具有防爆功能，因此电控类系统的价格就比较昂贵，成本高；2、在暴风雨天气较为恶劣的环境下，都会发生断电的情况，断电以后分流井、弃流井或截流井内的设备无法正常工作，从而造成城市内涝等情况发生；3、暴雨天气下，分流井、弃流井和截流井中发生淹水的情况介于数小时与数天之间，这样采用完全适合水下使用的电控装置就冗余过大且成本过高，而常用的IP68等级的电控装置淹水能力在数小时之内，也存在能力不足的情况；4、电控系统的装置使用的是非安全电压，且高压电不安全容易发生事故；5、电气设备淹水以后，容易漏电，存在触电危险；6、电控设备(闸门、堰门)在运行时需要向上或向下的行程，露出城市地面，影响城市景观美观交通，且施工时开挖面积大；7、电控系统使用的是380V的三相电，市政电网不能供电，存在供电电源难的问题。

特别的，对于要求隐蔽安装的场合，且对于电控系统的供电和产生的费用不易解决。液压控制同样也存在一定问题：液压站使用高压油管，液压站和高压油管的成本较高；高压油管破裂漏油会污染环境；电气设备淹水以后，容易漏电，存在触电危险；电控设备(闸门、堰门)在运行时需要向上或向下的行程，露出城市地面，影响城市景观美观交通，且施工时开挖面积大。

另外，现有的截流井只能实现导通和截止的控制，不能方便精确的进行流量控制。

综上，急需一种能够替代闸门或堰门的，安装、维修方便，安全可靠的并且能够进行流量控制的气动截流装置。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种分流井的流量控制方法及控制系统，安装、维护方便，而且能够精确的控制气动截流装置的流量。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种分流井的流量控制方法：

设定预定的流量值，

测得第二出水管的流量值为实时测量值，比较实时测量值与流量值的大小关系，

当实时测量值大于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动所述控制阀动作气动截流装置充气，第二出水管趋向于关闭，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止充气；

当实时测量值小于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动所述控制阀动作气动截流装置放气，第二出水管趋向于打开，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止放气。

在上述方案的基础上，实时测量液位值和流速值，计算得到对应的实时测量值。

在上述方案的基础上，检测与气动截流装置相连的气源压力，根据气源压力与第二出水管的开度关系控制气源输出的气源压力大小，气动截流装置放气或放气，调节第二出水管的开度。

在上述方案的基础上，一种分流井的流量控制系统：

气源，其通过管路与所述进口相连；

控制阀，设置于所述管路上，用于控制所述气动截流装置与所述气源或水源的通断；

气动分流井，其包括分流井本体和气动控制装置，所述分流井本体上设有进水口和两出水口，分别第一出水口和第二出水口，所述进水口用于连通所述分流井本体上游的排水管路，所述第一出水口用于通过第一出水管连通所述分流井本体下游的排水管路或自然水体，所述第二出水口用于通过第二出水管连接污水管或初雨管或污水处理设施或初期雨水处理设施或调蓄池，

其中，气动截流装置为第二气动截流装置与所述第二出水管相连，所述控制阀包括第二控制阀，所述第二控制阀与气体输送管相连，用于控制第二气动截流装置充放气，对应第二出水管的开度调节；

监测装置，用于监测经过第二出水口的流量；

控制器，监测装置、第二控制阀分别与所述控制器信号连接，所述控制根据所述监测装置测得的流量控制所述第二控制阀动作。

在上述方案的基础上，所述分流井本体还设置有第三出水口，所述第二出水口通过第二出水管与污水管或污水处理设施或调蓄池相连，所述第三出水口通过第三出水管与初雨管或初期雨水处理设施或调蓄池相连，设置第三气动截流装置，所述控制阀还包括第三控制阀，所述第三控制阀控制所述第三气动截流装置充放气，用于控制所述第三出水口的开度。

在上述方案的基础上，所述气动截流装置包括具有弹性套筒以及围绕该弹性套筒形成密封的密封壳，所述密封壳与所述弹性套筒外壁之间形成气腔或水腔，所述气腔或者水腔具有进口，所述弹性套筒具有流通通道，当所述气腔或水腔冲入高压气体或者高压水体时，所述弹性套筒变形使得中间的流通通道的截面积变小，当放气或放水时，所述弹性套筒恢复变形流通通道的截面积变大；

和/或监测装置，其包括安装座、流速计和液位计，所述安装座的一端与所述密封壳的一端连接，所述流速计和所述液位计安装于所述安装座上，所述安装座具有与所述流通通道相通的管道。

在上述方案的基础上，所述流速计为若干个流速探头，所述流速探头周向间隔设置于所述安装座的表面。

在上述方案的基础上，所述安装座为截面呈圆形的管道，多个所述流速探头对称布置在所述管道的两侧。

在上述方案的基础上，第二气动截流装置设于分流井内位于第二出水口起端，或分流井与第二出水管的管路上；

和/或，第三气动截流装置设于分流井内位于第三出水口起端，或第三出水管的管路上。

发明的优点和有益效果在于：

1、成本低：压缩空气工作压力较小比较安全，而且现有的压缩空气发生和控制装置成熟可靠价格经济，气动分流井的动力源为气站，气站的成本相对于液压站更低；气管相当于高压油管成本更低；多个气动分流井可以共用一个气源和一根气体输送总管，节约成本；

2、环保：压缩空气不会引入二次污染，压缩空气装置无爆炸风险；

3、施工简单：开挖量小；

4、不占用高度空间：不会露出地表，不破乱城市美观和交通；

5、安全：分流井现场不使用非安全电压，不存在用电的安全事故；

6、易于获得电源：分流井的供电电压为220V，可以使用市政民用电网，方便获得；

7、可靠性高：城市内涝淹水不影响设备正常工作；

8、防缠绕防堵塞能力强：由于污水中的缠绕物、杂物、漂浮物等较多，此装置安装后的过流通道和市政管道的流道完全保持一致、平滑过渡，不会产生缠绕堵塞；

9、零水损：此装置安装后的过流通道和市政管道的流道完全保持一致、平滑过渡，不影响排水和行洪；

10、寿命长：由于使用污水的环境中，在污水中使用的电动或液动设备，会经常产生故障，气动截流装置的启闭件简单，不会发生故障；

11、密封好：一般的电动或液动设备，由于杂物的堵塞造成漏水密封不好，气动截流装置采用橡胶柔性密封，密封面较大，所以密封效果可靠。

12、安全可靠：通过设置井内液位计和井外液位计，比对井内液位与井外液位之间的关系，控制截污管的出水口时导通还是截止，方式污水倒灌进入分流井内，流入自然水体后造成环境污染。

13、流量调节：能够通过流速计和液位计测定实时的流量数值，在得知对应的实时流量值后通过对截流组件的气腔进行充放气，从而达到直接调节弹性套筒的流通通道的截面积的作用进而调节流量。

附图说明

图1为本发明实施例中设置第一出水口和第二出水口的分流井的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明实施例中设置第一出水口、第二出水口和第三出水口的分流井的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为本发明实施例中设置第一出水口、第二出水口和第三出水口的结控制系统图；

图6为本发明实施例中的气动截流装置的结构示意图。

图7为图6的A-A剖视图。

10-分流井，11-分流井本体，12-进水口，13-第一气动截流装置，14-第二气动截流装置，15-第三气动截流装置，16-第一出水管，17-第二出水管，18-第三出水管，

20-控制阀，23-第一控制阀，24-第二控制阀，25-第三控制阀，30-流量计，31-流速探头，32-安装座，1-弹性套筒，2-密封壳，3-气腔，4-流通通道

40-控制器。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明实施例1提供一种分流井的流量控制方法：

设定预定的流量值，

测得第二出水管的流量值为实时测量值，比较实时测量值与流量值的大小关系，

当实时测量值大于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动控制阀动作气动截流装置充气，第二出水管趋向于关闭，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止充气；

当实时测量值小于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动控制阀动作气动截流装置放气，第二出水管趋向于打开，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止放气。

本实施例中的测量值可以为流量测得，或者是通过实时测量液位值和流速值，计算得到对应的实时测量值。

本实施例中的检测与气动截流装置相连的气源压力，根据气源压力与第二出水管的开度关系控制气源输出的气源压力大小，气动截流装置放气或放气，调节第二出水管的开度。气源压力越大，气动截流装置的开度越大，反之，则越小。操作方便，控制简单，自动化程度高。

实施例2

参见图1、图2为所示，本发明实施例提供一种分流井的流量控制系统，包括：压缩气源、气体输送管、控制阀20、井外液位计30、井内液位计31、气动分流井10和监测装置。

气动分流井10包括分流井本体11和气动截流装置，

本实施例中的分流井10的形式为形式一：

分流井本体上设有进水口12和两个出水口，分别为第一出水口和第二出水口，第一出水口通过第一出水管16与自然水体或雨水管相连，第二出水口通过第二出水管17与污水管或污水处理设施或调蓄池或初雨管或初期雨水处理设施相连，在第二出水管17上设置一气动截流装置第二气动截流装置14。控制阀20包括控制第二气动截流装置14的第二控制阀24。第二气动截流装置14为气囊或气动管夹阀，第二气动截流装置14通过气体输送管与压缩气源相连，其上设置有进口，进口通过气体输送管与压缩气源相连，当气囊或气动管夹阀被充气膨胀时，第一出水管16和第二出水管17的开度逐渐变大，当气囊或气动管夹阀放气恢复自然状态时，第一出水管16和第二出水管17与分流井本体11内部联通而导通。

本实施例中分流井10的形式为形式一：

分流井本体上设有进水口12和两个出水口，分别为第一出水口和第二出水口，第一出水口通过第一出水管16与自然水体或雨水管相连，第二出水口通过第二出水管17与污水管或污水处理设施或调蓄池或初雨管或初期雨水处理设施相连，在第一出水管16、第二出水管17上均设置一气动截流装置即第一气动截流装置13、第二气动截流装置14。控制阀20包括控制第一气动截流装置13、第二气动截流装置14的第一控制阀23和第二控制阀24。第一气动截流装置13和第二气动截流装置14为气囊或气动管夹阀，第一气动截流装置13、第二气动截流装置14通过气体输送管与压缩气源相连，其上设置有进口，进口通过气体输送管与压缩气源相连，当气囊或气动管夹阀被充气膨胀时，第一出水管16和第二出水管17的开度逐渐变大，当气囊或气动管夹阀放气恢复自然状态时，第一出水管16和第二出水管17与分流井本体11内部联通而导通。

本实施例中的气体输送管路可以为二根主干管，第一气动截流装置13的进口连接一主干管，该主干管上设置第一控制阀23，第二气动截流装置14的进口连接另一主干管，该主干管上设置第二控制阀24。另外，本实施例中的气体输送管可以为一根主干管和两根分管，主干管连通压缩气源和分管，一根分管与第一气动截流装置13相连，第一控制阀23设置在该分管上，另一分管与第二气动截流装置14相连，第二控制阀24设置在该分管上。

不管形式一还是形式二，测量装置包括液位计3和流速探头31，液位计3和流速探头31、第二控制阀24分别和控制器40信号连接，控制器40根据液位计3和流速探头31实时测得的值计算出当前流量即实时测量值，比较实时测量值与流量值的大小关系，控制第二控制阀动作。当分流井为形式二时，测量装置监测第二出水口的流量。

本实施例中当第二控制阀24动作一时，可将第二气动截流装置14与压缩气源连通，第二气动截流装置14被充气，第二出水管的开度逐渐变大，当第二控制阀24动作二时，可将第二气动截流装置14或大气连通，第二出水管的开度逐渐变小，当第二控制阀24动作三时，第二气动截流装置14既不充气也不放气，第二出水管保持一定的开度。

本实施例中可以在分流井10旁安装太阳能板或风力发电机，用于为控制器40和控制阀20供电；和/或，蓄电池，用于为控制器40和控制阀20供电；和/或，控制阀20为三通控制阀20或电磁阀组合。

本实施例中的分流井10设置于分流制小区的雨水管、合流制小区的合流管或混流制小区的混流管或进入自然水体的排口前的管路。适用环境多样，可推广性强。

实施例3

参见图3、图4、图5所示，实施例3与实施例2的区别在于：分流井10的形式为形式三，分流井本体11上还包括第三出水口，第一出水口通过第一出水管16连通雨水管或自然水体，第二出水管17通过第二出水管17连通污水管、调蓄池或污水处理设施，第三出水口通过第三出水管18连通初雨管或初期雨水处理设施，

分流井10的形式为形式四，第一出水管16、第二出水管17和第三出水管18上分别设有第一气动截流装置13、第二气动截流装置14、第三气动截流装置15。可设置三主干管，第三控制阀25设置在第三干管上，控制第三气动截流装置15充、放气，也可以通过设置分管与主干管相连，第三控制阀25设置在分管上。

当分流井为形式三或四时，测量装置监测通过第二出水口和第三出水口的流量，根据第二出水口的流量控制第二出水管的开度，根据第三出水口的流量控制第三出水管的开度。

实施例4

参照图6所示，上述实施例中使用的气动截流装置的结构为：

具有弹性套筒1以及围绕该弹性套筒1形成密封的密封壳2，密封壳2与弹性套筒1外壁之间形成气腔3，气腔3具有进口，弹性套筒具有流通通道4，当气腔3充入气体时，弹性套筒1变形使得中间的流通通道4的截面积变小，当气腔内的气体排出时，弹性套筒1恢复形变是的流通通道4的截面积变大；

参见图7所示，本实施例监测装置，其包括安装座32、流速探头31和液位计30，安装座32的一端与密封壳的一端连接，、流速探头31和液位计30安装于安装座32上，安装座32具有与流通通道相通的管道。本实施例中设置若干个流速探头31，流速探头31周向间隔设置于安装座的表面。安装座32为截面呈圆形的管道，多个流速探头31对称布置在管道的两侧。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (9)

1.一种分流井的流量控制方法，其特征在于：

设定预定的流量值，

测得第二出水管的流量值为实时测量值，比较实时测量值与流量值的大小关系，

当实时测量值大于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动所述控制阀动作气动截流装置充气，第二出水管趋向于关闭，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止充气；

当实时测量值小于设定的流量值时，控制器发出控制信号，驱动所述控制阀动作气动截流装置放气，第二出水管趋向于打开，直至测量值与设定的流量值相等，气动截流装置停止放气。

2.如权利要求1所述的一种分流井的流量控制方法，其特征在于：

实时测量液位值和流速值，计算得到对应的实时测量值。

3.如权利要求1所述的一种分流井的流量控制方法，其特征在于：

检测与气动截流装置相连的气源压力，根据气源压力与第二出水管的开度关系控制气源输出的气源压力大小，气动截流装置放气或放气，调节第二出水管的开度。

4.一种分流井的流量控制系统，其特征在于：

气源，其通过管路与所述进口相连；

控制阀，设置于所述管路上，用于控制所述气动截流装置与所述气源或水源的通断；

气动分流井，其包括分流井本体和气动控制装置，所述分流井本体上设有进水口和两出水口，分别第一出水口和第二出水口，所述进水口用于连通所述分流井本体上游的排水管路，所述第一出水口用于通过第一出水管连通所述分流井本体下游的排水管路或自然水体，所述第二出水口用于通过第二出水管连接污水管或初雨管或污水处理设施或初期雨水处理设施或调蓄池，

其中，气动截流装置为第二气动截流装置与所述第二出水管相连，所述控制阀包括第二控制阀，所述第二控制阀与气体输送管相连，用于控制第二气动截流装置充放气，对应第二出水管的开度调节；

监测装置，用于监测经过第二出水口的流量；

控制器，监测装置、第二控制阀分别与所述控制器信号连接，所述控制根据所述监测装置测得的流量控制所述第二控制阀动作。

5.根据权利要求4所述的一种分流井的流量控制系统，其特征在于：

所述分流井本体还设置有第三出水口，所述第二出水口通过第二出水管与污水管或污水处理设施或调蓄池相连，所述第三出水口通过第三出水管与初雨管或初期雨水处理设施或调蓄池相连，设置第三气动截流装置，所述控制阀还包括第三控制阀，所述第三控制阀控制所述第三气动截流装置充放气，用于控制所述第三出水口的开度。

6.根据权利要求4所述的一种分流井的流量控制系统，其特征在于：所述气动截流装置包括具有弹性套筒以及围绕该弹性套筒形成密封的密封壳，所述密封壳与所述弹性套筒外壁之间形成气腔或水腔，所述气腔或者水腔具有进口，所述弹性套筒具有流通通道，当所述气腔或水腔冲入高压气体或者高压水体时，所述弹性套筒变形使得中间的流通通道的截面积变小，当放气或放水时，所述弹性套筒恢复变形流通通道的截面积变大；

和/或监测装置，其包括安装座、流速计和液位计，所述安装座的一端与所述密封壳的一端连接，所述流速计和所述液位计安装于所述安装座上，所述安装座具有与所述流通通道相通的管道。

7.根据权利要求6所述的一种分流井的流量控制系统，其特征在于：所述流速计为若干个流速探头，所述流速探头周向间隔设置于所述安装座的表面。

8.根据权利要求7所述的一种分流井的流量控制系统，其特征在于：所述安装座为截面呈圆形的管道，多个所述流速探头对称布置在所述管道的两侧。

9.根据权利要求5所述的一种分流井的流量控制系统，其特征在于：第二气动截流装置设于分流井内位于第二出水口起端，或分流井与第二出水管的管路上；

和/或，第三气动截流装置设于分流井内位于第三出水口起端，或第三出水管的管路上。