一种用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法及其系统

摘要

本发明提供一种用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法，包括：将流量计设置在投矾管道中，用于监测投矾管道中的流量；将压力传感器设置在投矾管道中，用于监测投矾管道中的压力；基于已监测的流量变化和压力变化，判断在投矾管道中是否发生所述断矾故障，其中流量计为高精度流量计，安装在计量泵或调节阀到投加点之间的投矾管路上；以及其中压力传感器为防腐蚀压力传感器，安装在计量泵或调节阀到投加点之间的投矾管路上。有利地，相较于老式仅靠流量计监测的方法，本发明提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法更加完善，并能直接判断出断矾原因，并形成一套完成的判断断矾程序。

说明书

技术领域

本发明涉及故障检测领域，特别涉及一种用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法及其系统，结合投矾管道的压力与矾流量共同判断短矾情况。

背景技术

自来水厂投矾是水处理的核心工艺，断矾会造成浑水事故，对生产安全危害极大，更加全面完善的监测断矾事故，及时处理，能够将生产事故扼杀在摇篮中。

一般水厂投矾管道仅安装电磁流量计进行药流量的监测，当药流量发生异常变化时处理，避免断矾事故的发生。但是电磁流量计监测会有盲区，特别是混合池面投加的模式，如果断矾点发生在流量计之后，流量计不会检测到任何流量变化，并且仅靠流量变化也无法判断断矾原因。

由于流量计检测流量变化无法判断断矾原因，发现断矾事故后，由于投矾管路较长，排查原因也比较麻烦，费时费力。

因此，需要一种改进的方法和系统来更便捷可靠地监测断矾故障。

发明内容

本发明旨在提供一种由压力传感器和流量计共同监测水厂投矾管道断矾的方法，更加全面监测断矾故障，并在出现断矾故障时，提供引起故障的判断指导。

为实现该目的，本发明提供一种用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法，包括：将流量计设置在投矾管道中，用于监测投矾管道中的流量；将压力传感器设置在投矾管道中，用于监测所述投矾管道中的压力；基于已监测的所述流量和所述压力，判断在所述投矾管道中是否发生所述断矾故障，其中所述流量计为高精度流量计，安装在计量泵或调节阀到投加点之间的所述投矾管路上；以及其中所述压力传感器为防腐蚀压力传感器，安装在所述计量泵或调节阀到所述投加点之间的所述投矾管路上。

进一步地，所述压力传感器为两线制压力传感器，信号输出为4-20mA，量程为0～0.4MPa，材料满足陶瓷压阻芯片。

进一步地，所述流量计为电磁流量计，量程监测范围为20L/h～1000L/h，信号输出为4～20mA。

进一步地，判断在所述投矾管道中是否发生所述断矾故障的所述步骤包括：当所述压力传感器监测到的所述压力发生变化时，进一步结合所述流量的变化来相应判断出所述断矾故障的原因。

进一步地，当所述压力传感器监测到所述压力减小，进一步所述流量计监测到所述流量不变或增大时，从而判断出由于投矾管道破裂而导致漏矾，并相应报警。

进一步地，当所述压力传感器监测到所述压力增大，进一步所述流量计监测到所述流量减小或为零时，从而判断出由于投矾管道阻塞而导致断矾，并相应报警。

进一步地，当所述压力传感器监测到所述压力为零，进一步所述流量计监测到所述流量为零时，从而判断出由于计量泵或阀门故障导致没有矾打出，并相应报警。

本发明还提供一种用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的系统，包括：检测单元，包括流量计和压力传感器，其中所述流量计设置在投矾管道中，用于监测投矾管道中的流量，其中所述压力传感器设置在投矾管道中，用于监测所述投矾管道中的压力；条件判断单元，耦合于所述检测单元，配置为基于已监测的所述流量和所述压力，判断在所述投矾管道中是否发生所述断矾故障；报警单元，耦合于所述条件判断单元，配置为响应于所述断矾故障而报警；其中所述流量计为高精度流量计，安装在计量泵或调节阀到投加点之间的所述投矾管路上；以及其中所述压力传感器为防腐蚀压力传感器，安装在所述计量泵或调节阀到所述投加点之间的所述投矾管路上。

进一步地，所述压力传感器为两线制压力传感器，信号输出为4-20mA，量程为0～0.4MPa，材料满足陶瓷压阻芯片。

进一步地，所述流量计为电磁流量计，量程监测范围为20L/h～1000L/h，信号输出为4～20mA。

进一步地，所述条件判断单元配置为：当所述压力传感器监测到所述压力减小，进一步所述流量计监测到所述流量不变或增大时，从而判断出由于投矾管道破裂而导致漏矾，并由所述报警单元相应报警。

进一步地，所述条件判断单元配置为：当所述压力传感器监测到所述压力增大，进一步所述流量计监测到所述流量减小或为零时，从而判断出由于投矾管道阻塞而导致断矾，并由所述报警单元相应报警。

进一步地，所述条件判断单元配置为：当所述压力传感器监测到所述压力为零，进一步所述流量计监测到所述流量为零时，从而判断出由于计量泵或阀门故障导致没有矾打出，并由所述报警单元相应报警。

有利地，本发明所提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法及其系统由压力传感器和流量计共同监测断矾，相较于老式仅靠流量计监测的方法，更加完善，并能直接判断出断矾原因，并形成一套完成的判断断矾程序。。

附图说明

图1是本发明的一个实施例提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法的流程示意图；

图2是本发明的另一个实施例提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法的流程示意图；

图3是本发明的一个实施例提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的系统的方框示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明需运用在一套完整的自来水厂投矾管路中，完整的自来水投矾管路应包括：若是计量泵投加，需包含计量泵，背压阀，阻尼缓冲罐，等计量泵配套设施，配套到投加点的投矾管路；若是离心泵和调节阀投加，需包含离心泵，调节阀，配套到投加点的投矾管路。

本发明需要对投矾管道做少量改动，需在管道上增加压力传感器安装点和流量计安装点，为了线缆敷设方便，减小施工量，通常将流量计和压力传感器安装在加药间内。将压力传感器及流量计信号上传接入就近水厂PLC子站或信号采集单元，并将信号上送至水厂内网。

图1是本发明的一个实施例提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法100的流程示意图。如图1所示，用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法100包括以下步骤：

步骤102：将流量计设置在投矾管道中，用于监测投矾管道中的流量。在一个实施例中，所述流量计为高精度流量计，安装在计量泵或调节阀到投加点之间的所述投矾管路上。在一个实施例中，所述流量计为电磁流量计，量程监测范围为20L/h～1000L/h，信号输出为4～20mA模拟量信号，并且电极及流量计的衬里材料满足耐酸耐碱的抗腐蚀性材料。

步骤104：将压力传感器设置在投矾管道中，用于监测所述投矾管道中的压力。在一个实施例中，所述压力传感器为防腐蚀压力传感器，安装在所述计量泵或调节阀到所述投加点之间的所述投矾管路上。在一个实施例中，所述压力传感器为两线制压力传感器，压力传感器接口为管制标准的螺纹连接模式，信号输出为4-20mA模拟量信号，量程为0～0.4MPa，材料满足陶瓷压阻芯片。

步骤106：基于已监测的所述流量和所述压力，判断在所述投矾管道中是否发生所述断矾故障。

用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法100明确了压力变化多少时，触发断矾条件检测，结合流量变化多少时触发断矾报警，需要增加压力变化滤波、流量变化滤波。在一个实施例中，判断在所述投矾管道中是否发生所述断矾故障的所述步骤包括：当所述压力传感器监测到的所述压力发生变化时，进一步结合所述流量的变化来相应判断出所述断矾故障的原因(如表1所示)。

表1关于断矾故障原因的判断列表

如表1所示，在一个实施例中，当所述压力传感器监测到所述压力减小(条件1)，进一步所述流量计监测到所述流量不变或增大时(条件2)，从而判断出由于投矾管道破裂而导致漏矾，并相应报警。

在另一个实施例中，当所述压力传感器监测到所述压力增大(条件1)，进一步所述流量计监测到所述流量减小或为零时(条件2)，从而判断出由于投矾管道阻塞而导致断矾，并相应报警。

在又一个实施例中，当所述压力传感器监测到所述压力为零(条件1)，进一步所述流量计监测到所述流量为零时(条件2)，从而判断出由于计量泵或阀门故障导致没有矾打出，并相应报警。

图2是本发明的另一个实施例提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法200的流程示意图。可结合图1来理解图2，用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的方法200包括以下步骤：

步骤202：采集压力信号并对压力信号进行滤波，来检测压力信号的变化。

步骤204：基于压力信号的变化，选择性触发第一条件。

在一个实施例中，所采用的压力变化滤波方式为：由于压力通常值比较稳定，每1秒采样一次压力信号，并取最近5秒的采样平均值P(t)＝[P(t-1)+P(t-2)+P(t-3)+P(t-4)+P(t-5)]/5。压力变化量触发断矾判断的条件为：连续10次压力采样平均值的变化量偏离正常值20％时，触发断矾判断的条件1；连续10次压力采样平均值的变化量偏离正常值小于20％时，取消触发断矾判断的条件1。具体地，将步骤202中的滤波后的压力值与设定的标准压力值P(t0)进行比较，ΔP(t)＝P(t)-P(t0),|ΔP(t)/P(t0)|≥0.2，连续十次|ΔP(t)/P(t0)|≥0.2，则触发断矾判断条件1，根据流量值实际情况进行断矾判断。此外，在断矾条件1触发后，若连续检测十次ΔP(t)/P(t0)≤0.2，取消触发断矾判断条件1(步骤206)。

步骤208：采集流量信号并对流量信号进行滤波，来检测流量信号的变化。

步骤210：基于流量信号的变化，选择性触发第二条件。

在一个实施例中，采用的流量变化滤波方式为：由于流量波动比较频繁，采用卡尔曼滤波的算法，每1秒采一次样，将离散的流量数据收敛。流量变化量触发断矾判断的条件为：连续10次卡曼滤波计算后的流量值变化量偏离正常值20％时，触发断矾判断的条件2；连续10次卡曼滤波计算后的流量值变化量偏离正常值小于20％时，取消触发断矾判断的条件2。具体地，将步骤206中的滤波后的流量值与设定的标准流量计F(t0)进行比较，ΔF(t)＝F(t)-F(t0),|ΔF(t)/F(t0)|≥0.2，连续十次|ΔF(t)/F(t0)|≥0.2，则触发断矾判断条件2，结合上述压力值实际情况进行断矾判断。此外，在断矾条件2触发后，若连续检测十次ΔF(t)/F(t0)≤0.2，取消触发断矾判断条件2(步骤212)。

步骤214：基于第一条件和第二条件的触发，判断相应的断矾故障原因并报警(例如，发出相应的字幕报警和语音报警)。步骤212可参考以上关于步骤106和表1的描述，为简约起见，此处不另赘述。

请注意，在一个实施例中，在步骤214的同时可继续进行步骤202-212的检测和判断步骤，当出现步骤206和212的情况时，即取消触发断矾判断条件1和2，则取消当前报警，并且重新回到步骤202直至触发新的断矾报警。在另一个实施例中，人为需要关闭报警时，可选择勾选“取消当前报警”选项，取消当前报警，并且重新回到步骤202直至触发新的断矾报警。

图3是本发明的一个实施例提供的用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的系统300的方框示意图。可结合图1和图2来理解图3，用于监测水厂投矾管道中的断矾故障的系统300包括：

检测单元302，包括流量计和压力传感器，其中所述流量计设置在投矾管道中，用于监测投矾管道中的流量，其中所述压力传感器设置在投矾管道中，用于监测所述投矾管道中的压力。

条件判断单元304，耦合于所述检测单元302，配置为基于已监测的所述流量变化和所述压力变化，判断在所述投矾管道中是否发生所述断矾故障；

报警单元306，耦合于所述条件判断单元304，配置为响应于所述断矾故障而报警。

进一步地，所述压力传感器为两线制压力传感器，信号输出为4-20mA，量程为0～0.4MPa，材料满足陶瓷压阻芯片。

进一步地，所述流量计为电磁流量计，量程监测范围为20L/h～1000L/h，信号输出为4～20mA。

进一步地，所述条件判断单元304可配置为：当所述压力传感器监测到所述压力减小，进一步所述流量计监测到所述流量不变或增大时，从而判断出由于投矾管道破裂而导致漏矾，并由所述报警单元306相应报警。

进一步地，所述条件判断单元304可配置为：当所述压力传感器监测到所述压力增大，进一步所述流量计监测到所述流量减小或为零时，从而判断出由于投矾管道阻塞而导致断矾，并由所述报警单元306相应报警。

进一步地，所述条件判断单元304可配置为：当所述压力传感器监测到所述压力为零，进一步所述流量计监测到所述流量为零时，从而判断出由于计量泵或阀门故障导致没有矾打出，并由所述报警单元306相应报警。

因此，本发明具有重要的理论和实际意义以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。