污水排气阀智能保护装置的研究与应用.docx

污水排气阀智能保护装置的研究与应用 摘 要：排水压力管线上的排气阀受污水杂质堵塞、工况变化、排气阀设备故障等因素影响导致污水泄漏，污水压力管道一旦有污水泄漏，如在短时间内不能及时发现及故障响应，往往会造成环境污染事故。介绍了一种污水排气阀智能保护装置的研究与应用，该装置能对污水排气阀运行状态进行在线实时监视，并在排气阀污水泄漏时自动关闭时保护阀门，从而杜绝排气阀污水泄漏事故的发生。 关键词：污水排气阀；智能保护；太阳能；实时传输 污水管道排气阀易受污水杂质堵塞、总管工况变化等因素影响导致污水泄漏，污水压力管道一旦有污水泄漏，如在短时间内不能及时发现及进行故障响应，往往会造成环境污染、经济赔偿，因此确保排气阀的可靠运行是生产运行管理的难点问题。 1 污水管道排气阀作用及类型 排气阀是管道系统中必不可少的辅助元件，它广泛应用于管路上的最高点、弯头或有闭气的地方，其作用是排除管内的气体，消除气阻对管道排水的影响，其次当管道在运转时出现停电、停泵等现象时迅速把空气吸入管内，消除管道负压力，防止管道振动或破裂。管道上排气阀的设计规定：一般在起伏不大的平原地区，每公里在最高处设置1-2个排气阀；在起伏较大的丘陵或山区，在每个起伏的最高点，设置一个排气阀，排气阀的规格是原管道直径的1/81/10。 污水排气阀主要有单口、双口、复合式三类。近年来，单口、双口排气阀因故障率高，运行可靠性低已逐渐被复合式排气阀所替代，复合式排气阀其结构及工作原理是当管内开始注水时，塞头停留在开启位置，进行大量排气，当空气排完时，阀内积水，浮球被浮起，传动塞头至关闭位置，停止排气。当管内污水正常输送时，如有小量空气聚集在阀内到一定程度，阀内水位下降，浮球随之下降，此时空气由小孔排出。当管内产生负压时，塞头迅速开启，吸入空气，确保管线完全。 2 污水排气阀智能保护装置的研究 2.1 智能保护装置的功能需求分析 技术人员认真研究可能会造成污水排气阀泄漏的诸多方面原因，一致认为：该智能保护装置主要是研究一套排气阀泄漏污水储存及故障检测及排气阀大量喷水后阀门自动关闭装置，实现泄漏喷水故障实时监控及报警及远程阀门控制功能。 2.2 智能保护装置组成 根据研发设想和系统总体组成，将污水排气阀智能保护装置分为污水收集装置、电动阀门、采集和处理单元、供电模块。 （1）、污水收集装置：由引导管、漏水仓和喷水仓三部分组成。引导管一端连接排气阀，另一端连接漏水仓和喷水仓，漏水仓和喷水仓内分别安装检测污水水位的液位触点开关，并在下方各安装两只小口径电磁阀，控制仓内水位，在喷水仓上方开孔，口径不小于排气阀排气孔尺寸，以不影响排气阀功能为原则。在漏水、喷水仓内选用了污水专用的不锈钢浮球，通过液位上升浮球导通功能，收集漏水和喷水报警信息。 （2）、电动阀：采用24V的直流电机电动阀，具备远程控制接口，实现远程开启、关闭功能。 （3）、采集和处理单元：采用DatGPRS-D45监控设备，该设备集成了开关量输入和输出、模拟量输入和输出以及GPRS无线传输功能。主要采集排气阀泄漏、控制仓溢出、电动阀开闭等信号。 （4）供电模块：由于污水压力管地处市效，附近没有低压电源可接，因此该保护装置的电源采用太阳能供电和电池供电的模式。目前太阳能电板设备的应用已经较广，成本也较低，使用寿命也较长，一般可用5年左右。 3 方案实施 3.1 试点安装 污水排气阀智能保护装置研制后，在污水管道上开展试验，通过近半年各种工况的功能性测试，该污水排气阀智能保护装置达到了漏水、喷水故障报警和排气阀自动关闭功能，基本满足设计要求。 3.2 完善功能 根据排气阀保护装置试运行出现的问题，我们对污水排气阀智能保护装置进行了优化：主要是：调整电动阀门的安装位置；减轻引导管和积水仓的重量，采用材质较轻的不锈钢引导管，引导管采用一体式结构，保障污水不外漏等，形成了改进型的污水排气阀智能保护装置，并再次试验。 安装污水排气阀智能保护装置后，实现了排气阀漏水状态、溢出状态、电动阀开闭状态等信号的24小时实时监控及一旦发生排气阀泄漏，电动阀自动关闭并发生故障报警信号功能，同时控制中心能实时监控排气阀的运行信息，试运行近二月来，共发现排气阀泄漏事件十余次。 3.3 应用推广 根据两个监控点的试运行情况，决定推广污水排气阀智能保护装置。 4 总结 针对排气阀管理和泄漏易引起环境污染的难题、热点问题，研发出的污水排气阀智能保护装置能有效地解决排气阀泄漏监控管理的难点问题，取得了成效，可避免和减少因污水排气阀泄漏而引起的各类环境污染、经济赔偿等问题，为提高污水管网安全运行提供了保障，特别是应用于排水公司。 （1）、创新排气阀管理新观念，可有效地发现排气阀泄漏故障。 排水公司的污水排气阀作为野外设施，具备分布广、点多的特点，而却一般分布在河道桥管中央，传统管理理念以人工巡视为主，排气阀的故障发现具有一定的偶然性。 （2）、提高排气阀污水外溢的可控性。 污水排气阀尤其特殊性，其内部污水特性决定了排气阀发生泄漏故障的频率高于其他排气阀。通过排气阀的实时监控，能确保污水泄漏在第一时间得到有效控制，减少故障引起的后续问题。 （3）、降低人工巡视成本。 排气阀运行实时监控功能的实现，可以减少甚至取消排气阀的人工巡视，降低人工巡视成本，提高了人力资源利用率。 参考文献 金小萍.使用单片机实现GPRS通信小系统的研究J.电子工程师，2007，（7） 陈壮奕.基于GPRS的电能远程抄表系统的设计与实现J.广东电力，2006，（1） 李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：