用于识别废水泵送站中的操作情形的监测模块和方法技术

本公开涉及一种用于识别废水泵送站中的操作情形的监测模块(13)，该废水泵送站具有布置成将废水从废水坑(1)泵出到管道(11)中的至少一个泵(9a、9b)，其中，该监测模块(13)被配置为处理指示所述至少一个泵(9a、9b)如何操作的至少一个依赖于负荷的泵变量、以及指示废水如何流过管道(11)和/或所述至少一个泵(9a、9b)的至少一个基于型号的管道参数，并且其中，该监测模块被配置为通过根据至少一个第一标准和至少一个第二标准从成组的预定义的操作情形中选择操作情形来识别废水泵送站中的操作情形，所述至少一个第一标准基于所述至少一个依赖于负荷的泵变量、所述至少一个第二标准基于所述至少一个基于型号的管道参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别废水泵送站中的操作情形的监测模块和方法
本公开大体上涉及监测模块和用于识别废水泵送站中的操作情形(operatingscenario)的方法。特别地，这样的操作情形可能是故障操作，例如泵故障或堵塞、管道堵塞或泄漏。
技术介绍
用于废水处理厂的污水或废水收集系统通常包括一个或多个用于临时收集和缓冲废水的废水坑、水井或污水坑。通常，废水在重力流作用下被动地流入此类坑中和/或通过力源被主动地驱动。通常，一个、两个或更多个泵安装在每个坑中或每个坑处，以将废水泵出坑。如果在一定的时间段内废水的流入量大于流出量，则废水坑或污水坑最终将溢出。应尽可能避免此类溢出，以避免对环境的影响。因此，应尽可能快速地识别任何泵故障或堵塞、管道堵塞、泄漏或其他类型的故障操作情形，以使维护人员能够采取相应的措施，例如尽可能快速地进行清洁、维修或更换。US8,594,851B1描述了一种废水处理系统和一种用于减少在废水处理设施的操作中使用的能量的方法。对于已知的废水泵送站管理系统来说，挑战是可靠地识别某个问题的原因，以便为操作者或维护人员提供清楚的指示，以采取适当的措施，例如何处或什么部分需要进行清洁、维修或更换。
技术实现思路
与已知的系统相反，本公开的实施例提供了一种用于通过更具体和更可靠的信息来识别操作情形的监测模块和方法。根据本公开的第一方面，提供了一种用于识别废水泵送站中的操作情形的监测模块，该废水泵送站具有布置成将废水从废水坑泵出到管道中的至少一个泵，其中，该监测模块被配置为处理指示至少一个泵如何操作的至少一个依赖于负荷的泵变量、以及指示废水如何流过管道和/或至少一个泵的至少一个基于型号的管道参数，并且其中监测模块被配置为通过根据至少一个第一标准和至少一个第二标准从成组的预定义的操作情形中选择操作情形来识别废水泵送站中的操作情形，该至少一个第一标准基于至少一个依赖于负荷的泵变量，该至少一个第二标准基于至少一个基于型号的管道参数。成组的预定义的操作情形可以包括故障和/或非故障操作情形。例如，故障操作情形可能是泵下游的管道堵塞、至少一个泵中的一个或多个堵塞、至少一个泵中的一个或多个的止回阀中的泄漏、和/或至少一个泵中的一个或多个与管道之间的连接中的泄漏。至少两个标准的组合可以由监测模块解释为“情形特征(scenariosignature)”，至少两个标准中的第一个标准基于至少一个依赖于负荷的泵变量，至少两个标准中的第二个标准基于至少一个基于型号的管道参数。可选地，成组的操作情形可以在选择矩阵中进行预定义，该选择矩阵明确地将每个操作情形与至少一个第一标准和至少一个第二标准的唯一组合相关联。例如，在废水泵送站仅具有一个泵的情况下，可以基于两个标准的组合来识别三种不同的操作情形，如下所示：在具有两个或更多个泵的废水泵送站的情况下，每个泵的第一标准可以用于更精细地在例如特定泵被堵塞或泵连接泄漏的操作情形之间进行区分。可以基于两个标准的组合来识别三种不同的操作情形，如下所示：在具有两个或更多个泵的废水泵送站的情况下，只要一个泵足以将足够的废水从废水坑泵出到管道中，那么通常一次只运行一个泵。为了均匀地分配运行时间和磨损，泵可以轮流运行。与同时操作所有或几个泵相反，总的运行时间、以及由此磨损、以及总的能耗可以减少。仅在高流入量(例如，大雨事件)时间期间需要更大的泵功率的情况下，所有或几个泵可能同时运行，以防止溢出。为了一次仅一个泵的交替正常运行，可以为每个泵安装止回阀，以防止主动泵将废水通过被动泵泵送回废水坑。在例如基于如下的另一个基于型号的管道参数使用另一第二标准的情况下，被动泵的这种止回阀中的泄漏可能与主动泵的泵连接中的泄漏具有不同的情形特征：可选地，至少一个依赖于负荷的泵变量可以包括至少一个泵的比能耗Esp。存在不同的方法来确定至少一个泵的比能耗Esp。例如，比能耗Esp可以由Esp＝E/V定义，其中，E是在限定的时间段期间至少一个泵消耗的平均能量，V是在所述限定的时间段期间至少一个泵泵送的废水的体积。平均能耗可以通过在泵启动之后的延迟时段结束和泵停止之间的时间t上对当前功耗P(t)进行积分或求和来确定：类似地，泵送的废水的体积可以通过对同一时间段内的当前流量q(t)进行积分或求和来确定：延迟时段可能有助于跳过在泵启动后的高波动的初始时段。监测模块可以与泵无线地信号连接或经由电缆与泵信号连接，以接收指示功耗或能耗的信号。此外，监测模块可以与流量传感器无线地信号连接或经由电缆与流量传感器信号连接，以接收指示通过管道的流量的信号。至少一个泵的当前比能耗Esp(t)可以由Esp(t)＝P(t)/q(t)来定义，其中，P(t)是至少一个泵的当前功耗，q(t)是由至少一个泵泵送的废水的当前流量。当前比能耗Esp(t)可以被监测作为至少一个依赖于负荷的泵变量，以替代上述平均比能耗Esp。如果当前比能耗Esp(t)对于关于其的至少一个第一标准波动太大，则可以应用低通滤波，如本文稍后所说明的。即使在为每个泵循环平均的比能耗Esp的情况下，它也会在泵循环之间波动很大，以至于低通滤波可能是有利的。由于流量计可能相当昂贵并且可能需要定期维护，因此优选的可能是，基于测量的压力差Δp和功耗P估计通过泵的废水流出量q。例如，通过泵的废水流出量q可以通过其中，s是处于运行中的泵的数量，ω是泵速(例如，常数)，Δp是测量的压力差，P是处于运行中的泵的功耗，而λ0、λ1、λ2和λ3是泵制造商已知的或通过校准确定的泵参数。因此，监测模块可以与压力传感器无线地信号连接或经由电缆与压力传感器信号连接，该压力传感器位于泵处或下游，以接收指示压力差Δp的信号。因此，可选地，监测模块可以被配置为接收至少一个泵的出口处或出口下游的测量的压力pm。替代地或附加地，监测模块可以被配置成接收通过管道的测量的流量qm或处理通过泵的估计的废水流量qe。重要的是要注意，“情形特征”可能取决于是否测量了通过管道的流量q或估计了通过泵的流量q。例如，当测量通过管道的流量q时，泵连接或止回阀中的泄漏可能导致比能耗Esp上升。但是，如果估计通过泵的流量q，则比能耗Esp可能下降。因此，监测模块可以被配置为根据是测量了通过管道的流量q还是估计了通过泵的流量q来应用至少两个预定义的选择矩阵之一。至少两个选择矩阵中的每一个明确地将每个操作情形与至少一个第一标准和至少一个第二标准的唯一组合相关联。可选地，至少一个基于型号的管道参数之一可以是管道型号多项式p＝Aq2+B中的管道堵塞参数A，其中，p是至少一个泵的出口处或出口下游的压力，q为通过管道和/或至少一个泵的废水流量，B是零流量补偿参数(offsetparameter)。零流量补偿参数B可以是至少两个基于型号的管道参数中的第二个，其中，管道堵塞参数A可以是至少两个基于型号的管道参数中的第一个。替代地或附加地，至少一个基于型号的管道参数之一可以是在至少一个泵的出口处或出口下游的测量的压力pm与根据管道型号多项式pe＝Aq本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于识别废水泵送站中的操作情形的监测模块(13)，所述废水泵送站具有布置成将废水从废水坑(1)泵出到管道(11)中的至少一个泵(9a、9b)，其中，所述监测模块(13)被配置为处理指示所述至少一个泵(9a、9b)如何操作的至少一个依赖于负荷的泵变量、以及指示废水如何流过管道(11)和/或所述至少一个泵(9a、9b)的至少一个基于型号的管道参数，并且其中，所述监测模块被配置为通过根据至少一个第一标准和至少一个第二标准从成组的预定义的操作情形中选择操作情形来识别废水泵送站中的操作情形，所述至少一个第一标准基于所述至少一个依赖于负荷的泵变量，所述至少一个第二标准基于所述至少一个基于型号的管道参数。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180511 EP 18171929.51.一种用于识别废水泵送站中的操作情形的监测模块(13)，所述废水泵送站具有布置成将废水从废水坑(1)泵出到管道(11)中的至少一个泵(9a、9b)，其中，所述监测模块(13)被配置为处理指示所述至少一个泵(9a、9b)如何操作的至少一个依赖于负荷的泵变量、以及指示废水如何流过管道(11)和/或所述至少一个泵(9a、9b)的至少一个基于型号的管道参数，并且其中，所述监测模块被配置为通过根据至少一个第一标准和至少一个第二标准从成组的预定义的操作情形中选择操作情形来识别废水泵送站中的操作情形，所述至少一个第一标准基于所述至少一个依赖于负荷的泵变量，所述至少一个第二标准基于所述至少一个基于型号的管道参数。


2.根据权利要求1所述的监测模块(13)，其中，所述成组的操作情形在选择矩阵中被预定义，所述选择矩阵明确地将每个操作情形与所述至少一个第一标准和所述至少一个第二标准的唯一组合相关联。


3.根据权利要求1或2所述的监测模块(13)，其中，所述至少一个取决于负载的泵变量包括所述至少一个泵(9a、9b)的比能耗Esp。


4.根据权利要求3所述的监测模块(13)，其中，所述至少一个泵(9a、9b)的比能耗Esp由Esp＝E/V定义，其中，E是在限定的时间段期间所述至少一个泵消耗的平均能量，V是在所述限定的时间段期间所述至少一个泵泵送的废水的体积。


5.根据权利要求3所述的监测模块(13)，其中，所述至少一个泵的比能耗Esp由Esp＝P/q定义，其中，P是所述至少一个泵的能耗，q是所述至少一个泵泵送的废水的流量。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的监测模块(13)，其中，所述至少一个基于型号的管道参数之一是管道型号多项式p＝Aq2+B中的管道堵塞参数A，其中，p是所述至少一个泵(9a、9b)的出口处或出口下游的压力，q是通过管道(11)和/或所述至少一个泵(9a、9b)的废水流量，B是零流量补偿参数。


7.根据前述权利要求中任一项所述的监测模块(13)，其中，所述至少一个基于型号的管道参数之一是在所述至少一个泵(9a、9b)的出口处或出口下游的测量的压力pm与根据管道型号多项式pe＝Aq2+B的估计的压力pe之间的残差r＝pm-pe＝pm-Aq2-B，其中A是管道堵塞参数，q为通过管道(11)和/或所述至少一个泵(9a、9b)的废水流量，B是零流量补偿参数。


8.根据前述权利要求中任一项所述的监测模块(13)，其中，所述监测模块(13)被配置为接收所述至少一个泵(9a、9b)的出口处或出口下游的测量的压力pm。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的监测模块(13)，其中，所述监测模块(13)被配置为接收通过管道(11)的测量的流量qm或处理通过所述至少一个泵(9a、9b)的估计的废水流量qe。


10.根据前述权利要求中任一项所述的监测模块(13)，其中，所述监测模块(13)被配置为在分别根据所述至少一个第一标准和/或所述至少一个第二标准选择操作情形之前，将低通滤波应用于所述至少一个依赖于负荷的泵变量和/或所述至少一个基于型号的管道参数。


11.根据前述权利要求中任一项所述的监测模块(13)，其中，所述监测模块(13)被配置为顺序地处理所述至少一个依赖于负荷的泵变量的多个样本，其中，所述至少一个第一标准基于所述至少一个依赖于负荷的泵变量的实际样本和过去样本的平均值之间的偏差的累积和是否超过预定最大值或下降到低于预定最小值。


12.根据前述权利要求中任一项所述的监测模块(13)，其中，所述监测模块(13)被配置为顺序地处理所述至少一个基于型号的管道参数的多个样本，其中，所述至少一个第二标准基于所述至少一个基于型号的管道参数的实际样本与过去样本的平均值之间的偏差的累积和是否超过预定最大值或下降为低于预定最小值。


13.根据前述权利要求中的任一项所述的监测模块(13)，其中，所述监测模块(13)被配置为处理至少两个基于型号的管道参数中的第一个和作为所述至少两个基于型号的管道参数中的第二个的负流量参数，其中，所述负流量参数指示在所述至少一个泵(9a、9b)停止的情况下废水如何流过管道和/或所述至少一个泵(9a、...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·斯科，C·R·达尔雅各布森，卡斯滕·斯科乌莫塞·卡勒瑟，
申请(专利权)人：格兰富控股联合股份公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK