МОДУЛЬ УПРАВЛЕНИЯ СИГНАЛИЗАЦИЕЙ ДЛЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2021 года по МПК E03F5/22 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[01] Настоящее изобретение относится, в целом, к модулю управления сигнализацией насосной станции сточных вод и способу эксплуатации насосной станции сточных вод.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[02] Системы сбора сточных вод станций водоочистки обычно включают один или несколько резервуаров, резервуаров или отстойников для накопления и временного хранения сточных вод. Обычно, сточные воды поступают в резервуар пассивно под действием силы тяжести и/или активно, нагнетаемые по напорному трубопроводу. В каждом резервуаре или около него обычно устанавливают один, два или более насосов для подачи сточных вод в резервуар или из него. Если в течении некоторого периода времени приток сточных вод больше, чем отток, резервуар или отстойник в конце концов переполнится. Переполнение следует по мере возможности предотвращать, чтобы исключить воздействие на окружающую среду. Следовательно, когда достигается определенный уровень наполнения резервуара срабатывает, как уже известно, сигнализация переполнения; тогда операторы и/или обслуживающий персонал должны вмешаться и принять меры.

[03] В документе US 8594851 В1 описана система обработки сточных вод и способ снижения энергопотребления в процессе работы системы обработки сточных вод.

[04] Одной из сложных задач для современных систем управления сигнализацией является необходимость справляться с большим числом различных одновременных сигналов тревоги, из которых операторы и/или обслуживающий персонал должны выявлять приоритетные, требующие вмешательства и принятия мер.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[05] В отличие от известных систем управления сигнализацией, вариантами осуществления настоящего изобретения обеспечивается снижение общего количества сигналов тревоги, однако, при этом большая доля сигналов тревоги фактически требует вмешательства и принятия мер операторами и/или обслуживающим персоналом.

[06] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, им обеспечивается модуль управления сигнализацией на насосной станции сточных вод, где по меньшей мере один насос выполнен с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара сточных вод, при этом модуль управления сигнализацией выполнен с возможностью обработки по меньшей мере одной переменной уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара сточных вод, и по меньшей мере одной переменной производительности, указывающей на производительность насосной станции сточных вод, при этом модуль управления сигнализацией выполнен с возможностью подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства, только если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности меньше порога производительности.

[07] По меньшей мере одна переменная уровня может представлять собой, например, высоту заполнения h и/или гидростатическое давление p_h, указывающее на уровень заполнения резервуара сточных вод. По меньшей мере одна переменная производительности может представлять собой, например, С%=q/q_ref, т.е., измеренный или рассчитанный отток q, деленный на номинальный отток q_ref. Даже если по существу переменная производительности должна пониматься как эффективность, нужно отметить, что термин «переменная производительности» выбран специально для проведения различия с техническим термином «КПД» насоса(насосов). В качестве альтернативы приведенному определению по меньшей мере одна переменная производительности может быть определена, например, как, С%=q-q_ref, т.е., измеренный или рассчитанный отток q минус номинальный отток q_ref.

[08] В качестве альтернативы или дополнительно по меньшей мере одна переменная производительности может представлять собой , т.е., корень квадратный измеренного перепада давления Δр вблизи или по потоку ниже по меньшей мере одного насоса, деленного на номинальный перепад давления Δ_рref. Характеристика трубопровода, как правило, может быть аппроксимирована многочленом второго порядка , где r означает параметр сопротивления трубопровода, q означает отток, р₀ означает давление нулевого расхода. Следовательно, переменная производительности р% может превышать 100% и даже верхний порог производительности, например, 105%, когда трубопровод по потоку ниже насоса(насосов), по меньшей мере частично, засорен, т.е., сопротивление r трубопровода больше, чем сопротивление r₀ чистого трубопровода, но насос(насосы) функционирует надлежащим образом. Однако, в случае чистого трубопровода сопротивление r трубопровода равно сопротивлению r₀ чистого трубопровода, таким образом, когда переменная производительности р% меньше порога производительности, имеется проблема в работе насоса(насосов). В качестве альтернативы приведенному выше определению по меньшей мере одна переменная производительности может быть определена, например, как , т.е., разность между измеренным перепадом давления Δр вблизи или по потоку ниже по меньшей мере одного насоса и номинальным перепадом давления Δр_ref.

[09] В качестве альтернативы или дополнительно по меньшей мере одна переменная производительности может представлять собой , где Р означает энергию, потребляемую по меньшей мере одним насосом, Р₀ означает энергопотребление по меньшей мере одного насоса при нулевом расходе, Р_ref означает номинальное энергопотребление по меньшей мере одного насоса. Насос(насосы) может представлять собой насос(насосы) с постоянной скоростью или насос(насосы) с регулируемой скоростью. В случае насоса(насосов) с регулируемой скоростью, насос(насосы) должен работать на максимальной скорости, когда по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги. Когда Р₀ неизвестно, его можно аппроксимировать как 0,5·Р_ref, если в качестве номинального энергопотребления используется максимальное энергопотребление. В качестве альтернативы приведенному определению по меньшей мере одна переменная производительности может быть определена, например, как , т.е., разность между энергопотреблением по меньшей мере одного насоса и номинальным энергопотреблением Р_ref.

[10] Порог производительности может представлять собой долю, заданную в процентах, например, 95% или абсолютную величину. Порог производительности может быть скорректирован и установлен оператором и/или обслуживающим персоналом. Приведенное выше третье условие с), т.е., превосходит ли по меньшей мере одна переменная производительности порог производительности или нет, сводит к минимуму число неактуальных сигналов тревоги, не исключая актуальные сигналы тревоги, требующие вмешательства. С точки зрения вмешательства оператора, сигнал тревоги может быть неактуальным, например, если первые два из приведенных выше условий а) и b) выполнены, т.е. по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги, и по меньшей мере одна переменная уровня увеличивается, но третье из приведенных выше условий с) не выполнено, т.е. по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности. В этой ситуации, например, во время сильного ливня, приток сточных вод в резервуар сточных вод больше, чем может выкачать насосная станция сточных вод при максимальной производительности. Таким образом, переполнение неизбежно, и оператор ничего не может с этим сделать. Следовательно, в этом случае не происходит подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства. Оператор и/или обслуживающий персонал, часто обслуживающие несколько резервуаров сточных вод, могут сконцентрировать свои усилия на тех резервуарах, где подан актуальный сигнал тревоги, требующий вмешательства и указывающий на то, что оператор может улучшить ситуацию, приняв соответствующие меры, такие как переключение, ремонт, замена, прочистка насоса или обратного клапана и/или прочистка выпускного трубопровода.

[11] Как вариант осуществления, модуль управления сигнализацией может быть дополнительно выполнен с возможностью подачи информационного оповещения, если выполнены следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности.

Тем самым, в такой безнадежной ситуации, когда ожидается неизбежное переполнение, оператор получает только информационное оповещение, а не неактуальный сигнал тревоги.

[12] Как вариант осуществления, переменная производительности может быть определена относительно заданной номинальной производительности или относительно определенной статистически номинальной производительности. Номинальная производительность, например, может представлять собой номинальный отток q_ref, номинальное давление Δр_ref и/или номинальное энергопотребление Р_ref, которое может быть, например, определено статистически путем регистрации наибольшей величины или усредненной или типичной величины за определенный прошедший период нормальной работы без неполадок. В качестве альтернативы или дополнительно, номинальный отток q_ref, номинальное давление Δр_ref и/или номинальное энергопотребление Р_ref могут представлять собой постоянную номинальную величину, которая основана на конфигурации насосной станции сточных вод и/или ее насоса(насосов).

[13] Как вариант осуществления, модуль управления сигнализацией может быть дополнительно выполнен с возможностью статистического определения номинальной производительности, как основы для переменной производительности, в течении периода времени, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня меньше заданного порога подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня не увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности.

Эти условия описывают период нормальной работы без неполадок, в течении которого может быть определена номинальная производительность.

[14] Как вариант осуществления, по меньшей мере одна переменная производительности может быть основана на:

- переменной расхода q, указывающей на расход вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод,

- переменной давления Δр, указывающей на давление вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод, и/или

- переменной мощности Р, указывающей на гидравлическую мощность, обеспечиваемую по меньшей мере одним насосом при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод.

[15] Переменная расхода q может быть измерена расходомером вблизи или по потоку ниже выпуска насоса(насосов) или рассчитана на основании величины давления или мощности. Тогда переменная производительности может представлять собой, например, С%=q/q_ref. Переменная давления Δр может представлять собой перепад давления, измеренный датчиком давления вблизи или по потоку ниже выпуска насоса(насосов), так что переменная производительности тогда , т.е., корень квадратный измеренного перепада давления Δр вблизи или по потоку ниже по меньшей мере одного насоса, деленного на номинальный перепад давления Δр_ref. Переменная мощности Р может быть измерена датчиком и/или рассчитана на основании электрической мощности, напряжения и/или тока, потребляемых насосом(насосами). Затем переменная производительности может быть определена как . Потребление насосом(насосами) электрической мощности может быть использовано в качестве переменной мощности Р, указывающей на гидравлическую мощность, обеспечиваемую насосом(насосами) при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод.

[16] Как вариант осуществления, модуль управления сигнализацией может быть дополнительно выполнен с возможностью обработки множества переменных удельной производительности насоса, каждая из которых указывает на производительность одного из множества насосов, установленных для нагнетания сточных вод из резервуара сточных вод. Переменные удельной производительности насоса для каждого из множества насосов позволяют постоянно, регулярно или нерегулярно контролировать производительность каждого насоса во время «нормальной» работы, когда по меньшей мере одна переменная уровня меньше заданного порога подачи сигнала тревоги, т.е., первое условие а) подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства, не выполнено, и/или когда по меньшей мере одна переменная уровня не увеличивается, т.е., второе условие b) подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства, не выполнено. Оператор может быть оповещен, если по меньшей мере одна переменная производительности ниже порога производительности, т.е., выполнено третье условие с) подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства. Получив такое оповещение, оператор может принять решение о вмешательстве и принять меры по восстановлению производительности насосной станции сточных вод.

[17] Поскольку число потенциальных причин снижения производительности насосной станции сточных вод увеличивается с увеличением числа насосов, полезно снабдить оператора информацией, позволяющей локализовать неполадку, чтобы облегчить и ускорить процесс восстановления производительности насосной станции сточных вод. Во время «нормальной» работы насосы, предпочтительно, функционируют не одновременно, а по очереди, только один в данный момент времени. Общая продолжительность работы всех насосов и связанный с ней износ, предпочтительно, равномерно распределяется между насосами. Второй, третий и другие насосы, предпочтительно, включают только дополнительно к уже работающему насосу(насосам), если уровень сточных вод в резервуаре превышает обусловленный уровень (менее уровня подачи сигнала тревоги). Точно так же, второй, третий и другие насосы, работающие в дополнение уже работающему насосу(насосам), снова выключают, если уровень сточных вод в резервуаре падает ниже обусловленного уровня.

[18] Как вариант осуществления,, модуль управления сигнализацией может быть дополнительно выполнен с возможностью подачи оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) только одна из переменных удельной производительности насоса ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса,

b) только одна из переменных удельной производительности насоса не ниже порога производительности, что указывает на обратный поток через соответствующий насос, когда он выключен, или

с) все переменные удельной производительности насоса ниже порога производительности или выше верхнего порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов.

[19] Когда переменная удельной производительности насоса C_i%, р_i% и/или Р_i% обработана для каждого насоса i, может быть проведено сравнение переменных удельной производительности насоса для дополнения оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку. Например, если только одна из переменных удельной производительности насоса ниже порога производительности, информация указывает на неполадки соответствующего насоса. С другой стороны, если только одна переменная удельной производительности насоса не ниже порога производительности, информация указывает на обратный поток через соответствующий насос, т.е., обратный клапан соответствующего насоса может быть негерметичным. Это означает, что другой насос(насосы) перекачивает сточные воды обратно в резервуар через указанный насос, в результате переменные удельной производительности всех насосов снижаются. Если все переменные удельной производительности насоса C_i%, р_i% и/или Р_i% ниже порога производительности, или, в случае р_i%, выше верхнего порога производительности, имеется засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов. Таким образом, на основании информации о локализации неполадки в оповещении, связанном с производительностью, оператор может переключить, выполнить ремонт и/или замену указанного имеющего неполадки насоса или обратного клапана или прочистку трубопровода.

[20] Как вариант осуществления, модуль управления сигнализацией может быть дополнительно выполнен с возможностью обработки множества пар, состоящих из первой переменной удельной производительности насоса и второй переменной удельной производительности насоса, при этом каждая пара указывает на производительность одного из множества насосов, расположенных с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара сточных вод, при этом модуль управления сигнализацией выполнен с возможностью подачи оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) и первая переменная удельной производительности насоса, и вторая переменная удельной производительности насоса только одного из насосов ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса,

b) первая переменная удельной производительности насоса только одного из насосов не ниже порога производительности, что указывает на обратный поток через соответствующий насос, когда он выключен,

с) первая переменная удельной производительности насоса всех насосов выше верхнего порога производительности, и вторая переменная удельной производительности насоса всех насосов не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов, или

d) первая переменная удельной производительности насоса всех насосов за исключением одного насоса выше верхнего порога производительности, и вторая переменная удельной производительности насоса всех насосов за исключением указанного одного насоса не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов и неполадки указанного одного насоса.

[21] Например, первая переменная удельной производительности насоса может представлять собой р_i%, вторая переменная удельной производительности насоса может представлять собой С_i% или Р_i%. Выгодно производить обработку множества пар, включающих первую переменную удельной производительности насоса и вторую переменную удельной производительности насоса, с точки зрения повышения надежности и точности информации о локализации неполадок. Например, когда для каждого насоса учитывается и первая переменная удельной производительности насоса, и вторая переменная удельной производительности насоса, избыточная информация о каждом насосе более надежна, и менее вероятно ложное оповещение, например, когда и первая переменная удельной производительности насоса, и вторая переменная удельной производительности насоса ниже порога производительности. Однако, когда первая переменная удельной производительности насоса и вторая переменная удельной производительности насоса указывают на разное, одной из них может придаваться больший вес при указании на неполадку. Например, когда первая переменная удельной производительности насоса р_i% всех насосов выше верхнего предела производительности, например, 105%, но вторая переменная удельной производительности насоса С_i% или Р_i% всех насосов выше порога производительности, тем не менее, указывается на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов на основании р_i%, в данном случае имеющей больший вес, чем С_i% или Р_i%. Кроме этого, в информации о локализации неполадки могут быть указаны одновременные засорение трубопровода и неполадки одного насоса, когда первая переменная удельной производительности насоса р_i% всех насосов за исключением указанного одного насоса выше верхнего порога производительности, например, 105%, а вторая переменная удельной производительности насоса С_i% или Р_i% всех насосов за исключением указанного одного насоса не ниже порога производительности.

[22] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения и по аналогии с описанным выше модулем управления сигнализацией, изобретением обеспечивается способ эксплуатации насосной станции сточных вод, где по меньшей мере один насос выполнен с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара сточных вод, при этом способ включает:

- обработку по меньшей мере одной переменной уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара сточных вод, и по меньшей мере одной переменной производительности, указывающей на производительность насосной станции сточных вод, и

- подачу сигнала тревоги, требующего вмешательства, только если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности меньше порога производительности.

[23] Как вариант осуществления, способ может дополнительно включать:

- подачу информационного оповещения, если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности.

[24] Как вариант осуществления, переменная производительности может быть определена относительно заданной номинальной производительности и/или относительно определенной статистически номинальной производительности.

[25] Как вариант осуществления, способ может дополнительно включать:

- статистическое определение номинальной производительности, как основы для переменной производительности, в течении периода времени, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня меньше заданного порога подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня не увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности.

[26] Как вариант осуществления, по меньшей мере одна переменная производительности может быть основана на:

- переменной расхода, указывающей на расход вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод,

- переменной давления, указывающей на давление вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод, и/или

- переменной мощности, указывающей на гидравлическую мощность, обеспечиваемую по меньшей мере одним насосом при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод.

[27] Как вариант осуществления, по меньшей мере одна переменная производительности может быть основана на по меньшей мере одном сигнале давления или сигнале расхода, подаваемом по меньшей мере одним датчиком давления или датчиком расхода, соответственно, вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса.

[28] Как вариант осуществления, по меньшей мере одна переменная производительности может быть основана на электрической переменной, такой как мощность, напряжение и/или ток, потребляемые по меньшей мере одним насосом.

[29] Как вариант осуществления, по меньшей мере одна переменная производительности может быть основана на соотношении реального давления вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса при нагнетании сточных вод из резервуара сточных вод и номинального давления, определенного в течении периода, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня меньше заданного порога подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня не увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности.

[30] Как вариант осуществления, способ может дополнительно включать:

- обработку множества переменных удельной производительности насоса, каждая из которых указывает на производительность одного из множества насосов, установленных для нагнетания сточных вод из резервуара сточных вод.

[31] Как вариант осуществления, способ может дополнительно включать:

- подачу оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) только одна из переменных удельной производительности насоса ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса,

b) только одна из переменных удельной производительности насоса не ниже порога производительности, что указывает на обратный поток через соответствующий насос, когда он выключен, или

с) все переменные удельной производительности насоса выше верхнего порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов.

[32] Как вариант осуществления, способ может дополнительно включать:

- обработку множества пар, состоящих из первой переменной удельной производительности насоса и второй переменной удельной производительности насоса, при этом каждая пара указывает на производительность одного из множества насосов, расположенных с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара сточных вод, и

- подачу оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) и первая переменная удельной производительности насоса, и вторая переменная удельной производительности насоса только одного из насосов ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса,

b) первая переменная удельной производительности насоса только одного из насосов не ниже порога производительности, что указывает на неполадку по потоку ниже соответствующего насоса,

с) первая переменная удельной производительности насоса всех насосов выше верхнего порога производительности, и вторая переменная удельной производительности насоса всех насосов не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов, или

d) первая переменная удельной производительности насоса всех насосов за исключением одного насоса выше верхнего порога производительности, и вторая переменная удельной производительности насоса всех насосов за исключением указанного одного насоса не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов и неполадки указанного одного насоса.

[33] Модуль управления сигнализацией, описанный выше, и/или некоторые или все стадии способа, описанного выше, могут быть реализованы в форме скомпилированной или нескомпилированной машинной программы, хранящейся на машиночитаемом носителе и содержащей команды по выполнению данного способа. В качестве альтернативы или дополнительно, некоторые или все стадии способа могут быть выполнены посредством программных средств облачной системы, в частности, модуль управления сигнализацией может быть частично или полностью реализован на компьютере и/или в облачной системе.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[34] Далее варианты осуществления настоящего изобретения описаны в качестве примера со ссылкой на нижеследующие фигуры, на которых:

На фиг. 1 представлен схематичный вид в поперечном сечении резервуара сточных вод насосной станции сточных вод с одним насосом, при этом насосная станция сточных вод соединена с примерным модулем управления сигнализацией, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 2 представлен схематичный вид в поперечном сечении резервуара сточных вод насосной станции сточных вод с двумя насосами, при этом насосная станция сточных вод соединена с примерным модулем управления сигнализацией, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 3 представлен схематичный вид последовательности насосных станций сточных вод, при этом каждая насосная станция сточных вод соединена с примерным модулем управления сигнализацией, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 4 представлен упрощенный график зависимости переменной уровня и различных переменных производительности от времени при нормальном функционировании насосной станции сочных вод с двумя насосами, при этом насосная станция сточных вод соединена с примерным модулем управления сигнализацией, соответствующим настоящему изобретению и/или функционирует в соответствии с примерным способом, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 5 представлен упрощенный график зависимости переменной уровня и различных переменных производительности от времени при ненадлежащем функционировании насосной станции сочных вод с двумя насосами, при этом насосная станция сточных вод соединена с примерным модулем управления сигнализацией, соответствующим настоящему изобретению и/или функционирует в соответствии с примерным способом, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 6 представлен упрощенный график зависимости переменной уровня и различных переменных производительности от времени в первой ситуации, в которой сигнал тревоги, требующий вмешательства, подается примерным модулем управления сигнализацией и/или в соответствии с примерным способом, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 7 представлен упрощенный график зависимости переменной уровня и различных переменных производительности от времени во второй ситуации, в которой сигнал тревоги, требующий вмешательства, подается примерным модулем управления сигнализацией и/или в соответствии с примерным способом, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 8 представлен упрощенный график зависимости переменной уровня и различных переменных производительности от времени для трех разных ситуаций, в которых сигнал тревоги, требующий вмешательства, подается примерным модулем управления сигнализацией и/или в соответствии с примерным способом, соответствующим настоящему изобретению;

На фиг. 9 представлена блок-схема стадий одного из примеров способа, соответствующего настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[35] На фиг. 1 показан резервуар 1 сточных вод насосной станции сточных вод. Резервуар 1 сточных вод имеет некоторую высоту Н и может быть заполнен через впуск 3. Текущий уровень сточных вод обозначен h, он может непрерывно или регулярно контролироваться при помощи датчика 5 уровня, например, датчика гидростатического давления, расположенного у дна резервуара 1 сточных вод, и/или ультразвукового измерителя расстояния, выполненного с возможностью определения положения поверхности сточных вод в резервуаре 1 путем регистрации ультразвуковых волн, отражаемых поверхностью сточных вод. В качестве альтернативы или дополнительно, резервуар 1 сточных вод может быть оборудован одним или несколькими фотоэлектрическими датчиками или датчиками другого типа, расположенными на одном или нескольких заданных уровнях и выполненными с возможностью определения того, достиг ли уровень сточных вод соответствующего заданного уровня, или нет.

[36] Кроме этого, насосная станция сточных вод включает выпуск 7, расположенный у дна резервуара 1 сточных вод, при этом выпуск 7 соединен жидкостной связью с насосом 9а, выполненным с возможностью перекачивания сточных вод из резервуара сточных вод в трубопровод 11. В том случае, когда насос 9а погружен в резервуар 1 сточных вод, выпуск насоса 9а может представлять собой выпуск 7. Насос 9а может быть расположен вне резервуара 1 сточных вод, как показано на фиг. 1 и 2, или представлять собой погружной насос, расположенный на дне резервуара 1 сточных вод.

[37] Модуль 13 управления сигнализацией соединен с датчиком 5 уровня для получения сигнала уровня, указывающего на уровень заполнения резервуара 1 сточных вод посредством проводного или беспроводного сигнального соединения 15. Модуль 13 управления сигнализацией выполнен с возможностью обработки сигнала уровня в качестве переменной уровня h с целью контроля того, находится ли переменная уровня h вблизи или выше заданного порога h_m подачи сигнала тревоги.

[38] На фиг. 1 и 2 показано три варианта дополнительных сигнальных соединений модуля 13 управления сигнализацией, каждый из которых может быть реализован отдельно или в сочетании с одним или двумя другими вариантами. Первый вариант представляет собой проводное или беспроводное сигнальное соединение 17 с датчиком 19 давления, расположенным вблизи или по потоку ниже насоса 9а. Второй вариант представляет собой проводное или беспроводное сигнальное соединение 21 с силовой электроникой насоса 9а или датчиком мощности насоса 9а. Третий вариант представляет собой проводное или беспроводное сигнальное соединение 23 с расходомером 25, расположенным вблизи или по потоку ниже насоса 9а. Сигнальные соединения 15, 17, 21, 23 могут представлять собой отдельные каналы связи или могут быть объединены в общий канал связи или шину. Модуль 13 управления сигнализацией выполнен с возможностью приема сигнала, соответствующего давлению, мощности и/или расходу, по сигнальным соединениям 15, 17, 21, 23 и для обработки соответствующей переменной производительности, указывающей на производительность насосной станции сточных вод.

[39] Первый вариант использования сигнала давления, подаваемого датчиком 19 давления, расположенным вблизи или по потоку ниже насоса 9а, позволяет модулю 13 управления сигнализацией обрабатывать переменную производительности, определяемую как , т.е., корень квадратный измеренного перепада давления Δр вблизи или по потоку ниже по меньшей мере одного насоса, деленного на номинальный перепад давления Δр_ref. Перепад давления Δp может представлять собой Δp=p-p₀, т.е., измеренную величину давления р минус измеренную величину давления р₀ нулевого расхода.

[40] Второй вариант использования сигнала мощности, поступающего от силовой электроники или датчика мощности насоса 9а, позволяет модулю 13 управления сигнализацией обрабатывать переменную производительности, определяемую как , где Р означает мощность, потребляемую по меньшей мере одним насосом, Р₀ означает энергопотребление по меньшей мере одного насоса при нулевом расходе, Р_ref означает номинальное энергопотребление по меньшей мере одного насоса. Насос(насосы) может представлять собой насос(насосы) с постоянной скоростью или насос(насосы) с регулируемой скоростью. В случае насоса(насосов) с регулируемой скоростью, насос(насосы) должен работать на максимальной скорости, когда по меньшей мере одна переменная уровня близка или превышает заданный порог сигнала тревоги. Когда Р₀ неизвестно, его можно аппроксимировать как 0,5·Р_ref, если в качестве номинального энергопотребления используется максимальное энергопотребление.

[41] Третий вариант, заключающийся в получении сигнала от расходомера 25, может быть использован для обработки переменной производительности, определяемой как С%=q/q_ref, т.е., измеренный расход q, деленный на номинальный отток q_ref. Однако, поскольку расходомер 25 может быть дорогостоящим и требовать регулярного технического обслуживания, может оказаться предпочтительным выполнение оценки величины расхода q. Например, расход q сточных вод через насосы 9а, 9b может быть оценен как , где s означает количество работающих насосов, ω означает скорость насоса, Δр означает измеренный перепад давления, Р означает энергопотребление работающего насоса(насосов), λ₀, λ₁, λ₂ и λ₃ означают параметры насоса, которые могут быть получены от производителя насоса или определены путем калибровки.

[42] В любом из указанных выше трех вариантов переменная производительности может быть определена относительно заданной или определенной статистически номинальной производительности. Номинальная производительность, например, может представлять собой номинальный отток q_ref, номинальное давление Δр_ref и/или номинальное энергопотребление Р_ref, соответственно, которые могут быть, например, определены статистически путем регистрации наибольшей величины или усредненной или типичной величины за определенный прошедший период нормальной работы без неполадок. В качестве альтернативы или дополнительно, номинальный отток q_ref, номинальное давление Δр_ref и/или номинальное энергопотребление Р_ref могут представлять собой постоянную номинальную величину, которая основана на конфигурации насосной станции сточных вод и/или ее насоса(насосов).

[43] Модуль 13 управления сигнализацией выполнен с возможностью подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства, на основании переменной уровня и по меньшей мере одной переменной производительности, поступающего на устройство 27 вывода. Устройство 27 вывода может представлять собой дисплей и/или громкоговоритель мобильного или стационарного устройства, выполненный с возможностью получения оператором визуального и/или звукового сигнала в качестве информации и/или сигнала тревоги. Сигнал тревоги, требующий вмешательства, подается модулем 13 управления сигнализацией только если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная h уровня близка или превышает заданный порог D сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная h уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная р%, Р% и/или С% производительности меньше порога производительности, например, 95%.

[44] Так, сигнал тревоги, требующий вмешательства, не подается, если выполнены только первые два условия а) и b), но не выполнено третье условие с). В случае неизбежного переполнения из-за большого притока сточных вод, с которым насосная станция сточных вод не может справиться, может быть подано информационное оповещение. Оператор может быть оповещен об этой ситуации, но не должен вмешиваться, поскольку величина переменной производительности высокая, что указывает на то, что оператор, вмешавшись каким-либо образом, не сможет существенно улучшить ситуацию.

[45] На фиг. 3 представлена последовательность насосных станций сточных вод, соединенных соответствующим трубопроводом 11, по которому нижняя насосная станция сточных вод может перекачивать сточные воды на следующую, находящуюся на более высоком уровне, насосную станцию сточных вод против силы тяжести. Поскольку каждая из насосных станций сточных вод контролируется модулем 13 управления сигнализацией, по всей вероятности, например, во время сильного ливня, все насосные станции сточных вод одновременно сигнализировали бы о тревожной ситуации, если бы модуль 13 управления сигнализацией не учитывал по меньшей мере одну переменную производительности р%, Р% и/или С% для проведения различия между подачей сигнала тревоги, требующего вмешательства, и информационного оповещения. Модуль 13 управления сигнализацией подает сигнал тревоги, требующий вмешательства, только для тех насосных станций сточных вод, в отношении которых низкое значение переменной производительности р%, Р% и/или С% указывает на то, что вмешательство оператора может улучшить ситуацию.

[46] На фиг. 4 показано четыре графика зависимости переменной h уровня и, в соответствии с тремя вариантами переменной производительности, давления р, энергопотребления Р и/или измеренного или рассчитанного оттока q от времени t в течении периодов А, В, С, D, …, К и L нормальных бесперебойных циклов работы системы с двумя насосами, показанной на фиг. 2. На фиг. 4 горизонтальными пунктирными линиями показано четыре пороговых величины переменной h уровня, т.е., порог остановки h₀, порог первого запуска h₁, порог второго запуска h₂ и порог h_m подачи сигнала тревоги.

[47] В течении первого периода времени А, как показано на фиг. 4, уровень сточных вод повышается от порога остановки h₀ до порога первого запуска h₁. В это время ни один насос не работает. Поэтому отсутствует отток q и энергопотребление Р. Давление р равно давлению р₀ нулевого расхода, т.е., перепад давления Δр=р-р₀ равен нулю.

[48] Когда уровень сточных вод доходит до порога первого запуска h₁, в течении второго периода времени В включается первый (9а) из двух насосов 9а, 9b, что вызывает отток q при энергопотреблении Р, создающий давление р. Отток q больше, чем приток в резервуар 1 сточных вод, и переменная h снижается. Нужно отметить, что функционирование только одного из двух насосов насосной станции сточных вод означает, что насосная станция сточных вод работает на половине или менее своей производительности. Таким образом, переменные , и/или C%=q/q_ref составляют намного менее 100%. Очевидно, что работа при такой низкой производительности подразумевает экономию энергии, так как большей производительности не требуется. В случае насосов с регулируемой скоростью, в качестве альтернативы, оба насоса могут работать, например, на половинной скорости. Тревожная ситуация отсутствует, так как переменная уровня не превышает порог h_m подачи сигнала тревоги (условие а)) и не увеличивается (условие b)). Первый насос 9а останавливается, когда переменная уровня снижается ниже порога остановки h₀ для предотвращения работы насоса 9а всухую.

[49] В течении третьего периода времени С приток больше, чем в течении первого периода времени А. Когда уровень сточных вод снова достигает порога первого запуска h₁, течении четвертого периода времени D включается второй (9b) из двух насосов 9а, 9b, что вызывает отток q при энергопотреблении Р, создающий давление р. Насосы могут работать попеременно для равномерного распределения между насосами продолжительности работы и соответствующего износа. В это время, однако, отток q все еще меньше, чем приток в резервуар 1 сточных вод, поэтому переменная h уровня в течении четвертого периода времени D продолжает увеличиваться.

[50] Когда уровень сточных вод достигает порога второго запуска h₂, в течении пятого периода времени Е включается первый насос 9а в дополнение к уже работающему второму насосу 9b. Теперь насосная станция сточных вод работает на максимальной производительности всех имеющихся насосов. Переменные производительности , и/или C%=q/q_ref близки к 100%. Величина оттока, близкая к q_ref, предпочтительно, равному максимальному оттоку, вызываемому двумя насосами 9а, 9b при номинальной энергопотреблении P_ref, больше, чем приток, поэтому в течении пятого периода времени К уровень h сточных вод снижается. Оба насоса 9а, 9b останавливаются, когда переменная уровня снижается ниже порога остановки h₀ для предотвращения работы насосов 9а, 9b всухую.

[51] В течении следующих периодов времени F, G и H ситуация аналогична ситуации в течении периодов времени С, D и Е с таким же притоком с единственным отличием, что первый насос 9а включается в течении периода времени G, и в течении периода времени Н к нему добавляется второй насос 9b.

[52] В течении периода времени I приток снижается до того уровня, который был в течении первого периода времени А. Следовательно, в течении периодов времени J, K и L только одного из насосов 9а, 9b достаточно для снижения уровня h сточных вод до порога остановки h₀.

[53] Периоды времени Е и Н, когда насосная станция сточных вод работает без неполадок при максимальной производительности, могут быть использованы для статистического определения номинального оттока q_ref, номинального давления р_ref и/или номинального энергопотребления P_ref. Например, наивысшие величины для нескольких циклов бесперебойной работы при максимальной производительности могут регистрироваться в качестве соответствующих номинальных величин. В течении периодов времени Е и Н выполняются следующие условия:

а) переменная h уровня ниже заданного порога h_m подачи сигнала тревоги,

b) переменная h уровня не увеличивается, и

с) переменные производительности , и/или C%=q/q_ref близки или больше порога производительности, например, 95%.

[54] На фиг. 5 показана ситуация, в которой переменная h уровня больше порога h_m подачи сигнала тревоги в течении периодов времени F и G. Начиная с периода времени Е переменная h уровня больше порога h₂, поэтому оба насоса 9а, 9b работают в течении периодов времени Е, F, G и Н на максимальной производительности с целью снижения уровня h сточных вод. Однако, приток настолько велик, что максимальной производительности насосной станции сточных вод недостаточно для предотвращения превышения переменной h уровня порога h_m подачи сигнала тревоги. В течении периодов времени G и Н приток уменьшился, поэтому насосы 9а, 9b могут снова понизить уровень h сточных вод ниже порога h_m подачи сигнала тревоги. Важно отметить, что в течении периодов времени F и G не происходит подачи модулем 13 управления сигнализацией сигнала тревоги, требующего вмешательства. В течении периодов времени Е, F, G и Н переменные производительности , и/или C%=q/q_ref близки или выше порога производительности, например, 95%. Насосная станция сточных вод работает на полную мощность, поэтому вмешательство оператора не может улучшить ситуацию.

[55] Ситуации притока, аналогичные показанным на фиг. 5, представлены на фиг. 6. Однако, в течении периода времени D, когда работает только второй насос 9b, можно заметить, что со вторым насосом 9b что-то неладно. Принимая, что оба насоса 9а, 9b идентичны и должны функционировать одинаково, очевидны более низкая величина давления р, более низкая величина мощности Р и/или более низкая величина расхода q по сравнению с периодом времени В, когда работал только первый насос 9а. В результате, когда в течении периодов времени Е, F, G и Н, чтобы снизить уровень h сточных вод, работают оба насоса, переменные производительности , и/или C%=q/q_ref ниже порога производительности, например, 95%. Поэтому в течении периода времени F подается сигнал тревоги, требующий вмешательства. В течении периода времени G сигнал тревоги отключается, так как уровень h сточных вод больше не повышается.

[56] Как описано выше, подача сигнала тревоги, требующего вмешательства, предусматривалась в течении периода времени D, когда была выявлена низкая производительность второго насоса. Следовательно, для каждого насоса i в течение периодов времени В и D производится обработка переменных удельной производительности насоса , и/или C_i%=q_i/(0.5 ∙ q_ref) с целью подачи оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, в течение периода времени D. В этом случае информация, позволяющая локализовать неполадку, указывает на неполадку второго насоса 9b. Таким образом, оператор может быстро вмешаться и принять меры в отношении второго насоса 9b до или во время подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства.

[57] Как показано на фиг. 7, переменные удельной производительности насоса , и/или C_i%=q_i/(0.5 ∙ q_ref) для обоих насосов ниже порога производительности, например, 95%. В результате, когда в течении периодов времени Е, F, G и Н, чтобы снизить уровень h сточных вод, работают оба насоса, переменные производительности , и/или C%=q/q_ref ниже порога производительности, например, 95%. Таким образом, сигнал тревоги, требующий вмешательства, подается в течении периода времени F. В течении периода времени G подача сигнала тревоги прекращается, так как уровень h сточных вод больше не повышается. Как и на фиг. 6, подача сигнала тревоги требующего вмешательства, на фиг. 7 предусматривается в течении периодов времени В и D, когда выявлена низкая производительность обоих насосов. В этом случае информация, позволяющая локализовать неполадку, указывает на засорение трубопровода по потоку ниже обоих насосов. Таким образом, оператор может быстро прочистить трубопровод по потоку ниже обоих насосов до или во время подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства.

[58] На фиг. 8 показано, что может оказаться полезным обрабатывать более одной переменной производительности. Избыточность позволяет не только сократить число ошибок, но и получить дополнительную информацию о причине чрезвычайной ситуации. На фиг. 8 показано три различных сценария I, II и III с аналогичным изменением уровня h сточных вод во времени, но разным изменением переменных производительности. Первый сценарий I вызван засорением одного из насосов. Второй сценарий II вызван возникновением обратного потока в резервуар 1 сточных вод. Третий сценарий III вызван засорением трубопровода по потоку ниже обоих насосов.

[59] Переменная производительности C%=q/q_ref во всех трех сценариях I, II и III ниже порога производительности, равного 95%. Во всех трех сценариях I, II и III модуль 13 управления сигнализацией на основании переменной производительности C%=q/q_ref будет подавать сигнал тревоги, пока уровень h сточных вод выше порога h_m подачи сигнала тревоги и еще увеличивается.

[60] Однако, если бы модуль 13 управления сигнализацией производил обработку только переменной производительности , в третьем сценарии III засорения трубопровода по потоку ниже обоих насосов р%>105%. Поэтому, когда осуществляется обработка пары переменных производительности (С%, р%), может быть подан сигнал тревоги и оповещение, касающееся производительности, позволяющее локализовать неполадку, указывающие на засорение трубопровода по потоку ниже обоих насосов.

[61] Точно так же, если бы модуль 13 управления сигнализацией производил обработку только переменной производительности , во втором сценарии II обратного потока в резервуар 1 Р%>105%. Поэтому, когда осуществляется обработка пары переменных производительности (С%, р%), может быть подан сигнал тревоги и оповещение, касающееся производительности, позволяющее локализовать неполадку, указывающее на появление обратного потока в резервуар 1. Точно так же, в первом сценарии I неполадка в одном из насосов может быть выявлена путем обработки пары переменных производительности (р%, Р%). Предпочтительно, для выявления того, в каком из насосов имеется неполадка, может производиться обработка пары переменных удельной производительности насоса (Ci%, pi%), (Ci%, Pi%) и/или (pi%, Pi%).

[62] На фиг. 9 представлен один из примеров стадий способа управления сигнализацией на насосной станции сточных вод. На первой стадии 901 номинальные величины производительности C_ref, p_ref and/or P_ref могут быть определены статистически во время бесперебойной работы насосной станции сточных вод. На второй стадии 903 может быть произведена обработка по меньшей мере одной переменной уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара 1 сточных вод, и по меньшей мере одной переменной производительности , и/или C%=q/q_ref. Стадия 903 обработки переменных уровня и производительности может быть осуществлена до или во время стадии 901 определения номинальных величин производительности. В этом случае для начала обработки переменных производительности могут быть использованы заранее заданные номинальные величины производительности. На следующей стадии 905 осуществляется проверка того, выполняются ли следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная h уровня находится вблизи или выше заданного порога h_m подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная h уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна из переменных производительности , и/или C%=q/q_ref ниже порога производительности, например, 95%.

[63] Если на стадии 905 все условия выполнены, на стадии 907 происходит подача сигнала тревоги, требующего вмешательства. Если на стадии 905 выполнены не все условия, может последовать дополнительная проверка 909 того, выполняются ли следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная h уровня находится вблизи или выше заданного порога h_m подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная h уровня увеличивается, и

с) по меньшей мере одна из переменных производительности , и/или C%=q/q_ref находится вблизи или выше порога производительности, например, 95%.

[64] Если на стадии 909 все условия выполнены, на стадии 911 происходит подача информационного оповещения. Это означает, что вероятно неизбежное переполнение, и вмешательство оператора было бы напрасным. Если на стадии 909 выполнены не все условия, может последовать дополнительная проверка 913 того, выполняются ли следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная уровня ниже заданного порога подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня не увеличивается, и

с) по меньшей мере одна переменная производительности близка или превышает порог производительности.

[65] Если на стадии 913 выполняются все условия, насосная станция сточных вод функционирует надлежащим образом без выявленных неполадок, поэтому может быть снова осуществлена первая стадия 901 определения величин номинальной производительности.

[66] В приведенном выше описании, где бы не упоминались целые числа или элементы, которые имеют известные, очевидные или предсказуемые эквиваленты, такие эквиваленты включаются в описание, как если бы они были упомянуты индивидуально. Для определения истинного объема настоящего изобретения следует обращаться к формуле изобретения, которую нужно рассматривать как охватывающую все подобные эквиваленты. Читателю также будет понятно, что целые числа или отличительные особенности, приводимые в описании, которые описаны как необязательные, предпочтительные, преимущественные, пригодные и т.п., используются по выбору и не ограничивают объем независимых пунктов формулы изобретения.

[67] Описанные выше варианты осуществления изобретения следует воспринимать как пояснительные примеры изобретения. Нужно понимать, что любая отличительная особенность, описанная в связи с любым одним из вариантов осуществления изобретения, может быть применена отдельно или в сочетании с другими описанными отличительными особенностями, а также может быть применена в сочетании с одной или несколькими отличительными особенностями любого другого варианта осуществления изобретения или в сочетании с любыми другими вариантами осуществления изобретения. Хотя в документе показан и описан по меньшей мере один примерный вариант осуществления изобретения, следует понимать, что для специалистов в данной области очевидны другие модификации, замены и альтернативы, которые могут быть введены без отступления от объема существа изобретения, описанного в данном документе, и что настоящая заявка подразумевает охват любых адаптаций и видоизменений конкретных описанных вариантов осуществления изобретения.

[68] Кроме того, термин «включающий» не исключает другие элементы или стадии, артикль «а» или слово «one» не исключают множественное число. Кроме этого, характеристики или стадии, которые описаны со ссылкой на один из приведенных выше примерных вариантов осуществления изобретения, также могут быть применены в сочетании с другими характеристиками или стадиями других описанных выше вариантов осуществления изобретения. Стадии способа могут быть осуществлены в любом порядке или параллельно или могут образовывать часть или более детальную версию другой стадии способа. Следует понимать, что в объем патента должны быть включены все подобные модификации, как обоснованно и надлежащим образом подпадающие под объем усовершенствования существующей техники. Такие модификации, замены и альтернативы могут быть сделаны без отступления от существа и объема изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения и ее законными эквивалентами.

[69] Перечень ссылочных позиций

1 резервуар сточных вод

3 впуск

5 датчик уровня

7 выпуск

9а, 9b насосы

11 трубопровод

13 модуль управления сигнализацией

15 сигнальное соединение между датчиком уровня и модулем управления сигнализацией

17 сигнальное соединение между датчиком давления и модулем управления сигнализацией

19 датчик давления

21 сигнальное соединение между насосом(насосами) и модулем управления сигнализацией

23 сигнальное соединение между датчиком расхода и модулем управления сигнализацией

25 датчик расхода

27 устройство вывода

901 определение величин номинальной производительности

903 обработка переменных уровня и производительности

905 проверка условий подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства

907 подача сигнала тревоги, требующего вмешательства

909 проверка условий подачи информационного оповещения

911 подача информационного оповещения

913 проверка условий для определения величин номинальной производительности

р% переменная производительности, основанная на давлении

Р% переменная производительности, основанная на энергопотреблении насоса(насосов)

С% переменная производительности, основанная на расходе

р_ref номинальная производительность, основанная на давлении

P_ref номинальная производительность, основанная на энергопотреблении насоса(насосов)

C_ref номинальная производительность, основанная на расходе

p_i% переменная удельной производительности насоса, основанная на давлении

P_i% переменная удельной производительности насоса, основанная на энергопотреблении насоса(насосов)

C_i% переменная удельной производительности насоса, основанная на расходе

h переменная уровня сточных вод

h₀ порог остановки

h₁ порог первого запуска

h₂ порог второго запуска

h_m порог подачи сигнала тревоги

Н высота резервуара сточных вод

Изобретение относится к модулю (13) управления сигнализацией для насосной станции сточных вод, где по меньшей мере один насос (9a, 9b) выполнен с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод. Модуль управления сигнализацией выполнен с возможностью обработки по меньшей мере одной переменной (h) уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара (1) сточных вод, и по меньшей мере одной переменной (р%, Р%, С%) производительности, указывающей на производительность насосной станции сточных вод. Переменная (р%, Р%, С%) производительности определена относительно определенной статистически номинальной производительности (p_ref, P_ref, C_ref). Модуль (13) управления сигнализацией выполнен с возможностью подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства, только если выполнены все следующие условия: а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня близка или превышает заданный порог (h_m) подачи сигнала тревоги, b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня увеличивается и с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности меньше порога производительности. Способ эксплуатации насосной станции сточных вод включает в себя этапы, на которых: статистически определяют (901) номинальную производительность (p_ref, P_ref, C_ref); определяют по меньшей мере одну переменную (р%, Р%, С%) производительности, указывающую на производительность насосной станции сточных вод относительно номинальной производительности (p_ref, P_ref, C_ref); осуществляют обработку (903) по меньшей мере одной переменной (h) уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара (1) сточных вод, и по меньшей мере одной переменной (р%, Р%, С%) производительности и осуществляют подачу (907) сигнала тревоги, требующего вмешательства, только если выполнены все следующие условия: а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня близка или превышает заданный порог (h_m) подачи сигнала тревоги, b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня увеличивается и с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности меньше порога производительности. Обеспечивается уменьшение количества ложных тревог из-за изменения номинальной производительности. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Модуль (13) управления сигнализацией для насосной станции сточных вод с по меньшей мере одним насосом (9а, 9b), расположенным с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод, при этом модуль (13) управления сигнализацией выполнен с возможностью обработки по меньшей мере одной переменной (h) уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара (1) сточных вод, и по меньшей мере одной переменной (р%, Р%, С%) производительности, указывающей на производительность насосной станции сточных вод, причем переменная (р%, Р%, С%) производительности определена относительно определенной статистически номинальной производительности (p_ref, P_ref, C_ref), при этом модуль (13) управления сигнализацией выполнен с возможностью подачи сигнала тревоги, требующего вмешательства, только если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня близка или превышает заданный порог (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности меньше порога производительности.

2. Модуль (13) управления сигнализацией по п. 1, дополнительно выполненный с возможностью подачи информационного оповещения, если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня близка или превышает заданный порог(h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня (h) увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности близка или превышает порог производительности.

3. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, выполненный с возможностью статистического определения номинальной производительности (p_ref, P_ref, C_ref), в течение периода времени, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня меньше заданного порога (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня не увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности близка или превышает порог производительности.

4. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на:

- переменной расхода (q), указывающей на расход вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод,

- переменной давления (р), указывающей на давление вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод, и/или

- переменной мощности (Р), указывающей на гидравлическую мощность, обеспечиваемую по меньшей мере одним насосом (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод.

5. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на по меньшей мере одном сигнале давления (р) или сигнале расхода (q), подаваемом по меньшей мере одним датчиком (19) давления или датчиком (25) расхода, соответственно, вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b).

6. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на электрической переменной, такой как мощность, напряжение и/или ток, потребляемые по меньшей мере одним насосом (9а, 9b).

7. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на соотношении реального давления (р) вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод и номинального давления (p_ref), определенного в течение периода, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня меньше заданного порога (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня не увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности близка или превышает порог производительности.

8. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, дополнительно выполненный с возможностью обработки множества переменных (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса, каждая из которых указывает на производительность одного из множества насосов (9а, 9b), установленных для нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод.

9. Модуль (13) управления сигнализацией по п. 8, дополнительно выполненный с возможностью подачи оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) только одна из переменных (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса (9а, 9b),

b) только одна из переменных (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса не ниже порога производительности, что указывает на обратный поток через соответствующий насос (9а, 9b), когда он выключен, или

с) все переменные (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса ниже порога производительности или выше верхнего порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов (9а, 9b).

10. Модуль (13) управления сигнализацией по любому из предшествующих пунктов, дополнительно выполненный с возможностью обработки множества пар ([C_i%, p_i%], [C_i%, P_i%], [p_i%, P_i%]), состоящих из первой переменной удельной производительности насоса и второй переменной удельной производительности насоса, при этом каждая пара ([C_i%, p_i%], [C_i%, P_i%], [p_i%, P_i%]) указывает на производительность одного из множества насосов (9а, 9b), расположенных с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод, при этом модуль (13) управления сигнализацией выполнен с возможностью подачи оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) и первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса, и вторая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса только одного из насосов (9а, 9b) ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса (9а, 9b),

b) первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса только одного из насосов (9а, 9b) не ниже порога производительности, что указывает на обратный поток через соответствующий насос (9а, 9b), когда он выключен,

с) первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b) выше верхнего порога производительности и вторая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b) не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов (9а, 9b), или

d) первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b), за исключением одного насоса (9а, 9b), выше верхнего порога производительности и вторая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b), за исключением указанного одного насоса (9а, 9b), не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов (9а, 9b) и неполадки указанного одного насоса (9а, 9b).

11. Способ эксплуатации насосной станции сточных вод, где по меньшей мере один насос (9а, 9b) выполнен с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод, при этом способ включает в себя этапы, на которых:

- статистически определяют (901) номинальную производительность (p_ref, P_ref, C_ref);

- определяют по меньшей мере одну переменную (р%, Р%, С%) производительности, указывающую на производительность насосной станции сточных вод относительно номинальной производительности (p_ref, P_ref, C_ref);

- осуществляют обработку (903) по меньшей мере одной переменной (h) уровня, указывающей на уровень заполнения резервуара (1) сточных вод, и по меньшей мере одной переменной (р%, Р%, С%) производительности и

- осуществляют подачу (907) сигнала тревоги, требующего вмешательства, только если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня близка или превышает заданный порог (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности меньше порога производительности.

12. Способ по п. 11, дополнительно включающий в себя этап, на котором осуществляют:

- подачу (911) информационного оповещения, если выполнены все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня близка или превышает заданный порог (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная уровня (h) увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности близка или превышает порог производительности.

13. Способ по любому из пп. 11, 12, в котором осуществляют статистическое определение (901) номинальной производительности (p_ref, P_ref, C_ref) в течение периода времени, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня меньше заданного порога (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня не увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности близка или превышает порог производительности.

14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором по меньшей мере одна переменная производительности основана на:

- переменной расхода (q), указывающей на расход вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод,

- переменной давления (р), указывающей на давление вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод, и/или

- переменной мощности (Р), указывающей на гидравлическую мощность, обеспечиваемую по меньшей мере одним насосом (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод.

15. Способ по любому из пп. 11-14, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на по меньшей мере одном сигнале давления (р) или сигнале расхода (q), подаваемом по меньшей мере одним датчиком (19) давления или датчиком (25) расхода, соответственно, вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b).

16. Способ по любому из пп. 11-15, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на электрической переменной, такой как мощность, напряжение и/или ток, потребляемые по меньшей мере одним насосом (9а, 9b).

17. Способ по любому из пп. 11-16, в котором по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности основана на соотношении реального давления (р) вблизи или по потоку ниже выпуска по меньшей мере одного насоса (9а, 9b) при нагнетании сточных вод из резервуара (1) сточных вод и номинального давления (p_ref), определенного в течение периода, когда выполняются все следующие условия:

а) по меньшей мере одна переменная (h) уровня меньше заданного порога (h_m) подачи сигнала тревоги,

b) по меньшей мере одна переменная (h) уровня не увеличивается и

с) по меньшей мере одна переменная (р%, Р%, С%) производительности близка или превышает порог производительности.

18. Способ по любому из пп. 11-17, дополнительно включающий в себя этап, на котором осуществляют:

- обработку множества переменных (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса, каждая из которых указывает на производительность одного из множества насосов (9а, 9b), установленных для нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод.

19. Способ по п. 18, дополнительно включающий в себя этап, на котором осуществляют:

- подачу оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) только одна из переменных (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса (9а, 9b),

b) только одна из переменных (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса не ниже порога производительности, что указывает на обратный поток через соответствующий насос (9а, 9b), когда он выключен, или

с) все переменные (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса выше верхнего порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов (9а, 9b).

20. Способ по любому из пп. 11-19, дополнительно включающий в себя этапы, на которых осуществляют:

- обработку множества пар ([C_i%, p_i%], [C_i%, P_i%], [p_i%, P_i%]), состоящих из первой переменной удельной производительности насоса и второй переменной удельной производительности насоса, при этом каждая пара ([C_i%, p_i%], [C_i%, P_i%], [p_i%, P_i%]) указывает на производительность одного из множества насосов (9а, 9b), расположенных с возможностью нагнетания сточных вод из резервуара (1) сточных вод, и

- подачу оповещения, связанного с производительностью, содержащего информацию, позволяющую локализовать неполадку, при этом информация о локализации неполадки основана на одном из следующего:

а) и первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса, и вторая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса только одного из насосов ниже порога производительности, что указывает на неполадки соответствующего насоса (9а, 9b),

b) первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса только одного из насосов (9а, 9b) не ниже порога производительности, что указывает на неполадки по потоку ниже соответствующего насоса (9а, 9b),

с) первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b) выше верхнего порога производительности и вторая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b) не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов (9а, 9b), или

d) первая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b), за исключением одного насоса (9а, 9b), выше верхнего порога производительности и вторая переменная (p_i%, P_i%, C_i%) удельной производительности насоса всех насосов (9а, 9b), за исключением указанного одного насоса (9а, 9b), не ниже порога производительности, что указывает на засорение трубопровода по потоку ниже всех насосов (9а, 9b) и неполадки указанного одного насоса (9а, 9b).