一種用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置及使用方法
【專利摘要】本發明提出一種用于在軟黏土地基或軟土地基中真空排水時使用的主輔泵變頻控制可調真空裝置及其使用方法。該低真空提供裝置由主真空泵和輔助真空泵并聯而成，通過電接點真空表控制兩個真空泵的啟動和關閉，通過調節電接點真空表的上下限真空壓力控制參數，將該真空提供裝置提供的真空度穩定在某一個預設值上，同時對輔助真空泵進行變頻控制，減少能耗。該低真空提供裝置特別設置了真空罐和漏氣保護電磁閥開關，主泵和輔泵通過管道分別與真空罐相連，管道的啟閉通過電接點真空表和兩個電磁閥控制。本發明采用模塊化設計，可以在－0～－100kPa范圍內任意設定真空度。使用時設備安裝簡單，操作簡便，節約電能，效率高。
【專利說明】—種用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置及使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在軟黏土地基或軟土地基中真空排水時使用的主輔泵變頻控制可調真空裝置及使用方法，是特別針對于淤泥堆場和吹填場地在真空排水條件下，排水體容易被淤泥層淤積的情況而設計的防淤積低真空提供裝置及其操作方法，屬于巖土工程及環境工程等相關【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在河道疏浚清淤工程和圍海造田工程中，都會遇到高含水率土體的吹填固結問題。對于吹填了高含水率淤泥的場地來說，若是場地的排水不暢或是吹填土體粘粒含量較高，則固結沉降將是一個漫長的過程。在這個漫長的過程當中，經過長時間的風吹日曬表面蒸發，在吹填土層表面會形成一層較厚的硬殼層，夾雜著草本植物的根莖殘渣，使得表層土具有一定的表觀強度，但是大多數工程監測結果表明，在地下一定深度處土體仍然保持著很高的含水率，甚至是一種接近初始狀態的半流體形態；雖然表層土體具有一定的強度并且可以行人，但是對于一些小型的鉆探機械都很難進入場地，更不用提大型機械了。對于急于用地開展進一步工程的項目和盡快復耕的征地工程來說，如何快速地降低堆場中高含水率淤泥的含水率，提高固結度，增加承載力是關鍵的問題，因此需要采用人為手段加快排水過程。現行排水措施中，以真空抽水的效率最高，但是在稀軟的高含水率淤泥堆場中進行真空抽水一段時間后，排水體的周圍會出現厚厚一層包裹泥層，阻礙了排水體與外部淤泥的接觸，降低了排水的速度，研究表明，采用一 30?一 SOkPa低真空排水的方法，避免使用接近一 IOOkPa的高真空進行排水，可以較好避免排水體淤堵的發生。故急需開發出一種在淤泥場地或吹填場地中真空排水時使用的低真空提供裝置，并可以按照施工要求任意設置所需的低真空壓力，以解決工程中實際的問題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提出一種用于在軟黏土地基或軟土地基中真空排水時使用的主輔泵變頻控制可調真空裝置及其使用方法，可以按照施工要求任意設置所需的低真空壓力，防止淤泥排水體發生淤堵現象，解決普通真空源在淤泥堆場中抽水時易出現的淤堵和效率低下問題。本發明主要適用地質場所是淤泥堆場和淤泥吹填場地，其下具有稀軟淤泥層，并且具有一定的流動性。同時亦能適用于對真空度大小有控制要求的場所。
[0004]本發明的解決方案
本發明提出一種用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置及其使用方法，其整體結構包含10個部分:1)主真空泵，2)輔助真空泵，3)變頻器，4)遠傳壓力表，5)主輔泵控制電接點真空表，6)管道連通控制電接點真空表，7)漏氣保護電磁閥控制電接點真空表，8)真空罐，9)管道連通控制電磁閥，10)漏氣保護電磁閥。
[0005]其中I)主真空泵是抽氣工作體積較大的真空泵，在裝置運行的初期，迅速抽氣，使真空罐內的真空度快速逼近預設值，主真空泵的電源兩相分別與電源火線和電接點真空表的下限端零線電連接，另一相接地；
其中2)輔助真空泵是抽氣工作體積較小的真空泵，在真空罐內的真空度接近預設值時開始運轉，緩慢增加真空度至預設值，并維持真空度在預設值附近，輔助真空泵的輸入電源兩相分別與變頻器兩相電連接，另一相接地；
其中3)變頻器對輔助真空泵進行變頻控制，在達到目標真空度后，降低輔助真空泵的電機轉速，低于目標真空度時，提高輔助真空泵的電機轉速，變頻器輸入端零線與主輔泵控制電接點真空表上限端電連接，變頻器輸入端火線與電源火線電連接，變頻器輸出端的兩相與輔助真空泵輸入兩相分別電連接，變頻器的反饋控制輸入端與遠傳壓力表電連接；其中4)遠傳壓力表用來反饋真空罐中的真空壓力電訊號至變頻器，其輸出端與變頻器反饋輸入端電連接，其壓力傳感端與真空罐通過真空管道相接；
其中5)主輔泵控制電接點真空表控制主真空泵和輔助真空泵的啟動停止，其總線與電源零線電連接，下限端與主真空泵零線電連接，上限端與變頻器輸入端零線電連接，并通過真空管道與真空罐相通；
其中6)管道連通控制電接點真空表分別控制主真空泵和輔助真空泵與真空罐連接管道上兩個電磁閥的啟閉，保證真空泵在運行時與真空罐相通，保證真空泵在停止時與真空罐斷開，其總線與電磁閥電源零線電連接，下限端與主真空泵管道上的電磁閥零線電連接，上限端與輔助真空泵管道上的電磁閥零線電連接，并通過真空管道與真空罐相通；
其中7)漏氣保護電磁閥控制電接點真空表控制真空罐上的漏氣保護電磁閥的啟閉，當真空罐中真空度超過某一設定限值，控制漏氣保護電磁閥打開，釋放真空負壓，低于設定限值時關閉漏氣保護電磁閥，其總線與電磁閥電源零線電連接，上限端與漏電保護電磁閥零線電連接，下限空置，并通過真空管道與真空罐相通；
其中8)真空罐是密封罐體，通過真空管道與主真空泵和輔助真空泵連接，并接有主輔泵控制電接點真空表、管道連通控制電接點真空表、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表和遠傳真空表，真空罐通過漏氣保護電磁閥與大氣相接，并留有真空提供接口對外界提供真空負壓；
其中9)管道連通控制電磁閥控制主真空泵和輔助真空泵與真空罐連接管道的連通性，保證真空泵在運行時與真空罐相通，保證真空泵在停止時與真空罐斷開，主真空泵管道的電磁閥零線與管道連通控制電接點真空表下限電連接，輔助真空泵管道的電磁閥零線與管道連通控制電接點真空表上限電連接,兩個電磁閥的火線均與電磁閥電源火線電連接；其中10)漏氣保護電磁閥控制真空罐與大氣的連通性，當真空罐中真空度超過某一設定限值，漏氣保護電磁閥打開，釋放真空負壓，低于設定限值時漏氣保護電磁閥關閉，漏氣保護電磁閥電源零線與漏氣保護電磁閥控制電接點真空表上限端電連接，火線與電磁閥電源火線電連接。
[0006]使用方法:
1)、將真空罐上的真空提供接口與外界需求設備相接；
2)、將主輔泵控制電接點真空表和管道連通控制電接點真空表的下限指針調至目標真空度以下I?2kPa，將上限指針調至目標真空度以下I?2kPa ；
3)、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表上限指針調至目標真空度以上某一限值； 4 )、接通管道連通控制電磁閥電源和漏氣保護電磁閥電源；
5)、接通主真空泵和輔助真空泵電源，開始抽氣；
6)、當真空壓力達到目標真空度以下I?2kPa，主真空泵停止運轉時，變頻器電源接通，預設定變頻器參數:旋轉頻率旋鈕，逐步增加輔助真空泵電機轉速，當遠傳壓力表示數達到目標真空壓力時，測定此時的反饋電壓值作為需要的設定參數，重新啟動變頻器，對輔助真空泵進行變頻控制；
7)、實時監測真空罐上3個電接點真空表的讀數，微調節主輔泵控制電接點真空表的上下限指針，盡量減少主真空泵的啟動次數，保證真空罐中的真空負壓在預定值附近。
[0007]本發明的優點
本發明提出的用于在軟黏土地基或軟土地基中真空排水時使用的主輔泵變頻控制可調真空裝置及使用方法，可以提供施工需要的不同大小的真空壓力，根據施工參數的不同，設置所需目標真空度，在低真空度條件下克服淤泥層真空排水時排水體易于被泥層淤積導致排水效率降低的缺點；該裝置結構采用模塊化設計，可以方便地安裝拆卸維修，變頻運行使用節能高效，輕質，操作簡便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明主輔泵變頻控制可調真空裝置
圖中:I主真空泵，2輔助真空泵，3變頻器，4遠傳壓力表，5主輔泵控制電接點真空表，6管道連通控制電接點真空表，7漏氣保護電磁閥控制電接點真空表，8真空罐，9管道連通控制電磁閥，10漏氣保護電磁閥，11真空提供接口。
[0009]具體實施步驟:
一種用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置及其使用方法，其整體結構包含10個部分:主真空泵1)，輔助真空泵2)，變頻器3)，遠傳壓力表4)，主輔泵控制電接點真空表5)，管道連通控制電接點真空表6)，漏氣保護電磁閥控制電接點真空表7)，真空罐8)，管道連通控制電磁閥9)，漏氣保護電磁閥10)。
[0010]主真空泵I)的電源兩相分別與電源火線和電接點真空表5)的下限端零線電連接，另一相接地；
輔助真空泵2)的輸入電源兩相分別與變頻器3)兩相電連接，另一相接地；
變頻器3)的輸入端零線與主輔泵控制電接點真空表5)上限端電連接，變頻器3)的輸入端火線與電源火線電連接，變頻器3)輸出端的兩相與輔助真空泵2)輸入兩相分別電連接，變頻器3)的反饋控制輸入端與遠傳壓力表4)電連接；
遠傳壓力表4)的輸出端與變頻器3)反饋輸入端電連接，其壓力傳感端與真空罐8)通過真空管道相接；
主輔泵控制電接點真空表5)的總線與電源零線電連接，下限端與主真空泵I)零線電連接，上限端與變頻器3)輸入端零線電連接，并通過真空管道與真空罐8)相通；
管道連通控制電接點真空表6)的總線與電磁閥電源零線電連接，下限端與主真空泵
I)管道上的電磁閥零線電連接，上限端與輔助真空泵2)管道上的電磁閥零線電連接，并通過真空管道與真空罐8)相通；
漏氣保護電磁閥控制電接點真空表7)的總線與電磁閥電源零線電連接，上限端與漏氣保護電磁閥10)零線電連接，下限空置，并通過真空管道與真空罐8)相通；
真空罐8)是密封罐體，通過真空管道與主真空泵I)和輔助真空泵2)連接，并接有主輔泵控制電接點真空表5)、管道連通控制電接點真空表6)、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表7)和遠傳真空表4)，真空罐8)通過漏氣保護電磁閥10)與大氣相接，并留有真空提供接口 11)對外界提供真空負壓；
主真空泵管道連通控制電磁閥9)零線與管道連通控制電接點真空表6)下限電連接，輔助真空泵管道連通控制電磁閥9)零線與管道連通控制電接點真空表6)上限電連接，兩個電磁閥的火線均與電磁閥電源火線電連接；
漏氣保護電磁閥10)電源的零線與漏氣保護電磁閥控制電接點真空表7)上限端電連接，火線與電磁閥電源火線電連接。
[0011]一種如上所述用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置的使用方法:
1、將真空罐8)上的真空提供接口11)與外界需求設備相接；
2、將主輔泵控制電接點真空表5)和管道連通控制電接點真空表6)的下限指針調至目標真空度以下I?2kPa，將上限指針調至目標真空度以下I?2kPa ；
3、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表7)上限指針調至目標真空度以上某一限值；
4、接通管道連通控制電磁閥9)電源和漏氣保護電磁閥10)電源；
5、接通主真空泵I)和輔助真空泵2)電源，開始抽氣；
6、當真空壓力達到目標真空度以下I?2kPa，主真空泵I)停止運轉時，變頻器3)電源接通，預設定變頻器3)參數:旋轉頻率旋鈕，逐步增加輔助真空泵2)電機轉速，當遠傳壓力表4)示數達到目標真空壓力時，測定此時的反饋電壓值作為需要的設定參數，重新啟動變頻器3)，對輔助真空泵2)進行變頻控制；
7、實時監測真空罐8)上3個電接點真空表的讀數，微調節主輔泵控制電接點真空表5)的上下限指針，盡量減少主真空泵I)的啟動次數，保證真空罐8)中的真空負壓在預定值附近。
【權利要求】
1.一種用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置，其整體結構包含:主真空泵、輔助真空泵、變頻器、遠傳壓力表、主輔泵控制電接點真空表、管道連通控制電接點真空表、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表、真空罐、管道連通控制電磁閥、漏氣保護電磁閥，其特征是: 所述的主真空泵的電源兩相分別與電源火線和電接點真空表的下限端零線電連接，另一相接地； 所述的輔助真空泵的輸入電源兩相分別與變頻器兩相電連接，另一相接地； 所述的變頻器輸入端零線與主輔泵控制電接點真空表上限端電連接，變頻器輸入端火線與電源火線電連接，變頻器輸出端的兩相與輔助真空泵輸入兩相分別電連接，變頻器的反饋控制輸入端與遠傳壓力表電連接； 所述的遠傳壓力表的輸出端與變頻器反饋輸入端電連接，其壓力傳感端與真空罐通過真空管道相接； 所述的主輔泵控制電接點真空表的總線與電源零線電連接，下限端與主真空泵零線電連接，上限端與變頻器輸入端零線電連接，并通過真空管道與真空罐相通； 所述的管道連通控制電接點真空表的總線與電磁閥電源零線電連接，下限端與主真空泵管道上的電磁閥零線電連接，上限端與輔助真空泵管道上的電磁閥零線電連接，并通過真空管道與真空罐相通； 所述的漏氣保護電磁閥控制電接點真空表的總線與電磁閥電源零線電連接，上限端與漏電保護電磁閥零線電連接，下限空置，并通過真空管道與真空罐相通； 所述的真空罐是密封罐體，通過真空管道與主真空泵和輔助真空泵連接，并接有主輔泵控制電接點真空表、管道連通控制電接點真空表、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表和遠傳真空表，真空罐通過漏氣保護電磁閥與大氣相接，并留有真空提供接口對外界提供真空負壓； 所述的主真空泵管道連通控制電磁閥零線與管道連通控制電接點真空表下限電連接，輔助真空泵管道連通控制電磁閥零線與管道連通控制電接點真空表上限電連接，兩個電磁閥的火線均與電磁閥電源火線電連接； 所述的漏氣保護電磁閥電源的零線與漏氣保護電磁閥控制電接點真空表上限端電連接，火線與電磁閥電源火線電連接。
2.一種基于權利要求1所述的用于淤泥排水的主輔泵變頻控制可調真空裝置的使用方法: (1)、將真空罐上的真空提供接口與外界需求設備相接； (2)、將主輔泵控制電接點真空表和管道連通控制電接點真空表的下限指針調至目標真空度以下1-2kPa，將上限指針調至目標真空度以下1-2kPa ； (3)、漏氣保護電磁閥控制電接點真空表上限指針調至目標真空度以上某一限值； (4)、接通管道連通控制電磁閥電源和漏氣保護電磁閥電源； (5)、接通主真空泵和輔助真空泵電源，開始抽氣； (6)、當真空壓力達到目標真空度以下1-2kPa，主真空泵停止運轉時，變頻器電源接通，預設定變頻器參數:旋轉頻率旋鈕，逐步增加輔助真空泵電機轉速，當遠傳壓力表示數達到目標真空壓力時，測定此時的反饋電壓值作為需要的設定參數，重新啟動變頻器，對輔助真空泵進行變頻控制； 7)、實時監測真空罐上3個電接點真空表的讀數，微調節主輔泵控制電接點真空表的上下限指針，保證 真空罐中的真空負壓在預定值附近。
【文檔編號】E02D3/10GK103452095SQ201310361218
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月19日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】周源, 高玉峰, 陸志浩, 張凌云, 邱月, 楊清杰, 林賚諦 申請人:河海大學