CN102758768A - 水泵出口气动蝶阀系统 - Google Patents

Abstract

一种水泵出口气动蝶阀系统，由交流电源电导线并联远程控制柜、不间断电源和气泵，远程控制柜电导线并联电机和阀门控制器，不间断电源导线连接阀门控制器，阀门控制器既通过导线经开阀电磁阀或关阀电磁阀分别连接中线式气动蝶阀，又与远程控制柜互为回馈信号连接，电机连接的水泵通过带有出水管的中线式气动蝶阀由气管与气泵连接构成。正常启动水泵时，中线式气动蝶阀在水泵启动数秒时长后开启；在正常关停水泵时，中线式气动蝶阀提前关闭数秒时长后再关停水泵；在异常停电水泵停机时，中线式气动蝶阀立即被关闭的运行状态。本发明能耗低、流体损失小、与现有同类技术相比制造成本低廉，更便于在冶金、电力、化工等诸多行业应用推广。

Description

水泵出口气动蝶阀系统

技术领域

本发明涉及一种控制水泵运行系统，特别是涉及一种水泵出口气动蝶阀系统。

背景技术

水泵出口管路为高压管路，意外停电或正常停止状态时，水泵出口管路中的水均有倒流趋势，为防止水倒流，水泵出口一般设置止回阀。止回阀只允许水流单方向流过而阻断其反向流动，止回阀都会产生较大的流动阻力，因而加大水泵运行时的功率消耗。为此，在设计、制造止回阀时，人们力图减小止回阀造成的阻力。但是，由于结构原因，目前各类止回阀的阻力依然较大。针对这一问题，现有技术中有针对蝶阀构造进行改进的技术方案，例如中国专利CN 86 2 09336 U公开的“节能缓闭止回蝶阀”，中国专利ZL 200520060150.8公开的“蝶形液控水泵阀”，这些技术的共同特点是采用了特殊的偏心蝶阀，或复杂的蓄能机构，因而制作难度大，成本高；中国专利ZL200510134606 公开的“循环泵出口蝶阀控制装置” 针对的是液压蝶阀，旨在减少漏油压力损失，缓解补油泵的频繁启动问题；中国专利ZL 200510094738公开的“失电关闭的电动蝶阀”可以有效解决所述技术问题，但同样是复杂的机械构造制约了其推广应用。

既有应用中，除了要求止回阀阻力小和阻止水倒流外，在水泵启动或停止时，还需要水泵出口阀门关闭，以避免启动时大电流和停泵时切断大电流对电力器件的冲击破坏，如何解决上述技术难点，已成为一个新的课题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，给出一种水流阻力小、水泵能耗低、成本低廉的水泵出口气动蝶阀系统。该水泵出口气动蝶阀系统正常启动水泵时，中线式气动蝶阀在水泵启动数秒时长后开启；正常关停水泵时，中线式气动蝶阀提前关闭数秒时长后再关停水泵；异常停电水泵停机时，中线式气动蝶阀立即被关闭，以防止出口管内的高压水倒流。

本发明的目的是能够实现的。本发明水泵出口气动蝶阀系统包括220V交流电源、电机和水泵。本发明水泵出口气动蝶阀系统的特征在于：所述220V交流电源通过电导线并联远程控制柜、不间断电源和气泵，所述远程控制柜通过电导线并联所述电机接线端子和阀门控制器，所述不间断电源通过电导线连接阀门控制器，所述阀门控制器一方面通过电导线经开阀电磁阀或关阀电磁阀分别连接中线式气动蝶阀，另一方面通过反馈信号与所述远程控制柜互为回馈信号连接，所述电机由联轴器连接的所述水泵通过出口法兰盘连接所述中线式气动蝶阀，所述中线式气动蝶阀通过气管与所述气泵连接，所述中线式气动蝶阀的出口连接出水管道。

本发明水泵出口气动蝶阀系统，其中所述阀门控制器为分立继电器组或PLC方式编程控制器。

本发明水泵出口气动蝶阀系统，其中所述气泵为带储气罐的空气压缩机。

本发明水泵出口气动蝶阀系统与现有技术不同之处在于本发明水泵出口气动蝶阀系统是将一个中线式气动蝶阀安装在水泵出口，中线式气动蝶阀由阀门控制器根据水泵供电状态或现场及远程指令进行工作，使本发明水泵出口气动蝶阀系统达到了：在正常启动水泵时，中线式气动蝶阀在水泵启动数秒时长后开启；在正常关停水泵时，中线式气动蝶阀提前关闭数秒时长后再关停水泵；在异常停电水泵停机时，中线式气动蝶阀立即被关闭的运行状态。本发明水泵出口气动蝶阀系统能耗低、流体损失小、与现有同类技术相比制造成本低廉，更便于在冶金、电力、化工等诸多行业应用推广。

下面结合附图对本发明的水泵出口气动蝶阀系统作进一步说明。

附图说明

图1为本发明水泵出口气动蝶阀系统的结构示意图。

图2为本发明水泵出口气动蝶阀系统现场控制模式时序图。

图3为本发明水泵出口气动蝶阀系统远程控制模式时序图。

图4为本发明水泵出口气动蝶阀系统异常断电时序图。

图5为本发明水泵出口气动蝶阀系统不间断电源原理图。

图6为本发明水泵出口气动蝶阀系统水泵工作时J3继电器原理图。

图7为本发明水泵出口气动蝶阀系统中分立继电器组电原理图。

图8为本发明水泵出口气动蝶阀系统中远程控制“启动”按钮部分的局部电原理图。

图9为本发明水泵出口气动蝶阀系统中远程控制“停止”按钮部分的局部电原理图。

图10为本发明水泵出口气动蝶阀系统中PLC方式电原理图。

图中：1为电源、2为远程控制柜、3为电机、4为水泵、5为中线式气动蝶阀、6为气泵、7为阀门控制器、7-1为现场/远程切换旋钮、7-2为启动按钮、7-3为停止按钮、8为不间断电源、9为供气管、10为出水管道、PP为电机电源、101、102为220V交流电源接线端子、103、104为UPS输出接线端子、105、106为接在电机电源上的接线端子、203、204为开阀电磁阀的接线端子、205、206为关阀电磁阀的接线端子。

具体实施方式

如图1所示，本发明水泵出口气动蝶阀系统包括220V交流电源1、电机3和水泵4。本发明水泵出口气动蝶阀系统中220V交流电源1通过电导线并联远程控制柜2、不间断电源8和气泵6。远程控制柜2通过电导线并联电机3接线端子和阀门控制器7。阀门控制器7为分立继电器组或PLC方式编程控制器。不间断电源8通过电导线连接阀门控制器7。阀门控制器7一方面通过电导线经开阀电磁阀或关阀电磁阀分别连接中线式气动蝶阀5，另一方面通过反馈信号与远程控制柜2互为回馈信号连接。电机3由联轴器连接的水泵4通过出口法兰盘连接中线式气动蝶阀5。中线式气动蝶阀5通过气管9与气泵6连接。气泵6为带储气罐的空气压缩机。中线式气动蝶阀5的出口连接出水管道10。

图2、图3、图4分别给出了本发明各个状态下的时序。图中，t0为水泵电机的工作时长，t1为电机启动后到开阀的延迟时长，t2为开阀电源接通时长，t3为关阀电源接通时长。

参看图1～图4，本发明的工作原理如下：

中线式气动蝶阀5安装在水泵4的出口法兰盘上，中线式气动蝶阀5的出口连接出水管道10，气泵6通过供气管9向中线式气动蝶阀5供气，作为中线式气动蝶阀5运作的动力来源。中线式气动蝶阀5的开关动作受阀门控制器7的控制。现场/远程切换旋钮7-1用于切换现场和远程控制操作。

现场操作时，启动按钮7-2按动后，阀门控制器7向远程控制柜2发出“启动”信号，电源接通，电机3开始运转，电机3达到额定转速后阀门控制器7接通中线式气动蝶阀5的开阀电源及电磁阀，中线式气动蝶阀5打开，水泵4出水工作。

停止按钮7-3按动后，阀门控制器7接通中线式气动蝶阀5的关阀电源及电磁阀，中线式气动蝶阀5关闭，延迟数秒后阀门控制器7向远程控制柜2发出“停止”信号，切断电机3的电源，现场停止电机3和水泵4的运转工作。

远程操作时，操作过程是由远程控制柜2发出信号，阀门控制器7检测电机3的电源状态。

当停机状态下遇到电源通电时，则表明远程操作发出“启动”信号，则延迟数秒后阀门控制器7接通中线式气动蝶阀5的开阀电源及电磁阀，中线式气动蝶阀5打开；运转状态下遇到意外停电等情况，电机电源被切断时，阀门控制器7立即接通中线式气动蝶阀5的关阀电源及电磁阀，中线式气动蝶阀5关闭。阀门控制器7通过不间断电源8连接到电源1，不间断电源8可以在断电时保证阀门控制器7的电力供给。

本发明中的核心设计是阀门控制器7。阀门控制器7有两种，谓之分立继电器组或小型编程控制器（PLC）。下面通过附图5～图9对其中一种实施例的分立继电器组做更具体的原理描述。

如图5～图9所示，接线端子101、 102是220V交流电源，经旋钮开关K1接入不间断电源8（UPS），电源接通后电源指示灯L1点亮，接线端子103、104是UPS的220V交流输出，接线端子105、106是取自水泵电机接线端子的电源，水泵启动后继电器J3线圈得电，运行指示灯L2点亮。新设计的控制器电路是在现有水泵控制电路的基础上做两处改造：一是在原远程控制“启动”按钮AN1的两端并联一个继电器常开触点J1-1，二是在原远程控制“停止”按钮AN2的回路里串联一个时间继电器常闭延时开触点TJ3-2，以便现场模式可以替代远程控制。

各种工作模式如下：

一、旋钮开关7-1断开，现场控制模式： 

a、 现场启动流程：按“启动”按钮7-2，继电器J1得电，J1-1接通，电机3借助原启动控制电路启动；继电器J3得电将常闭触点J3-2断开，一方面时间继电器TJ1通过常开触点J3-1得电开始计时，计时长度为电机3启动后到中线式气动蝶阀5的开阀延迟时长t1，以保证电机3在低载荷下达到额定转速；TJ1计时达到t1时，延时闭合常开触点TJ1-1接通，时间继电器TJ2得电，延时断开常开触点TJ2-1接通并开始计时，计时长度t2为开阀电源接通时长，在计时时间内通过203、204接通开阀控制电磁阀电源，执行中线式气动蝶阀5开阀动作，同时开阀指示灯L3点亮，计时结束后，触点TJ2-1断开，启动流程结束，系统正常运行。

b 、现场停止流程：按“停止”按钮7-3，继电器J2得电，J2-1接通，回路自锁，时间继电器TJ3开始计时，同时关阀电磁阀通过接线端子205、206得电，开始关闭中线式气动蝶阀5，电流经过t3后，延时断开常闭触点TJ3-1，TJ3-2瞬时断开，解开J2回路的自锁，同时水泵6借助原停泵控制电路停止工作。

c、异常停电流程：停电后，不间断电源8继续供电，但J3失电，使常闭触点J3-2接通，常闭触点J3-2接通时间继电器TJ4开始计时，计时期间内延时断开常开触点TJ4-1接通，后面流程与现场停止流程相同。空压机储气罐所蓄空气足以完成关阀过程。

二、旋钮开关7-1接通，远程控制模式：

d、远程启动流程：按下远程“启动”按钮AN1，水泵借助原启动控制电路启动，继电器J3得电，后续流程与1.1相同。

e、远程停止流程：按下远程“停止”按钮AN2，水泵借助原停泵控制电路停止，继电器J3失电，后续流程与1.3相同。

f、异常停电流程：与1.3完全相同。

图10是基于小型PLC的控制器电原理图。图中各电路标号含义与分立继电器组方案以及工作模式一致。逻辑过程用内部编程实现。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.一种水泵出口气动蝶阀系统，包括220V交流电源（1）、电机（3）和水泵（4），其特征在于：所述220V交流电源（1）通过电导线并联远程控制柜（2）、不间断电源（8）和气泵（6），所述远程控制柜（2）通过电导线并联所述电机（3）接线端子和阀门控制器（7），所述不间断电源（8）通过电导线连接阀门控制器（7），所述阀门控制器（7）一方面通过电导线经开阀电磁阀或关阀电磁阀分别连接中线式气动蝶阀（5），另一方面通过反馈信号与所述远程控制柜（2）互为回馈信号连接，所述电机（3）由联轴器连接的所述水泵（4）通过出口法兰盘连接所述中线式气动蝶阀（5），所述中线式气动蝶阀（5）通过气管（9）与所述气泵（6）连接，所述中线式气动蝶阀（5）的出口连接出水管道（10）。

2.根据权利要求1所述的水泵出口气动蝶阀系统，其特征在于：所述阀门控制器（7）为分立继电器组或PLC方式编程控制器。

3.根据权利要求1或2所述的水泵出口气动蝶阀系统，其特征在于：所述气泵（6）为带储气罐的空气压缩机。

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