CN103470486A - 智能型潜水泵控制箱 - Google Patents

Abstract

一种旨在提供一种能够根据泵坑液位高度进行自动排水作业的一种智能型潜水泵控制箱，包括液位控制箱、潜水泵，潜水泵位于泵坑里面，潜水泵电源线与液位控制箱连接，液位控制箱通过专用屏蔽电缆连接液位变送器，液位控制箱由液位控制器SW、交流接触器KM1、辅助输出继电器KZ1、中间继电器KA1、KA2、电动机保护器1RJ、声光报警器YSQ、时间继电器ST1、ST2、时间累时器ST3电气元件组成。智能型潜水泵控制箱实现了小型水泵的自动控制，只需要定期巡回检查，经过反复试验，可靠性、稳定性较好，减少了人员的投入，降低了职工劳动强度，延长了设备使用周期，既节约电能，又提高工效。

Description

智能型潜水泵控制箱

技术领域

本发明属于矿山电气技术领域，涉及一种通用型潜水泵排水智能自动排水的智能型潜水泵控制系统。

背景技术

由于在发电厂生产过程中各种设备的泵坑设计多数低于水平面，造成积水无法自流到排水沟，如不及时抽水，水位过高将会淹没现场生产设备，造成不可估量的损失，影响安全生产。

通常有以下解决办法：一是通过设备泵坑安装潜水泵的原始方式进行排水，其弊端在于潜水泵起停需人工操作，设备坑排水工作由运行人员于巡检期间操作，该种方式要求操作人员排水过程中不能远离以避免水泵“干转”损毁潜水泵；同时该种方式人为因素较多如若出现工作人员巡检疏漏，则可能直接造成积水过多淹没设备进而造成设备进水损坏；二是采用电极式液位控制器，通过测量水的电阻，来控制潜水泵启停，其弊端存有1、不同地区各种水质的导电性能不同，且部分水质由于各种离子的存在，环境易构成原电池，造成电阻式水位自动控制器工作不稳定；2、探头与液体接触的部分容易电解、积碳，不干净的液体会污染电极的接触面，导致电阻增大，需要经常清洁电极；3、输出方式单一无法与电机综合保护器匹配工作，潜水泵缺少必要保护极端工况下一造成泵体损毁；4、控制系统水位传感器需工作在小电流模拟状态，在复杂环境下易受电磁干扰造成误动作。由于种种弊端，随着企业对排水系统的质量、能耗和可靠性要求不断提高，以上几种方式已远不能满足现场的实际需求。质量可靠的排水设备与先进的控制技术是保证排水系统安全、高质、节电的前提条件。

发明内容

为克服传统技术控制方式的不足，设计一种智能型潜水泵控制系统，旨在提供一种能够根据泵坑液位高度进行自动排水作业，既能节省人力，又可避免因水泵“干转”造成的经济损失，且排水方便的装置。本发明目的是解决工业现场各种潜水泵控制难题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种智能型潜水泵控制箱，包括液位控制箱、潜水泵，其特征是：潜水泵位于泵坑里面，潜水泵电源线与液位控制箱连接，液位控制箱通过专用屏蔽电缆连接液位变送器，液位控制箱由液位控制器SW、交流接触器KM1、辅助输出继电器KZ1、中间继电器KA1、KA2、电动机保护器1RJ、声光报警器YSQ、时间继电器ST1、ST2、时间累时器ST3电气元件组成。

其中，所述的液位控制器SW的输出端与辅助输出继电器KZ1连接后接入电路；

辅助输出继电器KZ1常开触点与电动机保护器1RJ串联后再与交流接触器KM1连接，中间继电器KA1的常开触点与辅助输出继电器KZ1常开触点并联；

辅助输出继电器KZ1的常闭触点分别与时间继电器ST2常开触点和时间继电器ST1常闭触点连接，时间继电器ST2常开触点与时间继电器ST1串联后接入电路，中间继电器KA1与时间继电器ST1并联，时间继电器ST1常闭触点与时间继电器ST2串联后接入电路；

交流接触器KM1常开触点与中间继电器KA2串联后接入电路，中间继电器KA2常开触点与时间累计器ST3串联后接入电路。

其中，所述的辅助输出继电器KZ1常开触点还并联有应急直通开关QA，指示灯HD与声光报警器YSQ并联后与交流接触器KM1并联。

其中，所述的液位控制器SW采用XMB52U6PBH数字显示控制仪，电动机保护器1RJ 采用HHD3C-2数显电动机保护器，时间累计器ST3采用ZYL06数显时间累计器。

本发明的优点是: 

1、智能型潜水泵控制箱实时测量的液位信号，通过变送器转换成4~20mA电信号，输入到智能型潜水泵控制箱液位仪表中，在自动运行的同时并在控制箱上能直观的显示液位的高度数值，实现潜水泵自动化抽水，使用效果非常好，既安全又节省人力，为现场操作提供了极为便利的条件。

2、智能型潜水泵控制箱实现了小型水泵的自动控制，只需要定期巡回检查，经过反复试验，可靠性、稳定性较好，减少了人员的投入，降低了职工劳动强度，延长了设备使用周期，既节约电能，又提高工效。

3、智能型潜水泵控制箱成本不高，易于制作、维护。该装置适用于小型水泵，也可用于大型水泵的自动排水。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制系统流程图。

图3为本发明的智能潜水泵控制系统电气控制原理图。

图4为本发明的智能潜水泵控制闭环控制原理图。

附图中：1、液位控制器； 2、泵坑； 3、液位变送器； 4、潜水泵。

具体实施方式

图1为本发明的智能潜水泵控制系统总图。在图1中液位控制箱1通过专用屏蔽电缆连接投入式液位变送器3，潜水泵4抽取现场泵坑2内部的液体,进行排水。

图2 是本发明的智能潜水泵控制系统流程图。液位变送器3实时测量液位数值，如果在正常范围内，防锈计时回路开始工作，设定时间可以调节，超过设定时间后，潜水泵除锈工作2秒后停止。液位变送器3实时测量液位，数值超过正常范围后，如果电动机保护器1RJ状态在正常范围内，接触器闭合，潜水泵4启动，同时时间累计器ST3工作，并声光报警。测量的液位恢复正常范围内，潜水泵4停止工作。

图3是本发明的智能潜水泵控制系统电气控制原理图。图3中，液位控制器SW采用XMB52U6PBH数字显示控制仪,H为高液位模拟量，L为低液位模拟量；液位控制器辅助输出继电器KZ1采用LY2NJ小型电磁中间继电器；交流接触器KM1采用CJX2-1210 AC220V交流接触器；电动机保护器1RJ 采用HHD3C-2数显电动机保护器；时间继电器 ST1、ST2为防锈计时继电器；潜水泵运行累计时间装置ST3采用ZYL06数显时间累计器。

通过液位控制器SW采集现场液位模拟量，当现场液位模拟量超过设定值H后，液位控制器辅助输出继电器KZ1得电动作，其辅助触头KZ1闭合，在热继电器(电机保护继电器1RJ）正常情况下，潜水泵控制交流接触器KM1得电吸合，带动潜水泵运行排水，指示灯HD得电；声光报警器YSD报警提醒正潜水泵正在运行，其常开触点KM1闭合，中间继电器KA2得电吸合，控制时间累计器ST3开始工作，记录潜水泵累计运行时间。当现场液位模拟量恢复设定值L后，液位控制器辅助输出继电器KZ1失电，潜水泵控制交流接触器KM1失电断开，潜水泵停止排水，指示灯HD失电；声光报警器YSD失电。

液位控制器SW采集现场液位模拟量，当现场液位模拟量在设定值H和L之间，液位控制器辅助继电器KZ1不工作，其辅助常闭触头KZ1闭合，时间继电器ST2计时开始，达到设定时间（例如24H）后，时间继电器ST2常开触点闭合，时间继电器ST1工作，同时中间继电器KA1得电。中间继电器KA1常开触点闭合，交流接触器KM1得电控制潜水泵工作，防锈功能开启。时间继电器ST1达到设定时间（例如2S）后，时间继电器ST1常闭触点断开，时间继电器ST2断电，时间继电器ST2常开触点断开，时间继电器ST1复位，中间继电器KA1断开，交流接触器KM1失电，潜水泵停止运行，时间继电器ST2得电重新计时开始，进入下一循环计时防锈工作。

潜水泵应急直通开关QA在液位控制器失效时，旋转应急直通开关QA，KM1潜水泵控制交流接触器得电吸合，潜水泵应急运行。

图4为本发明的智能潜水泵控制系统闭环控制原理图。

智能潜水泵控制闭环控制，根据对设计要求的分析，当水位达到高水位时要启动水泵排水，当水位低到下限水位时能自动关闭水泵，因此必须对水位进行检测，并能反馈所测的结果，实现这一控制需要采用闭环电子控制系统。原理图直接采用水位信号与设定值信号相比较，液位控制器SW根据该偏差的正负与大小，输出开关控制交流接触器起停潜水泵的信号，实现潜水泵控制闭环自动控制。

本发明采用设备泵坑中安装投入式液位变送器，通过测量由液位产生的静压力来确定液位高度的。液位将与压力成线性关系，这一压力作用在变送器扩散硅压力传感器的感压面上，通过传感器的压阻效应，将液位压力转换成电压信号，将水位具体信息放大直接转换成4～20mA，传至液位控制器SW液位仪表中，经A/D转换后，进行数据比较，不同的编码对应不同的液位高度，在仪表中进行编程设置潜水泵起停的程序，且利用投入式压力变送器，以实时监视水池内液位随排水量的不同而变化，并将液位信息反馈回液位控制器中，控制潜水泵电机的动作，继而构成排水闭环自动控制系统。  

该控制系统具有：干转自动停机保护、短路、过流故障自动保护、自动报警、数码型电压/电流表实时动态显示、故障动态声光报警等功能。同时系统设计了应急直通开关，特殊情况可直接应急起动使用。并具有防锈功能，在泵坑长时间无水情况下，每隔24小时自动运行2秒（可调节时间），能有效防止水泵电机锈死。

 智能水泵控制系统主要技术指标：

 1、控制方式：手动/自动控制；

 2、液位控制特性：投入式液位变送器；

 3、测量精度：1级；

4、液位远传安装距离:最大2km；

 5、有效检测液位范围：0~20m；

 6、工作电压：AC220/380V，50HZ；

 7、具有防锈功能，能有效防止电机锈死；

 8、额定输出功率：0.37-5.5KW。

本发明专利的效果：在生产中现场实时测量的液位信号，通过投入式液位变送器3转换成4～20mA电信号，输入到液位控制器SW中，系统自动运行时能直观的显示液位的高度数值，实现潜水泵自动化抽水，使用效果非常好，提高水泵有效利用率，大幅度降低生产成本。同时系统可减少看护人员，相应减少工资投入，减少事故发生，根据时间累计器ST3累计时间的显示，检修人员主动的定期检修，提高设备的使用率，可以保证安全生产，改善工作环境，提高劳动生产率，可有效的保护水泵电机等设备，延长使用寿命，减少事故停机时间，提高排水能力。

智能型潜水泵控制系统实现了小型水泵的自动控制，自使用以来工作正常，只需要运行人员定期巡回检查，经过反复试验，可靠性、稳定性较好。减少了人员的投入，降低了职工劳动强度，延长了设备使用周期，既节约电能，又提高工效。因电路程序可靠，虽增加了元件，但未增加开关的维修量，成本不高，易于制作、维护。该装置适用于小型水泵，也可用于大型水泵的自动排水，液罐的液位监控，水池深度液位测量，污水处理，给水、化工和制药工业排水系统等行业液位的测量自动控制。

Claims (4)

1.一种智能型潜水泵控制箱，包括液位控制箱（1）、潜水泵（4），其特征在于：潜水泵（4）位于泵坑里面，潜水泵（4）电源线与液位控制箱（1）连接，液位控制箱（1）通过专用屏蔽电缆连接液位变送器（3），液位控制箱（1）由液位控制器SW、交流接触器KM1、辅助输出继电器KZ1、中间继电器KA1、KA2、电动机保护器1RJ、声光报警器YSQ、时间继电器ST1、ST2、时间累时器ST3电气元件组成。

2.根据权利要求1所述的智能型潜水泵控制箱，其特征在于：所述的液位控制器SW的输出端与辅助输出继电器KZ1连接后接入电路；

辅助输出继电器KZ1常开触点与电动机保护器1RJ串联后再与交流接触器KM1连接，中间继电器KA1的常开触点与辅助输出继电器KZ1常开触点并联；

辅助输出继电器KZ1的常闭触点分别与时间继电器ST2常开触点和时间继电器ST1常闭触点连接，时间继电器ST2常开触点与时间继电器ST1串联后接入电路，中间继电器KA1与时间继电器ST1并联，时间继电器ST1常闭触点与时间继电器ST2串联后接入电路；

交流接触器KM1常开触点与中间继电器KA2串联后接入电路，中间继电器KA2常开触点与时间累计器ST3串联后接入电路。

3.根据权利要求2所述的智能型潜水泵控制箱，其特征在于：所述的辅助输出继电器KZ1常开触点还并联有应急直通开关QA，指示灯HD与声光报警器YSQ并联后与交流接触器KM1并联。

4.根据权利要求3所述的智能型潜水泵控制箱，其特征在于：所述的液位控制器SW采用XMB52U6PBH数字显示控制仪，电动机保护器1RJ 采用HHD3C-2数显电动机保护器，时间累计器ST3采用ZYL06数显时间累计器。

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