CN104595199B - 一种可自动补水的真空引水装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可自动补水的真空引水装置，包括电机、主排水管、水泵、真空罐、射流源、射流器、水位计与水仓等。本发明在传统真空罐基础上增加了浮球式液位计，可检测真空罐内的水位；增加了射流源与射流器，可以在真空罐水位较低时自动进行补水；增加了水泵排气口，可在真空补水时，把水泵腔体内的空气排出。由于真空罐可以维持相当长时间的水位，在自动补水控制器的控制下，仅在需要进行补水时才开启射流引水功能，这样既节约了能源，又缩短了水泵起动的时间。

Description

一种可自动补水的真空引水装置
技术领域
本发明涉及一种引水装置，具体是一种可自动补水的真空引水装置，可应用于矿山井下自动排水水泵启动前的真空引水。
背景技术
离心式水泵在水源低于水泵的应用情况下，启动水泵之前都需要进行引水，即将水注满水泵腔体内，方可启动水泵进行给、排水。目前国内采用的引水方式主要有三种：真空罐引水、射流引水、真空泵引水。
真空罐引水需要根据漏气量，人为不定期地进行补水方可正常使用，无法做到对排水装置的自动控制。
射流引水及真空泵引水虽然能够进行自动控制，但对于引水效果的判断(即水是否充满水泵腔体)往往是不准确的，需要通过人工观察，这种方式无法适应自动化给、排水的要求。同时这两种引水方式每次启动水泵都必须进行引水，无论从启动水泵的时间上还是节约能源角度考虑都是不利的。
所以，对于低水源自动给、排水系统应用而言，特别需要一种自动引水装置，既能够在线准确判断水泵引水效果，同时仅在需要引水的时候才允许启动引水。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节约能源与时间的可自动补水的真空引水装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可自动补水的真空引水装置，包括电机、主排水管、水泵、真空罐、射流源、射流器、水位计与水仓，电机连接水泵，水泵的另一端通过水泵进水口连接真空罐，水泵的上方依次通过电动闸阀、微阻缓闭式止回阀连接主排水管，真空罐的另一侧通过真空罐进水管连接水仓，真空罐的另一侧底部还设有手动排污阀，水仓上还设有水位计，水泵的上方还开设有水泵排气口，在真空补水时，把水泵腔体内的空气排出；水泵排气口通过水泵排气球阀连接真空罐，真空罐的上方设置浮球式液位计，检测真空罐内的水位；真空罐的上方还通过真空罐引水阀连接射流器，射流器的上方通过射流源电动球阀、射流源连接主排水管，射流器的下方与水仓连接，增加了射流源与射流器，使真空罐水位较低时自动进行补水。
作为本发明进一步的方案：还包括自动补水控制器与水泵起动柜，水泵起动柜的一端连接电机，水泵起动柜的另一端连接自动补水控制器，自动补水控制器还分别连接电动闸阀、水泵排气球阀、浮球式液位计、真空罐引水阀、射流源电动球阀、水位计。
作为本发明进一步的方案：所述自动补水控制器包括可编程控制器、继电单元、声光报警器与触摸屏。
作为本发明进一步的方案：所述可编程控制器包括CPU、模拟量输入模块、开关量输入模块与开关量输出模块。
作为本发明进一步的方案：所述模拟量输入模块连接水位计与浮球式液位计；开关量输入模块连接电动闸阀到位信号与电动闸阀过载信号；开关量输出模块通过继电单元控制电机起动柜、电动闸阀、射流源电动球阀、真空罐引水阀、水泵排气球阀与声光报警器；CPU连接并控制触摸屏。
作为本发明进一步的方案：可编程控制器采用西门子S7-200系列可编程控制器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在传统真空罐基础上增加了浮球式液位计，可检测真空罐内的水位；增加了射流源与射流器，可以在真空罐水位较低时自动进行补水；增加了水泵排气口，可在真空补水时，把水泵腔体内的空气排出。由于真空罐可以维持相当长时间的水位，在自动补水控制器的控制下，仅在需要进行补水时才开启射流引水功能，这样既节约了能源，又缩短了水泵起动的时间。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明电气连接图；
图3是自动补水控制器结构图；
图中：101-电机、102-电动闸阀、103-微阻缓闭式止回阀、104-主排水管、105-水泵、106-水泵排气口、107-水泵排气球阀、108-水泵进水口、109-浮球式液位计、110-真空罐、111-真空罐引水阀、112-射流源、113-射流源电动球阀、114-射流器、115-真空罐进水管、116-手动排污阀、117-水位计、118-水仓、202-水泵起动柜、204-自动补水控制器、303-电动闸阀到位信号、304-电动闸阀过载信号、305-控制电机起动柜、310-模拟量输入模块、311-开关量输入模块、312-开关量输出模块、313-CPU、314-继电单元、315-声光报警器、316-触摸屏。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种可自动补水的真空引水装置，包括电机101、主排水管104、水泵105、真空罐110、射流源112、射流器114、水位计117与水仓118，电机101连接水泵105，水泵105的另一端通过水泵进水口108连接真空罐110，水泵105的上方依次通过电动闸阀102、微阻缓闭式止回阀103连接主排水管104，水泵105的上方还开设有水泵排气口106，水泵排气口106通过水泵排气球阀107连接真空罐110，真空罐110的另一侧通过真空罐进水管115连接水仓118，真空罐110的另一侧底部还设有手动排污阀116，真空罐110的上方设置浮球式液位计109，浮球液位计109具有结构简单，调试方便，可靠性好，精度高等特点。真空罐110的上方还通过真空罐引水阀111连接射流器114，射流器114结构简单、操作安全、成本低、见效快、无功耗、抗腐蚀、抗震、抗爆和耐高低温等特点，适于在各种环境下应用，射流器114可以做得很小，并和电子技术一样可以实现集成化。射流器114的上方通过射流源电动球阀113、射流源112连接主排水管104，射流器114的下方与水仓118连接，水仓118上还设有水位计117。
本发明首次运行时，真空罐110水位为零，首先需要进行补水，开启射流源电动球阀113，射流源112可以是主排水管104内的高压水或其它高压水源，也可以是压缩空气。然后开启真空罐引水阀111及水泵排气球阀107，射流源112通过射流器114产生射流效应，在真空罐引水阀111所在管道产生负压，大气压就会将水仓118内的水通过真空罐进水管115将水吸入真空罐110，真空罐110内的水通过水泵进水口108进入水泵腔体内。真空罐内的空气会通过引水电动球阀111及射流器114排出。水泵105内的空气会通过水泵排气口106、水泵排气球阀107进入真空罐110并与真空罐110内的空气一起排出。射流器114排出的水进入水仓118。上述过程为引水过程。
引水过程持续一段时间后，浮球式液位计109检测到真空罐110内的水位达到设定水位，即达到预设的引水效果，这时首先关闭水泵排气球阀107及真空罐引水阀111，同时起动电机101并开启电动闸阀102；水泵105通过电动闸阀102、微阻缓闭式止回阀103、主排水管104将水仓118内的水排出。待水泵排气球阀107及真空罐引水阀111关闭到位后，关闭射流源电动球阀113，在排水过程中，随着大量的水进入真空罐110，真空罐110内残存的少量空气通过溶解于水而排出真空罐110，这样真空罐110内就会充满水。上述过程即为起泵排水过程及结束引水过程。
当水位计117检测到水仓118内的水位达到预设的低水位时，为防止水锤现象，首先关闭电动闸阀102，当电动闸阀102关到位后方可关闭电机101，这样就完成了结束排水过程。
当水仓118水位达到高水位需要再次进行排水时，浮球式液位计109首先检测真空罐110内的水位，由于水泵105、真空罐110、管路及阀门等难免会出现漏气的情况，所以根据两次排水间隔时间的长、短或漏气情况的严重程度不同，真空罐110内的水位就会不同，当水位较高时，可以不用引水过程真接进入排水过程，这样就节省的能源，同时也缩短了开泵时间。如果真空罐110内水位较低，就需要进行引水过程后方可进入排水过程。
真空罐110需要检修时，可通过手动排污阀116将真空罐110内的水排空后进行检修。
图2为本发明的电气连接图，包括自动补水控制器204与水泵起动柜202，水泵起动柜202的一端连接电机101，水泵起动柜202的另一端连接自动补水控制器204，自动补水控制器204还分别连接电动闸阀102、水泵排气球阀107、浮球式液位计109、真空罐引水阀111、射流源电动球阀113、水位计117。
自动补水控制器204可接收水位计117、浮球式液位计109的模拟量水位信号，根据预设程序控制射流源电动球阀113、真空罐引水阀111及水泵排气球阀107进行自动引水，达到引水效果后通过水泵起动柜202起动水泵，同时开启电动闸阀102。
图3为本发明的自动补水控制器204的结构图。自动补水控制器204包括可编程控制器、继电单元314、声光报警器315与触摸屏316。自动补水控制器204的控制核心为西门子S7-200系列可编程控制器，西门子S7-200系列可编程控制器在实时模式下具有速度快，具有通讯功能和较高的生产力的特点。可编程控制器包括CPU313、模拟量输入模块310、开关量输入模块311与开关量输出模块312。其中，模拟量输入模块310接入水位计117与浮球式液位计109，输入信号均为4~20mA。开关量输入模块311接入电动闸阀到位信号303与电动闸阀过载信号304。开关量输出模块312通过继电单元314控制电机起动柜305、电动闸阀102、射流源电动球阀113、真空罐引水阀111、水泵排气球阀107与声光报警器315。自动补水控制器204面板配置触摸屏316，CPU313连接并控制触摸屏316，在触摸屏316上可以对水仓水位、真空罐水位等系统参数进行设定，也可以通过图形界面显示整个装置的运行状态。
本发明是结合了真空罐引水与射流引水两种引水方式的优点，同时引入对真空罐水位的自动监测及控制单元而形成的一种可自动补水的真空引水装置。本发明在传统真空罐补水装置基础上，增加了射流源112与射流器114，而非人工手动正压补水。可以实现自动控制，同时由于采用真空负压补水方式可以将真空罐110内的空气排出，解决了传统真空罐正压补水时，罐内存有大量空气造成水泵105气蚀的问题。本发明还在水泵105上设置了水泵排气口106，可以通过水泵排气口106将水泵105叶轮腔体内的空气抽出，避免造成水泵105气蚀。
由于真空罐110可以维持相当长时间的水位，在自动补水控制器204的控制下，仅在需要进行补水时才开启射流引水功能，而非传统射流引水方式在每次开启水泵105之前都需要进行射流引水。这样既节约了能源，同时在紧急情况下，例如矿山井下透水事故时，可以不用引水立即起动水泵105，这样就缩短了水泵105启动的时间。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种可自动补水的真空引水装置，包括电机(101)、主排水管(104)、水泵(105)、真空罐(110)、射流源(112)、射流器(114)、水位计(117)与水仓(118)，电机(101)连接水泵(105)，水泵(105)的另一端通过水泵进水口(108)连接真空罐(110)，水泵(105)的上方依次通过电动闸阀(102)、微阻缓闭式止回阀(103)连接主排水管(104)，真空罐(110)的另一侧通过真空罐进水管(115)连接水仓(118)，真空罐(110)的另一侧底部还设有手动排污阀(116)，水仓(118)上设有水位计(117)，其特征在于，水泵(105)的上方还开设有水泵排气口(106)，在真空补水时，通过水泵排气口(106)排出水泵(105)腔体内的空气；水泵排气口(106)通过水泵排气球阀(107)连接真空罐(110)，真空罐(110)的上方设置浮球式液位计(109)，用于检测真空罐(110)内的水位；真空罐(110)的上方还通过真空罐引水阀(111)连接射流器(114)，射流器(114)的上方通过射流源电动球阀(113)、射流源(112)连接主排水管(104)，射流器(114)的下方与水仓(118)连接，增加了射流源(112)与射流器(114)，使真空罐(110)水位较低时自动进行补水。
2.根据权利要求1所述的可自动补水的真空引水装置，其特征在于，还包括自动补水控制器(204)与水泵起动柜(202)，水泵起动柜(202)的一端连接电机(101)，水泵起动柜(202)的另一端连接自动补水控制器(204)，自动补水控制器(204)还分别连接电动闸阀(102)、水泵排气球阀(107)、浮球式液位计(109)、真空罐引水阀(111)、射流源电动球阀(113)、水位计(117)。
3.根据权利要求2所述的可自动补水的真空引水装置，其特征在于，所述自动补水控制器(204)包括可编程控制器、继电单元(314)、声光报警器(315)与触摸屏(316)。
4.根据权利要求3所述的可自动补水的真空引水装置，其特征在于，所述可编程控制器包括CPU(313)、模拟量输入模块(310)、开关量输入模块(311)与开关量输出模块(312)。
5.根据权利要求4所述的可自动补水的真空引水装置，其特征在于，所述模拟量输入模块(310)连接水位计(117)与浮球式液位计(109)；开关量输入模块(311)接收电动闸阀到位信号(303)与电动闸阀过载信号(304)；开关量输出模块(312)通过继电单元(314)控制电机起动柜(305)、电动闸阀(102)、射流源电动球阀(113)、真空罐引水阀(111)、水泵排气球阀(107)与声光报警器(315)；CPU(313)连接并控制触摸屏(316)。
6.根据权利要求3所述的可自动补水的真空引水装置，其特征在于，所述可编程控制器采用西门子S7-200系列可编程控制器。
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