CN105275791B - 一种水泵运行故障自动排除控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泵运行故障自动排除控制方法，包括额定转速运行控制，水泵经过慢速启动进入额定转速运行后，当水泵以额定转速运行的电流为空载保护模式电流时，进入空载保护模式，停机设定时间后重启，连续保护设定次数后不再启动；当水泵以额定转速运行的电流为排空模式电流时，进入排空模式，水泵转速降低到设定转速，并运行设定时间后，再次启动，直到额定转速运行电流大于设定值时，退出排空模式。水泵以额定速度转动时，通过检测水泵的电流，确定水泵的运行状态，如空载、过载、进气等，分别采用相应的处理措施，智能化地实现了对水泵正常运行过程的监控和调节，有效防止了空载、过载以及进气等对水泵造成损害。
Description
技术领域
本发明属于自动化控制领域，具体涉及一种水泵运行故障自动排除控制方法。
背景技术
水泵用来传输液体或增压，将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加主要用来输送液体包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。使用时由人工来开启或关闭，并调节出水压力或出水量，当水泵进气时，不能自动排空，由于空气密度很低，旋转后产生的离心力小，因而叶轮中心区所形成的低压不足以将储槽内的液体吸入泵内，虽启动离心泵也不能输送液体，此现象称为气缚。水泵需要靠水冷却，水泵空载时，一方面会导致水泵转速过快，导致过热烧毁电机，另一方面由于水泵中没有水，不会对水泵的叶轮起到冷却作用，会造成叶轮过热，散热不良。此外，水泵还会出现堵转的现象，堵转是指电机在0转时，仍然输出扭矩，由于电机堵转时功率因数极低，堵转时的电流(称堵转电流)可达额定电流的7倍，堵转时长期运转，容易损坏电机，或影响电机寿命。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种水泵运行故障自动排除控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种水泵运行故障自动排除控制方法，包括额定转速运行时的空载保护模式控制和排空模式控制，水泵经过慢速启动进入额定转速运行后，当水泵以额定转速运行的电流为空载保护模式电流时，进入空载保护模式，停机设定时间后重启，连续保护设定次数后不再启动；
当水泵以额定转速运行的电流在设定电流范围时，进入排空模式，水泵转速降低到设定转速，并运行设定时间后，再重新启动，直到额定转速运行电流为排空模式电流时，退出排空模式。
排空模式中，重新启动后再检测运行电流和转速的对应关系，当转速与电流匹配时，说明排空结束，即可最大转速正常运行。
当水泵空载运行时，会导致水泵的电流偏小，经过试验确定水泵正常运行时空载状态的电流，通过检测水泵的电流，可以确定水泵的运行状态，当检测到水泵空载时，自动控制水泵停机后重启，并且在空载保护几次后控制水泵不再重启，可以有效防止水泵因为空载造成的损害。
优选的，当水泵以额定转速运行的电流小于额定运行电流2.5A以上时，进入空载保护模式，空载保护模式中的停机设定时间为0.5-1.5min。
优选的，当水泵以额定转速运行时的电流小于额定运行电流1A到小于额定电流2.5A时，进入排空模式，转速降低到500-1000r/min，运行2-5s后，重新启动，直到额定转速运行电流小于额定运行电流0.5以内时，退出排空模式。
优选的，所述水泵自动控制方法，还包括过载保护模式，当水泵以额定转速运行时，运行电流大于额定运行电流0.5A时，进行限流运行，当运行电流大于额定运行电流1A时，进入过载保护模式，停机设定时间后重新启动，若连续保护设定次数，则认为出现不可恢复的故障，不再启动，除非重新上电重新启动。
进一步优选的，过载保护模式中，停机的设定时间为5-20s。
优选的，所述水泵运行故障自动排除控制方法，还包括水泵启动控制方法，当检测到水泵内水流速达到设定值时，水泵开始启动，水泵的加速过程分成多个阶段，水泵在设定时间内加速到额定转速。
转速慢慢升高，配泵体的专利结构所述的排气孔(另一结构专利CN 204025091U水泵)，可以排出空气，转速过高，则水被打成粉末，气泡较多，不利于排空。
进一步优选的，水泵的加速时间为13s，加速过程分为3个阶段，第一阶段水泵在5s内将转速由0r/min提高到500r/min，第二阶段水泵在5s内将转速由500r/min提高到2000r/min，第三阶段水泵在3s内将转速由2000r/min提高到额定转速。
优选的，所述水泵运行故障自动排除控制方法，还包括调速模式，水泵内设置霍尔传感器与水流转子，当启动结束后，转速达到额定转速7800r/min，水流转子转动频率达到90Hz以上时，若再降到以下范围，则调整转速：
检测到的水流转子转动频率小于8Hz时，将水泵停机；
检测到的水流转子转动频率为8-20Hz时，将水泵转速调整到1000-2000r/min；
检测到的水流转子转动频率为30-50Hz时，将水泵转速调整到2000-4000r/min；
检测到的水流转子转动频率为50-70Hz时，将水泵转速调整到4000-6000r/min；
检测到的水流转子转动频率为70-90Hz时，将水泵转速调整到6000-7000r/min；
检测到的水流转子转动频率大于90Hz时，将水泵转速调整到7800r/min。
当排空结束后正常运行时，转速最大，压力最高，但不同的地区水压不同，即增压前的水压不同，而且不同的人群对水压的需求不同，若不需要高压力时，可以调整混水阀的阀门大小，阀关小则霍尔频率降低，从而可以控制水泵转速降低，以满足不同人群的需求，在满足压力需求的情况下可实现节水的效果。
优选的，所述水泵运行故障自动排除控制方法，还包括关机控制，当出现以下的至少一种情况时，水泵停止工作：
1)水泵以额定转速运行电流大于额定运行电流1A时；
2)水泵控制板芯片的温度大于120℃时；
3)电源电压小于20V时；
4)连续空载保护3次后；
5)连续过载保护3次后。
优选的，当停止水泵供水时，水泵立即停止工作，水泵的允许迟延时间小于2s。
如果时间过长，会导致水泵进气，水泵的继续运行，会造成水泵的损害。
本发明的有益效果为：
(1)本发明的控制方法通过控制启动的速度实现了水泵的自动启动排空和水泵在运行时进气的自动排气，避免了水泵出现气缚现象。
(2)水泵以额定速度转动时，通过检测水泵的电流，确定水泵的运行状态，如空载、过载、进气等，分别采用相应的处理措施，智能化地实现了对水泵正常运行过程的监控和调节，有效防止了空载、过载以及进气等对水泵造成损害。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
水泵启动：水泵内安装流速传感器，包括霍尔感应元件和水流转子，霍尔感应元件用于测定水流转子的转速，进而测定水泵内水流的速度。
水泵接上电源，打开水阀，管路中有水压0.1kg/cm2±10％，在管路中的水压作用下，推动水泵中水流转子运转，发出霍尔信号，当水泵控制板接收到第一个5Hz 50％占空比的霍尔信号后水泵开始启动。当水泵控制板接收到第一个5Hz 50％占空比的霍尔信号后水泵转速从“0”开始启动，经过13秒钟水泵运行转速达到额定转速(满负荷)，水泵启动运行过程分3段，第一段水泵以500转运转(0-500转)，运转时间为5秒(0-5秒)；第二段从500转速到2000转(500-2000转)，运转时间为5秒(5-10秒)；第三段从2000转速到满负荷运转(2000-最高转速)，运转时间为3秒(10-13秒)。
停机：当水泵经过慢速启动进入正常的额定转速运行后，水泵检测磁转子的霍尔信号，当检测到水泵内的霍尔信号大于8Hz时，水泵进入正常运行。(当控制板接收到的磁转子霍尔信号小于8Hz时，水泵停止运行，下次启动按照启动条件运行)。
空载保护：当运行全速运行电流小于0.2A时，进入空载保护模式，停机1分钟后重动，连续保护3次不再启动，断电或手动可再次开启。
过载保护：当运行电流大于3.5A时进行限频运行，当电流大于5A时，进入过载保护模式，停机10s后，重新启动，连续保护3次后不再启动。
自动排空：当全速运行电流小于1A且大于0.5A，则进入排空模式，转速降低到500转/分，运行5秒钟，再按软件动条件进行启动，直到全速运行电流大于2.8A，退出排空模式。
自动压力调节：全速运行检测电流若大于2.6A，则进入调速模式：
| 霍尔频率 | <8 | 8-20 | 30-50 | 50-70 | 70-90 | >90 |
| 电机转速 | 0 | 1000-2000 | 2000-4000 | 4000-6000 | 6000-7000 | 7800 |
当排空结束后正常运行时，转速最大，压力最高，但不同的地区水压不同，即增压前的水压不同，而且不同的人群对水压的需求不同，若不需要高压力时，可以调整混水阀的阀门大小，阀关小则霍尔频率降低，从而可以控制水泵转速降低，以满足不同人群的需求，在满足压力需求的情况下可实现节水的效果。
运行中的异常关机：当水泵在运行出现以下情况则关机
(1)过流：ICC≥5A时，水泵停止工作；
(2)当水泵控制板芯片上的温度：Tcc≥120℃水泵停止工作；
(3)当电源电压过高：VDC≥30V水泵停止工作；
(4)当电源电压过低：VDC≤20V水泵停止工作；
(5)当水泵出现缺水时(当检测到水泵每秒少于8Hz霍尔信号时，即≤8Hz)，水泵停止工作。
(6)水泵空载运转，电流小于1A，时间超过1分钟，停机3分钟，再启动，连续保护3次后不再开机(除非重新上电)。
当要停止水泵供水工作时，关断水阀，水泵要求立即停止工作，最长时间＜2秒。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：包括额定转速运行时的空载保护模式控制和排空模式控制，水泵经过慢速启动进入额定转速运行后，当水泵以额定转速运行的电流为空载保护模式电流时，进入空载保护模式，停机设定时间后重启，连续保护设定次数后不再启动；
当水泵以额定转速运行的电流为排空模式电流时，进入排空模式，水泵转速降低到设定转速，并运行设定时间后，再重新启动，直到额定转速运行电流大于设定值时，退出排空模式；
当水泵以额定转速运行的电流小于额定运行电流2.5A以上时，进入空载保护模式，空载保护模式中的停机设定时间为0.5-1.5min。
2.根据权利要求1所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：当水泵以额定转速运行的电流小于额定运行电流1A到小于额定运行电流2.5A时，进入排空模式，转速降低到500-1000r/min，运行2-5s后，重新启动，直到额定转速运行电流小于额定运行电流0.5A以内时，退出排空模式。
3.根据权利要求1所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：所述水泵运行故障自动排除控制方法，还包括过载保护模式，当水泵以额定转速运行时，运行电流大于额定运行电流0.5A时，进行限流运行，当运行电流大于额定运行电流1A时，进入过载保护模式，停机设定时间后重新启动，若连续保护设定次数，则认为出现不可恢复的故障，不再启动，除非重新上电可以重新启动。
4.根据权利要求3所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：过载保护模式中，停机的设定时间为5-20s。
5.根据权利要求1所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：还包括水泵启动控制方法，当检测到水泵内水流速达到设定值时，水泵开始启动，水泵的加速过程分成多个阶段，水泵在设定时间内加速到额定转速。
6.根据权利要求5所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：水泵内设置霍尔传感器与水流转子，当检测的水流转子的转速达到5Hz时，水泵开始启动；水泵的加速时间为13s，加速过程分为3个阶段，第一阶段水泵在5s内将转速由0r/min提高到500r/min，第二阶段水泵在5s内将转速由500r/min提高到2000r/min，第三阶段水泵在3s内将转速由2000r/min提高到额定转速。
7.根据权利要求1所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：还包括调速模式，水泵内设置霍尔传感器与水流转子，当启动结束后，转速达到额定转速7800r/min，水流转子转动频率达到90Hz以上时，若再降到以下范围，则调整转速：
检测到的水流转子转动频率小于8Hz时，将水泵停机；
检测到的水流转子转动频率为8-20Hz时，将水泵转速调整到1000-2000r/min；
检测到的水流转子转动频率为30-50Hz时，将水泵转速调整到2000-4000r/min；
检测到的水流转子转动频率为50-70Hz时，将水泵转速调整到4000-6000r/min；
检测到的水流转子转动频率为70-90Hz时，将水泵转速调整到6000-7000r/min；
检测到的水流转子转动频率大于90Hz时，将水泵转速调整到7800r/min。
8.根据权利要求1所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：还包括关机控制，当出现以下的至少一种情况时，水泵停止工作：
1)水泵以额定转速运行的电流大于额定运行电流1A时；
2)水泵控制板芯片的温度大于120℃时；
3)电源电压小于20V时；
4)连续空载保护3次后；
5)连续过载保护3次后。
9.根据权利要求1所述的水泵运行故障自动排除控制方法，其特征在于：当停止水泵供水时，水泵立即停止工作，水泵的允许迟延时间小于2s。
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