CN105317703B - 应急性防汛潜水泵自控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵，所述潜水泵的出水口通过第一流速监测单元与排水管连接，所述潜水泵内电机轴承处设置温度监测单元，所述排水管端口设置第二流速监测单元，所述潜水泵上设置偏移监测单元，所述潜水泵通过固态继电器和电路保护单元与电源连接，所述控制单元与所述固态继电器连接。本发明还提供了一种应急性防汛潜水泵自控方法，用来监测保护潜水泵的正常运行。本发明可提高潜水泵的工作稳定性，使得潜水泵能够在恶略条件下完成排水作业，提高了电力防汛作业的质量。

Description

应急性防汛潜水泵自控装置

技术领域

本发明涉及电力系统防灾技术领域，具体涉及一种应急性防汛潜水泵自控方法及装置。

背景技术

电网灾害对电网运行的危害很大，一般的电网灾害有雷击、冰雪、大风、暴雨等，其中暴雨天气会带来大量的雨水，可能导致变电站、电缆沟等区域大量积水，一方面给当地的设备运行带来一定的隐患，另一方面不利于工作人员的日常检修维护。但是出现积水的位置并不确定，且现场的环境无法预料，大型的排水设备无法进入，因此应急性防汛泵常用排污型潜水泵，但是具体汛情地点的不固定性，无法按照常规的方法安装水位检测等自动控制装置，特别是对潜水泵叶轮杂物缠绕或电机堵转现象，不易及时发现，也不易处理，停泵或烧泵都会影响应急防汛工作，严重时会损坏潜水泵甚至危及工作人员的生命。

申请号为201320892071.8的实用新型公开了一种适用于地浸矿山生产中，延长潜水泵使用寿命的控制系统。包括计算机、PLC 系统、变频器、潜水泵电机、流量计。计算机与PLC 系统相连接，变频器各参数信号以RS485 通信协议经CP341通信模块接入PLC 系统，变频器与潜水泵电机连接，潜水泵电机与流量计连接，并将流量计测的信号反馈给与流量计相连接的PLC 系统中，使流量计、变频器与PLC 系统构成闭环控制回路。电机、泵的使用寿命得到进一步延长。该类潜水泵控制系统适合对已知环境下的积水以及较硬地质下的积水排出。

申请号为201310456338.3的发明提供一种智能潜水泵控制器，包括单片机，所述智能潜水泵控制器还包括流量传感器、压力传感器、液位传感器、温度传感器、电量变送器、第一PID 控制器和第二PID 控制器；流量传感器的输出端、压力传感器的输出端、液位传感器的输出端、温度传感器的输出端和电量变送器的输出端分别与单片机连接；单片机的输出端分别与第一PID 控制器的输入端、第二PID 控制器的输入端和接口芯片的输入端连接，其能对潜水泵进行故障监测，但是对于潜水泵方位无法做到监测，容易陷入泥中造成堵塞，影响排水的正常进行。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种应急性防汛潜水泵自控方法及装置，提高潜水泵的工作稳定性，使得潜水泵能够在恶略条件下完成排水作业。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵，所述潜水泵的出水口通过第一流速监测单元与排水管连接，所述潜水泵内电机轴承处设置温度监测单元，所述排水管端口设置第二流速监测单元，所述潜水泵上设置偏移监测单元，所述第一流速监测单元、第二流速监测单元、温度监测单元和偏移监测单元与控制单元连接，所述潜水泵通过固态继电器和电路保护单元与电源连接，所述控制单元与所述固态继电器连接。

进一步的，所述第一流速监测单元和第二流速监测单元均采用电磁流量计。

进一步的，所述温度监测单元包括贴片式温度传感器。

进一步的，所述潜水泵的进水口设置液位监测单元，所述液位监测单元与所述控制单元连接。

进一步的，所述液位监测单元包括浮球液位开关，所述浮球液位开关上设置指示灯。

进一步的，所述偏移监测单元包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。

进一步的，所述控制单元包括PLC控制器，所述PLC控制器上设置显示器和报警器。

进一步的，所述电路保护单元包括漏电保护器和空气断路器。

一种上述应急性防汛潜水泵自控方法，包括如下步骤：

1）运行潜水泵，控制单元接收第一流速监测单元、第二流速监测单元、温度监测单元、液位监测单元和偏移监测单元对潜水泵运行状态的监测信息；

2）针对每个单元的监测信息判断故障：

当第一流速监测单元测得的流速≤50%设定的流速数值时，潜水泵发生堵塞，控制单元反向驱动潜水泵的电机五秒或停机五秒，若问题仍存在，控制单元关闭潜水泵；

当第一流速监测单元测得的流速≥110%第二流速监测单元测得的流速时，排水管出现泄漏，控制单元关闭潜水泵；

当温度监测单元测得的温度值≥60℃时，潜水泵电机的润滑脂润滑效果不符合要求，控制单元关闭潜水泵；

当偏移监测单元监测到潜水泵倾倒或潜水泵的放置位置发生改变，积水底部结构改变，控制单元关闭潜水泵；

当液位监测单元监测到的液位信息≤5厘米时，水位较低说明积水处理完毕，控制单元关闭潜水泵。

本发明提供了一种应急性防汛潜水泵自控装置，第一流速监测单元对潜水泵排出的积水流速进行监测，潜水泵的功率一定，其排出的积水流速可以设定，当排出水的速度大大低于设定的流速时，可能在进水口发生堵塞，此时可通过控制单元反向驱动电机转动或停机数秒，将堵塞物推开，若仍然无法解决则将潜水泵取出将堵塞物取下。第二流速监测单元对排水管端口处的积水流速进行测量，当其小于第一流速监测单元测得的流速时，说明排水管出现泄漏或者排水管与第一流速监测单元出现泄漏，两个数值相差较大则需要对设备进行检修。温度监测单元对电机的轴承进行温度监测，当温度过高时轴承处的润滑脂润滑性能较差，需要添加或更换润滑脂。偏移监测单元可以对潜水泵放置后的角度、位置和振动情况进行监测，放置潜水泵倾倒、陷入泥土内，以及对潜水泵内的运转情况进行监测，潜水泵倾倒后会在积水较少时影响其抽水质量，陷入泥土内会在抽水的地方形成深坑，对于不必要的泥沙抽取量加大，加大了工作的难度，且泵体的振动数值较大时，超过4mm/s时泵体内的机械部件可能出现损坏情况，需要对泵体检修或更换。控制单元与各个监测单元连接，对其监测到的信息进行处理并通过固态继电器控制潜水泵的开关，形成一个闭环的操作系统，可以让潜水泵在保证安全的情况下运行，可以应对紧急且积水环境不了解的排水工作。电路保护单元对潜水泵进行保护，如电流突然增大且超过潜水泵的安全电流时，控制电路断开，关闭潜水泵；如对潜水泵实施漏电保护。对工作人员的生命安全进行保障。

本发明的有益效果是：

1对潜水泵出水口流速进行监测，能够水泵是否堵塞进行判断，可以复杂情况下进行排水作业，减少堵塞带来的危害；

2对排水管端口流速进行监测，能够检测出整个排水过程是否存在泄漏，提高工作的效率，避免大量浪费电能；

3对电机轴承处的温度进行监测，对潜水泵的振动情况进行监测，可以检测出潜水泵内部的机械情况以及润滑情况，避免水泵出现较大的问题；

4对潜水泵的角度和位置进行监测，防止潜水泵倾倒或陷入泥沙，影响排水的质量和效率；

5对潜水泵的安全运行进行保护，防止大电流烧毁潜水泵以及漏电对工作人员造成伤害；

6本发明可提高潜水泵的工作稳定性，使得潜水泵能够在恶略条件下完成排水作业，提高了电力防汛作业的质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1是本发明应急性防汛潜水泵自控装置的结构示意图；

图2是本发明应急性防汛潜水泵自控装置的系统结构图。

具体实施方式

下面结合图1和图2对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

本实施例提供了一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵1，所述潜水泵1的出水口2通过第一流速监测单元3与排水管4连接，所述潜水泵1内电机轴承6处设置温度监测单元7，所述排水管4端口设置第二流速监测单元5，所述潜水泵1上设置偏移监测单元8，所述第一流速监测单元3、第二流速监测单元5、温度监测单元7和偏移监测单元8与控制单元11连接，所述潜水泵1通过固态继电器12和电路保护单元13与电源14连接，所述控制单元11与所述固态继电器12连接。

第一流速监测单元对潜水泵排出的积水流速进行监测，潜水泵的功率一定，其排出的积水流速可以设定，当排出水的速度大大低于设定的流速时，可能在进水口发生堵塞，此时可通过控制单元反向驱动电机转动或停机数秒，将堵塞物推开，若仍然无法解决则将潜水泵取出将堵塞物取下。第二流速监测单元对排水管端口处的积水流速进行测量，当其小于第一流速监测单元测得的流速时，说明排水管出现泄漏或者排水管与第一流速监测单元出现泄漏，两个数值相差较大则需要对设备进行检修。温度监测单元对电机的轴承进行温度监测，当温度过高时轴承处的润滑脂润滑性能较差，需要添加或更换润滑脂。偏移监测单元可以对潜水泵放置后的角度、位置和振动情况进行监测，放置潜水泵倾倒、陷入泥土内，以及对潜水泵内的运转情况进行监测，潜水泵倾倒后会在积水较少时影响其抽水质量，陷入泥土内会在抽水的地方形成深坑，对于不必要的泥沙抽取量加大，加大了工作的难度，且泵体的振动数值较大时，超过4mm/s时泵体内的机械部件可能出现损坏情况，需要对泵体检修或更换。控制单元与各个监测单元连接，对其监测到的信息进行处理并通过固态继电器控制潜水泵的开关，形成一个闭环的操作系统，可以让潜水泵在保证安全的情况下运行，可以应对紧急且积水环境不了解的排水工作。电路保护单元对潜水泵进行保护，如电流突然增大且超过潜水泵的安全电流时，控制电路断开，关闭潜水泵；如对潜水泵实施漏电保护。对工作人员的生命安全进行保障。

所述第一流速监测单元3和第二流速监测单元5均采用电磁流量计。电磁流量计应用电磁感应原理， 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量，在横截面一定的情况下便可测得流体的流速，能够对排出的积水流速进行测量。

所述温度监测单元7包括贴片式温度传感器，该传感器专用于物体表面的温度测量，潜水泵处在工作中时电机在急速的转动排水，可在轴承上钻出螺孔，将贴片式温度传感器放在螺孔上并使用螺钉固定，加强传感器与轴承的连接紧密度，避免传感器脱落造成温度监测失效。

实施例二

本实施例提供了一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵1，所述潜水泵1的出水口2通过第一流速监测单元3与排水管4连接，所述潜水泵1内电机轴承6处设置温度监测单元7，所述排水管4端口设置第二流速监测单元5，所述潜水泵1上设置偏移监测单元8，所述第一流速监测单元3、第二流速监测单元5、温度监测单元7和偏移监测单元8与控制单元11连接，所述潜水泵1通过固态继电器12和电路保护单元13与电源14连接，所述控制单元11与所述固态继电器12连接。

所述潜水泵1的进水口9设置液位监测单元10，所述液位监测单元10与所述控制单元11连接。液位监测单元是对积水的深度进行监测，防止潜水泵在积水排出完毕后仍然转动，对设备本体造成损坏，其设置在进水口的一侧，监测的数值更加合理。

所述液位监测单元10包括浮球液位开关17，所述浮球液位开关17上设置指示灯18，磁性浮子随液位升或降，使传感器检测管内设定位置的干簧管芯片动作，发出接点开（关）转换信号，在使用时先设定停机的液位高度，当积水的液位高度降低至设定值时，浮球液位开关动作转换信号经控制单元接收便可监测到液位是否降低至设定位置，对积水是否排出完毕进行监测。浮球液位开关上设置指示灯，可以现场进行照明，特别对水面进行照明，避免漂浮的杂物对浮球液位开关造成影响。

实施例三

本实施例提供了一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵1，所述潜水泵1的出水口2通过第一流速监测单元3与排水管4连接，所述潜水泵1内电机轴承6处设置温度监测单元7，所述排水管4端口设置第二流速监测单元5，所述潜水泵1上设置偏移监测单元8，所述第一流速监测单元3、第二流速监测单元5、温度监测单元7和偏移监测单元8与控制单元11连接，所述潜水泵1通过固态继电器12和电路保护单元13与电源14连接，所述控制单元11与所述固态继电器12连接。

所述偏移监测单元8包括三轴陀螺仪和三轴加速度计。陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置，通过设置三个陀螺仪或者一个三轴陀螺仪与加速度计配合使用，实现三维空间三个轴向的加速度和角度率监测，对潜水泵的移动信息进行监测，便达到了监测潜水泵位置、角度和振动的目的。三轴陀螺仪可以提供瞬间的动态角度变化，但是由于其本身的固有特性、温度及积分过程的影响，会产生漂移误差，且随着工作时间的延长而累加变大；而三轴加速度计能够提供静态的角度，但是却容易受到噪声的干扰，使得数据变化较大。为了克服上述问题，在本申请中采用卡尔曼滤波对信号进行数据融合。卡尔曼滤波是一种利用线性系统状态方程，通过系统输入输出观测数据，对系统状态进行最优估计的算法。

实施例四

本实施例提供了一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵1，所述潜水泵1的出水口2通过第一流速监测单元3与排水管4连接，所述潜水泵1内电机轴承6处设置温度监测单元7，所述排水管4端口设置第二流速监测单元5，所述潜水泵1上设置偏移监测单元8，所述第一流速监测单元3、第二流速监测单元5、温度监测单元7和偏移监测单元8与控制单元11连接，所述潜水泵1通过固态继电器12和电路保护单元13与电源14连接，所述控制单元11与所述固态继电器12连接。

所述控制单元11包括PLC控制器19，所述PLC控制器19上设置显示器20和报警器21。显示器可以对监测到的信息进行显示，让工作人员清楚的了解到潜水泵的工作情况，报警器在监测到的信息存在问题且控制单元关闭潜水泵时进行报警，提示工作人员潜水泵出现运行问题，便于对潜水泵及时维修或更换，加快排水作业。

所述电路保护单元13包括漏电保护器16和空气断路器15，漏电保护器用来在设备发生漏电故障时以及对有致命危险的人身触电保护，具有过载和短路保护功能，可用来保护线路或电动机的过载和短路，保护现场人员的安全。空气断路器是电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关，防止电机因事故发生电流加大而烧毁，对电机起到直接的保护。

实施例五

本发明还提供了一种应急性防汛潜水泵自控方法，包括如下步骤：

1）运行潜水泵，控制单元接收第一流速监测单元、第二流速监测单元、温度监测单元、液位监测单元和偏移监测单元对潜水泵运行状态的监测信息；

2）针对每个单元的监测信息判断故障：

当第一流速监测单元测得的流速≤50%设定的流速数值时，潜水泵发生堵塞，控制单元反向驱动潜水泵的电机五秒或停机五秒，若问题仍存在，控制单元关闭潜水泵；

当第一流速监测单元测得的流速≥110%第二流速监测单元测得的流速时，排水管出现泄漏，控制单元关闭潜水泵；

当温度监测单元测得的温度值≥60℃时，潜水泵电机的润滑脂润滑效果不符合要求，控制单元关闭潜水泵；

当偏移监测单元监测到潜水泵倾倒或潜水泵的放置位置发生改变，积水底部结构改变，控制单元关闭潜水泵；

当液位监测单元监测到的液位信息≤5厘米时，水位较低说明积水处理完毕，控制单元关闭潜水泵。

本发明的有益效果是：

1对潜水泵出水口流速进行监测，能够水泵是否堵塞进行判断，可以复杂情况下进行排水作业，减少堵塞带来的危害；

2对排水管端口流速进行监测，能够检测出整个排水过程是否存在泄漏，提高工作的效率，避免大量浪费电能；

3对电机轴承处的温度进行监测，对潜水泵的振动情况进行监测，可以检测出潜水泵内部的机械情况以及润滑情况，避免水泵出现较大的问题；

4对潜水泵的角度和位置进行监测，防止潜水泵倾倒或陷入泥沙，影响排水的质量和效率；

5对潜水泵的安全运行进行保护，防止大电流烧毁潜水泵以及漏电对工作人员造成伤害；

6本发明可提高潜水泵的工作稳定性，使得潜水泵能够在恶略条件下完成排水作业，提高了电力防汛作业的质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种应急性防汛潜水泵自控装置，包括潜水泵，其特征在于：所述潜水泵的出水口通过第一流速监测单元与排水管连接，所述潜水泵内电机轴承处设置温度监测单元，所述排水管端口设置第二流速监测单元，所述潜水泵上设置偏移监测单元，所述第一流速监测单元、第二流速监测单元、温度监测单元和偏移监测单元与控制单元连接，所述潜水泵通过固态继电器和电路保护单元与电源连接，所述控制单元与所述固态继电器连接，所述偏移监测单元包括三轴陀螺仪和三轴加速度计；

上述应急性防汛潜水泵自控方法，包括如下步骤：

1）运行潜水泵，控制单元接收第一流速监测单元、第二流速监测单元、温度监测单元、液位监测单元和偏移监测单元对潜水泵运行状态的监测信息；

2）针对每个单元的监测信息判断故障：

当第一流速监测单元测得的流速≤50%设定的流速数值时，潜水泵发生堵塞，控制单元反向驱动潜水泵的电机五秒或停机五秒，若问题仍存在，控制单元关闭潜水泵；

当第一流速监测单元测得的流速≥110%第二流速监测单元测得的流速时，排水管出现泄漏，控制单元关闭潜水泵；

当温度监测单元测得的温度值≥60℃时，潜水泵电机的润滑脂润滑效果不符合要求，控制单元关闭潜水泵；

当偏移监测单元监测到潜水泵倾倒或潜水泵的放置位置发生改变，积水底部结构改变，控制单元关闭潜水泵；

当液位监测单元监测到的液位信息≤5厘米时，水位较低说明积水处理完毕，控制单元关闭潜水泵。

2.如权利要求1所述的应急性防汛潜水泵自控装置，其特征在于：所述第一流速监测单元和第二流速监测单元均采用电磁流量计。

3.如权利要求1所述的应急性防汛潜水泵自控装置，其特征在于：所述温度监测单元包括贴片式温度传感器。

4.如权利要求1所述的应急性防汛潜水泵自控装置，其特征在于：所述潜水泵的进水口设置液位监测单元，所述液位监测单元与所述控制单元连接。

5.如权利要求4所述的应急性防汛潜水泵自控装置，其特征在于：所述液位监测单元包括浮球液位开关，所述浮球液位开关上设置指示灯。

6.如权利要求1所述的应急性防汛潜水泵自控装置，其特征在于：所述控制单元包括PLC控制器，所述PLC控制器上设置显示器和报警器。

7.如权利要求1所述的应急性防汛潜水泵自控装置，其特征在于：所述电路保护单元包括漏电保护器和空气断路器。