CN106050682A - 智能一体化潜水泵和防高温方法和防进水方法和控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及潜水泵技术领域，尤其涉及智能一体化潜水泵和控制系统。通过所述接线腔上设置有动力电缆接头、控制电缆接头和近控旋钮开关；所述主腔内集成有无触点开关、控制保护模块和天线；所述泵体外设置有液位检测单元和流量检测单元，泵体内设置有温度检测单元和电机进水检测单元；所述无触点开关、液位检测单元、流量检测单元、温度检测单元和电机进水检测单元均与控制保护模块连接；所述泵体顶部设置有排水管插孔，该排水管插孔内插设有排水管；使智能一体化潜水泵和控制系统实现了开关、传感器、控制、保护、泵体的高度集成，自动化水平高。

Description

智能一体化潜水泵和防高温方法和防进水方法和控制系统

技术领域

本发明涉及潜水泵技术领域，尤其涉及智能一体化潜水泵和防高温方法和防进水方法和控制系统。

背景技术

目前大部分潜水泵依靠人工控制，劳动强度大，而且工作效率低，且排水点设备分散，现场杂乱，多人值守，故障率高，信息化程度低；而要让潜水泵自动控制时需要在潜水泵本体外部安装液位、流量等传感器等，再用变频器或开关控制起停时，这样导致外部接线多，可靠性差，容易出现安全隐患，当用于频繁启动场合时，潜水泵寿命较低。

发明内容

本发明的目的是实现了开关、传感器、控制、保护、泵体的高度集成，使用方便，可靠性高，系统综合成本低，自动化水平高的智能一体化潜水泵和防高温方法和防进水方法和控制系统。

本发明的技术方案如下：

智能一体化潜水泵，包括水泵本体，该水泵本体从上至下依次包括接线腔、主腔和泵体；所述泵体内设置有电机和叶轮；其特征在于，所述接线腔上设置有动力电缆接头、控制电缆接头和近控旋钮开关；所述主腔内集成有无触点开关、控制保护模块和天线；所述泵体外设置有液位检测单元和流量检测单元，泵体内设置有温度检测单元和电机进水检测单元；所述无触点开关、液位检测单元、流量检测单元、温度检测单元和电机进水检测单元均与控制保护模块连接；所述泵体顶部设置有排水管插孔，该排水管插孔内插设有排水管。

由于采用了电源接头和数据接头，使得动力电源、控制电源、通讯信号电气上相互隔离，不同电缆单独捆绑，严格执行相关防爆距离保证电气间隙和爬电距离，在结构上利用了通过隔腔的方式进行物理隔离；将无触点开关、控制保护模块件、传感器件、通讯天线等外围设备集中安装在水泵本体内部，使该泵具有远程控制起停和本地(近距离)控制起停功能。

所述控制保护模块包括保护模块、驱动模块和单片机。通过设置保护模块对流量信息、水位信息、电压电路信息进行采样收集，并进行数据运算，当发生短路、断路情况时，通过驱动模块和单片机控制电机的启停，从而控制潜水泵的启停。

所述液位检测单元包括设置在泵体内的水位传感器；所述流量检测单元包括设置在排水管伸入泵体的一侧设有流量传感器；所述温度检测单元包括设置在泵体底端的电机轴承座上的热敏电阻。

所述电机进水检测单元包括两根导线，该两根导线之间存在开口。

所述主腔侧面上设置有LED显示窗。通过设置LED显示窗，以便于观察潜水泵的运行状况等。

智能一体化潜水泵防高温保护方法，其特征在于，启动潜水泵，潜水泵的控制保护模块接收温度检测单元对潜水泵运行状态时的监测信息；

针对温度检测单元的监测信息判断故障：当控制保护模块通过温度检测单元测得的阻值小于等于设定的阻值数值C时，控制保护模块控制无触点开关断开潜水泵电机电源；当控制保护模块通过温度检测单元测得的阻值大于设定的阻值数值C时，控制保护模块控制无触点开关继续闭合使潜水泵电机保持运转。在电机长时间高速运转过程中，容易导致电机温度较高，这样大大降低电机上的轴承寿命，间接影响电机的使用寿命，通过温度检测单元检测轴承处的温度，当轴承处温度较高时，利用控制保护模块控制无触点开关断开，停止电机运转，以使电机冷却。

智能一体化潜水泵防止电机进水的保护方法，其特征在于，启动潜水泵，潜水泵的控制保护模块接收到电机进水检测单元对潜水泵运行状态时的监测信息；

针对电机进水检测单元的监测信息判断故障：当控制保护模块通过电机进水检测单元检测到阻值小于设定的阻值数值A时，控制保护模块控制无触点开关断开潜水泵电机电源；当控制保护模块通过电机进水检测单元检测到阻值大于设定的阻值数值B时，控制保护模块控制无触点开关继续闭合使潜水泵电机保持运转。由于潜水泵在水中使用，使用过程中往往容易使水进入电机内，导致电机报废；通过电机进水检测单元检测电机底端是否进水，当检测到电阻小于设定的阻值数值A时判断为进水，利用控制保护模块控制无触点开关断开，停止电机运转，避免水流入电机内部，造成电机损坏；当当检测到电阻大于设定的阻值数值B时判断为正常，利用控制保护模块控制无触点开关闭合，保持电机正常运行。

智能一体化潜水泵组控制系统，其特征在于，包括监控室，监控室内监控的至少一组潜水泵控制装置；所述潜水泵控制装置包括上位机，控制器以及至少一个智能潜水泵装置；所述智能潜水泵装置包括防爆接线盒，以及与防爆接线盒连接的智能一体化潜水泵；所述控制器均通过以太网分别与监控室、上位机和防爆接线盒通信连接。

据需要将单个潜水泵放在合适的低洼处，通过防爆接线盒将动力电缆，通讯电缆对单台潜水泵进行连接成网；通过手持无线终端对潜水泵进行近距离操作，并支持自动巡检；当系统出现短路时通过上级馈电开关进行分断；当本机出现故障时，软件控制无触点开关中的继电器关闭并记录故障类型、时间、地址上报调度中心，当出现短路故障时，上级馈电开关将分断所有开关电源，此时潜水泵内的超级电容将提供控制电源以确保本机和上位机记录故障类型、时间、水泵地址。

所述防爆接线盒通过动力电缆与移动变电站电连接，且防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间、防爆接线盒之间均通过动力电缆电连接，防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间通过以太网和RS485通信连接。动力电源通过动力电缆从移动变电站低压保护箱输出，并通过隔爆接线盒进行电源分配；由于在防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间通过以太网和RS485通信连接，两种不同的通信方式，使得使用更灵活，不易使防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间发生断连(中断通信连接)的现象。

所述防爆接线盒之间通过RS485通信连接。防爆接线盒间通过RS485进行数据读取。

本发明的有益效果是：1、减少了现场排水点设备数量；2、提高了排水点工作效率，达到减员增效；3、一体化智能水泵通信接口集中，使用方便安全；4、提高了现场设备的集成度，减少了电缆的铺设，降低了安全风险；5、减小了现场设备投资，降低人工成本；6、具有蓝牙、以太网、485串口，可以灵活接入集控系统；7、将传统空气、真空器件更换为功率开关元件，更适应于频繁启动场合，提高了设备的整机寿命；8、自动化所需的各项功能；1)具有开关运行时间、合分闸次数统计记录功能；2)具有远程通信控制起停和本地控制起停功能；3)具有主回路历史数据记录功能，存放在U盘中；可用U盘取出数据(U盘为开关自带存储设备，存储的数据由U盘容量决定，可以存储2年的数据，且可由甲方自行更换)，在本机查看实时电流值和历史电流曲线，数据在U盘中，也可以拔出U盘，在计算机中查看分析数据；4)具有主回路监测分合闸状态、电流、电压、功率、电能计量等参数功能，数据上传用通讯方式实现；5)具有设备详细操作记录，合闸、分闸记录，且具有故障时的各项参数的瞬时值记录功能；6)具有设备运行参数远程设置功能；7)具有以太网、Wifi、RS485、CAN、蓝牙、等多种接口。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。

其中：图1为本发明结构示意图；

图2为本发明电机进水检测单元结构示意图；

图3为本发明智能一体化潜水泵组控制系统流程示意框图；

图4为本发明智能一体化潜水泵电气原理示意框图；

附图中，1为水泵本体，2为接线腔，3为主腔，4为泵体，5为动力电缆接头，6为控制电缆接头，7为近控旋钮开关，8为无触点开关，9为控制保护模块，10为电机，11为液位检测单元，12为流量检测单元，13为温度检测单元，14为电机进水检测单元，15为通孔，16为监控室，17为上位机，18为控制器，19为防爆接线盒，20为智能一体化潜水泵，22为排水管，23为导线，25为开口，26为LED显示窗。

具体实施方式

参见图1-图4所示，智能一体化潜水泵，包括水泵本体1，该水泵本体从上至下依次包括接线腔2、主腔3和泵体4；所述泵体内设置有电机10和叶轮；其特征在于，所述接线腔上设置有动力电缆接头5、控制电缆接头6和近控旋钮开关7；所述主腔内集成有无触点开关8、控制保护模块9和天线；所述泵体外设置有液位检测单元11和流量检测单元12，泵体内设置有温度检测单元13和电机进水检测单元14；所述无触点开关、液位检测单元、流量检测单元、温度检测单元和电机进水检测单元均与控制保护模块连接；所述泵体底端外表面上均布有若干通孔15，所述泵体顶部设置有排水管22插孔，该排水管插孔内插设有排水管。

通过液位检测单元的设置，使得潜水泵具有水位检测功能，可根据水位变化自动起停泵，不需要人工操作；通过设置动力电缆接头便于电源线缆的接入，通过设置控制电缆接头，使潜水泵具有以太网、RS485、CAN等数据接口；潜水泵内置天线，现场工作人员可通过手持无线终端(如手机)近距离对潜水泵进行无线开停操作，并实现数据读取、无线数据上传、参数整定、状态监测、控制及复位等功能；潜水泵内置无触点开关，用以控制电流和控制潜水泵出水的启停；潜水泵内置控制保护模块，当水泵本体内的电流发生短路或断路情况时，避免伤人，并具有过载、短路、过电压、欠电压、缺相、自检功能等；在排水管上设置流量检测单元，可防止无水运行时烧坏泵潜水；由于液位检测单元、流量检测单元、无触点开关和控制保护模块均内置在水泵本体内，使得排水点设备集中，减少值守人员，降低故障率，增强信息化程度；并且本智能一体化潜水泵具有无触点开关运行时间、合分闸次数统计记录功能，具有历史数据记录功能，存放在U盘中，也可通过蓝牙、Wifi等无线数据传输方式发送到移动终端，具有设备详细操作记录，合闸、分闸记录，且具有故障时的各项参数的瞬时值记录功能，具有设备运行参数远程设置功能，具有RS485、蓝牙、以太网等多种接口。

优选的，所述控制保护模块包括保护模块、驱动模块和单片机，具体的说保护模块、驱动模块与单片机都在集成同一块板上(即WINCE模块上)。通过设置保护模块对流量信息、水位信息、温度信息、进水信息、电压电路信息进行采样收集，并进行数据运算，当发生短路、断路情况时，通过驱动模块和单片机控制无触点开关的开合间接控制电机的启停，从而控制潜水泵的启停。

所述液位检测单元包括设置在泵体内的水位传感器；所述流量检测单元包括设置在排水管伸入泵体的一侧设有流量传感器；所述温度检测单元包括设置在泵体底端的电机轴承座上的热敏电阻。通过在电机轴承处设置热敏电阻，当此处温度过高时，热敏电阻阻值变低导通，此时控制保护模块将会检测到热敏电阻的电流信号。

所述电机进水检测单元包括两根导线，该两根导线之间存在开口(具体的说是两根导线没有连接；此处的电机进水检测单元也可以采用潜水电泵进水检测装置或电机进水检测，当采用潜水电泵进水检测装置时也可以通过检测此处是否有电流来进行判断是否进水)。由于导线上存在开口，此时电阻无穷大，而当电机进水时，导线的开口将被水连通，开口两端导线的电阻不再是无穷大，此时控制保护模块将会检测到该信号(两根导线可以安装在电机防进水的密封圈上方，由于进水的密封圈上方是不可以进水的，如果进水了此处的导线之间将会由于水而使得阻值不再是无穷大)。

智能一体化潜水泵防高温保护方法，其特征在于，启动潜水泵，潜水泵的控制保护模块接收温度检测单元对潜水泵运行状态时的监测信息；

针对温度检测单元的监测信息判断故障：当控制保护模块通过温度检测单元测得的阻值小于等于设定的阻值数值C时，控制保护模块控制无触点开关断开潜水泵电机电源；当控制保护模块通过温度检测单元测得的阻值大于设定的阻值数值C时，控制保护模块控制无触点开关继续闭合使潜水泵电机保持运转。在电机长时间高速运转过程中，容易导致电机温度较高，这样大大降低电机上的轴承寿命，间接影响电机的使用寿命，通过温度检测单元检测轴承处的温度，当轴承处温度较高时，利用控制保护模块控制无触点开关断开，停止电机运转，以使电机冷却。

智能一体化潜水泵防止电机进水的保护方法，其特征在于，启动潜水泵，潜水泵的控制保护模块接收到电机进水检测单元对潜水泵运行状态时的监测信息；

针对电机进水检测单元的监测信息判断故障：针对电机进水检测单元的监测信息判断故障：当控制保护模块通过电机进水检测单元检测到阻值(可以用电阻率传感器检测电阻；也可以用电流传感器检测后发送给单片机，由单片机内运算来判断此处的阻值等方式确定此时的阻值数值)小于设定的阻值数值A时，控制保护模块控制无触点开关断开潜水泵电机电源；当控制保护模块通过电机进水检测单元检测到阻值大于设定的阻值数值B时，控制保护模块控制无触点开关继续闭合使潜水泵电机保持运转。由于潜水泵在水中使用，使用过程中往往容易使水进入电机内，导致电机报废；通过电机进水检测单元检测电机底端是否进水，当检测到电阻小于设定的阻值数值A时判断为进水(此处设定的阻值数值A可以为20KΩ-40KΩ，优选的，当阻值数值A为30KΩ，进水检测最为准确)，利用控制保护模块控制无触点开关断开，停止电机运转，避免水流入电机内部，造成电机损坏；当检测到电阻大于设定的阻值数值B时判断为正常(此处设定的阻值数值B可以为40MΩ-60MΩ，优选的，当阻值数值B为50MΩ，判断没有进水的检测最为准确)，利用控制保护模块控制无触点开关闭合，保持电机正常运行。

优选的，所述主腔侧面上设置有LED显示窗26。通过设置LED显示窗，以便于观察潜水泵的运行状况等。

优选的，所述外壳的材料为IP等级为X8可潜水的防护外壳。采用可潜水的外壳，能够更好的保护潜水泵内的电器元件。

下面说一下智能一体化潜水泵的电气工作原理：

电源线和数据线分别通过电源接口和控制接口接入潜水泵本体内，电源通过无触点开关上的固态继电器将电源分别输送给水泵电机和控制保护模块，为水泵电机和控制保护模块提供电源，并通过上位机或手持无线终端控制水泵电机和控制保护模块的启停；控制保护模块接收泵体内的电流、电压信息以及流量传感器和水位传感器传递的流量信息和液位信息，并把这些信息进行数据处理后发送给上位机和手持无线终端。

当水位传感器检测到水位较低时，将信息发送给控制保护模块，控制保护模块将水位较低的信息发送给上位机或手持无线终端，上位机或手持无线终端通过无触点开关控制潜水泵内的电机启动，使潜水泵工作；当流量传感器检测到排水管中无水时，信息发送给控制保护模块，控制保护模块将该信息发送给上位机或手持无线终端，上位机或手持无线终端通过无触点开关控制潜水泵内的电机停止工作，使潜水泵停止工作。

智能一体化潜水泵组控制系统，其特征在于，包括监控室16，监控室内监控的至少一组潜水泵控制装置；所述潜水泵控制装置包括上位机17，控制器18以及至少一个智能潜水泵装置；所述智能潜水泵装置包括防爆接线盒19，以及与防爆接线盒连接的智能一体化潜水泵20；所述控制器均通过以太网分别与监控室、上位机和防爆接线盒通信连接。

利用上位机可检测该泵的分合闸状态、电流、电压、功率、电能计量等参数，并通过以太网、Wifi、RS485、CAN等方式上传数据；通过防爆接线盒传输信号给智能一体化潜水泵，控制智能一体化潜水泵的启停，同时控制器也通过水位传感器、流量传感器等将检查到的智能一体化潜水泵中的信息传输给上位机和监控室；智能潜水泵装置、控制器、监控室和上位机通过以太网组成通讯网络。

本智能一体化潜水泵组控制系统还具有以下功能：

1)遥测：可远程访问设备的电压、电流、等工作状态；

2)遥信：开关状态、故障类型、故障时间等信息上传；

3)遥控：接受远程合、分、复位指令，进行开关的合、分控制和故障复位

4)遥调：可远程整定额定电流、电压、采样倍数等参数。

5)具有开关元件运行时间、接通次数统计记录功能，可通过上位机和手持终端读取。

6)具有主回路历史数据记录功能，存放在U盘中；

7)具有设备详细操作记录，工作记录，且具有故障时的各项参数的瞬时值记录功能。

8)可通过手机上安装的软件界面调阅电压、电流、电度、温度、运行状态、排水时间等信息。

9)可通过本机自带led指示装置观察当前输入输出电源状态、通讯状态。

所述防爆接线盒通过动力电缆与移动变电站电连接，且防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间、防爆接线盒之间均通过动力电缆电连接，防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间通过以太网和RS485通信连接。动力电源通过动力电缆从移动变电站低压保护箱输出，并通过隔爆接线盒进行电源分配；由于在防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间通过以太网和RS485通信连接，两种不同的通信方式，使得使用更灵活，不易使防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间发生断连(中断通信连接)的现象。

所述，防爆接线盒之间通过RS485通信连接。防爆接线盒间通过RS485进行数据读取。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.智能一体化潜水泵，包括水泵本体，该水泵本体从上至下依次包括接线腔、主腔和泵体；所述泵体内设置有电机和叶轮；其特征在于，所述接线腔上设置有动力电缆接头、控制电缆接头和近控旋钮开关；所述主腔内集成有无触点开关、控制保护模块和天线；所述泵体外设置有液位检测单元和流量检测单元，泵体内设置有温度检测单元和电机进水检测单元；所述无触点开关、液位检测单元、流量检测单元、温度检测单元和电机进水检测单元均与控制保护模块连接；所述泵体顶部设置有排水管插孔，该排水管插孔内插设有排水管。

2.根据权利要求1所述的智能一体化潜水泵，其特征在于，所述控制保护模块包括保护模块、驱动模块和单片机。

3.根据权利要求1所述的智能一体化潜水泵，其特征在于，所述液位检测单元包括设置在泵体内的水位传感器；所述流量检测单元包括设置在排水管伸入泵体的一侧设有流量传感器；所述温度检测单元包括设置在泵体底端的电机轴承座上的热敏电阻。

4.根据权利要求1所述的智能一体化潜水泵，其特征在于，所述电机进水检测单元包括两根导线，该两根导线之间存在开口。

5.根据权利要求1所述的智能一体化潜水泵，其特征在于，所述主腔侧面上设置有LED显示窗。

6.智能一体化潜水泵防高温保护方法，其特征在于，启动潜水泵，潜水泵的控制保护模块接收温度检测单元对潜水泵运行状态时的监测信息；

针对温度检测单元的监测信息判断故障：

当控制保护模块通过温度检测单元测得的阻值小于等于设定的阻值数值C时，控制保护模块控制无触点开关断开潜水泵电机电源；

当控制保护模块通过温度检测单元测得的阻值大于设定的阻值数值C时，控制保护模块控制无触点开关继续闭合使潜水泵电机保持运转。

7.智能一体化潜水泵防止电机进水的保护方法，其特征在于，启动潜水泵，潜水泵的控制保护模块接收到电机进水检测单元对潜水泵运行状态时的监测信息；

针对电机进水检测单元的监测信息判断故障：

当控制保护模块通过电机进水检测单元检测到阻值小于设定的阻值数值A时，控制保护模块控制无触点开关断开潜水泵电机电源；

当控制保护模块通过电机进水检测单元检测到阻值大于设定的阻值数值B时，控制保护模块控制无触点开关继续闭合使潜水泵电机保持运转。

8.智能一体化潜水泵组控制系统，其特征在于，包括监控室，监控室内监控的至少一组潜水泵控制装置；所述潜水泵控制装置包括上位机，控制器以及至少一个智能潜水泵装置；所述智能潜水泵装置包括防爆接线盒，以及与防爆接线盒连接的智能一体化潜水泵；所述控制器均通过以太网分别与监控室、上位机和防爆接线盒通信连接；所述智能一体化潜水泵为权利要求1-5所述的智能一体化潜水泵。

9.根据权利要求8所述的智能一体化潜水泵组控制系统，其特征在于，所述防爆接线盒通过动力电缆与移动变电站电连接，且防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间、防爆接线盒之间均通过动力电缆电连接，防爆接线盒与智能一体化潜水泵之间通过以太网和RS485通信连接。

10.根据权利要求8所述的智能一体化潜水泵组控制系统，其特征在于，所述防爆接线盒之间通过RS485通信连接。