CN106150994B - 一种水泵控制方法及使用该方法的控制器、水泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水泵控制方法，使用一个固定压力值控制水泵的启停，水泵达到所述固定压力值时设置有延时停泵时间；包括，获取前两次相邻的且延时停泵时间相同的水泵停止时间，记录为tn‑1和tn，比较tn和tn‑1的大小；根据tn和tn‑1的大小，同等调整或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间；减少用水过程水泵的启停频率，提高水泵使用寿命；同时本发明公开了使用上述水泵控制方法的控制器和水泵。

Description

一种水泵控制方法及使用该方法的控制器、水泵

技术领域

本发明涉及水泵技术领域，尤其是涉及水泵的控制技术领域，具体是涉及一种水泵控制方法及使用该方法的控制器、水泵。

背景技术

水泵是供水和排水系统的重要组成部分，其重要性特别是在家庭供水和农业种植供水尤为突出。

目前，家用及农用水泵基本上都配备自动控制器来控制水泵的运转；现有的控制方法大多使用一个固定压力值来对水泵的启停进行控制，所述固定压力值可以通过压力开关传感器来设置，通过在水泵工作过程中感应水泵的运行压力是否达到所述压力开关传感器设置的固定压力值并输出开关量信号至控制器来实现对水泵的启停控制，如需提高或降低水泵的供水压力则可以通过手动对上述压力开关传感器的固定压力值进行调节即可达到；当水泵压力达到所述压力开关传感器设置的固定压力值时停止水泵运转，当低于压力开关传感器设置的固定压力值时启动水泵运转。

另外的，使用实时测量压力传感器对水泵的运行压力进行测量并输出压力数字或模拟信号至控制器，通过在控制器设定需要的供水压力；当水泵压力达到设定的供水压力时，停止运转，当水泵压力低于设定的供水压力时，启动水泵运转。

上述通过固定压力值对水泵的启停进行控制的方法，在一定程度上保证了供水压力的稳定，但却存在水泵频繁启停的缺点，降低了水泵的使用寿命；同时水泵的频繁启停也带来了电能的损失，增加了用户的能耗。

针对上述使用固定压力值对水泵的启停进行控制的方法存在的缺陷，目前的改进方法是当水泵运行压力达到固定压力值后设置延时停泵时间，即继续运转水泵一段时间，一般是延长几秒钟后再停止水泵，需要在水泵使用前对延长停泵时间进行预先设置；上述方法虽然一定程度上起到降低了水泵启停的频率，但由于延时停泵时间为固定值；不能适应用户用水量变化需求，若用户用水时间长，则需要较长的延时停泵时间；若用户用水时间短，则需要较短的延时停泵时间；否则，不合理的延时停泵时间将造成电能的损失和/或不能减少水泵的启停频率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水泵控制方法，通过对前两次相邻的且延时停泵时间相同的水泵停止时间的比较，判断出即时用水量的变化，并实时调整或维持后两次相邻的水泵延时停泵时间，来减少水泵的启停频率。

本发明的另一目的是提供一种控制器，通过所述控制器可以实现上述水泵控制方法。

本发明的另一目的是提供一种水泵，使用上述水泵控制方法实现供水。

目前，为减少水泵频繁启停的方法是在水泵压力达到一个固定压力值时设置延时停泵时间，所述延时停泵时间的设置目的是为水泵的供水系统储存一定量的增量水以在水泵停止运转后继续为用户供水，其所储存的增量水的多少由水泵停止运转时的实际压力值和固定压力值的压差以及水泵供水系统的结构来决定，当所述供水系统的实际压力值和固定压力值一定时，所述供水系统所储存的增量水也是一定的；而所述供水系统的实际压力值由水泵达到所述固定压力值时水泵继续运转的时间（即延时停泵时间）决定；而水泵供水系统所储存的增量水在水泵停止状态下，继续为用户供水，其全部消耗完的时间（即从实际压力值降到固定压力值的时间）长短由用户的用水速度决定；当用户用水速度快时，其消耗速度快，所需要的时间短，即水泵的停止时间短；反之，则时间长，即水泵的停止时间长；因此，可以通过比较相同延时停泵时间下的水泵停止时间来判断用户即时用水量的变化；当水泵的停止时间变长，则可以判断用户即时用水量在降低，反之则可以判断用户即时用水量不变或增加。

因此，本发明所采用的技术方案是：

一种水泵控制方法，使用一个固定压力值控制水泵的启停，且水泵达到所述固定压力值时设置有延时停泵时间；包括，

获取前两次相邻的且延时停泵时间相同的水泵停止时间，记录为tn-1和tn；

比较tn和tn-1的大小；

根据tn和tn-1的大小，同等调整或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

所述延时停泵时间为水泵达到所述固定压力值时保持水泵继续运转的时间；所述水泵停止时间为水泵停止至水泵重新启动的时间。

进一步地，当tn大于tn-1时，则同等缩短或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间；当tn小于或等于tn-1时，则同等延或维持长后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

优选地，所述每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为1-180秒。

进一步地，所述水泵最初两次达到所述固定压力值时的延时停泵时间相同，且为0-180秒；当所述延时停泵时间设置为0秒时，只要用户在用水时，不管用水量大小，水泵最初两次的停止时间会很短，tn接近tn-1。

上述水泵控制方法尤其应用于水泵的小流量供水，由于高精度的流量传感器成本高，几乎不可能在低端水泵领域使用，特别是家用和农用水泵上；在低端水泵领域一般使用水流感应传感器来检测水泵的水流信号，而一般水流感应传感器无法检测到小流量的水流信号，当在水泵上使用时，水泵将无法判断当前是小流量还是无流量，又或是漏水，因此给水泵的控制带来困难，此时一般切换到由一个固定压力值来控制水泵的启停；因此，进一步地，一种水泵控制方法，读取水泵有无水流信号，当读取到水泵无水流信号时，则使用一个固定压力值控制水泵的启停，且水泵达到所述固定压力值时设置有延时停泵时间；包括，

获取前两次相邻的且延时停泵时间相同的水泵停止时间，记录为tn-1和tn；

比较tn和tn-1的大小；

根据tn和tn-1的大小，同等调整或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

进一步地，连续对tn和tn-1进行相除，获得多个时间比值，若在连续的M分钟内，所述多个时间比值均在0.9-1.1之间，则输出漏水信号；其中：720≥M≥5。

为防止水泵在缺水长时间空载运转，因此进一步地，当读取到水泵无水流信号，且连续x分钟无法达到所述固定压力值，停止水泵运转；所述x为1-60。

一种控制器，为使用上述水泵控制方法的控制控制电路板；所述控制电路板包括，单片机、驱动模块、降压电路模块；所述驱动模块与单片机连接，用于控制水泵电机的通断电，所述降压电路模块用于给单片机供电和驱动模块供电，并与市电连接；所述单片机用于接收压力信号，或，压力信号和流量信号、记录延时停机时间和水泵停止时间、比较水泵停止时间以及控制驱动模块；所述驱动模块可以使用但不限于继电器。

一种使用上述的水泵控制方法控制的水泵，包括压力传感器和控制器；

所述压力传感器用于检测水泵的出口压力并与控制器连接，输出压力信号至控制器；所述控制器与水泵的电机连接，用于控制水泵的启停。

进一步地，所述压力传感器为压力开关传感器，其输出信号为输出开关量信号。

进一步地，一种使用上述的水泵控制方法控制的水泵，包括压力开关传感器、流量开关传感器和控制器；

所述压力传感器用于检测水泵的出口压力并与控制器连接，输出压力信号至控制器；

所述控制器与水泵的电机连接，用于控制电机的启停；

所述流量开关传感器用于检测水泵是否有水流，并与所述控制器连接，其信号输出为开关量信号；

进一步地，上述水泵包括压力缓冲罐，所述压力缓冲罐与水泵的高压力端连通；所述水泵的高压力端是指水泵的出口腔体或出口管道。

本发明的有益效果是：

本发明的水泵控制方法是通过对前两次相邻的且延时停泵时间相同的水泵停止时间的比较，同等调整或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间；减少了水泵的启停频率；提高了水泵的使用寿命，降低电能损耗。

同时，还提高了一种漏水检测功能和缺水保护功能，进一步提高水泵控制效果。

另外，本发明的一种控制器，可以通过上述水泵控制方法实现对水泵的控制，降低泵的启停频率。

另外，本发明的一种水泵，使用上述水泵控制方法实现供水，所述水泵具有使用寿命长，启停频率低等优点。

附图说明

图1为本发明一种水泵控制方法的流程示意图；

图2为本发明另一种水泵控制方法的流程示意图；

图3为本发明另一种水泵控制方法的流程示意图；

图4为本发明一种控制器的各功能模块连接示意图；

图5为本发明一种水泵的结构示意图；

图6为实施例4的一种水泵各功能模块连接示意图；

图7为本发明另一种水泵的结构示意图；

图8为实施例5的一种水泵各功能模块连接示意图。

具体实施方式

实施例1：

一种水泵控制方法，使用一个固定压力值控制水泵的启停，并设置水泵的最初两次达到所述固定压力值时的延时停机时间为0-180秒；所述固定压力值由压力开关传感器来设定，也可以使用其它类型的压力传感器来实现，比如：电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器；所述压力开关传感器可以是设定压力可调节式，也可以是设定压力不可调节式，并与水泵控制端通信连接，所述水泵控制端可以是PLC控制器，也可以是基于单片机的集成控制电路板；结合图1所示，所述水泵控制方法包括以下步骤：

S101，获取当前相邻的且延时停泵时间相同的两次水泵停止时间，记录为tn-1和tn；

S102，比较tn和tn-1的大小；

S103，根据tn和tn-1的大小，同等调整或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

上述水泵控制方法，可以预设至少2个不同的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间，并根据tn和tn-1的大小来选择较长的延时停泵时间或较短的延时停泵时间。

为客观、清楚地表达本实施例的内容，以水泵的停止状态依次进行计数，即水泵的初次停止计为第1次，并依次对后续的水泵停止进行编号为第2次、第3次、…、第n次，n可以为大于1的任何数。

比如：预设3个不同的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间，分别为10秒、20秒、30秒，且设置水泵第1次和第2次的延时停泵时间为20秒；当t2大于t1时，则调整第3次和第4次的延时停泵时间为10秒；当t4大于t3时，则维持第5次和第6次的延时停泵时间为10秒；当t6小于或等于t5时，则调整第7次和第8次的延时停泵时间为30秒；当t8小于或等于t7时，则维持第9次和第10次的延时停泵时间为30秒。

进一步地，当tn大于tn-1时，则同等缩短后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间；当tn小于或等于tn-1时，则同等延长后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

进一步地，每一次延长或缩短水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间相同；优选地，所述每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为1-180秒。

可以对水泵达到压力固定值时的延时停泵时间设置最大值和/或最小值；所述最大值即当所述延时停泵时间延长至最大值后，不再延长；所述最小值即当所延时停泵时间减少至最小值后不再缩短；所述最小值可以为0秒，即水泵达到所述固定压力值时立即停止运转。

进一步举例如下：

A）当n=2时，则比较t2和t1的大小，当t2大于t1时，则同等缩短第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间；当t2于小或等于t1时，则同等延长第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间；当n=4时，则比较t4和t3的大小，当t4大于t3时，则同等缩短第5次和第6水泵达到固定压力值时的延时停泵时间；当t4小于或等于t3时，则同等延长第5次和第6次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间；当n=100时，则比较t100和t99的大小，当t100大于t99时，则同等缩短第101次和第102次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间；当t100小于或等于t99时，则同等延长第101次和第102次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间。

B）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为10秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为0秒；当t2大于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为0秒，当t2小于或等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为10秒。

C）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为10秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为60秒；当t2大于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为50秒，当t2小于或等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为70秒。

D）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为1秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为10秒；当t2大于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为9秒，当t2小于或等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为11秒。

E）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为60秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为180秒；当t2大于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为120秒，当t2小于或等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为240秒。

F）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为180秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为180秒；当t2大于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为0秒，当t2小于或等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为360秒。

G）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为60秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为180秒；当t2等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为240秒；当t4小于t3时，则第5次和第6次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为300秒；当t6等于t5时，则第7次和第8次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为360秒；当t8大于t7时，则第9次和第10次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为300秒；当t10大于t9时，则第11次和第12次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为240秒。

H）若每一次延长或缩短水泵达到所述压力固定值时的延时停泵时间为20秒，且第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为60秒；当t2等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为80秒；当t4小于t3时，则第5次和第6次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为100秒；当t6大于t5时，则第7次和第8次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为40秒；当t8大于t7时，则第9次和第10次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为20秒；当t10大于t9时，则第11次和第12次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为0秒；当t12大于t11时，则第13次和第14次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为0秒。

I）预设第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为40秒；水泵每一次达到固定压力值时的延长或缩短的延时停泵时间均与所述第1次和第2次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间进行对比，且延长或缩短的延时停泵时间为20秒；当t2等于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为60秒；当t4小于t3时，则第5次和第6次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为60秒；当t6大于t5时，则第7次和第8次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为20秒；当t8大于t7时，则第9次和第10次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为20秒；当t10大于t9时，则第11次和第12次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为20秒；当t12大于t11时，则第13次和第14次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为20秒。

J）预设第1次和第2次的水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为30秒，且设置水泵达到压力固定值时的延时停泵时间最大值为90秒，最小值为0秒，每一次延长或缩短的延时停泵时间为30秒；当t2大于t1时，则第3次和第4次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为0秒；当t4大于t3时，则第5次和第6次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为0秒；当t6小于t5时，则第7次和第8次水泵达到固定压力值时的延时停泵时间为30秒；当t8等于t7时，则第9次和第10次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为60秒；当t10小于t9时，则第11次和第12次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为90秒；当t12小于t11时，则第13次和第14次水泵达到压力固定值时的延时停泵时间为90秒。

实施例2

一种水泵控制方法，进一步使用流量开关传感器检测水泵的水流状况，所述流量开关传感器与水泵控制端通信连接，并输出水流信号至所述水泵控制端；在实施例1的步骤S101前增加步骤S100，读取水泵有无水流信号，当读取到水泵无水流信号时；则执行上述实施例1所述的水泵控制方法的步骤。

结合图2所示，优选地，增加步骤S104，当读取到水泵无水流信号，且连续1-60分钟无法达到所述固定压力值，停止水泵运转。

结合图3所示，优选地，增加步骤S104’，连续对tn和tn-1进行相除，获得多个时间比值，若在连续的M分钟内，所述多个时间比值均在0.9-1.1之间，则输出漏水信号；其中：720≥M≥5。

实施例3

结合图4所示的一种控制器，为使用实施例1或实施例2所述的水泵控制方法的控制电路板；包括，单片机1、驱动模块2、降压电路模块3；所述驱动模块2与单片机1连接，用于控制水泵电机的通断电，所述降压电路模块3用于给单片机1供电和驱动模块2供电，并与市电电源连接；所述单片机1用于接收压力信号，或，压力信号和流量信号、记录延时停机时间和水泵停止时间、比较水泵停止时间以及控制驱动模块；所述驱动模块3可以使用但不限于继电器。

上述控制电路板，所述降压电路模块3连接外部市电，通过驱动模块2与水泵的电机连接，由单片机1接收水泵的压力开关信号，所述单片机1并通过接收到的压力开关信号来控制驱动模块3，从而控制水泵的启停，包括对水泵的延时停机时间进行控制；同时，单片机通过记录驱动模块的工作状态来记录水泵的延时停机时间、水泵停止时间，并比较水泵停止时间，调整后两次水泵的延时停机时间。

上述控制电路板，所述减压电路模块3连接外部市电，通过驱动模块2与水泵的电机连接，在单片机1中预先设定好水泵的启停压力值，并由单片机1接收水泵的实时压力值信号，当接收到的实时压力值达到预先单片机1预先设定的启停压力值时，单片机1通过控制驱动模块3工作来停止水泵或延时停止水泵；反之，则启动水泵；同时，单片机通过记录驱动模块的工作状态来记录水泵的延时停机时间、水泵停止时间，并比较水泵停止时间，调整后两次水泵的延时停机时间。

实施例4

结合图5和图6所示的一种水泵，为使用实施例1所述的水泵控制方法控制的水泵，包括止回阀51、压力传感器11和控制器21；水泵水流从低压力端41流入，从高压力端31流出。

所述止回阀51设置在低压力端41处；

所述压力传感器11设置于水泵的高压力端31处，用于检测水泵的出口压力并与控制器21连接，输出压力信号至控制器21；

所述控制器21与市电电源连接，并与水泵的电机连接，用于控制水泵的启停；并用于记录延时停机时间和水泵停止时间、比较水泵停止时间以及重新设定延时停机时间。

进一步地，所述压力传感器11为压力开关传感器，其输出信号为输出开关量信号。

实施例5

结合图7和图8所示的另一种水泵，为使用实施例2所述的水泵控制方法控制的水泵，包括止回阀72、压力开关传感器12、流量开关传感器52和控制器22；水泵水流从低压力端42流入，从高压力端32流出；

所述止回阀72设置在低压力端42处；

所述压力开关传感器12设置于水泵的高压力端32处，用于检测水泵的出口压力并与控制器22连接，输出压力信号至控制器22；

所述控制器22与市电电源连接，并与水泵的电机连接，用于控制水泵的启停；并用于记录延时停机时间和水泵停止时间、比较水泵停止时间以及重新设定延时停机时间；

所述流量开关传感器52设置于水泵的低压力端42处，用于检测水泵是否有流量，并与所述控制器22连接，其信号输出时开关量信号。

进一步地，上述水泵包括压力缓冲罐62，所述压力缓冲罐26与水泵的高压力端32连通。

Claims (9)

1.一种水泵控制方法，其特征在于：使用一个固定压力值控制水泵的启停，且水泵达到所述固定压力值时设置有延时停泵时间；包括，

获取前两次相邻的且延时停泵时间相同的水泵停止时间，记录为tn-1和tn；

比较tn和tn-1的大小；

根据tn和tn-1的大小，同等调整或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

2.根据权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于：当tn大于tn-1时，则同等缩短或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间；当tn小于或等于tn-1时，则同等延长或维持后两次相邻的水泵达到所述固定压力值时的延时停泵时间。

3.根据权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于：所述水泵最初两次达到所述固定压力值时的延时停泵时间相同，且为0-180秒。

4.根据权利要求1所述的水泵控制方法，其特征在于：读取水泵当前有无水流信号，当读取到水泵无水流信号时，则执行权利要求1所述的水泵控制方法。

5.根据权利要求4所述的水泵控制方法，其特征在于：连续对tn和tn-1进行相除，获得多个时间比值，若在连续的M分钟内，所述多个时间比值均在0.9-1.1之间，则输出漏水信号；其中：720≥M≥5。

6.根据权利要求4所述的水泵控制方法，其特征在于：当读取到水泵无水流信号，且连续x分钟无法达到所述固定压力值，停止水泵运转；所述x为1-60。

7.一种控制器，其特征在于：所述控制器为使用权利要求1-6任一项所述的水泵控制方法的控制电路板。

8.一种水泵，其特征在于：使用权利要求1-3任一项所述的水泵控制方法控制的水泵，包括压力传感器和控制器；

所述压力传感器用于检测水泵的出口压力并与控制器连接，输出压力信号至控制器；

所述控制器与水泵的电机连接，用于控制水泵的启停。

9.一种水泵，其特征在于：使用权利要求4-6任一项所述的水泵控制方法控制的水泵，包括压力开关传感器、流量开关传感器和控制器；

所述压力开关传感器用于检测水泵的出口压力并与控制器连接，输出压力开关量信号至控制器；

所述控制器与水泵的电机连接，用于控制水泵的启停；

所述流量开关传感器用于检测水泵是否有流量，并与所述控制器连接，其信号输出为开关量信号。