CN106286326A - 一种自动控制的潜水泵 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use

Abstract

本发明涉及水泵领域，具体涉及一种自动控制的潜水泵。这种自动控制的潜水泵没有磁干扰问题；两个感应元件使其在叶轮上的重力分部的更均匀，提高了计量的稳定性，也提高了始动流量的性能；可以只通过一个检测探头就能识别水流的方向并且降低了检测功耗，无需单片机协同传感检测，直接以电平脉冲信号输出；采用变频控制器和电机本体集成式变频电机，一方面，由于变频控制器与电机本体的一体设计，可以减小变频控制柜体积，节约了产品制造成本，节省了安装空间；另一方面，电机本体和变频控制器作为一个系统优化设计，考虑额定点优化设计的同时兼顾变频电机部分负荷工况的效率，提高了水泵系统部分工况下的效率，从而降低变频水泵系统的运行成本。

Description

一种自动控制的潜水泵
技术领域
本发明涉及水泵领域，具体涉及一种自动控制的潜水泵。
背景技术
节能减排就是节约能源、降低能源消耗、减少污染物排放。节能减排包括节能和减排两大技术领域，二者有联系，又有区别。一般地讲，节能必定减排，而减排却未必节能，所以减排项目必须加强节能技术的应用，以避免因片面追求减排结果而造成的能耗激增，注重社会效益和环境效益均衡。《中华人民共和国节约能源法》所称节约能源(简称节能)，是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。我国快速增长的能源消耗和过高的石油对外依存度促使政府在2006年年初提出：希望到2010年，单位GDP能耗比2005年降低两成、主要污染物排放减少一成。这两个指标结合在一起，就是我们所说的“节能减排”。
社会各界在各个领域都积极响应国家号召，水泵作为大面积使用的必要工具，也做了很多改革。水泵是输送液体或使液体增压的机械。它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。水泵性能的技术参数有流量、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等；根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。目前的水泵在输送液体时，其流量一般都是固定的，但是在实际生活中，有些排出的流体并不需要高流量，白白浪费能耗，造成资源浪费，如果采用更换低动能的水泵来节省能源，一方面需要按照不同的需要更换不同的水泵，耗时费力，另一方面需要准备不同的水泵，投入很大。恒压或者恒压差管道泵系统管路中，一般都装有节流阀控制管网系统中的流量。
目前，现有的水泵中半圆金属箔片位于叶轮的一侧，影响其重心及计量的稳定性，也影响了始动流量的性能，当叶轮旋转一周只有一个脉冲信号，计量分辨率不高，同时无法使用一个检测探头进行水流方向的判别，需要两个检测探头和单片机集成检测电路，这样一来就需要多个检测探头增加了功耗而且需要特定的单片机协同传感检测。
供水管路内表层氧化生锈，与水内的一些矿物质结垢于水管的内表层，时间长了在水压的冲击下会脱落，尤其是维修完启动管时和各家各户放空用水时，在流速急速增大产生湍急流的情况下，锈片会脱落、焊渣会泛起，随水流进入水泵，致使水泵被堵被卡、计量失灵，维修人员必须马上更换水泵或维修水泵，工作量非常大，更换新水泵很多，造成很大的经济损失。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，没有磁干扰问题；同时使水泵拥有更好的始动流量及量程比；两个感应元件使其在叶轮上的重力分部的更均匀，提高了计量的稳定性，也提高了始动流量的性能；叶轮旋转一周有两个脉冲信号，提高了计量分辨率50％；可以只通过一个检测探头就能识别水流的方向并且降低了检测功耗，无需单片机协同传感检测，直接以电平脉冲信号输出，同时能有效的把供水管路中的焊渣、锈片和剥脱的水垢滤下，保护了水泵，保证了水泵的正常运行，提供一种自动控制的潜水泵，解决以上技术问题；
一种自动控制的潜水泵，包括泵头和泵体，所述泵头包括泵头腔、叶轮和泵头腔底座，所述泵体包括进口和出口，其封闭空间形成流体通道，所述泵头腔内设有泵轴，所述泵轴的电机端内孔截面为非圆形状，所述叶轮通过键联接装配在所述泵轴上，所述泵轴带动所述叶轮转动，从而将从水泵进口吸入的流体加压，泵送到给定的扬程，所述泵体还包括变频电机和电机支架，所述变频电机包括变频控制器和电机本体，所述电机本体的电机轴与所述泵轴的电机端装配一起后用于驱动所述泵轴转动，所述电机支架用于联接所述泵体和所述变频电机。
上述的一种自动控制的潜水泵，所述叶轮的转动轴的边缘上设有两片大小不等的无磁感应片，所述无磁感应片沿所述叶轮的转动轴的轴线对称设置，所述泵体内设有PLC控制模块，所述泵轴上设有包含一个感应元件的无磁传感器，所述无磁传感器紧贴所述叶轮的转动轴，所述无磁传感器与所述叶轮的转动轴的轴心线在同一直线上，且同一时刻所述无磁感应片只能位于所述感应元件的感应区域内，所述感应元件用于采集所述无磁感应片的位置信号，并将该位置信号发送给所述PLC控制模块，所述PLC控制模块用于将上述位置信号换算成流体的流量传输给安装在所述泵体外壳上的显示屏。
上述的一种自动控制的潜水泵，所述泵体外壳上还设有无线通讯模块，所述无线通讯模块用于通过无线网络将流体的流量发送给远程服务器，所述出口处设有出水阀，所述出水阀的上端设有电磁阀，所述PLC控制模块控制所述电磁阀的开关，所述无线通讯模块信号连接所述PLC控制模块。
上述的一种自动控制的潜水泵，所述变频电机为变频控制器和电机本体集成为一体的电机，其通过变频技术，从而根据控制信号改变所述电机本体的转速以控制水泵的流量和扬程。
有益效果：由于采用以上技术方案，本发明这种自动控制的潜水泵没有磁干扰问题；同时使水泵拥有更好的始动流量及量程比；两个感应元件使其在叶轮上的重力分部的更均匀，提高了计量的稳定性，也提高了始动流量的性能；叶轮旋转一周有两个脉冲信号，提高了计量分辨率50％；可以只通过一个检测探头就能识别水流的方向并且降低了检测功耗，无需单片机协同传感检测，直接以电平脉冲信号输出；采用变频控制器和电机本体集成式变频电机，一方面，由于变频控制器与电机本体的一体设计，可以减小变频控制柜体积，甚至去掉变频控制柜，节约了产品制造成本，节省了安装空间；另一方面，电机本体和变频控制器作为一个系统优化设计，考虑额定点优化设计的同时兼顾变频电机部分负荷工况的效率，提高了水泵系统部分工况下的效率，从而降低变频水泵系统的运行成本。
附图说明
图1为本发明实施例中的一种自动控制的潜水泵的结构示意图；
图2为本发明实施例中的叶轮的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参照图1、图2，一种自动控制的潜水泵，包括泵头1和泵体2，所述泵头1包括泵头腔、叶轮11和泵头腔底座，所述泵体2包括进口和出口，其封闭空间形成流体通道，所述泵头腔内设有泵轴12，所述泵轴12的电机端内孔截面为非圆形状，所述叶轮11通过键联接装配在所述泵轴上，所述泵轴12带动所述叶轮11转动，从而将从水泵进口吸入的流体加压，泵送到给定的扬程，所述泵体2还包括变频电机3和电机支架，所述变频电机3包括变频控制器31和电机本体32，所述电机本体32的电机轴与所述泵轴12的电机端装配一起后用于驱动所述泵轴12转动，所述电机支架用于联接所述泵体2和所述变频电机3。
进一步地，本发明一种自动控制的潜水泵的较佳的实施例中，所述叶轮11的转动轴的边缘上设有两片大小不等的无磁感应片14，所述无磁感应片14沿所述叶轮11的转动轴的轴线对称设置，所述泵体2内设有PLC控制模块21，所述泵轴12上设有包含一个感应元件的无磁传感器13，所述无磁传感器13紧贴所述叶轮11的转动轴，所述无磁传感器13与所述叶轮11的转动轴的轴心线在同一直线上，且同一时刻所述无磁感应片14只能位于所述感应元件的感应区域内，所述感应元件用于采集所述无磁感应片14的位置信号，并将该位置信号发送给所述PLC控制模块21，所述PLC控制模块21用于将上述位置信号换算成流体的流量传输给安装在所述泵体2外壳上的显示屏。
进一步地，本发明一种自动控制的潜水泵的较佳的实施例中，所述泵体2外壳上还设有无线通讯模块22，所述无线通讯模块22用于通过无线网络将流体的流量发送给远程服务器，所述出口处设有出水阀，所述出水阀的上端设有电磁阀23，所述PLC控制模块21控制所述电磁阀23的开关，所述无线通讯模块22信号连接所述PLC控制模块21。
当有流体流经水泵时，流体会带动叶轮11转动，叶轮11转动轴边缘上的无磁感应片14也会随之转动，在某一时刻，无磁传感器13中的中感应元件采集到较大的无磁感应片14此刻的一个位置信号，在下一时刻，感应元件又采集到较小的无磁感应片14的下一个位置信号，前后两个位置信号都将被发送给PLC控制模块21，经PLC控制模块21的计算后，位置信号转换为叶轮11转动的圈数，进而转换为流体的流量，然后PLC控制模块21一方面将该上述流体的流量发送到显示屏供用户查阅，另一方面还将该流体的流量发送给主板中的无线通讯模块22，通过无线通讯模块22将该流体的流量传输给远程服务器；当无线通讯模块22接收到远程服务器发出的控制水泵阀门的命令时，PLC控制模块21还将通过电磁阀23控制出水阀的关闭与打开。
进一步地，本发明一种自动控制的潜水泵的较佳的实施例中，所述变频电机3为变频控制器31和电机本体32集成为一体的电机，其通过变频技术，从而根据控制信号改变所述电机本体32的转速以控制水泵的流量和扬程。
变频控制器31还设计了工业总线协议(比如RS485，Modbus)通过通信端口实现通信组网；外部电源通过电源接口与变频控制器31联接；输入输出端口可以接受水泵系统中传感器的信号，也可输出控制信号控制智能管道泵系统中的外围设备；通过变频控制器31调频的电源通过电源端口与电机本体32联接不同频率电源的输入；变频控制器31通过固定螺栓固定在电机本体32上成为一体，采用变频控制器31和电机本体32集成式变频电机10，一方面，由于变频控制器31与电机本体32的一体设计，可以减小变频控制柜体积，甚至去掉变频控制柜，节约了产品制造成本，节省了安装空间；另一方面，电机本体32和变频控制器31作为一个系统优化设计，考虑额定点优化设计的同时兼顾变频电机部分负荷工况的效率，提高了管道泵系统部分工况下的效率，从而降低变频管道泵系统的运行成本。
根据实际应用中对变化流量和扬程的需求，变频电机10通过变频控制器31接收到反馈信号调节电机本体32的转速，从而实现流量和扬程的调节，其中流量近似和转速成正比，扬程近似和转速的平方成正比；为了实现友好的用户体验，在变频控制器31上设置了触摸屏面板；为了实现联网和通讯，变频控制器31设计了无线蓝牙技术，实现在移动设备上通过应用程序，比如手机上操作控制变频智能管道泵系统；变频控制器31还配置了GPRS(通用分组无线服务技术)模块，发送信号到集中控制中心，实现无线远程监控；变频控制器31还设计了工业总线协议(比如RS485，Modbus)实现组网。
本发明这种自动控制的潜水泵没有磁干扰问题；同时使水泵拥有更好的始动流量及量程比；两个感应元件使其在叶轮上的重力分部的更均匀，提高了计量的稳定性，也提高了始动流量的性能；叶轮旋转一周有两个脉冲信号，提高了计量分辨率50％；可以只通过一个检测探头就能识别水流的方向并且降低了检测功耗，无需单片机协同传感检测，直接以电平脉冲信号输出；采用变频控制器和电机本体集成式变频电机，一方面，由于变频控制器与电机本体的一体设计，可以减小变频控制柜体积，甚至去掉变频控制柜，节约了产品制造成本，节省了安装空间；另一方面，电机本体和变频控制器作为一个系统优化设计，考虑额定点优化设计的同时兼顾变频电机部分负荷工况的效率，提高了水泵系统部分工况下的效率，从而降低变频水泵系统的运行成本。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种自动控制的潜水泵，包括泵头(1)和泵体(2)，所述泵头(1)包括泵头腔、叶轮(11)和泵头腔底座，所述泵体(2)包括进口和出口，其封闭空间形成流体通道，其特征在于，所述泵头腔内设有泵轴(12)，所述泵轴(12)的电机端内孔截面为非圆形状，所述叶轮(11)通过键联接装配在所述泵轴上，所述泵轴(12)带动所述叶轮(11)转动，从而将从水泵进口吸入的流体加压，泵送到给定的扬程，所述泵体(2)还包括变频电机(3)和电机支架，所述变频电机(3)包括变频控制器(31)和电机本体(32)，所述电机本体(32)的电机轴与所述泵轴(12)的电机端装配一起后用于驱动所述泵轴(12)转动，所述电机支架用于联接所述泵体(2)和所述变频电机(3)。
2.根据权利要求1所述的一种自动控制的潜水泵，其特征在于，所述叶轮(11)的转动轴的边缘上设有两片大小不等的无磁感应片(14)，所述无磁感应片(14)沿所述叶轮(11)的转动轴的轴线对称设置，所述泵体(2)内设有PLC控制模块(21)，所述泵轴(12)上设有包含一个感应元件的无磁传感器(13)，所述无磁传感器(13)紧贴所述叶轮(11)的转动轴，所述无磁传感器(13)与所述叶轮(11)的转动轴的轴心线在同一直线上，且同一时刻所述无磁感应片(14)只能位于所述感应元件的感应区域内，所述感应元件用于采集所述无磁感应片(14)的位置信号，并将该位置信号发送给所述PLC控制模块(21)，所述PLC控制模块(21)用于将上述位置信号换算成流体的流量传输给安装在所述泵体(2)外壳上的显示屏。
3.根据权利要求2所述的一种自动控制的潜水泵，其特征在于，所述泵体(2)外壳上还设有无线通讯模块(22)，所述无线通讯模块(22)用于通过无线网络将流体的流量发送给远程服务器，所述出口处设有出水阀，所述出水阀的上端设有电磁阀(23)，所述PLC控制模块(21)控制所述电磁阀(23)的开关，所述无线通讯模块(22)信号连接所述PLC控制模块(21)。
4.根据权利要求1所述的一种自动控制的潜水泵，其特征在于，所述变频电机(3)为变频控制器(31)和电机本体(32)集成为一体的电机，其通过变频技术，从而根据控制信号改变所述电机本体(32)的转速以控制水泵的流量和扬程。
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