CN107762895A - 潜水电泵控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜水电泵控制系统及其控制方法，包括电机、设置所述电机输出端的泵体和设置在所述电机底座端的控制机构，及设置在液面以上的上位机，所述控制机构包括防水密封壳体、设置在所述防水密封壳体腔内的下位机和三相电参数采集模块以及电力载波模块，还包括设置在所述防水密封壳体外的液位变送器及设置在所述电机的壳体内的电流互感器和温度传感器。方法为：所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块采集潜水电泵的工作参数并传送到下位机；所述下位机控制所述电力载波模块将采集的工作参数进行数据调制加载，以电力载波通信的方式实时上传至上位机。该潜水电泵控制系统和方法实现了潜水电泵的在线监测。

Description

潜水电泵控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于潜水电泵技术领域，尤其涉及一种潜水电泵控制系统及其控制方法。

背景技术

潜水电泵是泵体叶轮和驱动叶轮的电机都潜入水中工作的一种水泵，有深井用和作业面用两种。其中深井用潜水电泵通过伸入井中的电缆向电机供电，免去了传动长轴，因而结构紧凑，重量轻，安装、使用和转移方便。其工作时，需将整个机组潜入水中，由于长期工作在地下，其运行状态得不到有效的监测，导致采水过程能耗较大，故障发生率和返修率高，影响潜水电泵的正常作业。

随着用户使用要求的不断提高，传统的潜水电泵因其不具备运行状态监测和智能保护功能，已不能满足现代化的使用需求。市场上亟需一种能够对现有潜水电泵进行在线监测和控制的系统。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种潜水电泵控制系统及其控制方法，旨在解决潜水电泵运行状态无法监测和控制的问题，其在潜水电泵的基础上增加控制机构，以实现传统潜水电泵的在线监测和保护控制。

本发明实施例是这样实现的，一种潜水电泵控制系统，包括电机、设在所述电机输出端的泵体和设在所述电机底座端的控制机构，及设置在液面以上的上位机；

所述控制机构包括防水密封壳体，设置在所述防水密封壳体腔内的下位机、三相电参数采集模块和电力载波模块；

所述控制机构还包括设置在所述防水密封壳体外的液位变送器，以及设置在所述电机的壳体内的电流互感器和温度传感器；

所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块的输出端分别接所述下位机的相应输入端，所述下位机通过所述电力载波模块与上位机通讯，所述三相电参数采集模块通过电流互感器采集所述电机的电流。

本发明实施例还提供了一种潜水电泵控制方法，基于上述的潜水电泵控制系统，包括以下步骤：

所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块采集潜水电泵的工作参数并传送到下位机；

所述下位机控制所述电力载波模块将采集的工作参数进行数据调制加载，以电力载波通信的方式实时上传至上位机；

所述上位机将接收的参数与相应阈值进行比较，当参数超出相应阈值时，向安装在潜水电泵电源线上的电磁继电器发出断开指令。

本发明实施例的有益效果在于：设置液位变送器，采集潜水电泵的水位深度，在电机壳体内设置温度传感器采集电机运行温度数据，通过电流互感器、三相电参数采集模块采集电机工作电流、工作电压和功率数据，通过电力载波通信方式将采集到的潜水电泵水下运行状态相关数据实时上传至上位机，实现潜水电泵运行参数的实时监测，根据监测的数据控制潜水泵的启停；将三相电参数采集模块、电力载波模块、下位机安装在防水密封壳体内，既不影响潜水电泵的装配和运行，便于安装拆卸，又能满足电气元件在水下运行时对密封和承压的要求；

进一步的，通过无线通信技术将上位机接收到的各项参数实时传输到数据管理平台，用户通过电脑或者手机实现远程在线监测和管理各项参数。

附图说明

图1为本发明实施例提供的潜水电泵控制系统的工作原理图；

图2为本发明实施例提供的潜水电泵整机外形图；

图3为本发明实施例提供的防水密封壳体的纵剖面结构示意图；

附图标号：

1、泵体，2、电机，3、控制机构，3-1、密封筒体，3-2、密封盖，3-3、液位变送器支架，4、衔接板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例是对传统潜水电泵进行的改进，增加了带有防水密封壳体的控制机构，即将信息采集的模块和控制模块设置在防水密封壳体内，再将防水密封壳体连接在潜水电泵的底座上，既可以满足电气元件在水下工作的密封和承压要求，又能实现对传统潜水电泵的在线监测和控制。

实施例1

请一并参阅图1及图2，现对本发明实施例提供的潜水电泵控制系统进行说明。所述潜水电泵控制系统，包括电机2、设在所述电机2输出端的泵体1和设在所述电机2底座端的控制机构3，及设置在液面以上的上位机。所述控制机构3包括防水密封壳体、设置在所述防水密封壳体腔体内的下位机和三相电参数采集模块以及电力载波模块，还包括设置在所述防水密封壳体外的液位变送器，及设置在所述电机壳体内的电流互感器和温度传感器。所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块的输出端分别接所述下位机的相应输入端，所述下位机通过电力载波模块与上位机通讯，所述三相电参数采集模块通过电流互感器采集所述电机的电流，三相电参数采集模块同时还采集电机的电压和功率参数。

上述潜水电泵控制系统中，液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块分别采集潜水泵的液位数据、电机温度以及电机工作电流、电压和功率等数据信号，并将各数据信号传输到下位机，下位机将数据信号传输给载波模块并控制载波模块进行数据调制加载，以电力载波通信的方式将各数据实时上传至上位机。由于上位机设置在液面以上，可以对潜水电泵在水下工作的状况进行实时监测，根据监控数据实现对潜水泵的控制。该潜水电泵控制系统实现了传统潜水泵工作状态的在线监测，用户根据监测数据，可实现潜水电泵的有效控制。

具体采集模块的作用：液位变送器潜水电泵的液位深度数据，将采集到的数据以标准信号输出到下位机，下位机将数据信号传输给载波模块并控制载波模块进行数据调制加载，以电力载波通信的方式将液位深度数据实时上传至上位机。

温度传感器对潜水电泵水下运行时电机温度进行采集，将采集到的温度信号传输给下位机。优选的，所述温度传感器的探测头伸入至电机壳体内，数据线穿过防水密封壳体引入至下位机对应的接口上。

所述电流互感器用于将电机工作电流降低至三相电参数采集模块电流可测范围内，然后由三相电参数采集模块对潜水电泵水下运行时的电机工作电流进行采集。三相电参数采集模块同时采集所述电机的工作电压、功率等参数。三相电参数采集模块将采集到的数据信号传输给下位机，再由下位机将信号传输给载波模块并控制载波模块进行数据调制加载，以电力载波通信方式将电机运行状态数据实时上传至上位机。

综上，本实施例提供的潜水电泵控制系统，增加了液位以及电机工作温度、电流、电压和功能等信号采集单元，并将采集的信号通过电力载波模块传到上位机，实现运行参数在线监测功能。

进一步地，还包括数据管理平台，通过无线通讯技术与所述上位机通讯。上位机将实时接收的信息传送至数据管理平台，用水监管部门或者用户通过电脑、手机登入数据平台即可实现对监测参数的远程在线监测，方便、还可以进行远程控制。用户还可根据数据管理平台的数据，对潜水电泵的运行状态进行统计和评估。

进一步地，还包括水表，设置在所述泵体的出水端，且通过无线通讯技术与所述上位机通讯。水表可采集潜水电泵的累计流量，并以无线通讯技术将采集到的流量数据实时上传至上位机，如通过GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)通讯技术。从而实时了解采水量的大小，利于用户的采水规划。

优选的，参见图3，所述防水密封壳体包括密封筒体3-1，与所述电机2的底座连接；还包括密封盖3-2，设有密封条且与所述密封筒体3-1配套。所述防水密封壳体一方面满足了元器件的防水要求，另一方面满足了元器件的水下承压要求。

所述密封筒体3-1与电机2的底座有多种连接方式，比如通过衔接板4与所述电机2的底座连接。方便对传统潜水电泵进行改进。

优选的，所述密封筒体3-1由管材加工而成，其外径小于或等于所述电机或泵体的外径，这样就使得防水密封壳体安装到潜水电泵底部后不会影响潜水电泵的下井安装。为了满足电气元件随潜水电泵在水下运行时对密封性的要求，在防水密封壳体顶部设置有配套密封盖3-2，密封盖3-2通过螺钉与防水的密封筒体3-1压紧固定，为了保证密封性，在密封盖3-2背部设有密封条，密封盖3-2与密封筒体3-1扣合在一起时，所述密封条与密封筒体3-1上的凹槽配合，起到防水密封作用。将元器件下位机、三相电参数采集模块、电力载波模块安装在防水密封壳体内。

为便于三相电参数采集模块的安装，在防水密封壳体内设置导轨，将三相电参数采集模块限位安装在所述导轨上，安装快捷、固定牢靠。

进一步地，还包括液位变送器支架3-4，设置在所述密封盖3-2上，所述液位变送器支架3-4上设有限位环，如图3所示。所述液位变送器定位在所述的限位环上，固定牢靠，避免出现液位变送器滑脱现象。

本实施例中，所述无线通讯技术采用现有技术即可实现。比如所述水表包括计量模块，用于计量水泵的采水量；无线通讯模块，用于与上位机进行交互；主控模块，与所述计量模块和所述无线通讯模块连接，用于控制无线通讯模块将采水量发送至上位机。

进一步地，还包括电磁继电器，安装在潜水电泵的电源线上，且所述电磁继电器的控制端接所述上位机的一个输出端。通过上位机可以控制电磁继电器的通和断，进而控制潜水电泵的开关。当信息采集模块采集的参数超过上位机设定的阈值时，上位机控制电磁继电器关断，从而实现潜水电控的在线监测和自动化控制。

实施例2

本发明实施例提供了潜水电泵的控制方法，包括以下步骤：

所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块采集潜水电泵的工作参数并传送到下位机；所述工作参数包括潜水电泵的液位，电机的温度、电流、电压和功率。

所述下位机控制所述电力载波模块将采集的工作参数进行数据调制加载，以电力载波通信的方式实时上传至上位机。

所述上位机将接收的参数与相应阈值进行比较，当参数超出相应阈值时，向安装在潜水电泵电源线上的电磁继电器发出断开指令。

以某个参数的监控来说明具体的控制过程：当温度传感器监测的电机温度高于上位机设定的温度阈值时，所述上位机控制电磁继电器断开，切断潜水电泵电源，使其停止工作以此来保护潜水电泵。故障排除后，潜水电泵重新下井安装，手动闭合电源开关启动潜水电泵。

再比如，当采集的电压数据低于或高于设定的阈值时，所述上位机控制电磁继电器断开，切断潜水电泵电源，使其停止工作以此来保护潜水电泵。

本发明实施例实现了潜水电泵的在线监测和自动控制，可有效保护传统潜水电泵，降低故障率。

综上所述，本发明实施例设置液位变送器，采集潜水电泵的水位深度，在电机壳体内设置温度传感器采集电机运行温度数据，通过电流互感器、三相电参数采集模块采集电机工作电流、工作电压和功率数据，通过电力载波通信方式将采集到的潜水电泵水下运行状态相关数据实时上传至上位机，实现潜水电泵运行参数的实时监测；上位机设置阈值用于监控电机是否正常运行，实现智能控制和保护，防止电机非正常运行导致电机故障；三相电参数采集模块、电力载波模块、下位机等安装在防水密封壳体内，既不影响潜水电泵的装配和运行，便于安装拆卸，又能满足电气元件在水下运行时对密封和承压的要求。上位机将在线监测的数据以无线通讯方式传输给数据管理平台，用户可以通过手机或电脑对相对应的潜水电泵进行远程在线监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种潜水电泵控制系统，其特征在于：包括电机、设在所述电机输出端的泵体和设在所述电机底座端的控制机构，及设置在液面以上的上位机；

所述控制机构包括防水密封壳体，设置在所述防水密封壳体腔内的下位机、三相电参数采集模块和电力载波模块；

所述控制机构还包括设置在所述防水密封壳体外的液位变送器，以及设置在所述电机的壳体内的电流互感器和温度传感器；

所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块的输出端分别接所述下位机的相应输入端，所述下位机通过所述电力载波模块与上位机通讯，所述三相电参数采集模块通过电流互感器采集所述电机的电流。

2.如权利要求1所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，还包括：

数据管理平台，通过无线通讯技术与所述上位机通讯。

3.如权利要求1或2所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，还包括：

水表，设置在所述泵体的出水端，且通过无线通讯技术与所述上位机通讯。

4.如权利要求1所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，所述防水密封壳体包括：

密封筒体，与所述电机的底座连接；

密封盖，设有密封条且与所述密封筒体配套。

5.如权利要求4所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，所述密封筒体的外径小于或等于所述电机或所述泵体的外径。

6.如权利要求4所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，还包括：

液位变送器支架，设置在所述密封盖上，所述液位变送器支架上设有限位环。

7.如权利要求1所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，还包括：

电磁继电器，安装在潜水电泵电源线上，且所述电磁继电器的控制端接所述上位机的一个输出端。

8.一种潜水电泵控制方法，基于权利要求1所述的潜水电泵控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

所述液位变送器、温度传感器和三相电参数采集模块采集潜水电泵的工作参数并传送到下位机；

所述下位机控制所述电力载波模块将采集的工作参数进行数据调制加载，以电力载波通信的方式实时上传至上位机；

所述上位机将接收的参数与相应阈值进行比较，当参数超出相应阈值时，向安装在潜水电泵电源线上的电磁继电器发出断开指令。

9.如权利要求8所述的潜水电泵控制方法，其特征在于，所述工作参数包括：潜水电泵的液位，电机的温度、电流、电压和功率。