CN109185174A - 一种节能泵 - Google Patents

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吴颖波
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郑娟
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Abstract

一种节能泵，包括:泵体结构和控制单元；所述泵体结构包括：外壳、传动系统和总成系统，所述外壳为管道形状，用于流动传输液体；所述传动系统设置在外壳的中上部，采用支撑的传动装置结构；所述总成系统设置在外壳内下方，采用叶轮总成结构设计；所述控制单元包括：传感器以及中央控制单元；该发明解决了现有技术中的有关工作效率低，单位能耗高，以及对电网冲击过大，引发共振对设备本体造成破坏的不足，结构科学合理，工作安全可靠。

Description

一种节能泵
技术领域
本发明涉及泵体设计技术领域，尤其是一种新结构的节能泵。
背景技术
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；水泵按工作机制分为容积式泵：利用工作腔容积周期变化来输送液体；叶片泵：利用叶片和液体相互作用来输送液体；
传统的水泵，不具备软启动效果，对电网电压冲击过大，容易造成大电流下的震动损害，对设备以及管理的维护十分不利，且无法很好的控制水泵内的容积液压，经常出现液压下降而导致的排液间断，对整个生产进度造成影响，大大降低了单位能耗的工作效率；
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能泵，以解决现有技术中的有关工作效率低，单位能耗高，以及对电网冲击过大，引发共振对设备本体造成破坏的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能泵，包括: 泵体结构和控制单元；
进一步的，所述泵体结构包括：外壳、传动系统和总成系统，所述外壳为管道形状，用于流动传输液体；所述传动系统设置在外壳的中上部，采用支撑的传动装置结构；所述总成系统设置在外壳内下方，采用叶轮总成结构设计；
作为一种举例说明，所述传动系统包括：泵轴联轴器，泵轴、压盖、润滑口、填料座上轴承以及泵轴上部锁紧螺母；泵轴联轴器的一端与所述泵轴连接，另一端与动力驱动装置连接，用于将动力驱动装置与泵轴联动；所述压盖、填料座上轴承以及泵轴上部锁紧螺母用于将所述泵轴活动连接在所述外壳上；所述润滑口用于向泵轴与外壳的活动连接部提供润滑，降低摩擦损耗；
作为一种举例说明，所述总成系统包括：叶轮总成、泵轴下部锁紧螺母以及下轴承，所述叶轮总成国定在外壳内部管道的中部，下轴承与下部锁紧螺母配合固定所述泵轴的另一端，保证泵轴能够联动着叶轮总成旋转，并固定在壳体上固定位置不变；
进一步的，所述控制单元包括：传感器以及中央控制单元；所述传感器固定的安装在壳体内部，并位于总成系统的上部；用于检测水流的压力或流速；所述中央控制单元的一端与所述传感器电连接，另一端与所述动力驱动装置电连接，通过接受传感器带来的电信号感应，控制动力驱动装置的速度和工作状态；
作为一种举例说明，所述传感器为压力传感器、流量传感器的组合，通过压力与流量的双值判定，很好的解决了腔内流速与压力控制后的最大工作效率掌控；
中央控制单元的工作流程包括：
1、接受传感器带来的流量与压力信号，进行分析处理，与额定工作效率下的流量与压力进行对比，计算出最佳的调速方案；
2、控制动力驱动装置的速度指标，使得节能的前提下，达到最佳的工作状态；
3、采用变频驱动与单片机控制的双作用模式，使得动力驱动装置轻松实现软启动；
现有的动力驱动多为异步电机的工作机制，其为直接启动或Y/D 启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利，而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命；
4、根据不同的根据环境，调整最佳工作效率的内定值，方便不同用户的使用；
由流体力学可知，P(功率)＝Q(流量)╳H(压力)，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％；
作为一种举例说明，所述中央控制单元采用单片机与变频器相互作用的工作机制进行变频调速；
本发明的有益效果：
1、节能降耗的同时，大大降低了泵体设备的磨损。
2、在用电量下降，后期维护工作量降低的前提下，大大提高了工作生产的稳定运转和工作效率；
3、结构科学合理，控制部分设计独特巧妙，阀体配合自然流畅；
附图说明
图1是本发明一种节能泵之整体结构示意图
图2是本发明一种节能泵之中央控制单元电路设计图优选举例
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
参照图1至图2所示，一种节能泵，包括:泵体结构和控制单元；
进一步的，所述泵体结构包括：外壳101、传动系统和总成系统，所述外壳101为管道形状，用于流动传输液体；所述传动系统设置在外壳101的中上部，采用支撑的传动装置结构；所述总成系统设置在外壳101内下方，采用叶轮总成结构设计；
作为一种举例说明，所述传动系统包括：泵轴联轴器102，泵轴 103、压盖104、润滑口105、填料座上轴承106以及泵轴上部锁紧螺母107；泵轴联轴器102的一端与所述泵轴103连接，另一端与动力驱动装置连接，用于将动力驱动装置与泵轴103联动；所述压盖104、填料座上轴承106以及泵轴上部锁紧螺母107用于将所述泵轴103活动连接在所述外壳101上；所述润滑口105用于向泵轴103与外壳 101的活动连接部提供润滑，降低摩擦损耗；
作为一种举例说明，所述总成系统包括：叶轮总成108、泵轴下部锁紧螺母109以及下轴承110，所述叶轮总成108国定在外壳101 内部管道的中部，下轴承110与下部锁紧螺母109配合固定所述泵轴 103的另一端，保证泵轴103能够联动着叶轮总成108旋转，并固定在壳体101上固定位置不变；
进一步的，所述控制单元包括：传感器111以及中央控制单元 112；所述传感器111固定的安装在壳体101内部，并位于总成系统的上部；用于检测水流的压力或流速；所述中央控制单元112的一端与所述传感器111电连接，另一端与所述动力驱动装置电连接，通过接受传感器111带来的电信号感应，控制动力驱动装置的速度和工作状态；
作为一种举例说明，所述传感器111为压力传感器、流量传感器的组合，通过压力与流量的双值判定，很好的解决了腔内流速与压力控制后的最大工作效率掌控；
中央控制单元的工作流程包括：
1、接受传感器111带来的流量与压力信号，进行分析处理，与额定工作效率下的流量与压力进行对比，计算出最佳的调速方案；
2、控制动力驱动装置的速度指标，使得节能的前提下，达到最佳的工作状态；
3、采用变频驱动与单片机控制的双作用模式，使得动力驱动装置轻松实现软启动；
现有的动力驱动多为异步电机的工作机制，其为直接启动或Y/D 启动，启动电流等于(4-7)倍额定电流，这样会对机电设备和供电电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利，而使用变频节能装置后，利用变频器的软启动功能将使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命；
4、根据不同的根据环境，调整最佳工作效率的内定值，方便不同用户的使用；
由流体力学可知，P(功率)＝Q(流量)╳H(压力)，流量Q与转速N的一次方成正比，压力H与转速N的平方成正比，功率P与转速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，当要求调节流量下降时，转速N可成比例的下降，而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。例如：一台水泵电机功率为55KW，当转速下降到原转速的4/5时，其耗电量为28.16KW，省电48.8％，当转速下降到原转速的1/2时，其耗电量为6.875KW，省电87.5％；
作为一种举例说明，所述中央控制单元112采用单片机与变频器相互作用的工作机制进行变频调速；
本发明在节能降耗的同时，大大降低了泵体设备的磨损，在用电量下降，后期维护工作量降低的前提下，大大提高了工作生产的稳定运转和工作效率；结构科学合理，控制部分设计独特巧妙，阀体配合自然流畅；
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种节能泵，其特征在于，包括:泵体结构和控制单元；
所述泵体结构包括：外壳、传动系统和总成系统，所述外壳为管道形状，用于流动传输液体；所述传动系统设置在外壳的中上部，采用支撑的传动装置结构；所述总成系统设置在外壳内下方，采用叶轮总成结构设计；
所述控制单元包括：传感器以及中央控制单元；所述传感器固定的安装在壳体内部，并位于总成系统的上部；用于检测水流的压力或流速；所述中央控制单元的一端与所述传感器电连接，另一端与所述动力驱动装置电连接，通过接受传感器带来的电信号感应，控制动力驱动装置的速度和工作状态。
2.根据权利要求1所述的一种节能泵，其特征在于，所述传动系统包括：泵轴联轴器，泵轴、压盖、润滑口、填料座上轴承以及泵轴上部锁紧螺母；泵轴联轴器的一端与所述泵轴连接，另一端与动力驱动装置连接，用于将动力驱动装置与泵轴联动；所述压盖、填料座上轴承以及泵轴上部锁紧螺母用于将所述泵轴活动连接在所述外壳上。
3.根据权利要求2所述的一种节能泵，其特征在于，所述润滑口用于向泵轴与外壳的活动连接部提供润滑，降低摩擦损耗。
4.根据权利要求1所述的一种节能泵，其特征在于，所述总成系统包括：叶轮总成、泵轴下部锁紧螺母以及下轴承，所述叶轮总成国定在外壳内部管道的中部，下轴承与下部锁紧螺母配合固定所述泵轴的另一端，保证泵轴能够联动着叶轮总成旋转，并固定在壳体上固定位置不变。
5.根据权利要求1所述的一种节能泵，其特征在于，所述传感器为压力传感器、流量传感器的组合，通过压力与流量的双值判定，很好的解决了腔内流速与压力控制后的最大工作效率掌控。
6.根据权利要求1、2、4、5任一所述的一种节能泵，其特征在于，所述中央控制单元的工作流程包括：
步骤一、接受传感器带来的流量与压力信号，进行分析处理，与额定工作效率下的流量与压力进行对比，计算出最佳的调速方案；
步骤二、控制动力驱动装置的速度指标，使得节能的前提下，达到最佳的工作状态；
步骤三、采用变频驱动与单片机控制的双作用模式，使得动力驱动装置轻松实现软启动；
步骤四、根据不同的根据环境，调整最佳工作效率的内定值，方便不同用户的使用。
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