CN112128092A - 远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法和系统。本发明的方法是在高位水池的管道出口处设置浮球阀，该浮球阀在水满时关闭管道出口引起管道内压力上升，在管道的水泵接口段设置压力传感器检测管道内压力的变化，当管道内压力达到一阈值时，控制器控制水泵停机。本发明的系统包括控制器，与控制器电连接的含电机的水泵，在抽水管道的水泵接口段设置压力传感器，在高位水池的管道出口处设置浮球阀，当控制器检测到管道内压力达到一阈值时，控制器控制水泵停机；当控制器检测到停止抽水计时达到一定时间后，启动水泵抽水。本发明避免了在高位水池建设终端带来的不足，其技术更简单，可靠性更高，还可以节约投资。
Description
技术领域
本发明涉及水利节约用水技术领域，具体涉及一种远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法和系统。
背景技术
目前水资源越来越紧缺，全球均面临水资源紧张的问题，节约用水成为当今社会的主流。
很多地方供水需要采用水泵将水从低处提高到高位水池，再从高位水池自流到需要用水的地方。抽水到水池水满时需要及时关停水泵，否则水就会溢出水池，浪费宝贵的水资源，严重时还会导致低于水池部分的道路、房屋等设施被水冲坏；同时浪费电力，使用户多付电费。
水池水位低到一定程度，又需要技术恢复提水，否则水池中的水放干后就没有水用了。
根据水池水位情况及时停止及恢复水泵抽水是非常重要，常规方法有三种：1、人工控制，发现水池水满就关停水泵。2、采用传感器+信号电缆来探测水位，将探测信号及时反馈给水泵控制系统进行水泵启停的控制。在管道比较短，即水源距离高位水池比较近时可以采用电缆直接接入水池中进行探测，一旦高位水池距离比较远时，如有上km，此时采用电缆直接接入水池几乎不可能。3、采用无线电或移动信号来发出水位信号来控制水泵启停，一般均需要在高位水池建设一套无线电或移动信号发射系统，而这必须使用电源，最常用的是光伏电源，需要增加光伏组件、蓄电池和充放电控制等设备。而接收端也需要增加相应的接收系统，采用移动信号还需要支付月租费用。
上述技术目前虽然比较成熟，但无论是有线通信还是无线通信方式，均需要在高位水池处设置野外的无人管护终端，且需要解决供电问题，这不仅存在投资大、运行或者维护费用高，更为不利的是，野外无人管护站存在防盗、防损坏等安全隐患，同时也不可避免地存在由于通信电缆或者无线通信故障导致的控制水泵停机及恢复提水失败。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明在整体思路上采用了在高位水池的管道出水口设置浮球阀，水池水满时通过浮球阀关闭出水管道引起管道内压力变化并在连接水泵的管道一端检测压力的变化来控制水泵停止，经过一段时间间隔后重新启动水泵来恢复提水的一种远程水池水满控制方法。
本发明的技术方案为：
一种远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，在高位水池的管道出口处设置一浮球阀，该浮球阀在水满时关闭管道出口，这将引起管道内压力上升，在管道的水泵接口段设置一压力传感器，该压力传感器检测管道内压力的变化，当管道内压力达到一阈值时，控制器控制水泵停机。
本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法包括以下步骤：
步骤1，控制器控制启动水泵抽水；
步骤2，控制器按照一定的采样间隔采集管道的水泵出口段的压力传感器数据并转化为压力Pt；
步骤3，控制器按照上述采样间隔比较Pt是否大于P0；若达到P1并持续一定时间则转入步骤4，否则转入步骤2；
步骤4，控制器控制停止水泵抽水，控制器控制停止抽水计时器开始计时；
步骤5，停止抽水计时器计时达到T0，转入步骤1。
进一步地，所述P0设置为大于泵房到高位水池的扬程压力的一个数值，如
P0＝H+HR
P1＝P0+ΔP
式中P0为控制压力，HR为管道在额定流量下的沿程管阻及局部管阻损失，ΔP为压力变化值，即水池水满浮球阀关闭管道内的压力增加值，取决于阀球阀的耐压，稍留有一点余量，一般设定是小于浮球阀耐压，确保系统正常运行时不会误动作关闭水泵。压力波动是随机的，并且是短暂的，系统通过检测压力达到关闭浮球阀增加值P1的时间来消除随机波动的影响，避免误动作。
进一步地，所述压力传感器设置在管道的水泵出口段的闸阀、单向阀之后压力相对平稳处。
进一步地，所述T0设置为：
式中，T0为控制恢复供水时间，h为水池下降的高度，S为水池的底面积，Q为用水流量。h的取值范围一般为0.1-0.7h0，h0为水池的底部到出水口高度，如果需要供水保障率高，则h可以取小一点，即水池稍有下降就恢复供水，如采用太阳能提水系统这样就比较好。但不足之处是水泵可能会频繁启动，耗电有所增加。如果供电比较可靠，比如采用电网供水提水，随时都能保障提水，则h可以取大一点，即水池水用了约70％才恢复供水，这种控制模式的好处的减少了水泵频繁启动，耗电会有一点节约。这个值是可以调整的，如果用水流量变化也需要及时调整，保障供水。
本发明需要克服的难点有二个：一是输入压力变化范围较小，比如说0.6MPa，还要从波动的压力中检测出来，要求传感器的精度高；二是如何检测水位下降，什么时候该控制恢复供水。
采用高精度的传感器可以检测出浮球阀关闭带来的管道压力变化，可以在不同扬程系统(35m-350m范围已经成功实现)中均能准确检测到这个变化，从而给出准确的停泵信号。
本发明不直接检测水位下降的情况，采用间隔一定时间后恢复抽水来解决。间隔时间可调，具体数值可以根据水池及用水量的的大小来确定，这样基本可以保障水池水位降低到一定范围后就让水泵重新抽水，从而使水池基本保持一定的水量，保障供水。
利用本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法的系统，包括：
控制器，与控制器电连接的含电机的水泵，该控制器控制水泵的启停；
在抽水管道的水泵出口段设置并与控制器电连接的压力传感器，该压力传感器检测抽水管道内压力的变化；
在高位水池的管道出口处设置浮球阀，该浮球阀在水池水满时通过阀门关闭管道出口并引起管道内压力上升，在水池水位下降后开启阀门打开管道出口；
所述控制器内设置有停止抽水计时器，当控制器控制停止水泵抽水时该停止抽水计时器开始计时；
当控制器检测到管道内压力达到一阈值时，控制器控制水泵停机；
当控制器检测到停止抽水计时达到一定时间后，启动水泵抽水。
进一步地，所述压力传感器设置在管道的水泵出口段的闸阀、单向阀之后压力相对平稳处。
进一步地，所述控制器可以是PLC或者单片机系统。
本发明的有益技术效果为：
本发明避免了在高位水池建设野外无人管护的终端，克服了需要解决的供电及有线/无线通信或移动通信等带来的诸多不足，其技术更简单，可靠性更高，还可以节约投资。本发明在水池进水口增加一个常规的浮球阀，在机房(或泵房)就完全实现了检测及控制，净扬程可以从35m到350m，在多个实际多级离心泵及高压柱塞泵提水系统中均证实了技术方案的可实现性及可靠性、经济型。
附图说明
图1是本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法的控制原理图。
图2是本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水系统构成示意图。
图中：1-送水池，2-水泵，3-控制器，4-压力传感器，5-抽水至高位水池的管道，6-浮球阀，7-高位水池。
具体实施方式
下面结合附图1和2对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1
1)基本情况：净扬程35m，水池容积100m3，
2)本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法包括以下步骤：
步骤1，控制器控制启动水泵抽水；
步骤2，控制器按照一定的采样间隔采集管道的水泵接口段的压力传感器数据并转化为压力Pt；
步骤3，控制器按照上述采样间隔比较Pt是否小于P1；若小于则转入步骤4，否则转入步骤2；
步骤4，控制器控制停止水泵抽水，控制器控制停止抽水计时器开始计时；
步骤5，停止抽水计时器计时达到T1，转入步骤1。
进一步地，所述P1设置为大于水泵正常提水工作时管道内的压力的一个扬程数值，如50m。
进一步地，所述T0设置为90分钟。
3)利用本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法的系统，包括：
控制器3，与控制器3电连接的水泵2，在抽水管道的水泵接口段设置并与控制器3电连接的一压力传感器4，该压力传感器4检测抽水管道内压力的变化；
在高位水池7的管道出口处设置一浮球阀6，该浮球阀6在水满时关闭管道出口，这将导致管道内压力上升；
所述控制器3内设置有一停止抽水计时器，当控制器控制停止水泵抽水时该停止抽水计时器开始计时；
当控制器3检测到管道内压力达到一阈值时，控制器3控制水泵2停机；
当控制器3检测到停止抽水计时达到一定时间后，启动水泵2抽水。
进一步地，所述控制器3采用单片机系统。
实施例2
1)基本情况：净扬程350m，水池容积500m3，
2)本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法包括以下步骤：
步骤1，控制器控制启动水泵抽水；
步骤2，控制器按照一定的采样间隔采集管道的水泵接口段的压力传感器数据并转化为压力Pt；
步骤3，控制器按照上述采样间隔比较Pt是否小于P1；若小于则转入步骤4，否则转入步骤2；
步骤4，控制器控制停止水泵抽水，控制器控制停止抽水计时器开始计时；
步骤5，停止抽水计时器计时达到T1，转入步骤1。
进一步地，所述P1设置为大于水泵系统正常工作时管道压力的一个扬程数值，如360m。
进一步地，所述T0设置为60分钟，按10％的水池高度设置。
3)利用本发明的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法的系统，包括：
控制器3，与控制器3电连接的水泵2，在抽水管道的水泵接口段设置并与控制器3电连接的一压力传感器4，该压力传感器4检测抽水管道内压力的变化；
在高位水池的管道出口处设置一浮球阀6，该浮球阀6在水满时关闭管道出口，这将导致管道内压力上升；
所述控制器3内设置有一停止抽水计时器，当控制器3控制停止水泵2抽水时该停止抽水计时器开始计时；
当控制器3检测到管道内压力达到一阈值时，控制器3控制水泵2停机；
当控制器3检测到停止抽水计时达到一定时间后，启动水泵2抽水。
进一步地，所述控制器3采用PLC。
Claims (9)
1.一种远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，控制器控制启动水泵抽水；
步骤2，控制器按照一定的采样间隔采集管道的水泵接口段的压力传感器数据并转化为压力Pt；
步骤3，控制器按照上述采样间隔比较Pt是否大于P0；若达到P1并持续一定时间则转入步骤4，否则转入步骤2；
步骤4，控制器控制停止水泵抽水，控制器控制停止抽水计时器开始计时；
步骤5，停止抽水计时器计时达到T0，转入步骤1。
2.根据权利要求1所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，其特征在于：
所述P0设置为大于泵房到高位水池的扬程压力的一个根据下式确定的数值
P0＝H+HR
P1＝P0+ΔP
式中，P0为控制压力，HR为管道在额定流量下的沿程管阻及局部管阻损失，ΔP为压力变化值，即水池水满浮球阀关闭管道内的压力增加值。
3.根据权利要求1所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，其特征在于：
所述T0设置为：
式中，T0为控制恢复供水时间，h为水池下降的高度，S为水池的底面积，Q为用水流量。
4.根据权利要求2所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，其特征在于：
所述ΔP设定为小于浮球阀耐压的压力值。
5.根据权利要求3所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，其特征在于：
所述h的取值范围为0.1-0.7h0，其中h0为水池的底部到出水口高度。
6.根据权利要求1至5任一项所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法，其特征在于：
所述压力传感器设置在管道的水泵出口段的闸阀、单向阀之后压力相对平稳处。
7.一种根据权利要求1至5任一项所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的方法的系统，其特征在于包括：
控制器，与控制器电连接的含电机的水泵，该控制器控制水泵的启停；
在抽水管道的水泵出口段设置并与控制器电连接的压力传感器，该压力传感器检测抽水管道内压力的变化；
在高位水池的管道出口处设置浮球阀，该浮球阀在水池水满时通过阀门关闭管道出口并引起管道内压力上升，在水池水位下降后开启阀门打开管道出口；
所述控制器内设置有停止抽水计时器，当控制器控制停止水泵抽水时该停止抽水计时器开始计时；
当控制器检测到管道内压力达到一阈值时，控制器控制水泵停机；
当控制器检测到停止抽水计时达到一定时间后，启动水泵抽水。
8.根据权利要求7所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的系统，其特征在于包括：
所述压力传感器设置在管道的水泵出口段的闸阀、单向阀之后压力相对平稳处。
9.根据权利要求7或8所述的远程水池水满联锁控制水泵停机及恢复提水的系统，其特征在于包括：
所述控制器可以是PLC或者单片机系统。
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