CN112482494A

CN112482494A - 基于动态平衡的梯级泵站输水装置

Info

Publication number: CN112482494A
Application number: CN202011234043.8A
Authority: CN
Inventors: 刘小龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Water Electromechanical Equipment Complete Technology Co ltd
Priority date: 2020-02-24
Filing date: 2020-02-24
Publication date: 2021-03-12
Anticipated expiration: 2040-02-24
Also published as: CN112411676A; CN112411676B; CN112482494B; CN111335404A; CN111335404B

Abstract

本发明公开了一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置，包括支撑组件、管路切换组件、控制组件，所述支撑组件位于整套装置的最下方，所述支撑组件上固定安装有管路切换组件与控制组件，本发明科学合理，使用安全方便，本装置为可移动的输水装置，损坏时能够及时进行运输修理，避免影响输水效率，本装置采用泵吸输水与虹吸输水两者结合的输水方式，根据水位状况实时匹配输水方式，因为有虹吸输水的加入，大大减小了调水的能源成本，且本装置管件可进行轻易组装收纳，并可轻易进行整体的运输，如果有损坏的输水装置，可及时进行调换，避免影响正常输水流程。

Description

基于动态平衡的梯级泵站输水装置

技术领域

本发明涉及工业技术领域，具体是一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置。

背景技术

在水资源调配工程中，梯级泵站起到至关重要的作用，在南水北调工程中，在梯级泵站多级送水的模式下，将南方丰富的水资源调配到北方进行资源的平均分配，但现有技术中，梯级泵站采用的输水装置多为固定型装置，且在节能方面还有待提高，固定的输水装置损坏时不能够及时修理会影响输水效率，而本装置采用泵吸输水与虹吸输水两者结合的输水方式，根据水位状况实时匹配输水方式，因为有虹吸输水的加入，大大减小了调水的能源成本，且本装置管件可进行轻易组装收纳，并可轻易进行整体的运输，如果有损坏的输水装置，可及时进行调换，避免影响正常输水流程，所以人们需要一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置，包括支撑组件、管路切换组件、控制组件，所述支撑组件位于整套装置的最下方，起到支撑所有其他部件的作用，所述管路切换组件能够进行虹吸与水泵吸水相互配合的输水操作，所述控制组件起到自动化控制阀门的作用。

所述支撑组件包括底座、移动固定板、着力条、管件槽、配重槽、万向轮，所述底座位于整套装置的最下方，起到支撑整套装置的作用，所述底座一侧上方固定安装有移动固定板，所述移动固定板起到延长推拉本装置的着力点的作用，便于移动本装置，也可借外界绳索起到固定本装置的作用，所述移动固定板中部开设有着力条，所述着力条为柱状的着力条，所述着力条便于操作人员抓住，对本装置进行推拉移动，所述底座上方开设有管件槽，所述管件槽便于收纳本装置的管件，在本装置需要移动时，可将所有管件摆放到管件槽内部，有利于本装置的搬运与储藏，所述管件槽侧方开设有配重槽，所述配重槽起到固定除水配重块与进水配重块的作用，在本装置不使用时，将配重块存放，避免磕碰，且有利于装置整体的储存与搬运，所述底座底部固定安装有万向轮，所述万向轮有若干个，所述万向轮减小底座与底面间的摩擦力，便于本装置的移动效果，且万向轮在锁轮状态下可保证本装置不会轻易位移，有利于装置输水的稳定性。

所述管路切换组件包括水泵、水泵进水口、水泵出水口、出水衔接管、进水衔接管、虹吸衔接管、出水管、进水管、虹吸管，所述底座上端中央固定安装有水泵，所述水泵起到抽水的作用，是输水的动力来源之一，所述水泵前端设置有水泵进水口，所述水泵进水口是水泵的进水端，所述水泵一侧设置有水泵出水口，所述水泵出水口是水泵的出水端，所述水泵出水口远离水泵一侧固定安装有出水衔接管，所述出水衔接管起到衔接水泵出水口与出水管的作用，使水能够从水泵流入河道，所述水泵进水口远离水泵一端固定安装有进水衔接管，所述进水衔接管起到衔接水泵进水口与进水管的作用，使水泵能够顺利从泵站一端河道内抽水，并输送至泵站另一端，所述出水衔接管中央固定连通有虹吸衔接管，所述虹吸衔接管远离出水衔接管一端与进水衔接管固定连通，虹吸衔接管起到改变水流路径的作用，便于在条件允许时切换为虹吸输水状态，所述出水衔接管远离水泵出水口一端固定连通有出水管，水流从出水管流入河道，所述进水衔接管远离虹吸衔接管一端固定安装有进水管，所述进水管中部固定连通有虹吸管，在本装置工作状态下，虹吸管的管口高度高于进水管管口高度，使虹吸管管口水压较小，便于进行虹吸输水操作。

所述控制组件包括控制盒、电线接口、第一电磁阀、第二电磁阀、出水配重块、出水口水压传感器，所述底座上端固定安装有控制盒，所述控制盒起到承载并保护内部单片机的作用，所述控制盒内部固定安装有单片机，所述控制盒侧壁上固定安装有电线接口，所述电线接口有若干个，所述电线接口是传感器与电磁阀与单片机连接的接口，所述电线接口与单片机电性连接，所述出水衔接管与虹吸衔接管衔接处固定安装有第一电磁阀，所述第一电磁阀关闭状态下，出水衔接管靠近出水管一端与水泵出水口和虹吸衔接管同时内部连通，所述第一电磁阀打开状态下，出水衔接管靠近出水管一端与水泵出水口内部不连通，水泵出水口与虹吸衔接管内部连通，所述虹吸衔接管与进水衔接管衔接处固定安装有第二电磁阀，所述第二电磁阀关闭状态下，水泵进水口同时与进水衔接管、虹吸衔接管内部连通，所述第二电磁阀打开状态下，虹吸衔接管与进水衔接管内部连通，进水衔接管与水泵进水口不连通，所述出水管底端外表面固定安装有螺纹，所述出水管底端通过螺纹固定安装有出水配重块，所述出水配重块起到为出水管配重的作用，使出水管管口能够时刻保持沉入水中，使出水管内水位高度保持不变，进而出水管底部管口内部水压保持不变，当河道水位高于出水管管口时，在出水配重块的配重下，有利于出水口水压传感器对实时水压检测的稳定性，所述出水配重块侧方固定安装有出水口水压传感器，所述出水口水压传感器起到实时检测河道内与出水管管口同水平面处水压的作用，便于根据实时情况匹配泵吸或虹吸的输水方式。

控制组件还包括传感器安装块、距离传感器、虹吸口水压传感器、第三两位三通电磁阀，所述进水管顶端固定安装有传感器安装块，所述传感器安装块起到承载距离传感器的作用，所述传感器安装块底部固定安装有距离传感器，所述距离传感器起到实时检测水位的作用，便于根据水位自动触发水泵输水，无需人工操作，使梯级泵能够自动调节两边河道水位，使河道水位能够自行保持动态平衡，所述虹吸管底部固定安装有虹吸口水压传感器，当河道水位没过虹吸管时，所述虹吸口水压传感器起到实时检测与虹吸管同水平面处水压的作用，便于本装置自行调节切换虹吸与泵吸两种输水状态，所述进水管与虹吸管衔接处固定安装有第三两位三通电磁阀，所述第三两位三通电磁阀关闭状态下，进水管内部水流通畅，所述第三两位三通电磁阀打开状态下，进水管内上方水流与虹吸管连通，进水管底部堵塞，所述进水管底端固定安装有进水配重块，所述进水配重块起到为进水管配重的作用，有利于进水管的稳定性，进而保持距离传感器检测数据的精确度。

所述进水管的长度小于梯级泵站高度，所述出水管的长度小于梯级泵站高度。

所述电线接口与第一电磁阀电性连接，所述电线接口与第二电磁阀电性连接，所述电线接口与第三两位三通电磁阀电性连接，所述电线接口与出水口水压传感器电性连接，所述电线接口与距离传感器电性连接，所述电线接口与虹吸口水压传感器电性连接，所述单片机与外部电源电性连接，所述水泵与外部电源电性连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本装置为可移动的输水装置，损坏时能够及时进行运输修理，避免影响输水效率，本装置采用泵吸输水与虹吸输水两者结合的输水方式，根据水位状况实时匹配输水方式，因为有虹吸输水的加入，大大减小了调水的能源成本，且本装置管件可进行轻易组装收纳，并可轻易进行整体的运输，如果有损坏的输水装置，可及时进行调换，避免影响正常输水流程。

附图说明

图1为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的右前方斜视结构示意图；

图2为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的左前方斜视结构示意图；

图3为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的左后方斜视结构示意图；

图4为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的右后方斜视结构示意图；

图5为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的A区域放大结构示意图；

图6为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的B区域放大结构示意图；

图7为本发明一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置的C区域放大结构示意图。

111、底座；112、移动固定板；113、着力条；114、管件槽；115、配重槽；116、万向轮；211、水泵；212、水泵进水口；213、水泵出水口；214、出水衔接管；215、进水衔接管；216、虹吸衔接管；217、出水管；218、进水管；219、虹吸管；311、控制盒；312、电线接口；313、第一两位三通电磁阀；314、第二两位三通电磁阀；315、出水配重块；316、出水口水压传感器；321、传感器安装块；322、距离传感器；323、虹吸口水压传感器；324、第三两位三通电磁阀；325、进水配重块。

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做出创造性劳动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。

实施例：如图1-7所示，一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置，包括支撑组件、管路切换组件、控制组件，所述支撑组件位于整套装置的最下方，起到支撑所有其他部件的作用，所述管路切换组件能够进行虹吸与水泵吸水相互配合的输水操作，所述控制组件起到自动化控制阀门的作用。

支撑组件包括底座111、移动固定板112、着力条113、管件槽114、配重槽115、万向轮116，底座111位于整套装置的最下方，起到支撑整套装置的作用，底座111一侧上方固定安装有移动固定板112，移动固定板112起到延长推拉本装置的着力点的作用，便于移动本装置，也可借外界绳索起到固定本装置的作用，移动固定板112中部开设有着力条113，着力条113为柱状的着力条113，着力条113便于操作人员抓住，对本装置进行推拉移动，底座111上方开设有管件槽114，管件槽114便于收纳本装置的管件，在本装置需要移动时，可将所有管件摆放到管件槽114内部，有利于本装置的搬运与储藏，管件槽114侧方开设有配重槽115，配重槽115起到固定除水配重块与进水配重块的作用，在本装置不使用时，将配重块存放，避免磕碰，且有利于装置整体的储存与搬运，底座111底部固定安装有万向轮116，万向轮116有若干个，万向轮116减小底座111与底面间的摩擦力，便于本装置的移动效果，且万向轮116在锁轮状态下可保证本装置不会轻易位移，有利于装置输水的稳定性。

管路切换组件包括水泵211、水泵进水口212、水泵出水口213、出水衔接管214、进水衔接管215、虹吸衔接管216、出水管217、进水管218、虹吸管219，底座111上端中央固定安装有水泵211，水泵211起到抽水的作用，是输水的动力来源之一，水泵211前端设置有水泵进水口212，水泵进水口212是水泵211的进水端，水泵211一侧设置有水泵出水口213，水泵出水口213是水泵的出水端，水泵出水口213远离水泵一侧固定安装有出水衔接管214，出水衔接管214起到衔接水泵出水口213与出水管217的作用，使水能够从水泵流入河道，水泵进水口212远离水泵211一端固定安装有进水衔接管215，进水衔接管215起到衔接水泵进水口212与进水管218的作用，使水泵211能够顺利从泵站一端河道内抽水，并输送至泵站另一端，出水衔接管214中央固定连通有虹吸衔接管216，虹吸衔接管216远离出水衔接管214一端与进水衔接管215固定连通，虹吸衔接管216起到改变水流路径的作用，便于在条件允许时切换为虹吸输水状态，出水衔接管214远离水泵出水口213一端固定连通有出水管217，水流从出水管217流入河道，进水衔接管215远离虹吸衔接管216一端固定安装有进水管218，进水管218中部固定连通有虹吸管219，在本装置工作状态下，虹吸管219的管口高度高于进水管218管口高度，使虹吸管219管口水压较小，便于进行虹吸输水操作。

控制组件包括控制盒311、电线接口312、第一电磁阀313、第二电磁阀314、出水配重块315、出水口水压传感器316，底座111上端固定安装有控制盒311，控制盒311起到承载并保护内部单片机的作用，控制盒311内部固定安装有单片机，控制盒311侧壁上固定安装有电线接口312，电线接口312有若干个，电线接口312是传感器与电磁阀与单片机连接的接口，电线接口312与单片机电性连接，出水衔接管214与虹吸衔接管216衔接处固定安装有第一电磁阀313，第一电磁阀313关闭状态下，出水衔接管214靠近出水管217一端与水泵出水口213和虹吸衔接管216同时内部连通，第一电磁阀313打开状态下，出水衔接管214靠近出水管217一端与水泵出水口213内部不连通，水泵出水口213与虹吸衔接管216内部连通，虹吸衔接管216与进水衔接管215衔接处固定安装有第二电磁阀314，第二电磁阀314关闭状态下，水泵进水口212同时与进水衔接管215、虹吸衔接管216内部连通，第二电磁阀314打开状态下，虹吸衔接管216与进水衔接管215内部连通，进水衔接管215与水泵进水口212不连通，出水管217底端外表面固定安装有螺纹，出水管217底端通过螺纹固定安装有出水配重块315，出水配重块315起到为出水管217配重的作用，使出水管217管口能够时刻保持沉入水中，使出水管217内水位高度保持不变，进而出水管217底部管口内部水压保持不变，当河道水位高于出水管217管口时，在出水配重块315的配重下，有利于出水口水压传感器316对实时水压检测的稳定性，出水配重块315侧方固定安装有出水口水压传感器316，出水口水压传感器316起到实时检测河道内与出水管217管口同水平面处水压的作用，便于根据实时情况匹配泵吸或虹吸的输水方式。

控制组件还包括传感器安装块321、距离传感器322、虹吸口水压传感器323、第三两位三通电磁阀324，进水管218顶端固定安装有传感器安装块321，传感器安装块321起到承载距离传感器322的作用，传感器安装块321底部固定安装有距离传感器322，距离传感器322起到实时检测水位的作用，便于根据水位自动触发水泵输水，无需人工操作，使梯级泵能够自动调节两边河道水位，使河道水位能够自行保持动态平衡，虹吸管219底部固定安装有虹吸口水压传感器323，当河道水位没过虹吸管219时，虹吸口水压传感器323起到实时检测与虹吸管219同水平面处水压的作用，便于本装置自行调节切换虹吸与泵吸两种输水状态，进水管218与虹吸管219衔接处固定安装有第三两位三通电磁阀324，第三两位三通电磁阀324关闭状态下，进水管218内部水流通畅，第三两位三通电磁阀324打开状态下，进水管218内上方水流与虹吸管219连通，进水管218底部堵塞，进水管218底端固定安装有进水配重块325，进水配重块325起到为进水管218配重的作用，有利于进水管218的稳定性，进而保持距离传感器322检测数据的精确度。

进水管218的长度小于梯级泵站高度，出水管217的长度小于梯级泵站高度。

电线接口312与第一电磁阀313电性连接，电线接口312与第二电磁阀314电性连接，电线接口312与第三两位三通电磁阀324电性连接，电线接口312与出水口水压传感器316电性连接，电线接口312与距离传感器322电性连接，电线接口312与虹吸口水压传感器323电性连接，单片机与外部电源电性连接，水泵211与外部电源电性连接。

本发明的工作原理：

将本装置推动到梯级泵站处，从管件槽（114）与配重槽（115）内取出管件与配重块进行组装，将出水管（217）垂放在梯级泵站上游一端，将进水管（218）垂放在梯级泵站下游一端，将本装置接通外部电源，传感器开始工作，出水口水压传感器（316）实时检测河道内与出水管（217）管口同水平面处的水压，便于根据实时情况匹配泵吸或虹吸的输水方式，距离传感器（322）实时对梯级泵下游一端的水位进行检测，便于根据水位自动触发水泵输水，无需人工操作，使梯级泵能够自动调节两边河道水位，使河道水位能够自行保持动态平衡，当河道水位没过虹吸管（219）时，所述虹吸口水压传感器（323）对虹吸管（219）同水平面处水压进行实时检测，便于本装置自行调节切换虹吸与泵吸两种输水状态，在单片机内设定程序，当距离传感器（322）检测到水位距离传感器达到设定值时，设定值高于虹吸管（219）平面高度，并且出水管（217）底端内部管口水压减去出水口水压传感器（316）处检测的水压的值，大于进水管（218）内中部水压减去虹吸管（219）同一水平面处外界水压的值，此时单片机控制第三两位三通电磁阀（324）打开，水流可通过219流入218内部，单片机控制第一电磁阀（313）打开，此时虹吸衔接管（216）与出水衔接管（214）远离出水管（217）一端连通，第二电磁阀（314）关闭，此时虹吸衔接管（216）同时连通进水衔接管（215）与水泵进水口（212），水泵（211）启动，水泵（211）将梯级泵站下游的水抽入并充满虹吸衔接管（216）内部，10-30秒后，打开第一电磁阀（313），此时出水管（217）与出水衔接管（214）远离出水管（217）一端连通，此时水从出水管（217）流入梯级泵站上游河道，在这个过程中，进水管（218）、进水衔接管（215）、虹吸衔接管（216）、出水衔接管（214）、出水管（217）内都充满了水，10-30秒后，水泵（211）自动停止，水流在虹吸的作用下从进水管（218）经过出水管（217）流入梯级泵站上游河道，当进水管（218）内中部水压减去虹吸管（219）同一水平面处外界水压的值，大于出水管（217）底端内部管口水压减去出水口水压传感器（316）处检测的水压的值，传感器将数据传输给单片机，单片机再次启动水泵（211）进行水泵输水操作，当第三两位三通电磁阀（324）检测到梯级泵站下游河道水位达到设定停机水位时，水泵（211）自动停止，此时完成了本装置一次完整的自动输水流程，一次输水流程结束后，所有电磁阀重新关闭。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims

1.一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置，其特征在于：包括支撑组件、管路切换组件、控制组件，所述支撑组件位于整套装置的最下方，起到支撑所有其他部件的作用，所述支撑组件上固定安装有管路切换组件与控制组件，所述管路切换组件能够进行虹吸与水泵吸水相互配合的输水操作，所述控制组件起到自动化控制阀门的作用；

所述支撑组件包括底座（111）；

所述管路切换组件包括水泵（211）、水泵进水口（212）、水泵出水口（213）、出水衔接管（214）、进水衔接管（215）、虹吸衔接管（216）、出水管（217）、进水管（218）、虹吸管（219），所述底座（111）上端中央固定安装有水泵（211），所述水泵（211）前端设置有水泵进水口（212），所述水泵（211）一侧设置有水泵出水口（213），所述水泵出水口（213）远离水泵一侧固定安装有出水衔接管（214），所述水泵进水口（212）远离水泵（211）一端固定安装有进水衔接管（215），所述出水衔接管（214）中央固定连通有虹吸衔接管（216），所述虹吸衔接管（216）远离出水衔接管（214）一端与进水衔接管（215）固定连通，所述出水衔接管（214）远离水泵出水口（213）一端固定连通有出水管（217），所述进水衔接管（215）远离虹吸衔接管（216）一端固定安装有进水管（218），所述进水管（218）中部固定连通有虹吸管（219）；

所述控制组件包括控制盒（311）、电线接口（312）、第一电磁阀（313）、第二电磁阀（314）、出水配重块（315）、出水口水压传感器（316），所述底座（111）上端固定安装有控制盒（311），所述控制盒（311）内部固定安装有单片机，所述控制盒（311）侧壁上固定安装有电线接口（312），所述电线接口（312）有若干个，所述电线接口（312）与单片机电性连接，所述出水衔接管（214）与虹吸衔接管（216）衔接处固定安装有第一电磁阀（313），所述虹吸衔接管（216）与进水衔接管（215）衔接处固定安装有第二电磁阀（314），所述出水管（217）底端外表面固定安装有螺纹，所述出水管（217）底端通过螺纹固定安装有出水配重块（315），所述出水配重块（315）侧方固定安装有出水口水压传感器（316）。

2.根据权利要求1所述的一种基于动态平衡的梯级泵站输水装置，其特征在于：控制组件还包括传感器安装块（321）、距离传感器（322）、虹吸口水压传感器（323）、第三两位三通电磁阀（324），所述进水管（218）顶端固定安装有传感器安装块（321），所述传感器安装块（321）底部固定安装有距离传感器（322），所述虹吸管（219）底部固定安装有虹吸口水压传感器（323），所述进水管（218）与虹吸管（219）衔接处固定安装有第三两位三通电磁阀（324），所述进水管（218）底端固定安装有进水配重块（325）。