CN112982549A - 一种水泵供水系统分析模型 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种供水系统分析模型，包括水箱、第一液位测量装置、进水管、水泵、出水管、出水龙头、引水添加口、引水阀、第一单向阀和电气控制箱；水泵通过进水管抽吸水箱内部的水，经出水管输出至出水龙头使用；引水添加口和引水阀位置，用于模拟水泵开启前的加水排空操作；第一单向阀的作用在于，当水泵停机时，可防止进水管内的水倒流回水箱；电气控制箱内部包括有PLC控制器和电源，第一液位测量装置与PLC的输入端连接，水泵与PLC控制器的输出端连接，操作人员可以根据水箱内的水位信号，编制相应的控制程序，通过PLC控制器执行，进而根据水箱水位自动控制水泵开关。

Description

一种水泵供水系统分析模型
技术领域
本发明涉及水泵供水系统技术领域，具体涉及一种水泵供水系统分析模型。
背景技术
城市自来水供水系统是一个庞大的有机网络。长期以来，城市自来水供水系统的维护基本依靠工人的经验，而负责不同地区工人的经验，往往局限于这一地区，对于城市供水系统的整体性认识较差，导致工人的技术水平往往受限于其所负责的地区。当需要对城市自来水供水系统进行局部或整体改造提升时，也有必要对城市自来水供水系统的整体性进行讲解与展示。
无论是对城市自来水供水系统进行全面认识学习，还是模拟进行局部或整体的改造，都需要有相应的教学模型，而现实中很少有较为全面的能够对城市自来水供水原理的各个位置进行模拟的模型，因此，本申请发明人设计了一款水泵供水系统分析模型，涵盖了城市供水系统中各个重要的节点，不仅能够对工人的技能进行培训，进行有关的模拟演练，也能用该系统测试工人的相应技能。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中尚未有较为全面的对城市自来水供水原理的各个位置进行模拟的模型，以致无法对工人进行实际的模拟演练或操作测试的技术缺陷，从而提供一种水泵供水系统分析模型。
为此，本发明提供一种供水系统分析模型，包括：
水箱，用于储水；
液位测量装置，用于测量所述水箱内部的液位；
进水管，一端伸入所述水箱中；
水泵，进水端与所述进水管的另一端连接；
出水管，一端与所述水泵的出水端连接，另一端延伸一定长度后封闭；
出水龙头，安装在所述出水管上；
引水添加口，与所述进水管连通，所述引水添加口的设置位置高于所述水泵；
引水阀，安装在连接所述引水添加口和所述进水管之间的位置；
第一单向阀，设置在所述进水管的进水端；
电气控制箱，包括PLC控制器；
所述液位测量装置与所述PLC控制器的输入端连接，所述水泵与所述PLC控制器的输出端连接。
作为一种优选方案，还包括变频器，所述PLC控制器的输出端通过所述变频器与所述水泵连接。
作为一种优选方案，所述液位测量装置为第一静压式液位计和/或超声波探头。
作为一种优选方案，还包括导波管，所述导波管的两端开口，竖直固定安装在所述水箱内部，上端开口与所述超声波探头正对。
作为一种优选方案，还包括：
压力缓冲器，内部充有可压缩气体，底部通过压力缓冲器进水阀与所述出水管连通；
压力表，设置在所述压力缓冲器上；
高点排气阀，设置在所述压力缓冲器上。
作为一种优选方案，还包括：第一压力变送器，设置在所述压力缓冲器上，并与所述PLC控制器的输入端连接。
作为一种优选方案，还包括出水管压力检测与显示装置；所述出水管压力检测与显示装置包括：
静压水桶，通过静压水桶阀与所述出水管连通；
第二静压液位计，安装在所述静压水桶内部。
作为一种优选方案，还包括出水管压力检测与显示装置；所述出水管压力检测与显示装置包括：
水位显示标尺，与所述出水管连通。
作为一种优选方案，还包括：
第二压力变送器，设置在所述水泵的下游，与所述PLC控制器的输入端连接；
出水阀，设置在所述第二压力变送器的下游，与所述PLC控制器的输出端连接；
第二单向阀，设置在所述出水阀的下游。
作为一种优选方案，还包括：
进水阀，设置在所述水泵的上游；
真空表，设置在所述进水阀和所述水泵之间；
电磁流量计，设置在所述第二单向阀下游；
工艺排污阀，设置在所述出水管的最低点。
本发明提供的技术方案，具有以下优点：
1.本发明的供水系统分析模型，包括水箱、第一液位测量装置、进水管、水泵、出水管、出水龙头、引水添加口、引水阀、第一单向阀和电气控制箱；水泵通过进水管抽吸水箱内部的水，经出水管输出至出水龙头使用；引水添加口和引水阀位置，用于模拟水泵开启前的加水排空操作；第一单向阀的作用在于，当水泵停机时，可防止进水管内的水倒流回水箱；电气控制箱内部包括有PLC控制器和电源，第一液位测量装置与PLC的输入端连接，水泵与PLC控制器的输出端连接，操作人员可以根据水箱内的水位信号，编制相应的控制程序，通过PLC控制器执行，进而根据水箱水位自动控制水泵开关。
2.本发明的供水系统分析模型，还包括变频器，PLC控制器的输出端通过变频器与水泵连接，操作人员可以根据水箱内水位的高低，编制相应的控制程序，通过PLC控制器控制变频器，进而控制水泵的转速，模拟现实中根据不同水库水位值的高低，弹性调整水泵的泵水量。
3.本发明的供水系统分析模型，液位测量装置为第一静压式液位计或超声波探头；两种方式均可以实时测量水箱内的水位，并将相应的水位高度信息变成统一的电流数值(一般在4-20毫安)，该电流数值输入到PLC控制器后，可以编制相应的程序，通过PLC控制器控制水泵的运行。
4.本发明的供水系统分析模型，还包括导波管，导波管的两端开口，竖直固定安装在水箱内部，上端开口并与超声波探头正对，导波管的作用在于能够过滤掉水箱内水面的波动，使得超声波探头所对应的水面保持平稳，从而获取更加精确的水位数值。
5.本发明的供水系统分析模型，还包括压力缓冲器，其内部充有可压缩气体，底部通过压力缓冲器进水阀与出水管连通，顶部设有压力表和高点排气阀；压力缓冲器用于模拟自来水供水系统中的压力缓冲系统，当出水管内部的压力较高时，水流从出水管进入到压力缓冲器中，挤压可压缩空气，从而缓解出水管内部的水压；当出水管内部的压力较低时，水流从压力缓冲器回流到出水管中，对出水管进行补充；整个调节过程柔性平稳；压力表用于显示压力缓冲器内部的压力，高点排气阀用于将超过压力限制的压缩空气排出，以保证安全。
6.本发明的供水系统分析模型，还包括第一压力变送器，其设置在压力缓冲器上，并与PLC控制器的输入端连接；操作人员可根据第一压力变送器向PLC控制器输入的压力信号，编制相应的控制程序，使PLC控制器自动控制水泵的运行。
7.本发明的供水系统分析模型，还包括出水管压力检测与显示装置，其包括静压水桶和第二静压液位计，静压水桶与出水管连通，第二静压液位计安装在静压水桶中；第二静压液位计用于检测并显示出出水管的压力值，给操作者以直观的展示。
进一步的，出水管压力检测与显示装置，还可以是水位显示标尺，其直接通过水柱的高低来展示出水管内部的水压值。
8.本发明的供水系统分析模型，还包括设置在水泵下游的第二压力变送器、设置在第二压力变送器下游的出水阀和设置在出水阀下游的第二单向阀；水泵启动工作后，出水阀不能直接开启，而是需要水压达到或超过第二单向阀下游部分的水压以后，才能缓慢开启出水阀，以保证平稳开机；这部分用于模拟现实的开机过程；
第二压力变送器与PLC控制器的输入端连接，用于向PLC控制器输入压力信号，操作人员可以编制相应的控制程序，通过PLC控制器自动控制出水阀的开关。
9.本发明的供述系统分析模型，还包括进水阀，用于控制进水管的通断；真空表，用于显示进水管内部的真空度，此位置的数值，可以判断是否需要启用引水添加口；电磁流量计可以模拟水量；工艺排污阀用于模拟排污。
附图说明
为了更清楚地说明现有技术或本发明具体实施方式中的技术方案，下面对现有技术或具体实施方式描述中所使用的附图作简单介绍。
图1是本发明水封供水分析模型的结构原理图。
附图标记：11、水箱；12、进水管；13、水泵；14、出水管；15、出水龙头；16、引水添加口；17、引水阀；18、第一单向阀；2、电气控制箱；21、PLC控制器；22、变频器；23、触摸屏；24、电源；31、第一静压式液位计；32、超声波探头；33、导波管；41、压力缓冲器；42、压力缓冲器进水阀；43、压力表；44、高点排气阀；45、第一压力变送器；51、静压水桶；52、第二静压液位计；53、静压水桶阀；54、水位显示标尺；61、第二压力变送器；62、出水阀；63、第二单向阀；64、进水阀；65、真空表；66、电磁流量计；67、工艺排污阀；7、回水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例
本实施例提供一种水泵供水系统分析模型，如图1所示，包括：水箱11、液位测量装置、进水管12、水泵13、出水管14、出水龙头15、引水添加口16、引水阀17、第一单向阀18和电气控制箱2，电气控制箱2内部设有PLC控制器21、变频器22、触摸屏23和电源24。
水箱11内部储存有一定量的水，图示中的波动水面及是现在的水位高度；液位测量装置有两个，分别是第一静压液位计31和超声波探头32，这两个液位测量装置均可以测量水箱11中的水位，这两种液位测量装置可以供操作人员分别学习，或测试操作人员对于两种液位测量装置的掌握程度。
超神波探头32的下部设有有导波管33，导波管33的两端开口，竖直固定安装在水箱11内部，导波管33的上端开口与超声波探头32正对。导波管33的作用在于能够过滤掉水箱11内水面的波动，使得超声波探头32所对应的水面保持平稳，从而获取更加精确的水位数值。
第一静压液位计31和超声波探头32均分别与PLC控制器21的输入端连接，用于向PLC控制器21输入水箱11内部的水位信号值。操作人员可以编制相应的控制程序，使PLC控制器21根据水位信号值，自动控制水泵13的运行。如当水箱11内的水位高于某一数值时，PLC控制器21控制水泵13启动运行；当水箱11内的水位低于某一数值时，PLC控制器21控制水泵13关闭运行。
水泵13通过进水管12与水箱11连通；进水管12的进水端设置有第一单向阀18。第一单向阀18的作用在于，当水泵13停机时，可防止进水管12内的水倒流回水箱11。
引水添加口16与进水管12连通，引水添加口16的设置高度高于水泵13。引水添加口16的作用在于，当水泵13尚未运行时，在其运行之前，需要保证进水管12内的空气排空。具体来说，就是在水泵13运行之前，首先检查进水管12内部是否充满了水，如果没有充满，就需要通过引水添加口16为进水管12加水。只有进水管12内部充满了水，水泵13才可以开启运行。引水阀17安装在引水添加口16和进水管12之间的位置；当需要通过引水添加口16为进水管12加水时，打开引水阀17；当通过引水添加口16为进水管12加满水之后，或进水管12无需加水时，引水阀17需要关闭。
还包括变频器22，PLC控制器21通过变频器22与水泵13连接。操作人员可以根据水箱11内水位的高低，编制相应的控制程序，通过PLC控制器21控制变频器22，进而控制水泵13的转速，模拟现实中根据不同水库水位值的高低，弹性调整水泵13的泵水量。
还包括压力缓冲装置，具体来说，包括：压力缓冲器41、压力表43和高点排气阀44；其中压力缓冲器41内部充有可压缩气体，底部通过压力缓冲器进水阀42与出水管14连通。压力缓冲器41用于模拟自来水供水系统中的压力缓冲系统，当出水管14内部的压力较高时，水流从出水管14进入到压力缓冲器41中，挤压可压缩空气，从而缓解出水管14内部的水压；当出水管14内部的压力较低时，水流从压力缓冲器41回流到出水管14中，对出水管14进行补充；整个调节过程柔性平稳；压力表43用于显示压力缓冲器41内部的压力，高点排气阀44用于将超过压力限制的压缩空气排出，以保证安全。
还包括第一压力变送器45，设置在压力缓冲器41上，并与PLC控制器21的输入端连接。操作人员可根据第一压力变送器45向PLC控制器21输入的压力信号，编制相应的控制程序，使PLC控制器21自动控制水泵13的运行。
还包括出水管压力检测与显示装置，具体包括静压水桶51和第二静压液位计52；静压水桶51通过静压水桶阀53与出水管14连通，第二静压液位计52安装在静压水桶51内部。第二静压液位计52用于检测并显示出出水管14的压力值，给操作者以直观的展示。
出水管压力检测与显示装置还可以是与出水管14连通的水位显示标尺54，其直接通过水柱的高低来展示出水管内部的水压值。
在位于水泵13下游的出水管14上，还设有第二压力变送器61、出水阀62、第二单向阀63；其中第二压力变送器61设置在水泵13的下游，与PLC控制器21的输入端连接；出水阀62设置在第二压力变送器61的下游，与PLC控制器21的输出端连接；第二单向阀63设置在出水阀62的下游。水泵13启动工作后，出水阀62不能直接开启，而是需要水压达到或超过第二单向阀63下游部分的水压以后，才能缓慢开启出水阀62，以保证平稳开机；这部分用于模拟现实的开机过程。
第二压力变送器61与PLC控制器21的输入端连接，用于向PLC控制器21输入压力信号，操作人员可以编制相应的控制程序，通过PLC控制器21自动控制出水阀62的开关。
还包括进水阀64，设置在水泵13上游，位于进水管12上，用于控制进水管12的通断；真空表65，用于显示进水管12内部的真空度，此位置的数值，可以判断是否需要启用引水添加口16；电磁流量计66可以模拟水量；工艺排污阀67用于模拟排污；回水管7用于将自出水龙头15排出的水输送回水箱11，使分析模型的水能够循环使用。
电气控制箱2内部设有触摸屏23，可以对数据进行展示，进行相应的操作控制。电气控制箱2还与电脑连接，可以将运行中收集的数据如：水箱水位值、进水管12的真空值、水泵13的转速、第二压力变送器61输出的压力值、第一压力变送器45输出的压力值等，用于相应的系统分析计算。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种供水系统分析模型，其特征在于，包括：
水箱(11)，用于储水；
液位测量装置，用于测量所述水箱(11)内部的液位；
进水管(12)，一端伸入所述水箱(11)中；
水泵(13)，进水端与所述进水管(12)的另一端连接；
出水管(14)，一端与所述水泵(13)的出水端连接，另一端延伸一定长度后封闭；
出水龙头(15)，安装在所述出水管(14)上；
引水添加口(16)，与所述进水管(12)连通，所述引水添加口(16)的设置位置高于所述水泵(13)；
引水阀(17)，安装在连接所述引水添加口(16)和所述进水管(12)之间的位置；
第一单向阀(18)，设置在所述进水管(12)的进水端；
电气控制箱(2)，包括PLC控制器(21)；
所述液位测量装置与所述PLC控制器(21)的输入端连接，所述水泵(13)与所述PLC控制器(21)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的供水系统分析模型，其特征在于：还包括变频器(22)，所述PLC控制器(21)的输出端通过所述变频器(22)与所述水泵(13)连接。
3.根据权利要求1所述的供水系统分析模型，其特征在于：所述液位测量装置为第一静压式液位计(31)和/或超声波探头(32)。
4.根据权利要求3所述的供水系统分析模型，其特征在于：还包括导波管(33)，所述导波管(33)的两端开口，竖直固定安装在所述水箱(11)内部，上端开口与所述超声波探头(32)正对。
5.根据权利要求1所述的供水系统分析模型，其特征在于，还包括：
压力缓冲器(41)，内部充有可压缩气体，底部通过压力缓冲器进水阀(42)与所述出水管(14)连通；
压力表(43)，设置在所述压力缓冲器(41)上；
高点排气阀(44)，设置在所述压力缓冲器(41)上。
6.根据权利要求5所述的供水系统分析模型，其特征在于，还包括：第一压力变送器(45)，设置在所述压力缓冲器(41)上，并与所述PLC控制器(21)的输入端连接。
7.根据权利要求1所述的供水系统分析模型，其特征在于：还包括出水管压力检测与显示装置；所述出水管压力检测与显示装置包括：
静压水桶(51)，通过静压水桶阀(53)与所述出水管(14)连通；
第二静压液位计(52)，安装在所述静压水桶(51)内部。
8.根据权利要求1所述的供水系统分析模型，其特征在于：还包括出水管压力检测与显示装置；所述出水管压力检测与显示装置包括：
水位显示标尺(54)，与所述出水管(14)连通。
9.根据权利要求1所述的供水系统分析模型，其特征在于，还包括：
第二压力变送器(61)，设置在所述水泵(13)的下游，与所述PLC控制器(21)的输入端连接；
出水阀(62)，设置在所述第二压力变送器(61)的下游，与所述PLC控制器(21)的输出端连接；
第二单向阀(63)，设置在所述出水阀(62)的下游。
10.根据权利要求9所述的供水系统分析模型，其特征在于，还包括：
进水阀(64)，设置在所述水泵(13)的上游；
真空表(65)，设置在所述进水阀(64)和所述水泵(13)之间；
电磁流量计(66)，设置在所述第二单向阀(63)下游；
工艺排污阀(67)，设置在所述出水管(14)的最低点。
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