CN113774991A - 一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵 - Google Patents

Abstract

一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，包括主水泵本体、备用水泵本体、电磁阀、压力检测机构、稳压电源；于还具有温度监测机构、压力检测电路、显示电路；两只电磁阀一端和恒压变频二次供水系统的水箱出水端并联连接，两只电磁阀另一端和主水泵本体、备用水泵本体的进水端分别连接，主水泵本体、备用水泵本体的出水端和用户管道侧水管并联连接，压力检测机构安装在用户管道侧；温度监测机构包括触发电路和热敏电阻，热敏电阻安装在主水泵本体的壳体外侧；稳压电源、触发电路、压力检测电路、显示电路安装在电控箱内并和其他电气部件电性连接。本发明保证主水泵维护和更换前后用户能正常用水，显示电路会对相关人员进行提示。

Description

一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵

技术领域

本发明涉及供水设备技术领域，特别是一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵。

背景技术

高层建筑应用的恒压变频二次供水系统，是一种使用较为广泛的二次供水设备，工作中将欠压的市政管网自来水流入水箱内储存，然后通过相关设备控制恒压二次供水系统的增压水泵将水从水箱内抽出加压，送至用户管道供高层建筑住户使用。工作过程中，恒压变频二次供水系统的控制电路板会实时采集和所有用户管道侧相通的压力开关压力信号，并控制输出到增压泵电机的工作频率，压力开关采集的水压力低时、控制电路板输出到电机的工作频率相对高，这样增压泵电机功率变大输出的水量及水压变大，压力开关采集的水压力高时、控制电路板输出到电机的工作频率相对低，这样增压泵电机功率变小输出的水量及水压变小，满足若干单栋楼同时用水的需要以及省电能的目的(总水压合适时关闭增压泵的电源)。

实际情况下，由于增压水泵长时间连续工作，特别使用年限久后有几率会发生故障。现有的二次供水系统由于只有一套增压泵为用户供水，因此其出现故障后会在维护更换前的一段时间内无法正常使用，对正常供水造成影响。增压水泵发生故障前或发生故障后、其电机壳体超过正常温度是主要的表象，还有就是水泵出水端、也就是用户管道侧内水压降低到正常范围以下，也是水泵故障无法正常泵水的一个主要故障表现。综上所述，提供一种基于水泵的温度变化监测，以及用户管道侧水压监测，判断水泵的工况，且在主水泵发生故障后，能自动切换到另一台备用水泵继续为用户供水，保证主水泵维护和更换前后用户能正常用水的一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵显得尤为必要。

发明内容

为了克服现有恒压变频二次供水系统使用的水泵由于结构所限，在出现故障后无法正常为用户供水的弊端，本发明提供了通过主水泵本体和备用水泵本体为用户供水，应用中，温度监测机构能实时监测主水泵的温度，压力检测机构能实时监测用户管道侧内水压，在主水泵出现故障导致温度升高或用户管道侧水压降低到一定值(或零)时，能自动切换备用水泵本体为用户正常供水的一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，包括主水泵本体、备用水泵本体、电磁阀、压力检测机构、稳压电源；其特征在于还具有温度监测机构、压力检测电路、显示电路；所述电磁阀至少有两只，两只电磁阀一端和恒压变频二次供水系统的水箱出水端并联连接，两只电磁阀另一端和主水泵本体、备用水泵本体的进水端分别连接，主水泵本体、备用水泵本体的出水端和用户管道侧水管并联连接，压力检测机构安装在用户管道侧；所述温度监测机构包括触发电路和热敏电阻，热敏电阻安装在主水泵本体的壳体外侧；所述稳压电源、触发电路、压力检测电路、显示电路安装在电控箱内；所述温度监测机构的控制信号输入端和压力检测电路的信号输出端电性连接，温度检测机构的触发信号输出端和显示电路的电源输入端电性连接；所述温度检测机构的第一路控制电源输出端和两只电磁阀的电源输入端电性连接，温度检测机构的第二路控制电源输出端、第三路控制电源输出端和主水泵本体、备用水泵本体的电源输入端分别电性连接；所述压力检测机构的信号输出端和压力检测电路的信号输入端电性连接。

进一步地，所述第一只电磁阀的内部阀芯是常开式结构，第二只电磁阀的内部阀芯是常闭式结构。

进一步地，所述压力检测机构是压力传感器；稳压电源是交流转直流开关电源模块。

进一步地，所述温度监测机构的触发电路包括电性连接的可控硅、可调电阻、二极管、NPN三极管、PNP三极管、继电器、电阻，并和热敏电阻电性连接，热敏电阻一端和PNP三极管发射极、第一只继电器控制电源输入端、可控硅阳极连接，热敏电阻另一端和可调电阻一端连接，可调电阻另一端和二极管正极连接，二极管负极和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极连接，电阻一端和PNP三极管集电极连接，电阻另一端和可控硅控制极连接，可控硅阴极和第一只继电器正极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和第二只继电器、第三只继电器正极电源输入端连接，NPN三极管发射极和三只继电器负极电源输入端连接。

进一步地，所述压力检测电路包括电性连接的可调电阻和二极管、继电器、电阻、NPN三极管，可调电阻一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端，继电器的常闭触点端和电阻一端连接，电阻另一端和二极管正极连接，继电器正极电源输入端和控制电源输入端连接。

本发明有益效果是：本发明通过主水泵本体和备用水泵本体为用户供水，应用中，温度监测机构能实时监测主水泵的温度，压力检测机构能实时监测用户管道侧内水压，在主水泵出现故障导致温度升高或用户管道侧内水压降低到一定值(或零)时，触发电路会使两只电磁阀得电工作，并使主水泵本体失电不再工作、备用水泵得电工作，这样，水箱内的水会从第二只阀芯打开的电磁阀、备用水泵继续进入用户管道侧为用户正常供水，保证主水泵维护和更换前后用户能正常用水，同时显示电路会对相关人员进行提示，相关人员就能对故障的主水泵本体进行维护。基于上述，所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明电路图。

具体实施方式

图1、2中所示，一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，包括主水泵本体M、备用水泵本体M1、电磁阀DC1及DC2、压力检测机构A2、稳压电源A1；还具有温度监测机构、压力检测电路1、显示电路2；所述电磁阀有两只，两只电磁阀DC1及DC2一端和恒压变频二次供水系统的水箱出水端经管道并联连接，两只电磁阀DC1及DC2另一端和主水泵本体M、备用水泵本体M1的进水端经管道连接，主水泵本体M、备用水泵本体M1的出水端和用户管道侧水管3经管道并联连接，压力检测机构A2的进水管安装在用户管道3侧且进水管和管道内互通；所述温度监测机构包括触发电路4和热敏电阻RT，热敏电阻RT经螺杆螺母及固定夹安装在主水泵本体M的壳体上端外侧、且热敏电阻RT感温面紧贴壳体上端外侧；所述稳压电源A1、触发电路4、压力检测电路1、显示电路2安装在电控箱5内电路板上。

图1、2所示，主水泵本体M、备用水泵本体M1型号一致、是工作电压交流380V、功率5KW的增压水泵。电磁阀DC1及DC2是工作电压直流12V、功率5W的电磁水阀成品，第一只电磁阀DC1的内部阀芯是常开式结构，第二只电磁阀DC2的内部阀芯是常闭式结构。压力检测机构A2是型号SIN-P300的供水压力传感器，其具有两个电源输入端，两个信号输出端，工作时随进水端进入的水压不同信号输出端会输出0-5V之间变化的模拟电压信号；稳压电源A1是型号220V/12V/100W的交流转直流开关电源模块成品。温度监测机构的触发电路包括经电路板布线连接的可调电阻RP，二极管VD，NPN三极管Q1，PNP三极管Q2，继电器K1、K2、K3，电阻R1，可控硅VS，并和热敏电阻RT经导线连接，热敏电阻RT一端和PNP三极管Q2发射极、第一只继电器K1控制电源输入端、可控硅VS阳极连接，热敏电阻RT另一端和可调电阻RP一端连接，可调电阻RP另一端和二极管VD正极连接，二极管VD负极和NPN三极管Q1基极连接，NPN三极管Q1集电极和PNP三极管Q2基极连接，电阻R1一端和PNP三极管Q2集电极连接，电阻R1另一端和可控硅VS控制极连接，可控硅VS阴极和第一只继电器K1正极电源输入端连接，第一只继电器K1常开触点端和第二只继电器K2、第三只继电器K3正极电源输入端连接，NPN三极管Q1发射极和三只继电器K1、K2、K3负极电源输入端连接。压力检测电路包括经电路板布线连接的可调电阻RP1和二极管VD1、继电器K4、电阻R2、NPN三极管Q3，可调电阻RP1一端和NPN三极管Q3基极连接，NPN三极管Q3集电极和继电器K4负极电源输入端，继电器K4的常闭触点端和电阻R2一端连接，电阻R2另一端和二极管VD1正极连接，继电器K4正极电源输入端和控制电源输入端连接。显示电路包括经电路板布线连接的电阻R和发光二极管VL，电阻R一端和发光二极管VL正极连接，发光二极管VL发光面位于电控箱前端开孔外。

图1、2所示，稳压电源A1的电源输入端1及2脚和交流220V电源两极分别经导线连接；稳压电源A1的电源输出端3及4脚和温度监测机构的电源输入端热敏电阻RT另一端及NPN三极管Q1发射极、压力监测机构A2的电源输入端1及2脚、压力检测电路的电源输入端继电器K4的正极电源输入端及NPN三极管Q3发射极分别经导线连接；恒压变频二次供水系统的控制电路板变频器380V电源输出端和温度监测机构的继电器K2及K3的三个控制电源输入端分别经导线连接；温度监测机构的控制信号输入端二极管VD负极和压力检测电路的信号输出端二极管VD1负极经导线连接；温度检测机构的触发信号输出端继电器K1常开触点端及NPN三极管Q1发射极和显示电路的电源输入端电阻R另一端及发光二极管VL负极分别经导线连接；温度检测机构的第一路控制电源输出端继电器K1的常开触点端及NPN三极管Q1发射极和两只电磁阀DC1及DC2的电源输入两端分别经导线连接，温度检测机构的第二路控制电源输出端继电器K2三个常闭触点端、第三路控制电源输出端继电器K3三个常开触点端和主水泵本体M、备用水泵本体M1的电源输入端分别经导线连接；压力检测机构A2的信号输出端3脚和压力检测电路的信号输入端可调电阻RP1另一端经导线连接。

图1、2所示，平时工作正常时，恒压变频二次供水系统的控制电路板变频器380V电源输出端输出的电源，经继电器K2三个控制电源输入端及三个常闭触点端进入主水泵本体M的电源输入端，于是，主水泵本体M得电正常工作，主水泵本体将水从水箱内抽出加压，送至用户管道供高层建筑住户使用，工作过程中，恒压变频二次供水系统的控制电路板实时采集和用户管道侧相通的压力开关压力信号，并控制输出到主水泵本体M电机的工作频率，压力开关采集的水压力信号低时、控制电路板输出到电机的工作频率相对高，这样主水泵本体M的电机功率变大输出的水量及水压变大，压力开关采集的水压力信号高时、控制电路板输出到电机的工作频率相对低，这样主水泵本体M的电机功率变小输出的水量及水压变小，满足若干单栋楼同时用水的需要以及省电能的目的。220V交流电源进入稳压电源A1的电源输入端后，稳压电源A1在其内部电路作用下3及4脚会输出稳定的12V直流电源进入温度监测机构、压力监测机构A2、压力检测电路的电源输入端。温度监测机构得电工作后、热敏电阻RT会实时检测主水泵本体M的壳体温度，当温度正常(比如低于65℃)、热敏电阻RT受热面温度低电阻值相对大，12V电源经热敏电阻RT、可调电阻RP降压限流后进入NPN三极管Q1基极低于0.7V，NPN三极管Q1处于截止状态，那么可控硅VS不会被触发，继电器K1也就不会得电吸合。当因各种原因，主水泵本体M出现故障导致其壳体温度升高(比如高于65℃)、热敏电阻RT受热面温度相对高其电阻值变的相对小，12V电源经热敏电阻RT、可调电阻RP降压限流、二极管VD单向导通后进入NPN三极管Q1基极高于0.7V，NPN三极管Q1处于导通状态其集电极输出低电平进入PNP三极管Q2基极，PNP三极管Q2导通集电极输出高电平、经电阻R1降压限流触发可控硅VS导通，进而继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，为后续主水泵本体M失电、备用水泵本体M1得电工作做好准备。

图1、2所示，压力检测机构A2、压力检测电路中，当水泵将水箱内的水泵出到用户管道侧内后，压力检测机构A2会实时检测用户管道侧内水压，当水压高时其3脚输出的信号电压经可调电阻RP1降压限流后进入NPN三极管Q3基极高于0.7V，NPN三极管Q3处于导通状态其集电极输出低电平进入继电器K4负极电源输入端，于是继电器K4得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，那么可控硅VS不会被触发，继电器K1也就不会得电吸合。当因各种原因主水泵本体M出现故障、导致不泵水或者泵出的水很少，用户管道侧内水压很低或者为零时，压力检测机构A2其3脚输出的信号电压经可调电阻RP1降压限流后进入NPN三极管Q3基极低于0.7V，NPN三极管Q3处于截止状态其集电极不再输出低电平进入继电器K4负极电源输入端，于是，继电器K4失电不再吸合其控制电源输入端和常闭触点端闭合，12V电源经二极管VD1单向导通、电阻R2降压限流后进入NPN三极管Q1基极高于0.7V，NPN三极管Q1处于导通状态其集电极输出低电平进入PNP三极管Q2基极，PNP三极管Q2导通集电极输出高电平经电阻R1降压限流触发可控硅VS导通，进而继电器K1得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合，为后续主水泵本体M失电、备用水泵本体M1得电工作做好了准备。

图1、2所示，无论是主水泵本体M因温度过高或其他原因导致用户管道内侧水压低于正常，继电器K1得电吸合后，继电器K2会得电吸合其控制电源输入端和常闭触点端开路，继电器K3会得电吸合其控制电源输入端和常开触点端闭合。由于，继电器K2三个常闭触点端、继电器K3三个常开触点端和主水泵本体M、备用水泵本体M1的电源输入端分别经导线连接，所以此刻主水泵本体M会失电不再工作，备用水泵本体M1会得电工作；由于，电磁阀DC1、DC2的电源输入端和继电器K1的常开触点端连接，所以此刻电磁阀DC1、DC2会同时得电工作，电磁阀DC1得电后内部阀芯关闭、电磁阀DC2得电后其内部阀芯打开；这样，水箱内的水不再进入主水泵本体M的进水端内，水箱内的水会经阀芯打开的电磁阀DC2进入备用水泵本体M1的进水端内，于是，备用水泵本体M1得电正常工作，备用水泵本体M1将水从水箱内抽出加压，送至用户管道供高层建筑住户使用，工作过程中，恒压变频二次供水系统的控制电路板实时采集和用户管道侧相通的压力开关压力信号，并控制输出到主备用水泵本体M1电机的工作频率，压力开关采集的水压力信号低时、控制电路板输出到电机的工作频率相对高，这样备用水泵本体M1的电机功率变大输出的水量及水压变大，压力开关采集的水压力信号高时、控制电路板输出到电机的工作频率相对低，这样备用水泵本体M1的电机功率变小输出的水量及水压变小，满足若干单栋楼同时用水的需要以及省电能的目的。本申请检测主水泵本体M的温度不是固定的，使用者可根据需要调节(调节可调电阻RP的阻值可调节检测温度)。

图1、2所示，当继电器K1得电后，12V电源会经电阻R降压限流进入发光二极管VL正极电源输入端，于是，发光二极管VL得电发出醒目的提示光线，提示相关管理人员，主水泵本体M有可能出现了故障及时进行故障排除或更换。主水泵本体M排除故障或更换前，关闭稳压电源A1的电源，后续再重新打开，这样整体电路全部回到初始状态，为下次使用做好了准备。通过上述所有机构及电路共同作用，应用中，温度监测机构能实时监测主水泵的温度，压力检测机构能实时监测用户管道侧内水压，在主水泵出现故障导致温度升高或用户管道侧水压降低到一定值(或零)时，主水泵本体失电不再工作、备用水泵得电工作，备用水泵继续泵出水进入用户管道侧为用户正常供水，保证主水泵维护和更换前后用户能正常用水，同时显示电路会对相关人员进行提示，相关人员就能对故障的主水泵本体进行维护。图2中，电阻R1、R、R2阻值分别是1K、1.8K、20K；二极管VD、VD1型号是1N4007；发光二极管VL是红色发光二极管；继电器K1、K2、K3、K4是DC12V继电器；可控硅VS是型号MCR100-1的塑封单向可控硅；NPN三极管Q1、Q3型号是9013；PNP三极管Q2型号是9012；热敏电阻RT是型号NTC103D的负温度系数热敏电阻；可调电阻RP、RP1型号分别是8M、2M。本发明批量生产前需要确定可调电阻RP、RP1的电阻值；确定可调电阻RP的电阻值时，将热敏电阻RT的感温面紧贴略高于恒温65℃电热板，然后反复调节可调电阻RP的电阻值，刚好调节到继电器K1得电吸合后，可调电阻RP的电阻值就调节到需要(电阻越大，那么主水泵本体M的壳体温度相对高时，继电器K1才会得电吸合，电阻越小，那么主水泵本体M的壳体温度相对低时，继电器K1就会得电吸合)；然后断开电源测量可调电阻RP的电阻值，测得的阻值就是后续批量生产的电阻值，后续批量生产前直接将可调电阻RP的电阻值调节到位或用相同阻值的固定电阻代替，不需要再进行确定。确定可调电阻RP1的电阻值时，将压力探测机构的进水端和气压略低于用户管道侧所需最低水压的气管连接(比如将气管两端密封、经空压机充入略低于用户管道侧所需最低水压的压缩空气)，然后反复调节可调电阻RP1的电阻值，刚好调节到继电器K1得电吸合后，可调电阻RP1的电阻值就调节到需要；然后断开电源测量可调电阻RP1的电阻值，测得的阻值就是后续批量生产的电阻值，后续批量生产前直接将可调电阻RP1的电阻值调节到位或用相同阻值的固定电阻代替，不需要再进行确定。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明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。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，包括主水泵本体、备用水泵本体、电磁阀、压力检测机构、稳压电源；其特征在于还具有温度监测机构、压力检测电路、显示电路；所述电磁阀至少有两只，两只电磁阀一端和恒压变频二次供水系统的水箱出水端并联连接，两只电磁阀另一端和主水泵本体、备用水泵本体的进水端分别连接，主水泵本体、备用水泵本体的出水端和用户管道侧水管并联连接，压力检测机构安装在用户管道侧；所述温度监测机构包括触发电路和热敏电阻，热敏电阻安装在主水泵本体的壳体外侧；所述稳压电源、触发电路、压力检测电路、显示电路安装在电控箱内；所述温度监测机构的控制信号输入端和压力检测电路的信号输出端电性连接，温度检测机构的触发信号输出端和显示电路的电源输入端电性连接；所述温度检测机构的第一路控制电源输出端和两只电磁阀的电源输入端电性连接，温度检测机构的第二路控制电源输出端、第三路控制电源输出端和主水泵本体、备用水泵本体的电源输入端分别电性连接；所述压力检测机构的信号输出端和压力检测电路的信号输入端电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，其特征在于，第一只电磁阀的内部阀芯是常开式结构，第二只电磁阀的内部阀芯是常闭式结构。

3.根据权利要求1所述的一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，其特征在于，压力检测机构是压力传感器；稳压电源是交流转直流开关电源模块。

4.根据权利要求1所述的一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，其特征在于，温度监测机构的触发电路包括电性连接的可控硅、可调电阻、二极管、NPN三极管、PNP三极管、继电器、电阻，并和热敏电阻电性连接，热敏电阻一端和PNP三极管发射极、第一只继电器控制电源输入端、可控硅阳极连接，热敏电阻另一端和可调电阻一端连接，可调电阻另一端和二极管正极连接，二极管负极和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极连接，电阻一端和PNP三极管集电极连接，电阻另一端和可控硅控制极连接，可控硅阴极和第一只继电器正极电源输入端连接，第一只继电器常开触点端和第二只继电器、第三只继电器正极电源输入端连接，NPN三极管发射极和三只继电器负极电源输入端连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于恒压变频二次供水系统的智能水泵，其特征在于，压力检测电路包括电性连接的可调电阻和二极管、继电器、电阻、NPN三极管，可调电阻一端和NPN三极管基极连接，NPN三极管集电极和继电器负极电源输入端，继电器的常闭触点端和电阻一端连接，电阻另一端和二极管正极连接，继电器正极电源输入端和控制电源输入端连接。

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