CN117803573A - 一种凸轮泵真空机组自动补水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及真空排水技术领域，公开了一种凸轮泵真空机组自动补水系统及方法，包括污物罐，其设有真空传感器；凸轮泵通过吸污管路连接污物罐，控制箱通过真空传感器的反馈对凸轮泵进行开启与关闭以对污物罐抽真空并排污，凸轮泵上设有凸轮泵泵腔温度传感器；自动补水装置包括水箱，水箱通过带有水箱出水电磁阀的管路连接凸轮泵，控制箱通过凸轮泵泵腔温度传感器的反馈进行水箱出水电磁阀开启与关闭，以对凸轮泵泵腔自动补水降温；凸轮泵通过管路与污物罐连接，对污物罐进行排污并抽真空；凸轮泵泵腔设置温度传感器；自动补水装置与凸轮泵连接，实现凸轮泵的自动补水功能。

Description

一种凸轮泵真空机组自动补水系统及方法

技术领域

本发明涉及真空排水技术领域，尤其是一种凸轮泵真空机组自动补水系统及方法。

背景技术

凸轮泵作为凸轮泵真空机组中的核心设备，它在为真空系统提供真空的同时，也将真空系统收集的污水排放至污水管网。凸轮泵真空机组在工作时，控制系统会根据真空系统内的压力值控制凸轮泵的启动与停止。在正常状态下，终端真空设备在使用时，会使空气及污水进入真空系统进而造成系统压力值变化，当系统压力值达到启泵设定值时，凸轮泵将启动运行，在抽真空的同时也将污水排出，污水经过凸轮泵时，会对凸轮泵内的转子及泵腔进行润滑、密封、降温，进而使凸轮泵处于良好状态。在异常状态下，终端真空设备没有使用，但是真空系统密封不太好的情况下，由于真空系统自然泄露造成系统压力变化，会使凸轮泵启动运行，由于没有污水进入系统，凸轮泵在运行时会把残留在真空机组内的污水排出，随着凸轮泵的运行，系统中的污水会越来越少，当系统中污水排空后，凸轮泵运行时，由于没有污水对凸轮泵转子及泵腔进行润滑、密封、降温，凸轮泵泵腔内的温度会越来越高，进而使凸轮泵的驱动电机过载跳闸，使系统停止运行；另外，凸轮泵泵腔内温度过高，也会加速凸轮泵转子的老化，严重时会直接损坏转子。

当凸轮泵泵腔内温度过高时，通常采用两种方式来降低泵腔温度：第一种方式是人工向凸轮泵进水口加清水，水经过凸轮泵后，会使凸轮泵泵腔内的温度降低；第二种方式停机等待，采用自然冷却的方式使凸轮泵泵腔的温度降低。当凸轮泵温度降低到正常温度后，凸轮泵就可以正常运行。

发明人发现，人工加水冷却的方式效率低；凸轮泵冷却的方式时间长，并且需要停机进行，这两种冷却方式均不方便。并且传统的凸轮泵泵腔降温方式均是在凸轮泵温度过高并导致凸轮泵泵无法运行时才采用的方式，此时已经对凸轮泵转子造成了一定的损伤，在通过传统方式为凸轮泵泵腔降温之后，只要凸轮泵继续运转，则凸轮泵泵腔温度过高的现象会重复出现，进而影响整个真空系统的正常使用，同时由于泵腔内的温度过高，使凸轮泵转子出现高温老化，降低凸轮泵转子的使用寿命，使凸轮泵的维护周期缩短，增加维护成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种凸轮泵真空机组自动补水系统及方法，凸轮泵通过管路与污物罐连接，对污物罐进行排污并抽真空；凸轮泵泵腔设置温度传感器；自动补水装置与凸轮泵连接，实现凸轮泵的自动补水功能。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，一种凸轮泵真空机组自动补水系统，包括：

污物罐，其设有真空传感器；

凸轮泵，其通过吸污管路连接污物罐，控制箱根据真空传感器的反馈开启或关闭凸轮泵，以对污物罐抽真空并排污，凸轮泵上设有凸轮泵泵腔温度传感器；

自动补水装置，包括水箱，水箱通过带有水箱出水电磁阀的管路连接凸轮泵，凸轮泵运行状态下，控制箱根据凸轮泵泵腔温度传感器的反馈开启或关闭水箱出水电磁阀，以对凸轮泵泵腔自动补水降温。

作为进一步的实现方式，还包括控制箱，所述控制箱通过控制电缆与真空传感器、凸轮泵泵腔温度传感器、凸轮泵、水箱出水电磁阀、水箱进水电磁阀连接。

作为进一步的实现方式，所述水箱内设有高液位浮球开关和低液位浮球开关，所述高液位浮球开关和低液位浮球开关与控制箱连接。

作为进一步的实现方式，所述水箱通过带有水箱进水电磁阀的管路连接外部水源。

作为进一步的实现方式，所述水箱通过带有第一手动球阀的水箱出水管连接水箱出水电磁阀，水箱出水电磁阀通过补水管路连接单向阀，单向阀通过管路连接凸轮泵。

作为进一步的实现方式，所述凸轮泵连接有凸轮泵进口箱和凸轮泵出口箱，所述单向阀通过管路连接凸轮泵进口箱，凸轮泵出口箱连接排污管路。

作为进一步的实现方式，所述水箱进水电磁阀通过带有第二手动球阀的管路连接外部水源，所述水箱顶部处设有水箱溢流管。

作为进一步的实现方式，所述污物罐连接进污管路。

第二方面，一种凸轮泵真空机组自动补水方法，采用如上任一所述的凸轮泵真空机组自动补水系统，包括如下步骤：

控制箱实时获取真空传感器和凸轮泵泵腔温度传感器的检测数值；

控制箱根据真空传感器的设定限制开启或关闭凸轮泵以对污物罐抽真空；

控制箱根据凸轮泵泵腔温度传感器的设定限值及凸轮泵的运行状态开启或关闭水箱出水电磁阀以对凸轮泵泵腔自动补水降温；

控制箱根据高液位浮球开关和低液位浮球开关的检测开启或关闭水箱进水电磁阀以对水箱加水。

作为进一步的实现方式，污物罐内的绝对压力值大于凸轮泵运行绝对压力时，凸轮泵开始运行；污物罐内的绝对压力值小于凸轮泵运行绝对压力时，凸轮泵停止运行；

控制箱先判断水箱是否需要加水以保证水箱液位满足自动补水要求；

凸轮泵运行时，控制箱根据凸轮泵泵腔温度传感器的检测数值判断是否需要向凸轮泵泵腔自动补水降温，当凸轮泵泵腔温度传感器反馈的温度值大于凸轮泵补水设定温度值时，控制箱开启水箱出水电磁阀自动补水，直至凸轮泵泵腔温度值降至补水设定温度值以下，结束自动补水。

上述本发明的有益效果如下：

1、本发明的凸轮泵通过管路与污物罐连接，对污物罐进行排污并抽真空；凸轮泵泵腔设置温度传感器；自动补水装置与凸轮泵连接，实现凸轮泵的自动补水功能。在凸轮泵真空机组运行中，控制箱通过对真空传感器、泵腔温度传感器、水箱高液位浮球开关、水箱低液位浮球开关信号的采集，结合凸轮泵的运行状态，控制水箱出水电磁阀和水箱进水电磁阀的运行，实现凸轮泵的自动补水，整个过程无需人工参与，不仅降低了维护人员的工作量，还避免了凸轮泵在无水运行状态下泵腔温度过高导致整个真空系统停止运行，增加了真空系统的可靠性。

2、本发明的凸轮泵真空机组自动补水装置，控制系统通过对传感器及液位开关信号的采集，控制自动补水装置实现凸轮泵的自动补水，避免了凸轮泵在无水运行状态下泵腔温度过高导致凸轮泵转子的损坏，降低凸轮泵的维护成本。

3、本发明的凸轮泵真空机组自动补水装置，控制装置控制自动补水装置对凸轮泵进行补水的同时，向控制中心发出报警，提醒工作人员对真空系统进行气密性检查，使真空系统始终处于一个良好的工作状态，增加了系统的可靠性。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例中凸轮泵真空机组自动补水系统的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中凸轮泵真空机组自动补水方法的流程图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：1、污物罐；2、进污管路；3、真空传感器；4、吸污管路；5、凸轮泵进口箱；6、凸轮泵；7、凸轮泵出口箱；8、排污管路；9、凸轮泵泵腔温度传感器；10、自动补水装置；11、水箱出水电磁阀；12、第一手动球阀；13、水箱出水管；14、水箱；15、低液位浮球开关；16、高液位浮球开关；17、第二手动球阀；18、水箱进水电磁阀；19、水箱溢流管；20、第三手动球阀；21、单向阀；22、补水管路；23、控制箱；24、控制电缆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分所描述的，现有的凸轮泵真空机组在运行中出现凸轮泵泵腔温度过高时，常采用停机等待使泵腔降温，或人工向凸轮泵加水的方式对凸轮泵泵腔进行降温。而这两种方式都将影响凸轮泵真空机组的正常使用，并可能造成凸轮泵转子损坏，增加后期维护成本。

实施例1

基于上述问题，本发明提供的一种典型的实施方式中，参考图1所示，一种凸轮泵真空机组自动补水系统，主要包括污物罐1、凸轮泵6以及自动补水装置10以及真空机组控制系统。

其中，污物罐1与进污管路2连接，以便于污水与空气组成的气水混合物通过进污管路2进入污物罐1内。凸轮泵6连接污物罐1，以便于将污物罐1抽真空，自动补水装置10连接凸轮泵6，用于对凸轮泵6自动补水降温，防止凸轮泵6的泵腔由于温度过高而造成损坏，真空机组控制系统包括控制箱23，用于控制凸轮泵真空机组的运行以及整个补水过程。

如图1所示，凸轮泵6的进口与凸轮泵进口箱5连接，凸轮泵6的出口与凸轮泵出口箱7连接。凸轮泵进口箱5通过吸污管路4与污物罐1底部连通，凸轮泵出口箱7与排污管路8连接。

凸轮泵6在真空机组控制系统的作用下，通过吸污管路4将污物罐1内的污物及系统内的空气排出，对污物罐及真空系统进行抽真空，使污物罐及真空系统的压力保持在一个合理的范围内。

本实施例中，凸轮泵的数量为一台，在其他实施例中，为了确保污物罐内抽真空的效率，可根据实际需求选用多台凸轮泵，具这里不做过多限制。

污物罐1顶部设置真空传感器3，用于检测污物罐及整个真空系统的压力，真空机组控制系统通过采集真空传感器3的数值，可以控制凸轮泵6自动运行与停止。

凸轮泵6的泵腔上设置凸轮泵泵腔温度传感器9，用来检测凸轮泵泵腔的温度，真空机组控制系统采集凸轮泵泵腔温度传感器9的数值，将之转换为温度数值，并根据凸轮泵6的运行状态控制自动补水装置10对凸轮泵6进行补水。

在图1中，自动补水装置10主要由水箱14、低液位浮球开关15、高液位浮球开关16、水箱溢流管19、水箱进水电磁阀18、第二手动球阀17、水箱出水管13、第一手动球阀12、水箱出水电磁阀11以及相应的管件组成。

水箱14侧面安装低液位浮球开关15与高液位浮球开关16，用来检测水箱的低液位与高液位。

水箱14通过管件与水箱进水电磁阀18连接，水箱进水电磁阀18通过管件与第二手动球阀17连接，第二手动球阀17用于通过管路与外部供水管路连接。当水箱内的低液位浮球开关15检测到低液位时，水箱进水电磁阀18打开，外部水源可以向水箱14内注水。

水箱14通过水箱出水管13与第一手动球阀12连接，第一手动球阀12通过管件与水箱出水电磁阀11连接，水箱出水电磁阀11通过补水管路22与单向阀21连接，单向阀21通过管件与第三手动球阀20连接，第三手动球阀20通过管件与凸轮泵进口箱5连接。

水箱14侧面顶部处还设有水箱溢流管19，当水箱进水电磁阀18或者高液位浮球开关16失效而导致水箱持续进水时，多余的水会从水箱溢流管19流出。

本实施例的水箱14所处的位置要高于凸轮泵6及凸轮泵进口箱5所处的位置，使水箱14内的清水在水箱出水电磁阀11开启的状态下，可以在重力及凸轮泵进口箱5内负压的作用下通过相关管路流入凸轮泵进口箱5的内部。

本实施例的真空机组控制系统可以采集低液位浮球开关15与高液位浮球开关16的信息，并根据凸轮泵泵腔温度数值以及凸轮泵的工作状态，控制自动补水装置进水、出水，实现凸轮泵的自动补水功能。

真空机组控制系统包括控制箱23，控制箱23对系统内的真空传感器3、凸轮泵泵腔温度传感器9、低液位浮球开关15、高液位浮球开关16的信息进行采集，并对采集的信息进行比对分析，根据分析结果按照预先设定的程序控制凸轮泵6、自动补水装置10自动运行。

具体的，控制箱23包括PLC可编程控制器、触摸屏、凸轮泵保护器、继电器等元器件，共同组成凸轮泵真空机组控制系统。

凸轮泵真空机组中的真空传感器3、凸轮泵泵腔温度传感器9、凸轮泵6、自动补水装置10中的水箱出水电磁阀11、水箱进水电磁阀18、高液位浮球开关16、低液位浮球开关15均通过控制电缆24与控制箱23连接。

PLC可编程控制器用来采集真空传感器3、凸轮泵泵腔温度传感器9的检测数值，并在PLC可编程控制器内部进行计算分析，将分析结果与预先设置的限值进行比对，然后按照设定好的逻辑过程控制凸轮泵及自动补水装置进行相关动作，实现凸轮泵真空机组及自动补水装置的正常运行。

在凸轮泵真空机组自动状态下，凸轮泵运行过程中，当凸轮泵6泵腔内的温度高于设定值时，自动补水装置10的水箱出水电磁阀11开启，自动补水装置中的清水将通过水箱出水电磁阀11及相应管路在重力及凸轮泵进口箱5内的负压的作用下，进入凸轮泵进口箱5。

由于凸轮泵6处于运行状态，因此进入凸轮泵进口箱5的清水将在凸轮泵6的作用下，经过凸轮泵6的泵腔进入凸轮泵出口箱7并排到污水管网。清水在经过凸轮泵6的泵腔时，将会带走泵腔内的热量，使泵腔的温度降低，进而达到凸轮泵泵腔降温的目的。

本实施例的凸轮泵通过管路与污物罐连接，对污物罐抽真空并排污；凸轮泵泵腔设置温度传感器；自动补水装置通过补水管路与凸轮泵进口箱连接，实现凸轮泵的自动补水功能。在凸轮泵真空机组运行中，控制系统通过对真空传感器、泵腔温度传感器、水箱高液位浮球开关、水箱低液位浮球开关信号的采集，结合凸轮泵的运行状态，控制水箱出水电磁阀和水箱进水电磁阀的运行，实现凸轮泵的自动补水，整个过程无需人工参与，不仅降低了维护人员的工作量，还避免了凸轮泵在无水运行状态下泵腔温度过高导致整个真空系统停止运行，增加了真空系统的可靠性。

实施例2

本发明的另一典型实施例中，如图2所示，提供一种利用实施例1所述的一种凸轮泵真空机组自动补水方法，具体包括以下步骤：

真空机组控制系统中根据真空传感器23的数值，控制凸轮泵6的运行与停止，将污物罐1内的污物及系统内的空气排出，使污物罐1内的负压处于正常状态。

真空机组控制系统采集凸轮泵泵腔温度传感器9的数值，同时采集自动补水装置10的低液位浮球开关15和高液位浮球开关16的信息，在凸轮泵6运行中，当凸轮泵泵腔的温度高于设定值且自动补水装置10的水箱14内的水位高于低液位浮球开关15所处液位位置时，真空机组控制系统将控制自动补水装置10的水箱出水电磁阀11开启，水箱14内的清水将沿着相应管路进入凸轮泵进口箱5，在凸轮泵6的作用下，经过泵腔进入凸轮泵出口箱7，然后经排污管路8排到污水管网。

清水在经过泵腔的时候，会带走泵腔内的热量，使泵腔的温度降低，进而实现凸轮泵泵腔降温的目的。当自动补水装置10的水箱14内的水位低于低液位浮球开关15所处液位位置时，真空机组控制系统将控制自动补水装置10的水箱进水电磁阀18开启，清水将通过水箱进水电磁阀18及相应管路进入水箱14，当水箱14内的水位高于高液位浮球开关16位置时，水箱进水电磁阀18关闭，水箱停止进水。

需要说明的是，水箱进水和水箱出水可以同时进行。

具体的控制过程如下：

步骤S1：真空机组控制系统(控制箱23)采集真空传感器数值，并转换为绝对压力数值P₁，采集泵腔温度传感器的数值，并转换为温度数值T₁，其中P₁单位为kPa，T₁单位为℃。

步骤S2：当P₁>P₂时，凸轮泵运行指令＝1；当P₁<P₃时，凸轮泵运行指令＝0；其中，P₂为凸轮泵启动运行绝对压力数值，P₃为凸轮泵停止运行绝对压力数值，P₂、P₃单位为kPa。

步骤S3：在凸轮泵运行状态下，且水箱低液位浮球开关信号＝1的情况下，当T₁>T₂时，水箱出水电磁阀运行指令＝1，水箱出水电磁阀开启，自动补水装置开始对凸轮泵补水；当T₁<T₃时，水箱出水电磁阀运行指令＝0，水箱出水电磁阀关闭，自动补水装置停止对凸轮泵补水；其中，T₂为凸轮泵泵腔温度上限，T₃为凸轮泵泵腔温度下限，T₂、T₃单位均为℃。

步骤S4：水箱低液位浮球开关信号＝0且水箱高液位浮球开关信号＝0时，水箱缺水，水箱进水电磁阀运行指令＝1，水箱进水电磁阀开启，外部水源开始对水箱进行补水；当水箱低液位浮球开关信号＝1且水箱高液位浮球开关信号＝0时，水箱进水电磁阀继续保持开启状态；水箱低液位浮球开关信号＝1且水箱高液位浮球开关信号＝1时，水箱进水电磁阀运行指令＝0，水箱进水电磁阀关闭，外部水源停止对水箱补水。

步骤S5：当水箱低液位浮球开关信号＝0或凸轮泵处于停止状态时，水箱出水电磁阀处于关闭状态，自动补水装置不对凸轮泵进行补水；外部水源对水箱进行补水不受凸轮泵运行状态的限制。

步骤S6：真空机组控制系统在控制自动补水装置对凸轮泵进行补水之后，会向控制中心发出报警信息，提醒工作人员对真空系统的气密性进行检查。

可以理解的是，本实施例中：

凸轮泵运行指令＝1时，为运行状态；

凸轮泵运行指令＝0时，为停止状态；

水箱出水电磁阀、水箱进水电磁阀运行指令＝1时，均为开启状态；

水箱出水电磁阀、水箱进水电磁阀运行指令＝0时，均为关闭状态；

水箱低液位浮球开关信号＝1时，水箱液位高于低液位浮球开关的安装位置；

水箱低液位浮球开关信号＝0时，水箱液位低于低液位浮球开关的安装位置；

水箱高液位浮球开关信号＝1时，水箱液位高于高液位浮球开关的安装位置；

水箱高液位浮球开关信号＝0时，水箱液位低于高液位浮球开关的安装位置；

上述表述仅为状态表现形式，也可以采用其他表示方法，这里不做过多限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，包括：

污物罐，其设有真空传感器；

凸轮泵，其通过吸污管路连接污物罐，控制箱根据真空传感器的反馈开启或关闭凸轮泵，以对污物罐抽真空并排污，凸轮泵上设有凸轮泵泵腔温度传感器；

自动补水装置，包括水箱，水箱通过带有水箱出水电磁阀的管路连接凸轮泵，凸轮泵运行状态下，控制箱根据凸轮泵泵腔温度传感器的反馈开启或关闭水箱出水电磁阀，以对凸轮泵泵腔自动补水降温。

2.根据权利要求1所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述控制箱通过控制电缆与真空传感器、凸轮泵泵腔温度传感器、凸轮泵、水箱出水电磁阀、水箱进水电磁阀连接。

3.根据权利要求2所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述水箱内设有高液位浮球开关和低液位浮球开关，所述高液位浮球开关和低液位浮球开关与控制箱连接。

4.根据权利要求3所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述水箱通过带有水箱进水电磁阀的管路连接外部水源。

5.根据权利要求1所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述水箱通过带有第一手动球阀的水箱出水管连接水箱出水电磁阀，水箱出水电磁阀通过补水管路连接单向阀，单向阀通过管路连接凸轮泵。

6.根据权利要求5所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述凸轮泵连接有凸轮泵进口箱和凸轮泵出口箱，所述单向阀通过管路连接凸轮泵进口箱，凸轮泵出口箱连接排污管路。

7.根据权利要求4所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述水箱进水电磁阀通过带有第二手动球阀的管路连接外部水源，所述水箱顶部处设有水箱溢流管。

8.根据权利要求1所述的一种凸轮泵真空机组自动补水系统，其特征在于，所述污物罐连接进污管路。

9.一种凸轮泵真空机组自动补水方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的凸轮泵真空机组自动补水系统，包括如下步骤：

控制箱实时获取真空传感器和凸轮泵泵腔温度传感器的检测数值；

控制箱根据真空传感器的设定限制开启或关闭凸轮泵以对污物罐抽真空；

控制箱根据凸轮泵泵腔温度传感器的设定限值及凸轮泵的运行状态开启或关闭水箱出水电磁阀以对凸轮泵泵腔自动补水降温；

控制箱根据高液位浮球开关和低液位浮球开关的检测开启或关闭水箱进水电磁阀以对水箱加水。

10.根据权利要求9所述的一种凸轮泵真空机组自动补水方法，其特征在于，

污物罐内的绝对压力值大于凸轮泵运行绝对压力时，凸轮泵开始运行，污物罐内的绝对压力值小于凸轮泵运行绝对压力时，凸轮泵停止运行；

控制箱先判断水箱是否需要加水以保证水箱液位满足自动补水要求；

凸轮泵运行时，控制箱根据凸轮泵泵腔温度传感器的检测数值判断是否需要向凸轮泵泵腔自动补水降温，当凸轮泵泵腔温度传感器反馈的温度值大于凸轮泵补水设定温度值时，控制箱开启水箱出水电磁阀自动补水，直至凸轮泵泵腔温度值降至补水设定温度值以下，结束自动补水。