CN1438473A - 柴油机水泵流量检测和防止超载的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水泵流量检测及防止超载技术，更具体地是一种柴油机水泵流量检测和防止超载的方法及其装置，所述方法是用仪器测出柴油机水泵的转速及水泵出口的扬程两个参数，并将这两个参数传送到控制计算机，控制计算机根据这两个参数计算出柴油机水泵的实时流量，并判断其是否超载；实现所述方法的装置主要由控制计算机、速度传感器、压力传感器组成，速度传感器安装在柴油机主轴上，压力传感器安装于柴油机水泵出口处，速度传感器和压力传感器通过数据连线与控制计算机相连接；本发明测量精度高、准确预警、适用范围广、结构简单、体积小、安装方便、成本低，可广泛应用于普通低价的柴油机水泵及其他供水系统的计量及保护。

Description

柴油机水泵流量检测和防止超载的方法及其装置

技术领域

本发明涉及水泵流量检测及防止超载技术，更具体地是一种柴油机水泵流量检测和防止超载的方法及其装置。

技术背景

为现代供水、生产、灌溉及消防的需要，一种新型的由柴油机为驱动力的水泵已由国内、外多家厂家生产。但生产柴油机水泵有一个难题一直困扰着广大设计师及用户：如何防止柴油机水泵因过载而损坏。

柴油机水泵与由电动机驱动的水泵不同，电动水泵在设计上可以很容易的在其供电回路上装上过电流保护元件，当系统过载时会引至保护元件动作，控制切断电动水泵的供电回路，使系统得到了保护。

现有技术中防止柴油机水泵过载损坏有以下两种常规的方法：

1.如图1所示，在动力源1与柴油机水泵2之间加入一个恒扭矩的离合器3，当水泵2的流量过大而超载时，离合器3打滑，防止了超载。其缺点是体积大；控制不方便；结构复杂，安装及维修困难；容易出现机械故障；价格昂贵，且价格随输出功率的加大而增加。

2.如图2所示，在水泵2出口处加装一个流量计4，测得柴油机水泵2的流量超载时，发出指示使柴油机水泵2减速、报警或停机，防止损坏柴油机水泵。其缺点是安装非常不便，为计量准确的实时流量需要在流量计前后留有2米的直管；价格昂贵，且价格随输出口径的增加而增加。

上述两种方法都存在成本过高，安装困难等缺点，不利于现代供水、生产、灌溉及非电力驱动的消防设备的推广使用。特别是在消防设备需要快速、大量安装的情况下，大大的增加了安装的成本和难度，阻碍了消防设备的推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种测量精度高、准确预警、适用范围广、结构简单、体积小、安装方便、成本低的柴油机水泵流量检测和防止超载的方法。

本发明的目的还在于提供实现上述方法的装置。

本发明的柴油机水泵流量检测和防止超载的方法是用仪器测出柴油机水泵的转速及水泵出口的扬程两个参数，并将这两个参数传送到控制计算机，控制计算机根据这两个参数计算出柴油机水泵的实时流量，并判断其是否超载。

采用了计算机做检测和系统控制，可以方便并且快速的实现柴油机水泵的流量、扬程、转速和功率的测量与计算，将测量及计算所得的结果通过计算机与原设定的过载参数比较，可以快速的判断柴油机水泵在实时工作情况下是否过载，如果过载可以通过控制计算机自动预报警或停机保护。采用本发明所述的方法来控制柴油机水泵，可以简单，快捷，准确的监控柴油机水泵的工作情况，准确反应其实时工作参数，以便及时控制柴油机水泵，本发明大大减轻了工作人员的工作量。

采用本发明所述的方法测量得到的转速和扬程可以分为以下两种情况：

1.当所测得的实时转速是柴油机水泵的额定转速时，通过存储于控制计算机中的流量与额定转速和扬程对应的标准曲线计算出柴油机水泵的实时流量。所述的标准曲线是柴油机水泵在出厂前在试验台上测试时，利用试验台精密的流量、压力、扭矩和转速等仪表，标定该水泵在额定转速时的流量、功率对应的扬程曲线。所述标准曲线是对于每台柴油机水泵的标准测定，不同的柴油机水泵因工艺的误差都存在或多或少的偏差，采用出厂前对每台进行标准测定的方法使得所测曲线与每台水泵的具体情况相符合，更具准确性。

2.当所测得的实时转速不是柴油机水泵的额定转速时，控制计算机根据转速与流量、扬程、功率之间的函数关系：Q₂＝(n₂/n₁)Q₁、H₂＝(n₂/n₁)²H₁、P₂＝(n₂/n₁)³P₁计算出柴油机水泵的实时流量值。由于柴油机水泵在使用的过程中各种环境因素的影响，如燃油、排气、海拔、机器磨损等，其工作状况有可能与在试验台上的工作状况不一致，导致了所测得的实时转速并不是柴油机水泵标定的额定转速，测试本发明采用理论公式换算的方法，用控制计算机可以快速的进行公式换算，及时提供柴油机水泵的实时流量。

本发明采用的两种计算方法相互补充，针对柴油机水泵不同的工作情况此选择最为精确的计算方法，使得所得的结果更为精确，并且当柴油机水泵的实时流量超过其过载流量时，控制计算机能够做出过载报警及报警停机保护的反应，并准确地进行预警。保证了柴油机水泵的安全使用，提高了工作人员的工作效率，同时也减轻了工作的强度。

本发明实现上述方法的装置主要由控制计算机、速度传感器、压力传感器组成，速度传感器安装在柴油机主轴上，压力传感器安装于柴油机水泵出口处，速度传感器和压力传感器通过数据连线与控制计算机相连接。本装置精度高、功能强大、体积小、结构简单、成本底、安装方便，并且可以适用于任何口径的柴油机水泵，可以广泛应用于普通低价的其他柴油机水泵及供水系统的计量及保护。

发明所述控制计算机可以是单片计算机，采用单片机结构可以将计算机程序固化于单片计算机中，大大的节省了空间，降低了成本，并且采用一次性写入或特定技术写入的单片机结构，更有利于保护其程序及数据的安全，即使柴油机水泵在恶劣的环境下工作也不影响其数据的准确性。

本装置可以通过廉价的电磁速度传感器和压力传感器，便可以准确测得柴油机水泵的实时速度和扬程两个参数。体现了本方法低成本高精度的特点，使得本装置可以广泛的应用，更有利于非电力驱动的消防设备的推广。

本装置可以在所述控制计算机上设有参数显示仪器。用于显示柴油机水泵的实时工作情况，如水泵的实时流量，实时转速或实时功率等。使其控制更具人性化，也方便于工作人员对水泵的使用情况进行记录。

本发明与现有技术相比具有如下优点：1、本发明效率高并且具有很高的准确度；2、为每台水泵测量其额定转速下的标准曲线，符合不同水泵的实际情况；3用计算机进行两种互补的计算方法，符合水泵的具体使用情况；4、本发明使用的装置构件少，结构简单，体积小；5、所述装置测量精度高，数据稳定性好，安全性高；6、所述装置可以适用于任何口径的泵组；7、所述装置安装方便，对安装环境要求低，应用更广泛；8、所述装置成本低，有利于推广使用；9、所述装置同时也适用于其他类型的水泵机组。

附图说明

图1为现有技术中安装流量计柴油机水泵组的结构示意图；

图2为现有技术中安装离合器柴油机水泵组的结构示意图；

图3为本发明所述装置的结构示意图；

图4是图3所述装置的性能标准曲线图实例。

具体实施方式

如图3所示，本发明用于柴油机水泵流量检测和防止超载的装置由控制计算机8、速度传感器6、压力传感器7构成，速度传感器6安装在柴油机1的主轴上，压力传感器7安装于柴油机水泵2出口处，速度传感器6和压力传感器7通过数据连线9与控制计算机8相连接。

当装置的转速恒定，其扬程/流量/轴功率就形成如图4所示的曲线，该曲线图参数：转速n＝1450转/分钟，功率p＝78kw，扬程H＝70米，流量Q＝70升/秒，转速n1＝1450转/分钟，转速n2＝1400转/分钟；根据如下数学关系：Q₂＝(n₂/n₁)Q₁、H₂＝(n₂/n₁)²H₁、P₂＝(n₂/n₁)³P₁计算出装置的实时流量值，当装置因为某种原因变化时仍能不断修正流量参数，从而方便地实现转速、扬程、流量的计量及设定过载预警及报警停机保护。

Claims (8)

1.一种柴油机水泵流量检测和防止超载的方法，其特征是用仪器测出柴油机水泵的转速及水泵出口的扬程两个参数，并将这两个参数传送到控制计算机，控制计算机根据这两个参数计算出柴油机水泵的实时流量，并判断其是否超载。

2.根据权利要求1所述的柴油机水泵流量检测和防止超载的方法，其特征是当所测得的实时转速是柴油机水泵的额定转速时，通过存储于控制计算机中的流量与额定转速和扬程对应的标准曲线计算出柴油机水泵的实时流量。

3.根据权利要求1所述的柴油机水泵流量检测和防止超载的方法，其特征是当所测得的实时转速不是柴油机水泵的额定转速时，控制计算机根据转速与流量、扬程、功率之间的函数关系：Q₂＝(n₂/n₁)Q₁、H₂＝(n₂/n₁)²H₁、P₂＝(n₂/n₁)³P₁计算出柴油机水泵的实时流量值，其中Q指流量，H指流程，n指转速，P指功率。

4.根据权利要求1所述的一种柴油机水泵流量检测和防止超载的方法，其特征是当柴油机水泵的实时流量超过其过载流量时，控制计算机做出过载报警及报警停机保护的反应。

5.一种实现权利要求1所述方法的柴油机水泵流量检测和防止超载的装置，其特征是主要由控制计算机、速度传感器、压力传感器组成，速度传感器安装在柴油机主轴上，压力传感器安装于柴油机水泵出口处，速度传感器和压力传感器通过数据连线与控制计算机相连接。

6.根据权利要求5所述的柴油机水泵流量检测及防止超载的装置，其特征是所述控制计算机是单片计算机。

7.根据权利要求5所述的柴油机水泵流量检测及防止超载的装置，其特征是所述的速度传感器是电磁速度传感器。

8.根据权利要求5或6所述的柴油机水泵流量检测及防止超载的装置，其特征是所述控制计算机上设有参数显示仪器。

Images