CN211202257U - 一种堵塞自动停机和切换的泵站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种堵塞自动停机和切换的泵站，包括供水管路、两个水泵和供配电单元，还包括控制单元，控制单元包括两个堵塞检测器和通断控制模块，两个堵塞检测器分别设于两个水泵出水口后的供水管路上，水泵和堵塞检测器分别通过开关与供配电单元连接，通断控制模块控制开关的开合，以控制水泵和堵塞检测器与供配电单元的通断状态；两个水泵受控于通断控制模块处于相反的通断状态，水泵及与其连接的堵塞检测器受控于通断控制模块处于相同的通断状态；堵塞检测器与通断控制模块连接，输出反馈数据信号至通断控制模块；通断控制模块依据反馈数据信号控制开关的开合，本实用新型应用时能够监测水泵堵塞情况，在水泵堵塞后自动切换备用水泵。

Description

一种堵塞自动停机和切换的泵站

技术领域

本实用新型涉及页岩压裂供水领域，具体是一种堵塞自动停机和切换的泵站。

背景技术

页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，中国的页岩气可采储量较大。为了提高开采量，目前页岩气的开采主要采用压裂增产方式，而其中水力压裂方式又因其清洁性等优点使用更为广泛。

水力压裂方式需要用到大量的清水，一般是通过供水管路从邻近水源取水，由于开采点和取水点的距离和扬程问题，通常需要在取水点和开采点建设泵站，以保证压裂用书需求。泵站主要包括水泵和供配电系统，通常还设有备用水泵，在工作水泵堵塞或因其他原因不能使用时，能及时切换备用水泵，以保证压裂供水不间断，保证压裂作业的正常进行。但现有泵站水泵堵塞后不能自动切换备用水泵，需要工作人员手动切换，自动化程度有待提升。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决现有技术的上述问题，提供了一种堵塞自动停机和切换的泵站，其应用时能够监测水泵堵塞情况，且在工作水泵堵塞后能自动停机并切换备用水泵，提升了泵站自动化程度，节省人工。

本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现：

一种堵塞自动停机和切换的泵站，包括供水管路、两个水泵和供配电单元，两个水泵以并联方式设于供水管路上，还包括控制单元，所述控制单元包括两个堵塞检测器和通断控制模块，两个堵塞检测器分别设于两个水泵出水口后的供水管路上，水泵和堵塞检测器分别通过开关与供配电单元连接，通断控制模块控制开关的开合，以控制水泵和堵塞检测器与供配电单元的通断状态；所述两个水泵受控于通断控制模块处于相反的通断状态，水泵及与其连接的堵塞检测器受控于通断控制模块处于相同的通断状态；所述堵塞检测器与通断控制模块连接，堵塞检测器检测水泵堵塞情况，并输出反馈数据信号至通断控制模块；通断控制模块依据反馈数据信号控制开关的开合。

优选地，所述通断控制模块包括主控电路，主控电路包括主控芯片U1，光耦U2和U3，反相器X1，电阻R1至R3，电容C1至C4，二极管VD1、VD2和VS，双向触发二极管V1和V2，晶闸管VT1和VT2，继电器KA和KB；电容C1一端和电阻R1一端连接后接供电信号正端，电容C1另一端和电阻R1另一端连接后接二极管VD1正极和二极管VD2负极，二极管VD1负极接二极管VS负极和电容C2正极后接主控芯片U1，二极管VD2正极、VS正极和电容C2负极均接供电信号负端；主控芯片U1接两个反馈数据信号，U1接光耦U2引脚1和反相器X1输入脚，反相器X1输出脚接光耦U3引脚1，光耦U2和U3的引脚2均接地，光耦U2和U3的引脚4分别接电阻R2一端和电阻R3一端，电阻R2另一端接继电器KB一端后接供电信号正端，继电器KB另一端接晶闸管VT1一端，晶闸管VT1控制端接双向触发二极管V1一端，V1另一端接光耦U2引脚3后接电容C4一端，电容C4另一端和晶闸管VT1另一端均接供电信号负端；电阻R3另一端接继电器KA一端后接供电信号正端，继电器KA另一端接晶闸管VT2一端，晶闸管VT2控制端接双向触发二极管V2一端，V2另一端接光耦U3引脚3后接电容C3一端，电容C3另一端和晶闸管VT2另一端均接供电信号负端；所述开关为继电器KA和KB的触头。

优选地，所述通断控制模块还包括报警电路，报警电路连接主控电路。

可选地，所述堵塞检测器为流量计。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、设置堵塞检测器，通过检测水泵出口的流量来检测水泵堵塞情况，并通过通断控制模块自动切换备用的水泵，提高了泵站自动化程度，节省人工。

2、水泵和堵塞检测器未使用时处于断电状态，而不是待机状态，减少了电能的消耗。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图，其中虚线表示电连接，实线表示管路连接。

图2为本实用新型一个具体实施例的主控电路图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定 姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例：

一种堵塞自动停机和切换的泵站，包括供水管路、两个水泵和供配电单元，两个水泵以并联方式设于供水管路上，供配电单元为发电机，为水泵供电。两个水泵一用一备，工作水泵经供水管路从水源取水后泵送至页岩气开采点，当工作水泵出现问题不能使用时切换备用水泵取水。

本实用新型泵站还包括控制单元，如图1所示，控制单元包括两个堵塞检测器和通断控制模块，两个堵塞检测器分别设于两个水泵出水口后的供水管路上，可选地，堵塞检测器为流量计。水泵和堵塞检测器分别通过开关与供配电单元连接，水泵及与其连接的堵塞检测器对应的两个开关为一个开关组，通断控制模块控制开关的开合，以控制水泵和堵塞检测器与供配电单元的通断状态。具体地说，堵塞检测器与通断控制模块连接，堵塞检测器通过检测水泵出水流量来检测水泵堵塞情况，并输出反馈数据信号至通断控制模块；通断控制模块设定有标准阈值，通断控制模块通过比较反馈数据信号与标准阈值来判断水泵堵塞，继而控制开关的开合。两个水泵受控于通断控制模块处于相反的通断状态，水泵及与其连接的堵塞检测器受控于通断控制模块处于相同的通断状态。

具体工作原理为：事先按下水泵及堵塞检测器的启动按钮，通断控制模块上电后，控制模块控制一个开关组闭合，另一开关组断开，闭合的开关组对应的水泵和堵塞检测器与供配电单元连通，得电工作，断开的开关组对应的水泵和堵塞检测器与供配电单元未连通，停机不工作，从而实现一用一备。得电的堵塞检测器对工作水泵出水进行流量的监测，并返回反馈数据信号至通断控制模块进行比较处理。由于水泵堵塞会造成水泵出水量不足，因此当工作水泵堵塞时，反馈数据信号小于标准阈值，此时通断控制模块控制当前闭合的开关组断开，对应的堵塞的工作水泵及堵塞检测器断电，停止工作；同时通断控制模块控制当前断开的开关组闭合，对应的备用水泵及堵塞检测器得电工作，从而实现水泵堵塞时的自动停机及切换。

具体地，通断控制模块包括主控电路，主控电路的具体实现结构如图2所示，包括主控芯片U1，光耦U2和U3，U1型号为AT89S52，U2和U3型号为4N25，反相器X1，电阻R1至R3，电容C1至C4，二极管VD1、VD2和VS，双向触发二极管V1和V2，晶闸管VT1和VT2，继电器KA和KB；电容C1一端和电阻R1一端连接后接供电信号正端，电容C1另一端和电阻R1另一端连接后接二极管VD1正极和二极管VD2负极，二极管VD1负极接二极管VS负极和电容C2正极后接主控芯片U1电源输入脚，二极管VD2正极、VS正极和电容C2负极均接供电信号负端；主控芯片U1引脚P3.0接两个反馈数据信号，U1引脚P0.0接光耦U2引脚1和反相器X1输入脚，反相器X1输出脚接光耦U3引脚1，光耦U2和U3的引脚2均接地，光耦U2和U3的引脚4分别接电阻R2一端和电阻R3一端，电阻R2另一端接继电器KB一端后接供电信号正端，继电器KB另一端接晶闸管VT1一端，晶闸管VT1控制端接双向触发二极管V1一端，V1另一端接光耦U2引脚3后接电容C4一端，电容C4另一端和晶闸管VT1另一端均接供电信号负端；电阻R3另一端接继电器KA一端后接供电信号正端，继电器KA另一端接晶闸管VT2一端，晶闸管VT2控制端接双向触发二极管V2一端，V2另一端接光耦U3引脚3后接电容C3一端，电容C3另一端和晶闸管VT2另一端均接供电信号负端。

继电器KA和KB均为常开式交流多触点继电器，两个开关组分别为继电器KA的触头和继电器KB的触头。电路工作原理为：供配电单元的交流供电信号经降压电容C1、泄放电阻R1、整流二极管VD1和VD2、稳压二极管VS和滤波电容C2处理后给主控芯片U1供电，U1上电后输出初始为高电平的控制信号，控制信号送入光耦U2引脚1，同时还经反相器X1送至光耦U3引脚1，使得光耦U2和U3内部的发光二极管分别导通和截止，即使得U2和U3内部的三极管分别导通和截止，光耦U2引脚3输出高电平通过双向触发二极管V1加至晶闸管VT1的控制端，使VT1导通，继电器KB吸合，其常开触点闭合，即继电器KB对应的开关组闭合，该开关组对应的水泵及堵塞检测器得电工作；相反地，光耦U3引脚3输出低电平，使VT2不能导通，继电器KA未吸合，其常开触点保持断开，即继电器KA对应的开关组断开，该开关组对应的水泵及堵塞检测器不工作。

得电工作的堵塞检测器开始向主控芯片U2返回反馈数据信号，主控芯片U2可设定标准阈值，当反馈数据信号小于标准阈值时，主控芯片U2改变控制信号电平，从而使得光耦U2和U3状态互换，U2输出低电平，U3输出高电平，使得继电器KB断开，KA吸合，进而使得当前工作水泵及堵塞检测器断电，停止工作，另一组水泵及堵塞检测器得电开始工作。

进一步地，通断控制模块还包括报警电路，报警电路连接主控电路，报警电路采用常规声光报警电路。主控电路接收的反馈数据信号小于标准阈值时，主控电路控制报警电路工作，以提醒工作人员水泵堵塞，便于工作人员及时清理，进而便于当前水泵堵塞后的再次切换。

本实用新型设置堵塞检测器，通过检测水泵出口的流量来检测水泵堵塞情况，并通过通断控制模块自动切换备用的水泵，提高了泵站自动化程度，节省人工。且水泵和堵塞检测器未使用时处于断电状态，而不是待机状态，减少了电能的消耗。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种堵塞自动停机和切换的泵站，包括供水管路、两个水泵和供配电单元，两个水泵以并联方式设于供水管路上，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元包括两个堵塞检测器和通断控制模块，两个堵塞检测器分别设于两个水泵出水口后的供水管路上，水泵和堵塞检测器分别通过开关与供配电单元连接，通断控制模块控制开关的开合，以控制水泵和堵塞检测器与供配电单元的通断状态；所述两个水泵受控于通断控制模块处于相反的通断状态，水泵及与其连接的堵塞检测器受控于通断控制模块处于相同的通断状态；所述堵塞检测器与通断控制模块连接，堵塞检测器检测水泵堵塞情况，并输出反馈数据信号至通断控制模块；通断控制模块依据反馈数据信号控制开关的开合。

2.根据权利要求1所述的一种堵塞自动停机和切换的泵站，其特征在于：所述通断控制模块包括主控电路，主控电路包括主控芯片U1，光耦U2和U3，反相器X1，电阻R1至R3，电容C1至C4，二极管VD1、VD2和VS，双向触发二极管V1和V2，晶闸管VT1和VT2，继电器KA和KB；电容C1一端和电阻R1一端连接后接供电信号正端，电容C1另一端和电阻R1另一端连接后接二极管VD1正极和二极管VD2负极，二极管VD1负极接二极管VS负极和电容C2正极后接主控芯片U1，二极管VD2正极、VS正极和电容C2负极均接供电信号负端；主控芯片U1接两个反馈数据信号，U1接光耦U2引脚1和反相器X1输入脚，反相器X1输出脚接光耦U3引脚1，光耦U2和U3的引脚2均接地，光耦U2和U3的引脚4分别接电阻R2一端和电阻R3一端，电阻R2另一端接继电器KB一端后接供电信号正端，继电器KB另一端接晶闸管VT1一端，晶闸管VT1控制端接双向触发二极管V1一端，V1另一端接光耦U2引脚3后接电容C4一端，电容C4另一端和晶闸管VT1另一端均接供电信号负端；电阻R3另一端接继电器KA一端后接供电信号正端，继电器KA另一端接晶闸管VT2一端，晶闸管VT2控制端接双向触发二极管V2一端，V2另一端接光耦U3引脚3后接电容C3一端，电容C3另一端和晶闸管VT2另一端均接供电信号负端；所述开关为继电器KA和KB的触头。

3.根据权利要求2所述的一种堵塞自动停机和切换的泵站，其特征在于：所述通断控制模块还包括报警电路，报警电路连接主控电路。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种堵塞自动停机和切换的泵站，其特征在于：所述堵塞检测器为流量计。

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