CN214035987U - 一种无源排水控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于基坑排水技术领域，公开了一种无源排水控制系统，包括空压机和多个PLC控制器，所述空压机的一侧连接有总气管，所述多个PLC控制器依次串联或并联且每个所述PLC控制器分别连接在所述总气管的各支管上；每个所述PLC控制器又分别与多个气动水泵通过气管连接，所述PLC控制器与每个所述气动水泵的连通管道上分别设有电磁阀；所述气动水泵包括容纳腔、出水管以及通气管，所述容纳腔底部与侧壁分别设有第一进水口和第二进水口，出口管的第二端上设有排水口，通气管的第一端通过所述电磁阀与所述PLC控制器连接，所述第一进水口、第二进水口和排水口上均设有单向阀。本实用新型通过统一监控多个井点的排水工作，提高了无源排水系统的自动化水平。

Description

一种无源排水控制系统

技术领域

本实用新型属于基坑排水技术领域，具体涉及一种无源排水控制系统。

背景技术

在建筑施工过程中，需要挖掘基坑，挖掘基坑的同时需要做好降水、排水的工作。管井降水是一种常用的基坑降水方式，在基坑周围设置多个井点，井口直径为400--800mm左右，传统管井降水的方法是：将潜水泵放入井底，开泵前吸入管和泵内必须充满液体。开泵后，叶轮高速旋转，其中的液体随着叶片一起旋转，在离心力的作用下，飞离叶轮向外射出，射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢，压力逐渐增加，然后从泵出口，排出管流出。此时，在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区，液池中的液体在池面大气压的作用下，经吸入管流入泵内，液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。

由于潜水泵的结构复杂，机组的电路部分浸泡在水中，使其的故障率非常高，维修困难成本较高，而且当井点内没有水时，潜水泵没有及时关闭出现空转现象，对潜水泵损伤很大，潜水泵漏电时非常危险。因此相对于潜水泵，将气动水泵应用在井点降排水中较为合适，在建筑面积较大时，需要挖掘多个井点，相应的需要多个气动水泵，但每个气动水泵之间为独立的状态，无法实现统一监控，在某一气动水泵出现故障无法正常运行时，不能及时响应并维修。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无源排水控制系统，用以解决现有技术中的气动水泵之间为独立的状态，无法实现统一监控，在某一气动水泵出现故障无法正常运行时，不能及时响应并维修。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一种无源排水控制系统，所述系统包括空压机和多个PLC控制器，所述空压机的一侧连接有总气管，所述多个PLC控制器依次串联或并联且每个所述PLC控制器分别连接在所述总气管的各支管上；每个所述PLC控制器又分别与多个气动水泵通过气管连接，且所述PLC控制器与每个所述气动水泵的连通管道上均设有电磁阀；

所述气动水泵包括容纳腔、出水管以及通气管，所述容纳腔底部与侧壁分别设有第一进水口和第二进水口，所述出水管的第一端与外部连通，所述出水管的第二端穿过所述容纳腔并延伸至所述容纳腔底部，所述出口管的第二端上设有排水口，所述通气管的第一端通过所述电磁阀与所述PLC控制器连接，所述通气管的第二端延伸至所述容纳腔中，所述第一进水口、第二进水口和排水口上均设有单向阀。

进一步的，所述系统还包括储气罐，所述储气罐的一端与所述空压机通过气管连接，所述储气罐的另一端分别与每个所述PLC控制器通过气管连接。

进一步的，所述总气管与所述PLC控制器连接的各支管上分别设有稳压阀。

进一步的，每一所述气动水泵的通气管第一端上还设有支路气管，以使相邻两个所述气动气泵之间相互连通，且每一所述支路气管上均设有双向控制阀。

进一步的，每一所述电磁阀与其对应的所述气动水泵之间的连通管道上均设有气流开关，所述气流开关与所述PLC控制器电连接，用于检测所述通气管内的气流信号。

进一步的，当多个所述PLC控制器依次并联时，每一所述PLC控制器分别与网络交换机连接。

进一步的，所述系统还包括液位传感器，所述液位传感器与所述PLC控制器电连接，用于检测测试井内的液位信号。

进一步的，所述系统设有液位设定值，当所述测试井内液位达到所述液位设定值时，所述PLC控制器控制所述气动水泵依次启动；当所述测试井内液位小于所述液位设定值时，所述PLC控制器控制所述气动水泵依次关停，并通过P I D调节达到系统排水要求。

进一步的，所述系统还包括压力传感器和功率计，所述压力传感器和功率计均与所述PLC控制器电连接，所述压力传感器用于检测所述空压机的气压，所述功率计用于检测电路中的电压电流。

进一步的，所述系统还包括手机和监控电脑，所述手机和所述监控电脑均通过云端服务器与所述PLC控制器通信连接；所述监控电脑还通信连接有显示屏和打印机。

本实用新型的有益效果为：

1、通过将多个气动水泵分别与PLC控制器电连接，方便集中管理控制，并在某一气动水泵出现故障时能够及时报警并维修，提高了井点排水系统控制的智能化；

2、通过将相邻两个气动水泵气管连接，在某一气动水泵中的气体被排出时，不是将其直接排到外部环境，而是通过气管输送到另外的启动水泵，能够实现对气体的回收利用，节约资源；

3、通过在每一气动水泵容纳腔的底部和侧壁分别设有进水口，使得进水速度加快，从而加快了排水进程，进一步提供整个控制系统的工作效率；

4、通过在PLC控制器与空压机之间设置储气罐，能够实现对气动水泵的恒定气体供应，减少供气误差；

5、通过液位传感器检测测试井内水位，并传输至PLC控制器进行数据读取和控制，实现了智能读取和控制，降低了人工成本；

6、通过与手机、显示屏、外部监控电脑以及打印机通信连接，使得用户能够进行远程监控的同时可以打印相关数据报表，既能直观获取控制系统下的各井点的工作状态，又能对数据进行详细分析，对后续的工作具有指导意义；

7、通过逐个控制所述气动水泵启动，在前一气动水泵停止工作的同时启动后一气动水泵，能够起到节约能源的作用。

附图说明

图1是本实用新型实施例中一种无源排水控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中一种无源排水控制系统的另一结构示意图；

图3是本实用新型中气动水泵的结构示意图；

图4是本实用新型中PLC控制器的接线原理图。

其中，1-容纳腔；2-出水管；3-通气管；4-第一进水口；5-第二进水口；6-排水口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

实施例

请结合参见图1-3，本实用新型实施例中的一种无源排水控制系统，一种无源排水控制系统，所述系统包括空压机和多个PLC控制器，所述空压机的一侧连接有总气管，所述多个PLC控制器依次串联或并联且每个所述PLC控制器分别连接在所述总气管的各支管上；当所述多个PLC控制器依次并联时，每一所述PLC控制器分别与网络交换机连接；每个所述PLC控制器又分别与多个气动水泵通过气管连接，且所述PLC控制器与每个所述气动水泵的连通管道上均设有电磁阀；所述气动水泵包括容纳腔1、出水管2以及通气管3，所述容纳腔1底部与侧壁分别设有第一进水口4和第二进水口5，所述出水管2的第一端与外部连通，所述出水管2的第二端穿过所述容纳腔并延伸至所述容纳腔底部，所述出口管2的第二端上设有排水口6，所述通气管3的第一端通过所述电磁阀与所述PLC控制器连接，所述通气管的第二端延伸至所述容纳腔中，所述第一进水口4、第二进水口5和排水口6上均设有单向阀。

在本实用新型实施例中，所述PLC控制器可以是任意类型的PLC控制器，只要能实现对上述气动水泵的统一控制即可，不做限定；所述PLC控制器主要由PLC控制箱、电源和指示灯等元器件组成，其本身具备信号采集、变换、处理、输出、保护、故障报警和通讯等多种功能，从而对气动水泵进行控制并输出执行信号，完成设备自动化和过程自动化控制。

在本实用新型实施例中，为了对各个气动水泵实现恒定供气，所述系统还包括储气罐，所述储气罐的一端与所述空压机通过气管连接，所述储气罐的另一端分别与每个所述PLC控制器通过气管连接。

在本实用新型实施例中，所述总气管与所述PLC控制器连接的各支管上分别设有稳压阀。

在本实用新型实施例中，为了实现气体的回收循环利用，每一所述气动水泵的通气管第一端上还设有支路气管，以使相邻两个所述气动气泵之间相互连通，且每一所述支路气管上均设有双向控制阀。

在本实用新型实施例中，每一所述电磁阀与其对应的所述气动水泵之间的通气管道上均设有气流开关，所述气流开关与所述PLC控制器电连接，用于检测所述通气管内的气流信号。

在本实用新型实施例中，所述系统还包括液位传感器，所述液位传感器与所述PLC控制器电连接，用于检测测试井内的液位信号。优选的，进一步的，所述系统设有液位设定值，当所述测试井内液位达到所述液位设定值时，所述PLC控制器控制所述气动水泵依次启动，例如，可以设定前一气动水泵工作10s、12s、15s等之后，启动下一气动水泵；当所述测试井内液位小于所述液位设定值时，所述PLC控制器控制所述气动水泵依次关停，并通过P ID调节达到系统排水要求，能够起到降低能耗的作用。此外，当然可以理解的是，所述液位传感器也可以替换为其他具备检测水位的功能的传感器，并且将检测后的水位信号反馈给PLC控制器，从而PLC控制器块通过这些信号来控制气动水泵的启停，从而保证基坑内的水被有效排出。

在本实用新型实施例中，所述系统还包括压力传感器和功率计，所述压力传感器和功率计均与所述PLC控制器电连接，所述压力传感器用于检测所述空压机的气压，所述功率计用于检测电路中的电压电流。

本实用新型的工作原理具体如下:

使用前，将每一气动水泵的通气管的第一端通过PLC控制器与空压机或其他供气设备连接；使用时，将气动水泵放入井内，具体的，可以是每一气动水泵对应一个井点，也可以是每两个气动水泵放入井内，具体不做限制；在井内液压作用下，进水单向阀打开，井中的水从第一进水口和第二进水口流入到气动水泵的容腔中，当液位传感器检测到水位达到液位设定值时，PLC控制电磁阀导通，并设置有导通时间，例如15s、10s、12s等，具体根据现场工况调整，不做限定。从通气管向容纳腔内输送气体，随着容纳腔中的气体逐渐增多，容腔内部的气压越来越大，使容腔中的水被压向出水口，通过出水单向阀排向出水管，进而将水排至容腔外部，继而排出基井；当水自容腔全部流出，气体充斥整个容纳腔；此时将电磁阀关闭，同时将气动水泵间连通管道上的双向控制阀打开，此时容纳腔中的气体受液体挤压而从通气管反向排出并经气动水泵间的连通管道输入至下一气动水泵中，其中，系统可以根据需要控制气动水泵中的气体流向，比如：可以是A气动水泵流向B气动水泵，也可以是A气动水泵流向C气动水泵，具体根据现场需要设置，不做限定；当气动水泵中的气体被完全排出时，气流开关检测到通气管中无气体流过，发送信号至所述PLC控制器，所述PLC控制器控制双向控制阀关闭，气体进入下一气动水泵工作，整个过程能够实现气体的循环利用；当井内液位又达到液位设定值时，重复执行上述步骤，如此循环往复，能够实现对现场所有井点内的气动水泵的统一控制。

此外，在本实用新型实施例中，可以理解的是，现场的启动水泵不需要同时工作，且气动水泵中的气体可以根据现场需要在气动水泵中进行轮换，具体根据现场井内水量进行控制，不做限定。

在本实用新型实施例中，所述系统包括手机和监控电脑，且所述手机和监控电脑均通过云端服务器与所述PLC控制器通信连接。优选的，所述监控电脑通信连接有显示屏和打印机。需注意的是，将PLC控制器与远端的监控电脑、手机以及显示屏通信连接，其中显示屏可以是LED显示屏，并将控制状态和信息显示在监控电脑、手机或者显示屏上，可以对无源排水控制系统中各个井点的当前状态以及排水控制情况和水泵的事故跟踪与处理状态进行记录和储存，并且这些记录还能够通过打印机打印成纸质的水泵运转日报表。

本实用新型实施例的有益效果为：通过将多个气动水泵分别与PLC控制器电连接，方便集中管理控制，并在某一气动水泵出现故障无法正常运行时，及时响应并维修，提高了井点排水系统控制的智能化；通过将相邻两个气动水泵气管连接，在某一气动水泵中的气体被排出时，不是将其直接排到外部环境，而是通过气管输送到另外的启动水泵，能够实现对气体的回收利用，节约资源；通过在每一气动水泵容纳腔的底部和侧壁分别设有进水口，使得进水速度加快，从而加快了排水进程，进一步提供整个控制系统的工作效率；通过在PLC控制器与空压机之间设置储气罐，能够实现对气动水泵的恒定气体供应，减少供气误差；通过液位传感器检测测试井内水位，并传输至PLC控制器进行数据读取和控制，实现了智能读取和控制，降低了人工成本；通过与手机、显示屏、外部监控电脑以及打印机通信连接，使得用户能够进行远程监控的同时可以打印相关数据报表，既能直观获取控制系统下的各井点的工作状态，又能对数据进行详细分析，对后续的工作具有指导意义；通过逐个控制所述气动水泵启动，在前一气动水泵停止工作的同时启动后一气动水泵，能够起到节约能源的作用。

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无源排水控制系统，其特征在于，所述系统包括空压机和多个PLC控制器，所述空压机的一侧连接有总气管，所述多个PLC控制器依次串联或并联且每个所述PLC控制器分别连接在所述总气管的各支管上；每个所述PLC控制器又分别与多个气动水泵通过气管连接，且所述PLC控制器与每个所述气动水泵的连通管道上均设有电磁阀；

所述气动水泵包括容纳腔、出水管以及通气管，所述容纳腔底部与侧壁分别设有第一进水口和第二进水口，所述出水管的第一端与外部连通，所述出水管的第二端穿过所述容纳腔并延伸至所述容纳腔底部，所述出水管的第二端上设有排水口，所述通气管的第一端通过所述电磁阀与所述PLC控制器连接，所述通气管的第二端延伸至所述容纳腔中，所述第一进水口、第二进水口和排水口上均设有单向阀。

2.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，所述系统还包括储气罐，所述储气罐的一端与所述空压机通过气管连接，所述储气罐的另一端分别与每个所述PLC控制器通过气管连接。

3.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，所述总气管与所述PLC控制器连接的各支管上分别设有稳压阀。

4.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，每一所述气动水泵的通气管第一端上还设有支路气管，以使相邻两个所述气动水泵之间相互连通，且每一所述支路气管上均设有双向控制阀。

5.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，每一所述电磁阀与其对应的所述气动水泵之间的连通管道上均设有气流开关，所述气流开关与所述PLC控制器电连接，用于检测所述通气管内的气流信号。

6.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，当多个所述PLC控制器依次并联时，每一所述PLC控制器分别与网络交换机连接。

7.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，所述系统还包括液位传感器，所述液位传感器与所述PLC控制器电连接，用于检测测试井内的液位信号。

8.根据权利要求7所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，所述系统设有液位设定值，当所述测试井内液位达到所述液位设定值时，所述PLC控制器控制所述气动水泵依次启动；当所述测试井内液位小于所述液位设定值时，所述PLC控制器控制所述气动水泵依次关停，并通过PID调节达到系统排水要求。

9.根据权利要求1所述的一种无源排水控制系统，其特征在于，所述系统还包括压力传感器和功率计，所述压力传感器和功率计均与所述PLC控制器电连接，所述压力传感器用于检测所述空压机的气压，所述功率计用于检测电路中的电压电流。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的无源排水控制系统，其特征在于，所述系统还包括手机和监控电脑，所述手机和所述监控电脑均通过云端服务器与所述PLC控制器通信连接；所述监控电脑还通信连接有显示屏和打印机。

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