CN217238690U - 一种供水管井的在线监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种供水管井的在线监控装置，属于供水管井在线监测及控制技术领域，该供水管井的在线监控装置包括控制器、液位采集模块、压力采集模块和流量采集模块；将液位采集模块置于井内就可以获取供水管井的水位，除此之外在线监控装置还能够对供水管井的水流压力、水流量进行测量，对供水管井工作过程进行实时监控，以实现根据测量的参数对供水管井工作进行实时调整。

Description

一种供水管井的在线监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种供水管井的在线监控装置，属于供水管井在线监测及控制技术领域。

背景技术

供水管井运行过程中需要定期进行水位参数测量，根据测量结果对深井泵进行换泵或调整深井泵下泵深度，通过优化深井泵的运行参数，使得供水管井运行工况处于最优运行状态。现有的供水管井控制装置只能提供深井泵控制功能，不具有水位参数测量功能。水位参数的测量方法包括人工定期测量和在线测量，人工定期测量是将测量的水位探头通过测绳下入井内，利用万用表测量观察测绳回路是否处于导通状态，以判断供水管井水位。当探头触水时，万用表处于导通状态，此时记下测绳下入深度，以确定水位深度。人工定期测量的测试方法需要定期测试，受人为因素影响较大，操作繁琐且测量精度低。在线监测是在供水管井内安装水位探头，在井房内安装二次显示仪表用于显示实时水位数值。除此之外，现有的供水管井控制装置还无法对供水管井的各个参数进行测量，以至于无法实现对供水管井工作过程进行全面监控。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种供水管井的在线监控装置，用以解决无法对供水管井工作过程中各个参数进行实时测量的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种供水管井的在线监控装置，包括控制器、液位采集模块、压力采集模块和流量采集模块，所述流量采集模块和压力采集模块设置在测量管上，所述测量管用于连接供水管井内的供水管；控制器采样连接液位采集模块，以获取供水管井的实时水位；控制器采样连接压力采集模块，以获取供水管井内供水管的出水压力；控制器还采样连接流量采集模块，以获取供水管井内供水管的出水流量。

上述技术方案的有益效果为：将液位采集模块置于井内就可以获取供水管井的水位，除此之外在线监控装置还能够对供水管井的水流压力、水流量进行测量，对供水管井工作过程进行实时监控，以实现根据测量的参数对供水管井工作进行实时调整。

进一步地，还包括变频调整器，控制器控制连接变频调整器，变频调整器还设置有用于连接井泵的端口。

上述技术方案的有益效果为：利用变频调整器能够对井泵的转动频率进行调整，避免水位下降时井泵的空转，提高井泵的使用寿命。

进一步地，还包括电参数模块，控制器采样连接电参数模块，电参数模块还设置有用于连接井泵的端口，用于获取井泵的电压、电流和电量。

上述技术方案的有益效果为：利用电参数模块对井泵的电压、电流和电量进行实时监测，能够更加全面的对供水管井的工作过程进行监控。

进一步地，所述在线监控装置为柜体结构，柜体内部通过分隔结构分为上腔和下腔，控制器、变频调整器和电参数模块设置在柜体上腔的内部；测量管贯穿柜体下腔，流量采集模块和压力采集模块设置在柜体下腔内部的测量管上。

上述技术方案的有益效果为：利用上腔和下腔分隔的柜体结构，实现供水管井工作参数的测量，能够避免控制器、变频调整器和电参数模块浸入水中，保证了控制器、变频调整器和电参数采集模块的正常工作。

进一步地，所述分隔结构为活动隔板，以实现上腔和下腔的连通。

上述技术方案的有益效果为：利用活动隔板能够调整上腔和下腔连通，使得在人为观测流量采集模块的读数时更加方便。

进一步地，还包括人机界面，所述人机界面安装在柜体上腔外表面，控制器通过RS232连接人机界面。

进一步地，还包括电位器，所述电位器安装在柜体上腔外表面，电位器连接变频调整器。

上述技术方案的有益效果为：利用电位器可以手动调整井泵的转动频率进行调整，能够在紧急情况下手动降低井泵的转动频率，提高井泵的使用寿命。

进一步地，所述液位采集模块为投入式液位计，用于设置在供水管井的井底。

进一步地，所述压力采集模块为压力变送器。

进一步地，所述流量采集模块为超声波水表。

附图说明

图1是本实用新型在线监控装置的外表面示意图；

图2是本实用新型在线监控装置的内部结构示意图；

图3是本实用新型在线监控装置投入式液位计投放示意图；

图4是本实用新型在线监控装置参数测量原理图；

其中，1-柜体，2-人机界面，3-电位器，4-液位计插座，5-启动开关，6-快连接头，7-变频调速器，8-可编程逻辑控制器，9-电参数模块，10-活动隔板，11-压力变送器，12-超声波水表，13-测量管道，14-信号电缆，15-投入式液位计。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细地说明。

装置实施例：

本实用新型提供一种供水管井的在线监控装置，能够自动采集测量实时水位、瞬时流量、累计流量、压力、动水位、静水位、降深、涌水量、电流、电压、电能和用电单耗等参数，替代人工测试时繁琐复杂的测试过程，提高了测试效率和测试精度，节约了人力和时间，降低了测试成本。同时本装置在使用时，能够对深井泵流量和压力进行实时调节和保护，在实时水位值较低时，通过降低深井泵运行频率，从而减小泵的出水量，保证动水位维持在一个恒定的高度。在实时水位低于设定的下限值时还可停泵保护，有效避免泵因空转而烧毁。若水位恢复到上限值，系统还可以自动重新启动深井泵，有效延长供水管井的使用寿命。

具体地，本实用新型的在线监控装置为一个柜体1，柜体内部通过分隔结构分为上腔和下腔，分隔结构为一个活动隔板，本实施例中活动隔板的一端通过转动副安装在柜体内壁，通过活动隔板实现柜体上腔和下腔的连通，并且活动隔板上设置有压力变送器11和超声波水表通过导线连接可编程逻辑控制器8的接线孔。作为其他实施例，活动隔板也可以为百叶窗结构或双开门结构。利用活动隔板使得在线监控装置上腔和下腔的连通，使得在利用人为观测的投入式液位计的读数、来校正可编程控制器获取的投入式液位计的读数时，更加便捷。

该在线监控装置的外表面如图1所示安装有人机界面2、电位器3、液位计插座4、按钮及指示灯5。供水管井在线监控装置的内部结构如图2所示安装有变频调速器7、可编程逻辑控制器8和电参数模块9。供水管井在线监控装置的下腔设置有测量管道13，该测量管道13贯穿供水管井在线监控装置的下腔，测量管道13上设置有压力变送器11和超声波水表12，并且测量管道13的两端设置有快连接头，用于连接供水管井的供水管。如图3所示，液位计插座4通过信号电缆14连接投入式液位计15，将投入式液位计15置于井底进行相关参数的测量。并且，人机界面2采用RS232电缆连接至可编程逻辑控制器8，电位器3通过导线连接至变频调速器7，液位计插座4通过屏蔽双绞线连接至可编程逻辑控制器8，启动开关5通过导线连接至可编程逻辑控制器8。

在线监控装置对不同参数的测量时的原理图如图4所示，主要包括数据采集单元、数据处理单元和输出控制单元。数据采集单元包括用于采集供水管井的电压、电流和电量的电参数模块9、用于采集出水压力的压力变送器11、用于采集瞬时流量和累计流量的超声波水表12以及用于采集水位的投入式液位计15。其中，电参数模块连接设置在井泵输出端的电流/电压互感器上，电参数模块将电流/电压互感器所采集的数据由模拟量转换为数字量，并发送给控制器，数据处理单元为可编程控制器8。输出控制单元包括用于参数设置和数据显示的人机界面2以及用于深井泵电机转速控制的变频调速器7。

利用本实用新型提供的在线监控装置可以用于供水管井的静水位和动水位的测量。具体为：在进行供水管井的静水位和动水位在测量时，将投入式液位计15通过信号电缆14投放至井底，信号电缆的另一端连接液位计插座4，液位计插座4通过导线连接至可编程逻辑控制器8。在整个静水位的测试过程中，按下控制柜上的启动开关5以启动测试。可编程逻辑控制器8接收到测试按钮的启动信号，将投入式液位计15采集的初始水位值作为静水位存储在可编程逻辑控制器8中。接着可编程逻辑控制器8发出启动命令，启动深井泵抽水，使得水位开始下降，投入式液位计继续采集实时水位，记录当前实时水位的第一水位值，并将第一水位值发送给可编程逻辑控制器8。等待1秒后，投入式液位计15继续采集实时水位，记录当前实时水位为第二水位值，并将第二水位值发送给可编程逻辑控制器8。

可编程逻辑控制器将第一水位值与第二水位值进行比较，若第二水位值小于第一水位值，则将第二水位值替代第一水位值作为实时水位；若第二水位值等于第一水位值，则等待1分钟后继续采集实时水位，记录当前实时水位的第三水位值.可编程逻辑控制器8将第三水位值与第一水位值进行比较，若第三水位值不等于第一水位值，则重复上述实时水位采集过程；若第三水位值与第一水位值相等，则将第三水位值作为动水位存储在可编程逻辑控制器8中。此时，可编程逻辑控制器8发出停泵信号，使得深井泵停止运行，则测量结束，可编程逻辑控制器根据测量的静水位和动水位的数值计算出供水管井的降深。其中动水位的测量原理与现有手动测量原理类似，本实用新型只是通过编程的方式实现了测量的自动化。

根据供水管井实际测量得出的静水位和动水位的数值，将静水位的80％作为上限值，动水位的80％作为下限值输入至人机界面。人机界面将设定的水位上限值和下限值发送给可编程逻辑控制器8，然后按下控制柜上启动开关5。当投入式液位计15的测量值小于可编程逻辑控制器8设定的下限值时，深井泵处于抽空状态，此时深井泵不启动，可编程逻辑控制器8切断深井泵电源；当投入式液位计15的测量值大于可编程逻辑控制器8设定的上限值时，可编程逻辑控制器8发出启动信号，深井泵进入正常生产运行状态。

深井泵持续运行中，可编程逻辑控制器8不断自动监测实时水位的变化情况，并与动水位值进行比较，控制变频调速器7自动调节深井泵转速，若实时水位值小于动水位值，则降低变频器的频率输出，进而降低深井泵的转速，以减小深井泵的出水量；若实时水位值大于动水位值，则提高变频器的频率输出，进而增大深井泵的转速，以提高深井泵的出水量。可编程逻辑控制器8在控制变频调速器进行调整过程中，需要使实时水位值始终保持在动水位值附近，从而保证供水管井动水位数值保持相对稳定。

利用本实用新型提供的在线监控装置还可以对深井泵的压力进行在线监测，具体为：在深井泵启动前，根据用户的需求，利用电位器3手动在变频调速器上设定出水压力。在深井泵正常运行时，压力变送器11采集出水管道的实时压力数据，将实时压力数据的模拟量转换为数字量发送给可编程逻辑控制器8，将该数字量与设定的出水压力进行比较，若出水管道的实时数字量高于设定的出水压力，则降低变频调速器的频率输出，以降低深井泵转速，减小深井泵的出水量，进而降低出水管道的压力；若出水管道的实时数字量低于设定的出水压力，则提高变频调速器的频率输出，以增大深井泵转速，提高深井泵的出水量，进而提高出水管道的压力。

利用本实用新型提供的在线监控装置还可以用于供水管井的涌水量、瞬时流量和累计流量的测试。具体为：在动水位测量开始时，可编程逻辑控制器8直接采集超声波水表12的累计流量Q1；动水位测量结束时，可编程逻辑控制器8再次采集超声波水表12的累计流量Q2。可编程逻辑控制8根据累计流量Q1和累计流量Q2计算出供水管井的涌水量：Q＝Q2-Q1，再根据供水管井的涌水量与供水管井的降深的比值计算处供水管井的单位涌水量。

除此之外，利用本实用新型提供的在线监控装置还可以对供水管井深井泵的用电单耗进行计算和在线监测。具体为：在动水位测量开始时，可编程逻辑控制器8直接采集超声波水表12的累计流量Q1，并且采集当前电参数模块9的累计电量W1；动水位测量结束时，可编程逻辑控制器8再次采集超声波水表12的累计流量Q2，并且采集当前电参数模块9的累计电量W2。可编程逻辑控制器根据累计电量和累计流量计算得到供水管井深井泵的用电单耗：

将用电单耗经过模拟量转换为数字量发送给人机界面进行显示。

Claims (10)

1.一种供水管井的在线监控装置，其特征在于，包括控制器、液位采集模块、压力采集模块和流量采集模块，所述流量采集模块和压力采集模块设置在测量管上，所述测量管用于连接供水管井内的供水管；控制器采样连接液位采集模块，以获取供水管井的实时水位；控制器采样连接压力采集模块，以获取供水管井内供水管的出水压力；控制器还采样连接流量采集模块，以获取供水管井内供水管的出水流量。

2.根据权利要求1所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，还包括变频调整器，控制器控制连接变频调整器，变频调整器还设置有用于连接井泵的端口。

3.根据权利要求2所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，还包括电参数模块，控制器采样连接电参数模块，电参数模块还设置有用于连接井泵的端口，用于获取井泵的电压和电流。

4.根据权利要求3所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，所述在线监控装置为柜体结构，柜体内部通过分隔结构分为上腔和下腔，控制器、变频调整器和电参数模块设置在柜体上腔的内部；测量管贯穿柜体下腔，流量采集模块和压力采集模块设置在柜体下腔内部的测量管上。

5.根据权利要求4所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，所述分隔结构为活动隔板，以实现上腔和下腔的连通。

6.根据权利要求5所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，还包括人机界面，所述人机界面安装在柜体上腔外表面，控制器通过RS232连接人机界面。

7.根据权利要求6所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，还包括电位器，所述电位器安装在柜体上腔外表面，电位器连接变频调整器。

8.根据权利要求1所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，所述液位采集模块为投入式液位计，用于设置在供水管井的井底。

9.根据权利要求1所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，所述压力采集模块为压力变送器。

10.根据权利要求1所述的供水管井的在线监控装置，其特征在于，所述流量采集模块为超声波水表。

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