RU56502U1

RU56502U1 - INSTALLATION OF A SUBMERSIBLE PUMP WITH A DELTA-OZK DEVICE FOR AUTOMATIC CONTROL

Info

Publication number: RU56502U1
Application number: RU2006102110/22U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Курдюков
Original assignee: Виктор Николаевич Курдюков
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2006-09-10

Abstract

Использование: насосные установки с устройствами управления режимами работы, автоматические установки погружных насосов для перекачивания воды из скважин и колодцев с малым дебитом. Сущность: устройство для управления режимом работы погружного насоса включает соединенные посредством сигнальных проводов электронный блок управления и датчики уровня воды в водозаборе и накопительной емкости, связанных трубопроводом. Датчики уровня воды выполнены в виде пар стержневых электродов. Электронный блок управления содержит электронную схему управления, таймер и блок выбора режимов работы. Технический результат: повышение надежности посредством замены механических узлов автоматическим электронным блоком управления с токовыми датчиками специальной конструкции, компактность и доступность для широкого применения на садовых и индивидуальных участках с водозаборными скважинами малого диаметра и малым дебитом воды.Usage: pumping units with control devices operating modes, automatic installation of submersible pumps for pumping water from wells and wells with low flow rate. Essence: a device for controlling the operating mode of a submersible pump includes an electronic control unit connected by means of signal wires and water level sensors in the water intake and storage tank connected by a pipeline. Water level sensors are made in the form of pairs of rod electrodes. The electronic control unit contains an electronic control circuit, a timer and a unit for selecting operating modes. EFFECT: increased reliability by replacing mechanical units with an automatic electronic control unit with current sensors of a special design, compactness and accessibility for widespread use in garden and individual areas with small-diameter water wells and small water flow rates.

Description

Техническое решение относится к насосным установкам с устройствами управления режимами работы и может быть использовано в автоматических установках погружных насосов для перекачивания воды из скважин и колодцев с малым дебитом.The technical solution relates to pumping units with operating mode control devices and can be used in automatic installations of submersible pumps for pumping water from wells and wells with low flow rates.

В последнее время запатентованы различные конструкции погружных насосов (см., например [8, 9]) и блоков управления, которые могут быть использованы для регулирования их работы: устройство [7] сигнализации помпажа, устройство [6] автоматического управления агрегатом, погружной блок [5] для системы телеметрии погружного насоса.Recently, various designs of submersible pumps have been patented (see, for example, [8, 9]) and control units that can be used to regulate their operation: surge signaling device [7], automatic unit control device [6], submersible block [ 5] for the telemetry system of a submersible pump.

Для эффективного использования насосных установок и систем требуется совмещение и совокупное использование в одной автоматической установке насоса и устройства управления режимами его работы, поэтому насосная станция (установка) [4] традиционно состоит из приемного устройства (водозабора), насоса, трубопроводов, накопительных емкостей и комплектующего оборудования (приборов, регуляторов и др.). Аналогичный состав имеют установки погружных насосов [2, 3].The effective use of pumping units and systems requires combining and combined use of a pump and a device for controlling its operation modes in one automatic installation, therefore, a pumping station (installation) [4] traditionally consists of a receiving device (water intake), a pump, pipelines, storage tanks and a component equipment (devices, regulators, etc.). Installations of submersible pumps have a similar composition [2, 3].

Так, известная водопадающая станция [2] содержит емкости для перемещения воды, насос, трубопровод с вентилями и датчики уровня воды, обеспечивающие включение и выключение вентилей и насоса при заданных параметрах.Thus, the well-known waterfalling station [2] contains tanks for moving water, a pump, a pipeline with valves and water level sensors that enable the valves and the pump to be turned on and off with the given parameters.

Однако установка [2] недостаточно раскрывает структуру устройства регулирования перекачки воды и другие признаки, необходимые для адекватного автоматизированного управления работой установки. Более полное и корректное описание насосной установки с устройством для автоматического управления режимами перемещения воды приведено в [1].However, the installation [2] does not sufficiently disclose the structure of the device for regulating the pumping of water and other signs necessary for adequate automated control of the installation. A more complete and correct description of the pumping unit with a device for automatically controlling the modes of water movement is given in [1].

Скважинная насосная установка [1], принятая за прототип, содержит связанные трубопроводом принимающую емкость (водозабор) с размещенным в ней погружным насосом и накопительную емкость, а также устройство для управления режимом работы погружного насоса, которое включает датчики уровня воды (УВ) в водозаборе и накопительной емкости. При этом устройство регулирования режимами работы установки [1] представляет собой поплавковое механическое устройство, датчики УВ в водозаборе и накопительной емкости выполнены в виде поплавков, перемещение которых при изменении УВ преобразуется в электрические сигналы, а поплавки снабжены клапанами и механическими контактами фиксаторов положений «открыто» и «перекрыто».The downhole pumping unit [1], adopted as a prototype, contains a receiving tank (water intake) connected to the pipeline with a submersible pump and an accumulation tank located in it, as well as a device for controlling the operating mode of the submersible pump, which includes water level sensors (HC) in the water intake and storage capacity. Moreover, the device for regulating the operation modes of the installation [1] is a float mechanical device, the HC sensors in the intake and the storage tank are made in the form of floats, the movement of which when the HC changes, is converted into electrical signals, and the floats are equipped with valves and mechanical contacts of the position locks “open” and "blocked."

Однако поплавковые датчики УВ установки [1], традиционно используемые в насосных установках (см. например [4]), недостаточно надежны и, в ряде случаев, имеют значительные габариты, которые затрудняют их применение в скважинах малого диаметра (например, на садовых участках, участках индивидуального строительства и т.п.), вследствие чего сфера использования установки [1] ограничена.However, the float sensors of the HC unit [1], traditionally used in pumping units (see, for example, [4]), are not reliable enough and, in some cases, have significant dimensions that impede their use in small diameter wells (for example, in garden areas, areas of individual construction, etc.), as a result of which the scope of use of the installation [1] is limited.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании установки погружного насоса с автоматическим электронным управлением режимами работы, которая была бы доступна для широкого эффективного применения на садовых и индивидуальных участках с водозаборными скважинами малого диаметра и малым дебитом воды.The essence of the proposed technical solution is to create a submersible pump installation with automatic electronic control of operating modes, which would be available for wide effective use in garden and individual areas with small diameter water wells and low water flow rates.

Основной технический результат предлагаемой установки погружного насоса с устройством «ДЕЛЬТА-ОЗК» (ДЕЛЬТА-ОЗК - специальное обозначение) для автоматического управления - повышение надежности The main technical result of the proposed installation of a submersible pump with the device "DELTA-OZK" (DELTA-OZK - a special designation) for automatic control is to increase reliability

посредством замены механических узлов устройства управления режимов работы автоматическим электронным блоком с токовыми датчиками специальной конструкции, а также обеспечение компактности и повышение эксплутационных свойств без усложнения конструкции и увеличения ее стоимости.by replacing the mechanical components of the operating mode control device with an automatic electronic unit with current sensors of a special design, as well as ensuring compactness and increasing operational properties without complicating the design and increasing its cost.

Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.

Установка погружного насоса содержит связанные трубопроводом водозабор с размещенным в нем погружным насосом и накопительную емкость, а также устройство для управления режимом работы погружного насоса, которое включает датчики уровня воды (УВ) в водозаборе и накопительной емкости.Installation of a submersible pump comprises a water intake connected to the pipeline with a submersible pump and an accumulation tank, as well as a device for controlling the operation of the submersible pump, which includes water level sensors (HC) in the water intake and the accumulation tank.

Отличие предлагаемой установки заключается в том, что устройство для управления режимом работы погружного насоса включает соединенные посредством сигнальных проводов электронный блок управления и датчики УВ в водозаборе и накопительной емкости, которые выполнены в виде пар стержневых электродов, причем пара электродов датчика УВ в накопительной емкости имеет в своей средней части покрытие из электроизоляционного материала, а электронный блок управления содержит электронную схему управления (ЭСУ), таймер и блок выбора режима работы, при этом первый и второй входы ЭСУ подключены соответственно к датчикам УВ в водозаборе и накопительной емкости, третий вход ЭСУ подключен к выходу таймера, четвертый вход ЭСУ подключен к первому выходу блока выбора режима работы, второй выход которого подключен к входу таймера, а выход ЭСУ подключен к управляющему входу погружного насоса.The difference of the proposed installation lies in the fact that the device for controlling the operating mode of the submersible pump includes an electronic control unit connected by signal wires and HC sensors in the water intake and storage tank, which are made in the form of pairs of rod electrodes, moreover, the pair of HC sensor electrodes in the storage tank has its middle part is coated with an insulating material, and the electronic control unit contains an electronic control circuit (ESA), a timer and a unit for selecting the operating mode, In this case, the first and second inputs of the ESA are connected respectively to HC sensors in the intake and storage capacity, the third input of the ESA is connected to the timer output, the fourth input of the ESA is connected to the first output of the operating mode selection unit, the second output of which is connected to the timer input, and the ESA output is connected to the control input of the submersible pump.

Установка также отличается тем, что электронная схема управления ЭСУ содержит два канала управления соответственно по сигналам датчика УВ в водозаборе и по сигналам датчика УВ в накопительной емкости, каждый из которых включает последовательно соединенные оптрон и логическую схему, при этом в каждом канале оптрон является согласующим The installation also differs in that the electronic control circuit of the ESA contains two control channels, respectively, according to the signals of the HC sensor in the intake and according to the signals of the HC sensor in the storage tank, each of which includes a series-connected optocoupler and a logic circuit, while in each channel the optocoupler is matching

устройством датчика УВ с логической схемой, которая состоит из компаратора, триггера и исполнительного реле, включенного в коллектор составного транзистора, а выходы логических схем подключены к управляющему входу погружного насоса.a UV sensor device with a logic circuit that consists of a comparator, a trigger, and an executive relay included in the collector of a composite transistor, and the outputs of the logic circuits are connected to the control input of the submersible pump.

Кроме того установка отличается тем, что блок выбора режима работы включает переключатель режима работы погружного насоса, переключатель режима работы таймера и светодиодный индикатор режимов работы.In addition, the installation is characterized in that the operation mode selection unit includes a submersible pump operation mode switch, a timer operation mode switch and an LED operation mode indicator.

При этом таймер выполнен в виде встроенного в электронный блок электронного таймера, выполненного с возможностью производить пуск и останов погружного насоса через интервалы времени от 0,1 до 4,0 часов, установленные потребителем посредством переключателя блока выбора режима работы.In this case, the timer is made in the form of an electronic timer built into the electronic unit, configured to start and stop the submersible pump at time intervals from 0.1 to 4.0 hours, set by the consumer through the switch of the operating mode selection unit.

Отличием установки также является то, что стержневые электроды датчика УВ в накопительной емкости выполнены цилиндрической формы с трубкой из электроизоляционного материала, насажанной на среднюю часть электродов, причем длина изоляционной трубки составляет от 0,5 до 0,7 длины стержневого электрода.The difference of the installation is also that the rod electrodes of the HC sensor in the storage tank are made of a cylindrical shape with a tube of insulating material mounted on the middle part of the electrodes, the length of the insulating tube being from 0.5 to 0.7 of the length of the rod electrode.

В конкретном случае выполнения установки в качестве оптрона использован серийный оптоэлектронный прибор ОЭП-2.In the specific case of the installation, a serial optoelectronic device OEP-2 was used as an optocoupler.

Установка используется преимущественно в тех случаях, когда водозабором является скважина или колодец с малым дебитом воды, при этом мощность погружного насоса составляет не более 1,2 кВт.The installation is used mainly in cases where the water intake is a well or a well with a low flow rate of water, while the capacity of the submersible pump is not more than 1.2 kW.

В ряде случаев выполнения установки электронный блок управления снабжен дополнительным входом для подключения кабеля дистанционного управления.In some cases, the installation of the electronic control unit is equipped with an additional input for connecting a remote control cable.

При этом в частных случаях связывающий водозабор и накопительную емкость трубопровод может быть снабжен запорным вентилем и трубоотводом для использования перекачиваемой из водозабора воды при наполненной накопительной емкости.Moreover, in special cases, the pipeline connecting the water intake and the storage tank can be equipped with a shut-off valve and a pipe outlet for using the water pumped from the water intake when the storage tank is full.

На чертеже приведена общая конструктивная схема установки погружного насоса с устройством «ДЕЛЬТА-ОЗК» для автоматического управления.The drawing shows a General structural diagram of the installation of a submersible pump with a device "DELTA-OZK" for automatic control.

Установка погружного насоса содержит размещенный в водозаборе 1 погружной насос 2, накопительную емкость 3, трубопровод 4, электронный блок 5 управления, датчик 6 УВ в водозаборе и датчик 7 УВ в накопительной емкости с электродами 8 и электроизоляционным покрытием 9. Электронный блок 5 управления включает электронную схему 10 управления, таймер 11 и блок 12 выбора режима работы погружного насоса. Электронная схема 10 управления включает оптроны 13 и 14 каналов датчиков УВ в водозаборе и в накопительной емкости, а также логические схемы 15 и 16 первого и второго каналов. В установку могут быть введены дополнительный вход 17 для дистанционного управления и запорный вентиль 18.Installation of a submersible pump comprises a submersible pump 2 located in water intake 1, a storage tank 3, a pipeline 4, an electronic control unit 5, a HC sensor 6 in the water intake, and a HC sensor 7 in the storage tank with electrodes 8 and an electrical insulation coating 9. The electronic control unit 5 includes an electronic a control circuit 10, a timer 11, and a submersible pump operation mode selection unit 12. The electronic control circuit 10 includes optocouplers 13 and 14 of the HC sensor channels in the intake and in the storage tank, as well as logic circuits 15 and 16 of the first and second channels. An additional input 17 for remote control and a shut-off valve 18 can be introduced into the installation.

Работа установки погружного насоса заключается в следующем.The operation of the submersible pump installation is as follows.

При наличии воды в водозаборе (скважине) 1 и отсутствии ее в накопительной емкости 3 насос 2 включается (кабель питания насоса 2 на чертеже не показан) и начинает перекачку воды из скважины 1 в накопительную емкость 3 по трубопроводу 4. Наличие воды в водозаборе 1 определяется токовым датчиком УВ: при УВ, достигшем датчика 6, между его электродами протекает ток, величина которого контролируется оптроном 14 электронной схемы 10 ЭСУ электронного блока 5 управления. При достижении УВ в накопительной емкости 3 верхней (неизолированной) части электродов 8 датчика 7 электронная схема 10 ЭСУ вырабатывает сигнал отключения насоса 2, подаваемый на его управляющий вход. После разбора воды из накопительной емкости 3 и достижении в ней УВ нижней неизолированной части электродов 8 датчика 7 насос 2 снова включается, и цикл повторяется. Электроизоляционное покрытие 9 электродов 8 накопительной емкости 3 предотвращает чрезмерно резкое возрастание тока In the presence of water in the intake (well) 1 and its absence in the storage tank 3, the pump 2 is turned on (the power cable of the pump 2 is not shown in the drawing) and starts pumping water from the well 1 to the storage tank 3 through the pipeline 4. The presence of water in the intake 1 is determined HC current sensor: when the HC reaches sensor 6, a current flows between its electrodes, the magnitude of which is controlled by the optocoupler 14 of the electronic circuit 10 of the ESA of the electronic control unit 5. Upon reaching the HC in the storage tank 3 of the upper (uninsulated) part of the electrodes 8 of the sensor 7, the electronic circuit 10 of the ESA generates a shutdown signal for pump 2, which is supplied to its control input. After parsing the water from the storage tank 3 and reaching the HC of the lower non-insulated part of the electrodes 8 of the sensor 7, the pump 2 is turned on again, and the cycle repeats. The insulating coating 9 of the electrodes 8 of the storage tank 3 prevents an excessively sharp increase in current

между электродами 8 (поскольку ток пропорционален поверхности электродов, размещенных в воде).between the electrodes 8 (since the current is proportional to the surface of the electrodes placed in water).

Если же УВ в емкости 3 не достиг заданного значения, а УВ в водозаборе 1 упал ниже нижнего конца электродов датчика 6 (так называемый уровень «сухого хода»), насос 2 отключается, а затем снова автоматически включается через заданный таймером 11 интервал времени, перекачивая накопившуюся в водозаборе 1 за этот интервал времени воду в емкость 3.If the HC in the tank 3 has not reached the set value, and the HC in the intake 1 has fallen below the lower end of the electrodes of the sensor 6 (the so-called “dry run” level), the pump 2 is turned off and then turned on again automatically after the time interval set by timer 11, pumping accumulated in the intake 1 for this time interval, the water in the tank 3.

Работой установки управляет электронный блок 5 управления по командам, поступившим с блока 12 выбора режимов работы. Автоматическое управление осуществляется по двум каналам (по сигналам датчиков 6 и 7 соответственно), в которых оптроны 13 и 14 являются согласующими устройствами датчиков 6 и 7 соответственно с логическими схемами 15 и 16, исполнительные реле которых в зависимости от УВ в водозаборе 1 и накопительной емкости 3 вырабатывают сигналы пуска и останова, поступающие на управляющий вход погружного насоса 2. Блок 12 выбора режима работы посредством переключателя режима работы таймера 11 определяет интервалы повторного включения насоса 2, которые могут быть установлены в пределах от 0,1 до 4,0 часов, а посредством переключателя режима работы погружного насоса 2 принудительно отключается датчик 7 накопительной емкости 3 для использования перекачиваемой воды из водозабора 1 при наполненной емкости 3 (при этом запорный вентиль 18 перекрывает основной трубопровод 4 между водозабором 1 и емкостью 3 и направляет воду в дополнительный трубопровод). Для индикации режимов работы, выбираемых блоком 12, служит светодиодный индикатор.The operation of the installation is controlled by the electronic control unit 5 according to the commands received from the block 12 of the choice of operating modes. Automatic control is carried out through two channels (according to the signals of sensors 6 and 7, respectively), in which the optocouplers 13 and 14 are matching devices of the sensors 6 and 7, respectively, with logic circuits 15 and 16, the actuating relays of which depending on the HC in intake 1 and storage capacity 3, start and stop signals are supplied to the control input of the submersible pump 2. The operation mode selection unit 12, by means of the operation mode switch of the timer 11, determines the intervals for restarting the pump 2, which can they are set in the range from 0.1 to 4.0 hours, and by means of the operating mode switch of the submersible pump 2, the sensor 7 of the storage tank 3 is forcibly turned off to use the pumped water from the intake 1 when the tank 3 is full (the shut-off valve 18 closes the main pipeline 4 between water intake 1 and tank 3 and directs water to an additional pipeline). To indicate the operating modes selected by block 12, an LED indicator is used.

При этом работа электронной схемы 10 определяется значениями тока от датчиков 6 и 7, причем величина тока датчика 7 накопительной емкости 3 регулируется насаженной на среднюю часть цилиндрических электродов 8 изоляционной трубкой (изоляционное покрытие), длина которой составляет от 0,5 до 0,7 длины стержневого электрода 8.In this case, the operation of the electronic circuit 10 is determined by the current values from the sensors 6 and 7, and the current value of the sensor 7 of the storage capacitance 3 is regulated by an insulating tube (insulation coating) mounted on the middle part of the cylindrical electrodes 8, the length of which is from 0.5 to 0.7 lengths rod electrode 8.

В конкретном случае выполнения установки в устройстве автоматического управления «ДЕЛЬТА-ОЗК» в качестве оптронов 13 и 14 могут быть использованы заводские серийные оптоэлектронные приборы ОЭП-2.In the specific case of the installation in the DELTA-OZK automatic control device, the factory-made serial optoelectronic devices OEP-2 can be used as optocouplers 13 and 14.

Для расширения функциональных возможностей установки электронный блок 5 управления может быть снабжен дополнительным входом 17 для подключения кабеля дистанционного управления.To expand the installation functionality, the electronic control unit 5 may be equipped with an additional input 17 for connecting a remote control cable.

Таким образом предложенная установка погружного насоса с устройством «ДЕЛЬТА-ОЗК» для автоматического управления обеспечивает эффективную и надежную работу погружного насоса по перекачиванию воды из водозабора с применением компактных токовых датчиков специальной конструкции и электронной схемы управления, что обуславливает доступность широкого использования этой установки на садовых и индивидуальных участках с водозаборными скважинами малого диаметра и малым дебитом воды.Thus, the proposed installation of a submersible pump with a DELTA-OZK device for automatic control ensures effective and reliable operation of the submersible pump for pumping water from the intake using compact current sensors of a special design and an electronic control circuit, which makes it widely available in garden and individual sections with small diameter water wells and small water flow rates.

ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

I. Прототип и аналоги:I. Prototype and analogues:

1. RU 2132969 С1, 10.07.1999 (прототип).1. RU 2132969 C1, 07/10/1999 (prototype).

2. RU 2215194 С2, 27.10.2003 (аналог).2. RU 2215194 C2, 10.27.2003 (analogue).

II. Дополнительные источники по уровню техники:II. Additional sources of prior art:

3. RU 49589 U1, 27.11.2005.3. RU 49589 U1, 11.27.2005.

4. Новый политехнический словарь /Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - 671 с. (с.321, 391, 571).4. New Polytechnical Dictionary / Ed. A.Yu. Ishlinsky. - M .: Big Russian Encyclopedia, 2003 .-- 671 p. (p. 321, 391, 571).

5. RU 46889 U1, 27.07.2005.5. RU 46889 U1, 07.27.2005.

6. RU 2213889 С2, 10.10.2003.6. RU 2213889 C2, 10.10.2003.

7. RU 565560 А1, 10.11.2005.7. RU 565560 A1, 11/10/2005.

8. RU 2157467 С1, 10.10.2000.8. RU 2157467 C1, 10.10.2000.

9. RU 2265140 C1, 27.11.2005.9. RU 2265140 C1, 11.27.2005.

Claims

1. Installation of a submersible pump, comprising a water intake connected to the pipeline with a submersible pump and a storage tank, as well as a device for controlling the operating mode of the submersible pump, which includes water level sensors (HC) in the water intake and storage tank, characterized in that the device for control of the operating mode of the submersible pump includes an electronic control unit connected by signal wires and HC sensors in the water intake and storage tank, which are made in the form of rod pairs x electrodes, moreover, the pair of electrodes of the HC sensor in the storage tank has in its middle part a coating of insulating material, and the electronic control unit contains an electronic control circuit (ESA), a timer and a mode selection unit, while the first and second inputs of the ESA are connected respectively to HC sensors in the intake and storage capacity, the third input of the ESA is connected to the timer output, the fourth input of the ESA is connected to the first output of the operating mode selection unit, the second output of which is connected to the timer input, and the output The control system is connected to the control input of the submersible pump.

2. The installation according to claim 1, characterized in that the electronic control circuit of the ESA contains two control channels, respectively, according to the signals of the HC sensor in the intake and according to the signals of the HC sensor in the storage tank, each of which includes a series-connected optocoupler and a logic circuit, while each channel, the optocoupler is a matching device for the HC sensor with a logic circuit, which consists of a comparator, a trigger, and an executive relay connected to the collector of a composite transistor, and the outputs of the logic circuits are connected to Valid-governing submersible pump.

3. The installation according to claim 1, characterized in that the operation mode selection unit includes a submersible pump operation mode switch, a timer operation mode switch and an LED operation modes indicator.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the timer is made in the form of an electronic timer integrated in the electronic unit, configured to start and stop the submersible pump at time intervals from 0.1 to 4.0 hours, set by the consumer through the unit switch operation mode selection.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the rod electrodes of the HC sensor in the storage tank are made cylindrical with a tube of insulating material mounted on the middle part of the electrodes, the length of the insulating tube being from 0.5 to 0.7 of the length of the rod electrode .

6. The installation according to claim 2, characterized in that the serial optoelectronic device OEP-2 is used as the optocoupler.

7. Installation according to claim 1, characterized in that the water intake is a well or a well with a low flow rate of water, while the capacity of the submersible pump is not more than 1.2 kW.

8. Installation according to claim 1, characterized in that the electronic control unit is equipped with an additional input for connecting a remote control cable.

9. Installation according to claim 1, characterized in that the pipeline connecting the water intake and the storage tank is equipped with a shut-off valve and a pipe outlet for using the water pumped from the water intake when the storage tank is full.