慧聪网首页 > 水工业行业 > 技术文章(新) > 泵阀技术文章
浅谈水泵排水自动化
 
慧聪网   2005年12月6日10时37分   信息来源:中国水利水电第五工程局五分局    

    论文摘要:在水电站基坑开挖及其它深挖工程施工时,由于基坑渗水,必须利用水泵将大量积水抽上地面排到下游河床中去,将积水控制在最低水位线(底阀处)以上。若再多抽水,水泵体内就会因充满大量气体而空转不上水,从而会危害水泵的安全运行,造成能源的损耗。在施工实践中,为了能确保控制最低水位,必须要:

    ①调节水泵阀门来控制流量,以避免水抽干后泵体内进气;
    ②关闭水泵阀门,水位低于最低限制水位线时就人为停机。

    基于以上两种情况,本着利用现有的设备,只添加一些附件和电路,使轻载水泵能全载运行,从而达到既可自动控制减轻劳动强度的目的,又能节约能源消耗并减少工程投资。

    1  水泵自动化控制元器件

    1.1  磁钢浮子式水位信号器

    磁钢浮子式水位信号器基本上是由浮子、导管、干簧管以及外管等组成。干簧管是把两片铁镍合金簧片封闭在玻璃管内,常开的舌簧片分别固定在玻璃管的两端,在永磁场的作用下,簧片被磁化,其自由端产生的磁性正好相反,利用“异性相吸”的原理,克服簧片的作用力矩,使簧片动作,从而使电路闭合,当永磁体远离干簧管时,簧片即断开。

    浮子是一个内装永磁铁的可浮动的塑料球。水位的升降使浮子相应地产生变化,永久磁铁的磁力使导管内的干簧接点动作,发出相应的水面信号,水位信号器原理见图1。

水泵排水自动化图一

    1.2  示流信号器

    示流信号器的原理见图2。

水泵排水自动化图二

    当管中流量大于信号器规定的动作流量值时,靶及靶杆受力并带动微动开关,使其常闭接点断开,常开接点闭合,发出正常信号;当管中水流量减小时,靶杆上的作用力矩也减小。当流量小到低于信号器动作整定值时,微动开关常闭接点闭合、常开接点断开发出报警信号。

    1.3  水位自动检测与显示电路

    1.3.1  水位检测电路图

    若水位的相应变化能通过信号灯显示出来,则为水泵的开停机提供了良好的监测作用。图3即为水位自动控制与显示电路图。

水泵排水自动化

    1.3.2  水位自动检测与显示电路原理

    当水位的变化使水位信号器中的浮子移动到下限水位位置时,浮球中的磁铁靠近下限水位干簧管0G,干簧管中的铁镍合金片受磁力影响,常开接点闭合。见图1和图3。

水泵排水自动化文

路,OZJ继电器线圈通电,继电器吸合,OZJ常开触点闭合,常闭触点断开,电流经A点→1ZJ常闭

水泵排水自动化文

    当水位到达低水位时,浮子的磁铁靠近低水位干簧管1G,1G常开接点闭合。电流经A点→1C

水泵排水自动化文

    信号灯亮表示水位处于低水位。依此类推,2G闭合时,1XD信号灯灭,2XD中水位信号灯亮,表示水位处于中水位。3G闭合时,2XD信号灯灭,3XD高水位信号灯亮,提醒运行人员注意设备安全。

    2  水位自动控制

    2.1  潜水泵自动、手动排水示意图(见图4)。

水泵排水自动化图四

    (1)潜水泵自动控制电路,见图5。

    潜水泵自动排水简单可靠,可实现无人值班看守运行,适用于渗水、积水量不大的低洼地区。

    (2)潜水泵自动、手动排水工作原理控制电路见图5。

    合上HK开关,拉开ZK开关即为手动排水,原理简单,不再赘述。

    2.2  有底阀灌水的离心泵自动控制

    (1)有底阀的离心泵自动灌水示意图见图6。

水泵排水自动化图五

水泵排水自动化图六

    做一水箱专为离心泵灌水,使水泵泵体内时刻充满水。水泵的吸水管径在300 mm以下的小型水泵,可在吸水管上设置底阀,开泵前向吸水管中灌水启动,设备和方法都较简单。由于吸水管水头损失较大,且底阀易被杂质、泥沙等堵塞而关不严,影响灌水启动,需经常清理,故只适用于小型水泵。每台离心泵出水管上一般都安置逆止阀,当扬程在20 m以下时,可以不设逆止阀。

    (2)水箱浇灌水自动控制电路设计见图7。

水泵排水自动化图七

    为确保水箱内有足够量的水为离心泵灌水,水箱的体积以至少能灌满一台离心泵为准,可采用防腐处理过的开口油箱即可。

    工作原理:电流经C相→TA按钮→ZK开关→C1→C常闭→ZJ1线圈→A相,中间继电器ZJ1通电吸合后常开接点闭合,接通接触器C线圈,电流经C相→TA按钮→ZJ1常开(已闭合)→ZJ0常闭→C线圈→RJ常闭→A相。同时,接触器常开触点闭合自保,锁定自保回路;接触器常闭触点断开,切断ZJ线圈回路,ZJ1继电器断电,常开、常闭接点回原位。由此不难看出,接触器C常闭的作用是避免ZJ1常开接点启动接触器C时间过长而设置的,以免在此时按停止按钮时松开后又再次启动。

    (3)有底阀的离心泵水位自动控制与显示电路设计见图8。

水泵排水自动化图八

水泵排水自动化图九

    (4)有底阀的离心泵自动控制电路原理见图9。

水泵排水自动化文

    和0XD信号灯断电,继电器断电,衔接回归原位,下限水位信号灯灭。1ZJ常闭接点的断开,使得2号电机回路中2C线圈回路切断,2号电机不能运行。

    1ZJ常开触点的闭合发生下列动作:

    (a)电流经A点→1ZJ常开(已闭合)→0ZJ常闭→2ZJ常闭→1SJ常闭→1ZJ线圈→0点,低水位

水泵排水自动化文

控制线路自锁;

    (b)1号电机控制回路电流经C点→1TA按钮→1ZJ常开(闭合)→0ZJ常闭→1C线圈→1RJ常闭→A点。

    1ZJ常开接点启动1号电机,1C接触器吸合后,自保触点闭合,自锁回路,(注:1ZJ常开接点1 s后会断开,因此,1ZJ常开触点只闭合1 s)。

    1SJ时间继电器通电延时1 s后,1SJ常开接点闭合,自锁回路;1SJ常闭触点断开切断1ZJ线圈回路。

    依此类推,中水位干簧管常开接点2G闭合时,和上述情况相似,分别会使2XD信号灯亮显示中水位和启动2号离心泵电机运行。

    综上所述,水位到达下限水位时停1号电机;水位到达低水位时启动1号泵电机,停2号泵电机;水位到达中水位时启动2号泵电机。

    另外,从电路图中还可看出,当1号泵上水量小或流量中断时,示流信号器1SLX常闭接点闭合。电流经A点→1C常开(已闭合)→1SLX常闭→1DL→0点,电铃1DL报警、鸣叫。2号泵流量小或不上水时,电铃2DL报警鸣叫。

    (5)带底阀的离心泵自动控制失灵时,可改为手动操作。这时只需拉下HK开关,按常规方法进行手工操作。

    2.3  无底阀的离心泵排水自动化

    2.3.1  真空吊水分析

    吸水管不设底阀,水头损失小,常用真空泵启动。真空泵引水启动迅速,效率较高,适用于各种规模的水泵。尤其是大型水泵和吸水管较长的水管。水泵引水时间一般为3~5 min。

    据有关资料统计,有不少大型的给水泵站、排水泵站用的是水环式真空泵真空引水方式。这种方式中采用了真空罐、水封罐、汽水分离器、自动排气阀、电接点真空压力表等设备。通过对它们的剖析不难看出,真空度越高,引水管中的水位被提得越高。尽管如此,由于离心泵泵体、进水管中难免漏气,实际上并不是很理想。笔者认为,去掉真空罐、水封罐、自动排气阀后的真空泵仍能保持原有的排气流量,保持其气、水混合物在离心泵体内的比值。

    为了检测气、水的各自流量,制作了一个气、水检测器。该检测器节省投资、安装方便,适用于工地排水。结构简图见图10。

    图10中气管、水管有一定高度差。气管到积水水面的高度应大于真空泵的吸程,以保证气、水的正常分离。当从离心泵里的气、水混合物经过气、水检测器时,根据气、水分离原理,气体的比重轻,大部分从气管道中经过;水的比重比较大,绝大部分从水管中通过。气道中的示流器检测气体流量;水管道中的示流器检测水的流量。其气体流量加水量就是气、水混合体的总流量。

水泵排水自动化图

    气体流量临界值是指在离心泵内充满水、气的情况下,离心泵内叶片旋转能抽上水时,气体在气水混合物中所占的最小百分比。不同型号的水泵有其不同的气体流量临界值,需要在实践中测定。
    气、水检测器的原理就是气体流量大于整定动作流量时,示流器1SLX的电接点闭合或断开,
出信号,水流量大于整定动作流量时,2SLX的电接点闭合或断开,发出信号见图11。它们的组合接点回路的开、断会发出开启离心泵的信号。

水泵排水自动化图

    2.3.2  真空泵吊水示意图(见图12)

水泵排水自动化图

    此电路和上一节中所讲的差不多,只不过多加了两个电磁阀线圈。在开启离心泵前先开启真空泵抽出离心泵中的空气,当空气和水的混合体被抽上来时,由于真空泵的吸程较气管的高度低,所以气体和水在气水检测器中分离。气体经过气体管道,水经过水管道后被真空泵抽入气体分离器。气体分离器中的水是专为真空泵密封和冷却用的。

水泵排水自动化图

    图12中的电磁阀只在真空泵运转时打开,而在离心泵运转时关闭。

    真空泵开启后,电磁阀1DCF通电打开阀门,真空泵吊水,气、水经过气、水检测器时发出开1号离心泵信号,1号离心泵启动运行。

    同理,当积水水位到达中水位时,2ZJ常开接点的闭合开启真空泵,电磁阀2DCF打开,气、水经过气、水检测器时发出开启2号离心泵的信号,2号离心泵启动运行,见图13。

    当自动控制失灵时,可拉下HK开关,合上1SK,开启真空泵吊水,最后开启1号离心泵。同理,合上2SK,开启真空泵吊水,再开启2号离心泵就达到了手动控制的目的。

    2.3.3  真空泵吊水自动控制及1号离心泵、2号离心泵自动控制线路设计(见图14)

水泵排水自动化图

    当积水水位到达低水位时,1ZJ常开接点的闭合开启真空泵,如在3~5 min内1号泵不开启时电铃报警。真空泵开启后,电磁阀1DCF通电打开阀门,真空吊水、气、水经过气、水检测器时发出开1号离心泵信号,1号离心泵启动进行。

    同理,当积水水位到达中水位时,2ZJ常开接点的闭合开启真空泵,电磁阀2DCF打开,气、水经过气、水检测器时发出开启2号离心泵的信号,2号离心泵启动运行,见图13。

    当自动控制失灵时,可拉下HK开关,合上1SK,开启真空泵吊水,最后开启1号离心泵。同理,合上2SK,开启真空泵吊水,再开启2号离心泵就达到了手动控制的目的。

    工地排水是每一个工地不可缺少的重要工序,消耗能源大、投入人力多,对排水控制电路要求简单、可靠。以上介绍的自动控制原理,能节省劳力投入,在控制电路出故障时能很方便地改为人工操作,以保证排水工作不间断,因此,节电效果明显。

    以一枯为例,某一泵点设置了一台8(20.3 cm)泵,流量为400 m\+3/h,扬程40 m,电机功率为55kW,通常情况下,控制阀门的出水量24 h运转。基坑渗水量为150 m\+3/h。由于阀门关小了,水泵负载减轻,实测电机运行电流60 A左右,折合功率,按此推算,每台8(20.3 cm)泵每月可节约13 500 kW·h电。年节约达162 000 kW·h。节电效果明显,经济效益可观。

 
作者:孙炳元 
 
 
评论    【推荐】 【打印】 【论坛
 
 
[热门关键词]:水泵 阀门 调节 
特别推荐: 
·2006年慧聪网水工业产品采购交易会(苏州) ·2005年中国水工业十大系列评选活动进行
更多精彩:
·氧化沟成污水处理技术主流 表面曝气机械 ·家用软水机 松花江水污染 生净水器商机
 相关文章 更多 
·水泵流量的测定方法  (12.5 10:53)
·优化泵系统效率和其生命周期性能的策略  (12.1 15:16)
·离心泵改造实践的体会  (11.24 11:57)
·“透泵控释片生产工艺”  (11.22 10:46)
·泵站调速改造方案的确定  (11.18 9:47)
·降低污水泵站电耗的实践与探索  (11.17 9:32)
·排水泵站自控系统防雷措施浅谈  (11.16 14:47)
·空调循环水泵的选择  (11.16 14:31)
·水泵组合方案选择及其优化程序  (11.16 11:50)
·往复泵的构造特点及工作原理  (11.14 17:7)
 我来评两句〖查看最新评论〗 
请您注意:
·遵守中华人民共和国的各项有关法律法规
·承担一切因您的行为而导致的法律责任
·本网留言板管理人员有权删除其管辖留言内容
·您在本网的留言,本网有权在网站内转载或引用
·参与本留言即表明您已经阅读并接受上述条款
昵称:匿名
 
分类广告  
产品超市
·[求购]陶瓷球 麦饭石
·[求购]旋转式鹅颈龙头
·[求购]不锈钢管件
·[供应]臭氧发生器
·[供应]双吸离心泵
·[供应]改性纤维球滤料
·[供应]法兰式刀闸阀
热点推荐
·看水工业产品采购交易会
·2005中国水工业十大评选
·哈尔滨全市停水最新进展
·水处理技术与装备博览会
·首届城镇水务发展研讨会
·家庭饮水新宠RO纯水机
·工业水处理技术问答集锦