专利名称：泵站的智能均衡控制方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对泵机组——由多台多组泵组成泵站——进行智能均衡的控制方法及其装置，尤其涉及对潜水排污泵站的智能控制。
泵站一般包括多台或多组泵，在市政工程和排污、排灌方面有着广泛的应用，根据水位，流量使泵站各台组均衡工作，不但可以最有效的利用泵机，使各泵机寿命趋同，并且及时指示故障点，便于及时排除和修复有故障的机组。此外，大功率的多台泵台组的启动还对电网带来负面的影响。对于潜水排污泵，此种状况更值得注意，因为潜水泵组是国内近十年内才开始研究和发展的新泵种，广泛用于宾馆，市政工程，集中污水处理等给排水工程和城市雨水、油田、农田灌溉等。其结构一般均由电机轴直接套接叶轮，泵机一体化，但由于排污泵的工作条件恶劣，污水中不但有相当体积的固态物质，而且还会有纤维等杂质，污水本身一般也有相当腐蚀性。这些均给泵和电机的长期平衡运行带来了隐患。现有泵站未有均衡合理的控制系统，使机组各泵运转的时间不均匀，有时备用泵在一段时间不运行即会锈死。还需要人工小心监视泵站的运行，不利于泵站的效率提高，不能达到无人值守泵站的高标准工作状态。还未见有泵站的智能均衡控制方法及其装置的报道。
本发明目的是提供一种对泵站尤其是潜水排污泵站进行智能均衡控制的方法及其控制装置，自动关闭已长时间工作的台组而接通最短工作时间的台组，使每台泵的运行时间大致相同。当长期超低水位泵机不工作时，自动控制系统运行，以保证电泵不会锈死。在大功率的泵站(包括大功率的三台泵)启动，为避免对电网造成巨大的影响。使泵站达到高效工作，能及时显示故障和便于及时排除故障。
本发明目的以下述方法达到的一种对泵站的均衡控制方法，其特征是，在包括对2台组以上的泵站运行进行控制时，由水位高度自动投入运行泵台数，在水位不变或水位下降时，视水位高度投入运行的台泵数，水位升高时视水位高度增加投入台泵数，并自动计量每泵台组的运行时间，当每泵台组运行时间相差一定值时，断开长时间运行的泵台组，代之以起动运行时间短的泵台组。
其具体控制方法如下在最低设定水位时，所有泵停止运行，低水位报警。在第二水位高度时，所有泵停止运行，停止报警。在第三水位高度时，开时间最短一台泵。在第四水位高度时，开时间短的两台泵，泵同时起动时实行分时起动。在第五水位高度时，开所有泵，所有泵同时起动时实行分时起动运行。在最高水位时，所有泵分时起动运行，高水位报警。进一步详述参见下述。
本发明的进一步改进是设有自动故障检测程序，检测泵机的短路过载，电机过热，轴承超温，缺相，漏电，渗油，漏水。在泵机内设有相应传感器。如检测电机过热置于定子的热敏传感器，检测轴承超温的热敏传感器，在电机内腔设置的渗油传感器，漏水触点传感器，或者经过相应检测电路，经光耦或线性光耦并经模数转换电路由微处理器识别。
本发明所述对泵站运行进行均衡自动控制的装置如下构成包括微处理器及相应程序存储器和数据存储器，电源装置，D/A和A/D转换电路，显示及其驱动电路，I/O电路等用于对2台以上泵机，其特征是泵机的继电器通断由微处理器控制，微处理器的信号输入端连接水位信号和泵机传感器输出信号，水位电信号经运放电路和线性光耦变换电路连至A/D转换电路再连接微处理器总线，泵机内传感器电路经过开关光耦电路再连至微处理总线，微处理器的输出由数据总线连接I/O电路，I/O电路经过光耦再经过放大电路驱动泵机的工作继电器线圈的通断。
本发明装置的进一步改进是数据存储器用E2PROM用以对泵机工作计数。本发明的工作过程如下利用微处理的智能程序设计可以方便达到对泵机工作的自动控制，一旦泵机传感检测出故障开关信号时，由微处理器自动闭锁故障泵机，设有的液位传感及显示电路自动控制泵台组的开停，在水位高度设定(可任意设定)的值与检测到的测位值作比较时，可以决定投入工作的泵机台数，超高水位及高水位状况时，投入3台或2台组，在低水位时只控制一台泵机工作。由于累计每台泵机的工作时间，当泵机的工作时间差累计到一定值时，自动关闭已长时间工作的台组而接通最短工作时间的台组。例如，这里的工作时间差取8小时，可使每台泵的运行时间大致相同。
另外，当长期超低水位泵机不工作时，另设有定时运转程序，微处理的自动控制系统运行一小段时间，例如5-10秒钟，以保证电泵不会锈死。
对于一个大型泵站，可将泵编成2-3个泵组同以上方法及装置控制，此处不多赘述。在大功率的泵站(包括大功率的二台以上泵)启动时，为避免对电网造成巨大的影响，可对各泵采取分时启动即延时逐一启动工作泵。
本发明具有如下特点保证了自动和有效的泵机的运行，保证泵机工作在良好的状态并显示故障，可及时排除被智能显示的故障，故障排除前不能启动该泵从而保护了设备，不同的水位具有不同的壬作控制模式，保证了泵机的高效工作，由于果用了光电隔离和其它有关措施，保证了信号采样，传输，运算，控制正确可靠。本发明可以提高效率5％以上，可同清水泵相比美。当燃，本发明自动高效的控制清水泵也能取得良好的效果。
以下结合附图和通过实施例对本发明作进一步说明
图1为本发明微处理器及外设存储器电路图。
图2为本发明与图1对应的显示驱动电路及A/D，D/A转换电路图。
图3为本发明显示器驱动I/O电路图。
图4为本发明与图3对应的输入至I/O电路的光耦电路图。
图5为本发明与图3对应的从微处理器输出端连接的放大电路用以驱动数字显示屏。
图6为本发明与图3-5对应的插座连线图。
图7为放大液位传感器信号的放大电路和线性光耦电路图。
图8为图7的前级电路，即从液位传感器取出液位传感信号电路。
图9为使用检测渗漏传感器用探针时对上下探针取出传感信号进行放大的电路。
图10为对泵电机线圈定子和上下轴承的热敏信号进行放大的电路。
图11为缺相检测电路及其光耦电路。
图12为微处理器输出后的驱动电路，用以控制强电继电器。
图13为控制泵机运行的强电线路及传感器检测示意电路，对传感器的安装部位及显示屏参见专利申请97207243.8。
图14为与图13对应的继电器触点控制电路。
图15为微处理控制泵站的主程序框图。
图16为主程序框图中的中断程序框图。
图17，18为中断程序的两种状态下程序框图。
图19为本发明装置结构框图。
图19中给出了控制三台组泵的系统装置结构构成，包括计算机控制系统(微处理器)，运行故障显示屏，各台泵的采样信号器(传感器)信号和从液位探头经液位处理器后连到计算机系统，经运算后接输出控制电路和液位数显及运行故障图显。
如图所示，图1中微处理器IC1用8031.51型，相应连接晶振JZ，电源VCC，其数据端口和地址口D0-7，A8-15也连至信号输入插脚CZ1，微处理器的输出口P10-17通过放大电路IC5，BG18-19控制泵机运行继电器控制线圈的通断P0-P7。其具体连接过程如下图12中运行控制继电器CJ5由图3中P3连接，CJ5的触点又串联控制了图13，图14中的泵机运行继电器1C1的线圈。同理CJ8由P0控制，是故障继电器。CJ11是大功率泵机启动的延时继电器，由P7控制。
图2是图1相连的另一半，各连线连接以相同符号相对应，图2中键盘与显示控制电路IC20用8279，并与IC21及BG2-9一道构成了液位数字显示电路，IC9，IC10分别为A/D和D/A转换电路，在A/D电路的输入端IN-O输入经放大和光耦隔离输入的液位信号，并由A/D电路转换数字信号输入至微处理器。以下结合图7.8对此说明图8中从应力传感器(浸于液位中)的输出电位VI经电桥电路R7-R10，C4-C7，并经过运放比较放大A1，A2后输出，此输出端接图7中的VI，即运算放大器IC10B的输入端，经二极放大再经线性光耦017后至输出IN-O。
图3、4中，图4为从传感器及其放大电路(图9-11的输出)后，通过光耦021-028输至微处理器的接口电路(即图3中IC10)，并经过微处理器的运算后，从接口电路8255的输出端1A0-1A7并经放大器(图7中IC4-IC6)，连至故障显示屏相应指示灯或LED。
在图9至图11各电路图中图9中J2，J3为相应探针触点，经运放电路IC1A，ICB输出连至发光二报管，图10中J4对应定子热敏微继电器，JJ5，JJ6对应了上下轴承的热敏微继电器触点，均经过对应的运算放大器IC1C，IC1D后输出，图中已有详尽描述，此处不多述。图11中缺相检测电路是从三相电中通过耦合电容C8，C9，C14取样，并经过整流电路D3-6，经整流电路后连接发光二报管，图中连接光耦01，光耦输出J7可输至微处理器数据输入端口图9-图11的各输出端也可以再通过光耦输至微处理器信号输入端，并经过微处理器作数据处理后，再输出驱动各相应发光二报管。图13中也给出了显示反映的各部位状态信号，包括从机泵M1取出了渗油，漏水，过热J11-J16和经缺相检测电路的缺相信号，J16从运行主电路热继电IRJ取出的过载信号J17，在电机运行主电路上设有高分断路器DZ1，漏电保护器J15和降压启动用的交流接触器，自耦变压器LCL-3，TL。在图14中，辅助控制电路通过辅助继电器(运行和故障继电器)C5，C8对主回路控制继电器LCL的工作线圈通断进行控制。
泵机的控制方法实施例通过微处理器来实现，现结合微处理器框15-18来说明在图15主程序中，在经初化经过水位判断和故障判断至图16中断等程序，在中断服务程序中经过水位值采样和比较上次值判断后分别进入图17或图18的框图。如框图中所示，图17、图18中将水位高度设定六个区域，在不同区域的水位可决定泵机的开关，同时通过计时(数据)存储器IC4记录的各台泵运行时间比较，决定各台泵的工作切换，使各泵的工作时间大致均衡。
未及详述的在图中均有明示，多为常规电路，与说明书一道构成本发明的技术解决方案的内容。
权利要求
1.一种泵站的智能均衡控制方法，其特征是，在包括对2台组以上的泵站运行进行控制时，由水位高度自动投入运行泵台数，在水位不变或水位下降时，视水位高度投入运行的台泵数，水位升高时视水位高度增加投入台泵数，并自动计量每泵台组的运行时间，当每泵台组运行时间相差一定值时，断开长时间运行的泵台组，代之以起动运行时间短的泵台组。
2.由权利要求1所述的泵站的智能均衡控制方法，其特征是在最低设定水位时，所有泵停止运行，低水位报警，第二水位高度时，所有泵停止运行，停止报警。在第三水位高度时，开时间最短一台泵。在第四水位高度时，开时间短的两台泵，泵同时起动时实行分时起动。在第五水位高度时，开所有泵，所有泵同时起动时实行分时起动运行。在最高水位时，所有泵分时起动运行，高水位报警。
3.一种泵站的智能均衡控制装置，包括微处理器及相应程序存储器和数据存储器，电源装置，D/A和A/D转换电路，显示及其驱动电路，I/O电路等用于对2台以上泵机，其特征是泵机的继电器通断由微处理器控制，微处理器的信号输入端连接水位信号和泵机传感器输出信号，水位电信号经运放电路和线性光耦变换电路连至A/D转换电路再连接微处理器总线，泵机内传感器电路经过开关光耦电路再连至微处理总线，微处理器的输出由数据总线连接I/O电路，I/O电路经过光耦再经过放大电路驱动泵机的工作继电器线圈的通断。
4.由权利要求3所述的泵站的智能均衡控制装置，其特征是数据存储器用E2PROM用以对泵机工作计数
5.由权利要求3所述的泵站的智能均衡控制装置，其特征是从传感器及其放大电路后，通过光耦(021-028)输至微处理器的接口电路。
6.由权利要求1所述的泵站的智能均衡控制方法，其特征是泵机传感检测出故障开关信号时，由微处理器自动闭锁故障泵机。
7.由权利要求1所述的泵站的智能均衡控制方法，其特征是当泵机的工作时间差累计到一定值时，自动关闭已长时间工作的台组而接通最短工作时间的台组。
8.由权利要求1所述的泵站的智能均衡控制方法，其特征是当长期超低水位泵机不工作时，另设有定时运转程序，微处理的自动控制系统运行一小段时间，例如5-10秒钟，以保证电泵不会锈死。
9.由权利要求1所述的泵站的智能均衡控制方法，其特征是对于一个大型泵站，可将泵编成2-3个泵组同以上方法及装置控制。
10.由权利要求1所述的泵站的智能均衡控制方法，其特征是在大功率的泵站(包括大功率的二台以上泵)启动时，为避免对电网造成巨大的影响，可对各泵采取分时启动即延时逐一启动工作泵。
全文摘要
一种泵站的智能均衡控制方法，其特征是，在包括对2台组以上的泵站运行进行控制时，由水位高度自动投入运行泵台数，在水位不变或水位下降时，视水位高度投入运行的台泵数，水位升高时视水位高度增加投入台泵数，并自动计量每泵台组的运行时间，当每泵台组运行时间相差一定值时，断开长时间运行的泵台组，代之以起动运行时间短的泵台组。本发明保证了自动和有效的泵机的运行，保证泵机工作在良好的状态并显示故障，不同的水位具有不同的工作控制模式，保证了泵机的高效工作。
文档编号G05B15/00GK1163426SQ9710685
公开日1997年10月29日 申请日期1997年2月27日 优先权日1997年2月27日
发明者毕宽社, 汪升丹, 成伟明 申请人:无锡太平洋泵业制造有限公司