水泵全扬程工作控制方法及控制器、水泵与流程

本发明涉及水泵技术领域，尤其是涉及水泵的控制技术领域，具体是涉及一种水泵全扬程工作控制方法及控制器、水泵。

背景技术：

随着人们生活水平以及对自动化要求的提高，水泵的自动化控制越来越普遍，解决了水泵在使用过程中需要手动去启停的步骤，提高了效率；尤其在民用及农用领域的供水系统，对自动化控制的水泵的需求越来越大。

在民用及农用领域的水泵大致可分为自吸泵、喷射泵、潜水泵等几种类型；目前，为提高水泵的自动化程度，使用传感器技术来对水泵的压力信号和水流信号进行检测，并通过控制器对水泵的启停进行智能控制，以达到水泵的自动启停。

目前，普遍使用的是流量开关传感器和压力开关传感器，这类传感器输出的是开关量信号，控制器则根据所接收的压力开关量信号和/或水流开关量信号，对水泵的启停进行控制；但因这类传感器本身结构因素影响，导致检测精度较低，比如流量开关传感器对小流量供水的水流信号是无法检测到的，大多数流量开关传感器的检测精度在50ml/s水流速度，即使检测精度较高的也只能达到10ml/s水流速度，因此，存在控制盲区，或造成水泵的频繁启停，造成水泵使用寿命降低；为获得较佳的控制水泵，一般需要压力开关传感器和流量开关传感器同时使用，因此，也对水泵结构提出了较高的要求，使得水泵结构变得相对复杂，提高了生产成本。

另外，也有使用压力传感器，该类传感器可以对水泵的压力进行实时检测，并输出压力模拟量信号或数字信号至控制器，控制器根据接收到的压力信号对水泵的启停进行控制；目前，使用该方法进行控制的水泵需要在水泵上电后对启动压力和停止压力进行设定，水泵将根据设定的启动压力和停止压力进行自动启停控制；然而，由于水的不可压缩性，从停止压力下降至启动压力时间极短，即使水泵配置有压力缓冲罐，也只能有限地延长从停止压力下降到启动压力的时间；因此，在使用过程中，不可避免地造成水泵频繁启停，给水泵的使用寿命带来严重影响。

为解决水泵的频繁启停，在用水时应尽量保持水泵运转；目前，有部分厂家则采用同时使用流量开关传感器和压力传感器，其控制方法是，预先对水泵的启动压力和停止压力进行设定，当流量开关传感器检测到水流信号时，水泵保持持续运转，当水流信号断开时，水泵根据启动压力和停止压力进行控制启停控制；该方法与同时使用压力开关传感器和流量开关传感器的方法原理相同，为减少水泵的启停频率的关键是流量开关传感器的精度，在流量开关传感器无法检测的水流速度供水时，水泵也不可避免频繁启停；同时由于压力传感器相对于压力开关传感器的成本较高，提高了水泵的生产成本。

此外，由于民用及农用水泵的成本限制，目前水泵厂家所选用的压力传感器的测量精度较低，而且存在测量基准波动问题，在水泵使用过程中，造成压力传感器所检测到的压力与水泵的实际供水压力不相符合，给水泵的供水压力控制带来影响。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水泵全扬程工作控制方法，使用压力传感器检测水泵的运行压力，通过控制器自动计算水泵的停止压力，来控制水泵的启停；实现对水泵的全扬程工作控制，减少了水泵的启停频率，并不受压力传感器的测量精度影响，为用户提供稳定供水压力；同时，提供了一种水泵缺水检测方法和一种供水系统漏水检测方法。

本发明的另一目的是提供一种控制器，具有使用水泵全扬程工作控制方法控制水泵启停的功能。

本发明的另一目的是在于提供一种水泵，为使用水泵全程工作控制方法控制的水泵，具有启停频率低、结构简单、供水压力稳定以及成本低等优点。

本发明所采用的技术方案是：

一种水泵全扬程工作控制方法，包括控制器，用于连接外部电源和控制水泵的启停；压力传感器，用于检测水泵的的压力，并输出压力信号至控制器；包括以下步骤，

S101，启动水泵，读取水泵的运行压力P_x；

S102，待水泵的运行压力P_x上升至一个压力值并持续T秒钟不再上升，则记录所述压力值为P，并停止水泵；所述T为1-180；

S103，当水泵压力下降至P_y时，启动水泵，其中P_y≤P-ΔP，所述ΔP＞0；

S104，当水泵运行压力P_x≤P-P_z，保持水泵运转；当水泵运行压力P_x＞P-P_z，则切换至步骤S102；其中，ΔP＞P_z＞0。

进一步地，所述P_y为预先设定。

进一步地，所述步骤S103，当水泵压力下降至P_y时，延时t秒启动水泵，其中P_y≤P-ΔP，所述ΔP＞0，所述1＞t＞0。

进一步地，当水泵持续运转M分钟，所述P_x≤P₂，则停止水泵，并输出缺水信号；其中，P₂为小于水泵在出水口全开时的正常供水压力，所述M为0.1-15。

优选地，所述步骤S101，每次上电时启动水泵，读取水泵的运行压力P_x。

优选地，所述步骤S101，每次上电时延时N秒启动水泵，读取水泵的运行压力P_x，其中N为1-10。

优选地，包括步骤，当水泵停止时间超过Q小时，重新开始执行步骤S101。

进一步地，记录水泵每一次停止后的压力维持在P₀的时间，记为维持时间，其中，0.9P≤P₀≤1.1P；当连续E小时内，所述维持时间均小于F秒，则输出漏水信号，所述F为1-60。

一种控制器，所述控制器包括使用上述任一项所述的水泵全扬程工作控制方法控制水泵的控制电路板；所述控制电路板包括，

单片机，用于储存数据和执行软件程序、接收压力信号并输出信号；

继电器，用于控制水泵的通断电，并与驱动模块连接；

驱动模块，与单片机连接，用于控制继电器开关；

显示屏，与单片机连接，用于显示压力、故障代码；

电路模块，用于单片机和继电器供电。

一种水泵，所述水泵为使用上述任一项所述的水泵全扬程工作控制方法控制的水泵，包括控制器、压力传感器和止回阀；其中，所述压力传感器用于检测水泵的出口压力，并输出压力信号至控制器；所述控制器用于连接外部电源，并控制水泵的启停；所述止回阀设置在所述压力传感器的上游。

本发明的有益效果是：

上述水泵全扬程工作控制方法，使用压力传感器检测水泵的运行压力，通过控制器自动计算水泵的停止压力，来控制水泵的启停，实现对水泵的全扬程工作控制，减少了水泵的启停频率；此外，若压力传感器基准发生变化或供水系统发生改变，控制器可自动感应计算并调整水泵的停止压力，来控制水泵的启停，并不受压力传感器的测量精度以及供水系统改变影响，始终为用户提供稳定供水压力。

同时，本发明所提供水泵缺水检测方法，可以有效防止水泵因缺水长时间空转，进而影响水泵的使用寿命，进一步避免造成电能的浪费。

此外，本发明所提供的供水系统漏水检测方法，进一步提高了水泵的智能化程度，让用户可以获知供水系统存在漏水，并可根据漏水信号来尽早消除漏水点，避免因漏水带来的损失。

本发明还提供一种控制器，具有使用水泵全扬程工作控制方法控制水泵启停的功能。

本发明所提供的一种水泵，为使用水泵全程工作控制方法控制的水泵，具有启停频率低、结构简单、供水压力稳定以及成本低等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种水泵的结构示意图；

图2为本发明实施例1的一种水泵控制模块连接示意图；

图3为本发明实施例2的一种水泵全扬程工作控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例2的一种水泵全扬程工作控制方法的控制逻辑示意图；

图5为本发明实施例2的一种带漏水检测的水泵全扬程工作控制方法的流程示意图；

图6为本发明实施例2的另一种水泵全扬程工作控制方法的控制逻辑示意图；

图7为本发明实施例3的一种控制器的各功能模块连接示意图。

具体实施方式

实施例1

结合图1和图2所示的一种水泵，包括泵体5、进水口6、出水口4、基座7、控制器1、压力传感器2和止回阀3；其中，所述进水口6为水泵的低压力端，所述出水口4为水泵的高压力端，出水口4和进水6均与泵体连接；所述压力传感器2用于检测水泵的出口压力，并输出压力信号至控制器1；所述控制器1用于连接外部电源，并控制水泵的启停；所述止回阀3设置在出水口4处并位于压力传感器2的上游。

实施例2

如图3和图4所示，上述实施例1所述的水泵全扬程工作控制方法，包括以下步骤，

S101，启动水泵，读取水泵的运行压力P_x；

S102，待水泵的运行压力P_x上升至一个压力值并持续T秒钟不再上升，则记录所述压力值为P，并停止水泵；所述T为1-180；

S103，当水泵压力下降至P_y时，启动水泵，其中P_y≤P-ΔP，所述ΔP＞0；

S104，当水泵运行压力P_x≤P-P_z，保持水泵运转；当水泵运行压力P_x＞P-P_z，则切换至步骤S102，其中ΔP＞P_z＞0。

进一步地，所述P_y为预先设定；可以在水泵出厂时由厂家设定，或由用户根据供水需求在使用水泵时进行设定。

更进一步地，所述步骤S103，当水泵压力下降至P_y时，延时t秒启动水泵，其中P_y≤P-ΔP，所述ΔP＞0，所述1＞t＞0；所述延时t秒启动水泵，可以避免因用水量较大时，压力下降速度过快，导致水泵通断电时间过短而对水泵电机造成不良影响。

优选地，所述步骤S101，每次上电时启动水泵，读取水泵的运行压力P_x。

优选地，所述步骤S101，每次上电时延时N秒启动水泵，读取水泵的运行压力P_x，其中N为1-10。

进一步地，结合图5所示，上述水泵全扬程工作控制方法，还包括步骤S105，记录水泵每一次停止后的压力维持P₀的时间，记为维持时间，其中，0.9P≤P₀≤1.1P；当连续E小时内，所述维持时间均小于F秒，则输出漏水信号，所述F为1-60。

具体示例：结合图6所示的另一种水泵全扬程工作控制方法的具体控制流程的逻辑关系是，A）水泵在上电后延时3秒启动运转；

B-1）若水泵持续运转1分钟，压力传感器检测到水泵的压力低于0.5bar，则由控制器控制水泵停止运转，并输出水泵缺水信号；B-2）若水泵检测到压力上升并至一个压力值P（P≥0.5bar），并持续5秒钟不再上升，则记录P，并停止水泵运转，同时监测压力下降情况；

C-1）若压力下降大于或等于1bar，则启动水泵并监测压力；D-1）若水泵持续运转1分钟，压力传感器检测到水泵的压力低于0.5bar，则由控制器控制水泵停止运转，并输出水泵缺水信号；D-2）若压力上升，则比较水泵当前压力与（P-0.2bar）的大小，E-1）当前压力小于（P-0.2bar）则维持水泵运转，E-2）当前压力大于或等于（P-0.2bar）时则重新执行上述B-2步骤；C-2）若压力下降小于1bar则维持水泵停止；若水泵维持停止超过72小时，则启动水泵，并重新执行上述B-2步骤。

一般配置有压力传感器的民用水泵可通过上述水泵全扬程工作控制方法实现水泵的全扬程工作控制，包括家庭用水泵、农用水泵等；尤其适合用于所配置的压力传感器检测精度不高的水泵，比如压力传感器的检测精度在0.1bar时也可以实现对水泵的全扬程工作控制，甚至当压力传感器检测基准产生偏差时，对使用上述水泵全扬程工作控制方法的水泵也不产生影响。

基本原理是：当水泵运转时，只要出水口开度不变，水泵压力将保持动态平衡，此时可以读取到一个压力值；当出水口被关闭时，水泵压力将升高，最终达到一个压力值并保持动态平衡，此时读取到的压力值则是水泵的封闭扬程（即最高运行压力）；若水泵运转时压力低于封闭扬程则说明出水口有开度，进一步说明用户在用水，水泵需要保持持续运转以维持正常供水压力；当用水停止后，水泵压力将上升至封闭扬程，并延时停泵；实现了用水时水泵自动启动，不用水时水泵自动停止，且水泵在用水过程中不频繁启停，对不同类型的水泵都适应，提高了水泵的自动化程度。

实施例3

结合图7所示的一种控制器，为可以实现实施例2所述的任一项水泵全扬程工作控制方法对水泵进行控制的控制电路板；所述控制电路板包括，

单片机11，用于储存数据和执行软件程序、接收压力信号并输出信号；

继电器31，用于控制水泵的通断电，并与驱动模块21连接；

驱动模块21，与单片机11连接，用于控制继电器31开关；

显示屏41，与单片机11连接，用于显示压力、故障代码；

电路模块51，用于单片机11和继电器31供电。

上述控制器可以配合压力传感器设置于待控制水泵的出口管道上，也可以设置在配备有压力传感器的水泵的基座或外壳上，对水泵的进行全扬程工作控制，提高水泵的自动化和智能化程度，为用户用水提供便捷。