防爆型水泵控制箱的制作方法

本发明属于煤矿井下自动化控制技术领域，尤其是涉及一种防爆型水泵控制箱。

背景技术：

目前，对于井下的水泵控制主要有两种类型：第一种，针对各个电动阀门配相关控制箱，每个阀门都需人工参与，人为判断开关顺序和所需满足的条件，使系统运行。这种系统存在的问题是系统对人员的要求很高，系统也很繁琐，水泵启动和停机的所有过程均需人工操作，非常复杂，而井下受电源、空间、距离等影响较大。第二种，在这些各个电动阀门相关控制箱的基础上再增加一台编程控制箱，通过收集从各控制箱来的信号，经编程控制箱处理再按相应的顺序去控制各个阀门和起停泵。此类系统似乎解决了自动控制的问题，但系统还是很复杂，控制箱的数量多，而且一旦编程箱或通讯出现问题，系统还是会瘫痪。综上所述，现有技术中矿用水泵综合自动控制系统结构复杂，给操作和维护带来了很大的困难和不便。当前矿井排水系统对自动化控制的需求越来越紧迫，因此开发设计简单、集成、可靠、易操作维护、安全的水泵综合控制系统迫在眉睫。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种防爆型水泵控制箱，其计新颖合理，安装简单，操作使用方便，调试维护方便，自动化程度高，功能完备，安全性能好，可靠性高，故障率低，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种防爆型水泵控制箱，包括箱体和安装在箱体内的水泵综合自动控制系统，其特征在于：所述水泵综合自动控制系统包括用于对水泵电机、安装在水泵排水管路系统中的电动闸阀和射流阀进行控制的控制逻辑电路以及与外电源连接且给系统中各用电单元供电的电源调理电路，所述控制逻辑电路的输入端接有用于输入控制选择信号的控制选择电路和用于对输入到控制逻辑电路中的信号进行处理的信号处理电路，所述信号处理电路的输入端接有信号采集电路，所述信号采集电路的输入端与安装在水泵排水管路系统中的真空传感器和压力传感器连接，所述控制逻辑电路的输出端与用于启停水泵电机的高压隔爆配电开关连接且接有用于驱动电动闸阀的电动闸阀驱动电路、用于驱动射流阀的射流阀驱动电路和用于显示指示系统工作状态的显示指示电路；所述控制选择电路和显示指示电路均外露在箱体的外表面上。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：包括用于检测系统运行故障的故障检测电路和接在故障检测电路输出端且用于判断系统故障类型的故障判断电路，所述故障判断电路的输出端与控制逻辑电路的输入端连接。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：所述故障检测电路包括与高压隔爆配电开关连接并用于对高压隔爆配电开关所输出的故障信号进行采集的故障信号采集电路、与外电源连接并用于检测外电源相序的电源相序检测电路、与电源相序检测电路连接的缺相反馈电路、与电动闸阀驱动电路连接并用于检测电动闸阀时序控制信号的电动闸阀时序控制判断电路和与射流阀驱动电路连接并用于检测射流阀时序控制信号的射流阀时序控制判断电路，所述电源相序检测电路的输出端与信号采集电路的输入端连接，所述故障信号采集电路的输出端、缺相反馈电路的输出端、电动闸阀时序控制判断电路的输出端和射流阀时序控制判断电路的输出端均与故障判断电路的输入端连接。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：包括用于对电源相序进行纠正的相序纠正电路以及用于对水泵电机的启停、电动闸阀的行程和射流阀的行程进行安全保护的安全保护电路，所述相序纠正电路的输入端与电源相序检测电路连接，所述相序纠正电路的输出端与电动闸阀驱动电路和射流阀驱动电路连接，所述安全保护电路的输入端与控制逻辑电路的输出端连接，所述安全保护电路的输出端与高压隔爆配电开关、电动闸阀和射流阀连接。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：所述安全保护电路包括短路保护电路、过载保护电路、欠压保护电路、过力矩保护电路和断相保护电路。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：包括用于连接外部dcs的dcs接口电路，所述dcs接口电路与控制逻辑电路相接。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：包括与电源调理电路相接的漏电保护电路。

上述的防爆型水泵控制箱，其特征在于：所述控制选择电路包括就地远方选择电路、射流水源选择电路、手动自动选择电路和出水管路选择电路，所述就地远方选择电路、射流水源选择电路、手动自动选择电路和出水管路选择电路均与控制逻辑电路连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明是一个独立的水泵控制单元，专为矿井下单台水泵自动排水而设计，一台水泵只要配一台本发明所述的自动控制箱，不再需要其它控制箱和接线箱，自动化程度高，设计新颖合理，安装简单。

2、本发明采用纯硬件电路设计，系统中设计了故障检测电路、故障判断电路、安全保护电路等，能够实时地对系统运行故障进行检测判断并采取相应的保护措施，本发明的功能完备，调试维护方便，故障率低。

3、本发明的安全性能好，可靠性高，操作使用方便，能够很好地满足矿井自动化排水的需求。

4、本发明的实用性强，使用效果好，便于推广使用。

综上所述，本发明设计新颖合理，安装简单，操作使用方便，调试维护方便，自动化程度高，功能完备，安全性能好，可靠性高，故障率低，实用性强，解决了现有技术中矿用水泵综合自动控制系统结构复杂、控制箱的数量多、系统容易发生瘫痪等缺陷和不足，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例1的电路框图;

图2为本发明实施例2的电路框图;

附图标记说明：

1-水泵电机；2-电动闸阀；3-射流阀；

4-控制逻辑电路；5-外电源；6-电源调理电路；

7-1-就地远方选择电路；7-2-射流水源选择电路；

7-3-手动自动选择电路；7-4-出水管路选择电路；

8-信号处理电路；9-信号采集电路；10-真空传感器；

11-压力传感器；12-高压隔爆配电开关；

13-电动闸阀驱动电路；14-射流阀驱动电路；

15-显示指示电路；16-故障信号采集电路；17-漏电保护电路；

18-1-电源相序检测电路；18-2-缺相反馈电路；

18-3-电动闸阀时序控制判断电路；18-4-射流阀时序控制判断电路；

19-故障判断电路；20-相序纠正电路；21-安全保护电路；

22-dcs接口电路。

实施例1

如图1所示，本发明包括箱体和安装在箱体内的水泵综合自动控制系统，所述水泵综合自动控制系统包括用于对水泵电机1、安装在水泵排水管路系统中的电动闸阀2和射流阀3进行控制的控制逻辑电路4以及与外电源5连接且给系统中各用电单元供电的电源调理电路6，所述控制逻辑电路4的输入端接有用于输入控制选择信号的控制选择电路和用于对输入到控制逻辑电路4中的信号进行处理的信号处理电路8，所述信号处理电路8的输入端接有信号采集电路9，所述信号采集电路9的输入端与安装在水泵排水管路系统中的真空传感器10和压力传感器11连接，所述控制逻辑电路4的输出端与用于启停水泵电机1的高压隔爆配电开关12连接且接有用于驱动电动闸阀2的电动闸阀驱动电路13、用于驱动射流阀3的射流阀驱动电路14和用于显示指示系统工作状态的显示指示电路15；所述控制选择电路和显示指示电路15均外露在箱体的外表面上。

本实施例中，本发明还包括用于检测系统运行故障的故障检测电路和接在故障检测电路输出端且用于判断系统故障类型的故障判断电路19，所述故障判断电路19的输出端与控制逻辑电路4的输入端连接。

本实施例中，所述故障检测电路包括与高压隔爆配电开关12连接并用于对高压隔爆配电开关12所输出的故障信号进行采集的故障信号采集电路16、与外电源5连接并用于检测外电源5相序的电源相序检测电路18-1、与电源相序检测电路18-1连接的缺相反馈电路18-2、与电动闸阀驱动电路13连接并用于检测电动闸阀2时序控制信号的电动闸阀时序控制判断电路18-3和与射流阀驱动电路14连接并用于检测射流阀3时序控制信号的射流阀时序控制判断电路18-4，所述电源相序检测电路18-1的输出端与信号采集电路9的输入端连接，所述故障信号采集电路16的输出端、缺相反馈电路18-2的输出端、电动闸阀时序控制判断电路18-3的输出端和射流阀时序控制判断电路18-4的输出端均与故障判断电路19的输入端连接。所述控制选择电路包括就地远方选择电路7-1、射流水源选择电路7-2、手动自动选择电路7-3和出水管路选择电路7-4，所述就地远方选择电路7-1、射流水源选择电路7-2、手动自动选择电路7-3和出水管路选择电路7-4均与控制逻辑电路4连接。

本发明是一个独立的水泵控制单元，专为矿井下单台水泵自动排水而设计，当水仓水位达到一定高度时，启动系统，控制逻辑电路4通过射流阀驱动电路14驱动安装在自来水管路或给水管网管路上以及安装在给水管路与排水管路之间的管路上的射流阀3打开，此时真空传感器10开始得到负压值，真空传感器10实时检测到的负压值依次通过信号采集电路9和信号处理电路8输出给控制逻辑电路4，控制逻辑电路4将真空传感器10所检测到的负压值与预先存储在其中的设定负压值相比较，当所检测到的负压值达到设定负压值时，说明水泵腔体已充满水，此时，控制逻辑电路4通过射流阀驱动电路14驱动安装在自来水管路或给水管网管路上以及安装在给水管路与排水管路之间的管路上的射流阀3关闭，控制逻辑电路4得到射流阀3关到位的信号后通过控制高压隔爆配电开关12启动水泵电机11，水泵电机11带动水泵运行，此时压力传感器11开始得到正压值，压力传感器11实时检测到的正压值通过信号采集电路9和信号处理电路8输出给控制逻辑电路4，控制逻辑电路4将压力传感器11所检测到的正压值与预先存储在其中的设定正压值相比较，当所检测到的正压值达到设定正压值时，控制逻辑电路4通过电动闸阀驱动电路14驱动安装在水泵排水管路上的电动闸阀2打开，此时水顺利地经出水管网排出矿井，当排水完成后，控制逻辑电路4先通过电动闸阀驱动电路14驱动安装在水泵排水管路上的电动闸阀2关闭，然后通过控制高压隔爆配电开关12关闭水泵电机11，水泵停止运行。

另外，通过设计接在控制逻辑电路4输入端的控制选择电路，使得本发明具备了就地远方选择、射流水源选择、手动自动选择和出水管路选择的功能。通过设计故障检测电路和故障判断电路19，使得本发明能够实时地对高压隔爆配电开关故障、电源缺相、时序控制错乱、短路、过载、欠压、过力矩等系统运行故障进行实时检测和判断并输出给控制逻辑电路4，控制逻辑电路4对控制过程进行实时调整，并通过显示指示电路15实时地对系统开阀、关阀、水泵运行等工作状态以及各种故障进行显示指示，方便工作人员及时采取相应措施，保证了系统运行的安全性和可靠性。

实施例2

如图2所示，本实施例与实施例1不同在于：本发明还包括用于对电源相序进行纠正的相序纠正电路20以及用于对水泵电机1的启停、电动闸阀2的行程和射流阀3的行程进行安全保护的安全保护电路21，所述相序纠正电路20的输入端与电源相序检测电路18-1连接，所述相序纠正电路20的输出端与电动闸阀驱动电路13和射流阀驱动电路14连接，所述安全保护电路21的输入端与控制逻辑电路4的输出端连接，述安全保护电路21的输出端与高压隔爆配电开关12、电动闸阀2和射流阀3连接。本发明还包括用于连接外部dcs的dcs接口电路22，所述dcs接口电路22与控制逻辑电路4相接，只需通过dcs接口电路22连接plc编程箱，并将plc编程箱通过光缆通讯至地面主控室上位监控机，便能方便地实现全矿井联网无人职守，当以太网或plc发生故障时，本发明也能独立控制单台水泵的自动运行。本发明还包括与电源调理电路6相接的漏电保护电路17，能够实时地对漏电进行保护，保证了操作安全。

本实施例中，所述安全保护电路21包括短路保护电路、过载保护电路、欠压保护电路、过力矩保护电路和断相保护电路。

通过设计安全保护电路21，能够在故障检测电路和故障判断电路19输出故障信号给控制逻辑电路4时，控制逻辑电路4输出相应的控制信号给安全保护电路21，实现短路保护、过载保护、欠压保护、过力矩保护和断相保护等保护功能，提高了系统的自动化程度，进一步保证了系统运行的安全性和可靠性。

综上所述，一台水泵只要配一台本发明所述的自动控制箱，不再需要其它控制箱和接线箱，就能自动控制一台水泵。本发明采用纯硬件电路设计，安装简单，调试维护方便，故障率低，能够很好地满足矿井自动化排水的需求。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。