专利名称:水泵节电运行控制装置的制作方法
本实用新型涉及一种水泵节电运行控制装置。
使用水泵或水泵组，通过有压水管向用水单位供水时，由于用水量是不断变化的，希望供水量也在保持一定压力的条件下随之变化，以达到节电的目的，因为水泵耗用的电功率是随流量增大而增大的。
目前的做法是通过对流量计的监视，用手动方式控制水泵组的开机或停机。用这种方式控制精度低，做不到流量和压力的及时跟踪调节，且依赖于操作者的能力和责任心。至于阀门的开度则一般不实施控制。在多数场合，实际上并不控制，即让水泵全部常开，这样做电能浪费极大。
本实用新型的目的在于提供一种能自动进行流量和压力跟踪并及时控制水泵组开机或停机、并能调节阀门开度的控制装置，以实现水泵组的经济运行，求得最佳节电效果。
本实用新型是基于以下的原理在由若干台水泵组成的管路供水系统内，总的流量和压力是有一定相关关系的。在以流量Q为横座标压力P为纵座标的平面直角座标系内，每一对对应的Pi和Qi都可在座标内找到一个相应的点。把这些点连接起来，就可得到一条平滑的曲线段，这就是该系统的P－Q关系曲线。在这段曲线上可以找到若干个区分点，把曲线段分成若干个区间，分别表示水泵开机若干台数时的工作区间。在每个区间内还可以分若干个(理论上是连续的)小区间，代表每台泵的阀门处于不同开度时的工作状态。这样，知道某一对参数(Pi和Qi)，就可以在曲线上找到某一相应的点，即找到相应的工作状态——开机的台数和阀门的开启度。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的除了电源部分、信号指示面板和一个箱体以外(1)使用两个传感器流量传感器和压力传感器，其功能是进行工作点的即时跟踪。
(2)设一个控制电路，对传感器来的流量信号和压力信号进行连续的处理和逻辑运算，并输出控制信号，以调节水泵开机的台数和各台水泵阀门的开启度的大小。该控制电路的特点是整形放大电路之后有若干个分区电路。分区电路的功能是把信号进行比较分区，然后进入逻辑功放电路。
(3)在每台水泵上设一个阀门启闭伺服机构。
与现有技术相比，本控制装置具有以下优点(1)由于同时使用两个(流量和压力)传感器，对流量和压力进行即时跟踪，自动调节水泵的开机台数和阀门的开启度，提高了控制的精度和质量；(2)完全做到了控制的自动化和智能化；(3)使水泵组始终处于最佳运行状态，大大节约了电能。与目前普遍的不控制的情况相比，可节电30％左右。
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明。
图1是压力流量关系曲线图。图1显示了一种由四台水泵组成的管路供水系统的情况。(1)为其P－Q曲线示意图，(2)为其管路系统示意图。(J1)、(J2)、(J3)和(J4)为四台水泵机组。(F1)、(F2)、(F3)和(F4)为上述四台泵的阀门。Q为总管上的流量，P为其压力。从(2)可以看到，整个曲线段AE，由B、C、D三个区分点分为四个区间。AB段(Ⅰ)为开一台泵(J1)时的工作区间，BC段(Ⅱ)为开两台泵(J1)和(J2)时的工作区间。余类推。AB段内的小区间则表示(J1)泵的阀门(F1)处于不同开度时的流量。例如，图中所示，a点为较小开度、b点为较大开度。余类推。图上的任意点n(总流量Qn、压力Pn)则表示下述工作状态(J1)、(J2)开机(J3、J4停机)、(F1)阀门全开、(F2)处于较大开度。
图2是本控制装置的控制电路部分的方框图。从图2可以看到，本控制装置有两个连续的输入信号来自压力传感器的压力信号Pi和来自流量传感器的流量信号Qi。Pi和Qi信号进入一个整形放大－比较分区电路(3)，然后再进入下面的逻辑功放电路。控制执行信号有两组(j1、j2、j3、j4)和(f1、f2、f3、f4)，分别控制水泵的开机或停机的台数和控制各阀门的开启度。
图3是本控制装置的控制电路图，也是由四台水泵组成的系统。在整形放大－比较分区电路(3′)内运算放大器(1)和(2)分别担任压力信号(Pi)和流量信号(Qi)的整形放大。差分运算放大器(3)、(4)、(5)、(6)担任分区比较，分别对应于四个水泵(J1、J2、J3、J4)。通过调节电位器(R1)、(R2)、(R3)、(R4)，设定不同的区间电平。经逻辑运算后，信号(j1)、(j2)、(j3)、(j4)，(高电平或低电平)分别经功率放大后使晶体管继电器吸合或释放，然后作用于相应的主控电路的合闸回路，使相应的水泵开机或停机。差分运算放大器(7)、(8)担任区间内比，即前述的在每个区间内划分小区间，其输出信号分别到相应的逻辑门电路，成为阀门开大或关小的条件，逻辑运算后的输出信号(f1、f2、f3、f4)经功率放大后使晶体管继电器吸合或释放，作用于对应的伺服机构，使阀门开大或关小。
上图省略了电源部分和功能部分电路，其为通用电路。
阀门启闭伺服机构，当阀门是闸阀时，可以是普通的交流伺服电动机；当阀门为蝶阀时，可以是自整角机。
图4为水泵主控电路(4)和信号电路(5)。(JRX)为前述功率放大电路中开／停机控制的晶体管继电器常开接点。(JRX)闭合时，中间继电器(JX)励磁，使电动机合闸(QC)，电动机启动。经时间继电器(SJ)延时后，起动接触器(JSC)把起动电抗器短路，水泵正常运转。(KS)为真空泵接触器。(JRT1)、(JRT2)为前述功率放大电路中阀位控制晶体管继电器的切换接点。(JRT1)闭合时，伺服电机(SD)正转，阀门开大；(JRT2)闭合时，伺服电机(SD)反转，闭门关小。阀门的开度位置与流量、压力是对应的。
(XD1)为起动指示，(XD2)为运转指示，(XD3)为真空泵工作指示，(XD4)和(XD5)分别为阀门上限和下限指示。(FM1)和(FM2)分别为伺服电机正转和反转蜂呜器。
图4只画出一个水泵一阀门单元的情况，实际数量可以是若干个，如本实施例为四个单元。
图5为水泵主电路图。其中DK为起动电抗器。QC为合闸接触器接点，JSC为起动接触器接点。
图6为伺服电机主电路图。ZS1为正转接点，ZS2为反转接点。
图1为本控制装置的一种实施例的外形和面板布置图。所示亦为四台水泵组成的管路供水系统的情况。图中，(6)为电源指示，(7)和(8)分别为流量和压力指示，(9)为开机台数指示，(10)为阀门上下限跟踪指示，(11)为流量和压力表计，(12)为手动－自动转换开关，(13)为电源开关。
上述实施例均涉及由四台水泵组成的管路供水系统的情况。本控制装置可以适用于任意台数水泵组成的系统。
本控制装置原则上也适用于其他泵类(如浆泵)、和风机类的场合。
本控制装置的控制电路中的整形放大－比较分区电路，如图2中的(3)及图3中的(3′)所示，也可以用在其他多种控制场合。其传感器的数量可以是一个或一个以上。例如，用于水泵直流电机的调速，可以只用流量传感器。信号经整形放大和比较分区后，不同电平的多个分点可分别对应于可控硅的各导通角，控制直流电机的工作电压，从而调节直流电机的转速，实现直流电机拖动系统闭环控制。又如，改换传感器种类，可以用于化工供料系统，控制加料量多少；也可以用于冶金轧钢机系统，调节轧辊，控制所轧制钢板的厚度，等等。
权利要求
1.一种水泵节电运行控制装置，包括电源部分、信号指示面板和一个箱体；其特征在于(1)有两个传感器-流量传感器和压力传感器；(2)有一个包括若干个分区电路在内的控制电路，其作用是对传感器来的流量信号和压力信号进行连续的处理和逻辑运算，输出控制执行行信号，调节水泵开机的台数和各台水泵阀门开启度的大小；(3)每台水泵阀门上有一个阀门启闭伺服机构。
2.权利要求
1所述的控制装置，其特征在于所述传感器有两组，分别是流量传感器组和压力传感器组。
3.权利要求
2所述的控制装置，其特征在于所述的两组传感器，每组内各个传感器的量程大小是不相同的。
4.权利要求
1至3所述的控制装置，其特征在于所述伺服机构是普通的伺服电动机。
5.权利要求
1至3所述的控制装置，其特征在于所述伺服机构是普通的自整角机。
专利摘要
本实用新型公开了一种水泵节电运行控制装置。本装置使用两个传感器，对流量和压力进行两座标即时跟踪。信号经过一个控制电路的处理和逻辑运算，能自动调节开机的台数和阀门的开启度，使系统处于最佳运行状态，有显著的节电效果。采用本装置，对原有设备只须作极小的改造，无需停机，投资少而收益明显。本实用新型也能应用于其他泵类和风机，以及其他领域。
文档编号F04B49/06GK87207125SQ87207125
公开日1988年8月17日 申请日期1987年6月1日
发明者徐俊 申请人:西麓乡日用电器厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan