排水泵站控制系统、控制方法及单泵启动方法与流程

1.本发明涉及控制调度技术领域，具体而言，涉及一种排水泵站控制系统、控制方法及单泵启动方法。


背景技术：

2.排水泵站作为井下矿山生产的重要环节之一，其主要用于整个井下矿山污水的排水工作；目前，针对排水泵站控制的研究仍存在以下问题：
3.1.在排水调度中，现有系统中水泵在运行期间容易对电网的安全运行造成冲击；
4.2.在排水工作中，水泵长时间运转易产生故障；
5.为此，我们提出一种排水泵站控制系统、控制方法及单泵启动方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种排水泵站控制系统、控制方法及单泵启动方法，实现对排水泵站远程控制、避免水泵长时间运转产生故障的技术效果，解决了多台水泵同时启动，对电网冲击的问题。
7.本发明第一方面技术方案提供了一种排水泵站控制系统，包括：
8.至少一个蓄水池，其输出端连接有水箱；
9.至少一个多级离心水泵，其输入端与水箱的输出端连接；
10.至少一个数据采集装置，用于获取排水泵站中蓄水池的液位信号、水箱的液位信号、多级离心水泵轴承温度信号、多级离心水泵电机温度信号、出水压力信号、视频图像信息；
11.plc控制单元，用于控制多级离心水泵的工作状态。
12.进一步地，所述数据采集装置包括：
13.多个液位计，间隔安装在蓄水池内；
14.音叉开关，安装在水箱的顶部一侧；
15.压力变送器，安装在多级离心水泵的输出端；
16.监控摄像头，布置在排水泵站设备处，用于采集排水泵站的视频图像信息；
17.所述音叉开关、压力变送器、监控摄像头、多个液位计与plc控制单元之间通信连接。
18.进一步地，所述水箱包括：
19.第一阀门，安装在水箱的顶端，用于控制水箱排气；
20.第二阀门，与水箱的输入端连接，用于控制水箱注水；
21.所述第一阀门和第二阀门均与plc控制单元电连接。
22.进一步地，所述多级离心水泵包括：
23.第三阀门，安装在多级离心水泵的一端，用于控制多级离心水泵排气；
24.第四阀门，与多级离心水泵的输出端连接，用于控制多级离心水泵出水；
25.所述第三阀门和第四阀门均与plc控制单元电连接。
26.进一步地，还系统还包括：
27.报警装置，与plc控制单元信号连接，用于在多级离心水泵工作异常时发出警报。
28.进一步地，所述plc控制单元包括：
29.第一控制单元，配置为根据液位信号控制蓄水池的液位恒定至第一预设范围内；
30.第二控制单元，配置为根据出水压力信号控制多级离心水泵出水管压力值恒定至第二预设范围；
31.第三控制单元，配置为根据多级离心水泵轴承温度信号以及多级离心水泵电机温度信号控制多级离心水泵的温度恒定至第三预设范围。
32.进一步地，所述多级离心水泵包括：
33.第一温度检测装置，布置在多级离心水泵的轴承上并与plc控制单元信号连接；
34.第二温度检测装置，布置在多级离心水泵的电机绕组上并与plc控制单元信号连接。
35.本发明第二方面技术方案提供一种单泵启动方法，应用于本发明第一方面技术方案中任一项所述的控制系统，包括如下步骤：
36.步骤s1：开启第一阀门，当蓄水池内液位达到第一预设值，开启第三阀门；
37.步骤s2：待第三阀门全开后开启第二阀门；
38.步骤s3：待第二阀门全开并且音叉开关检测到水位信号后关闭第二阀门；
39.步骤s4：待第二阀门全闭后，延时关闭第三阀门和第一阀门；
40.步骤s5：待第三阀门和第一阀门全闭后启动多级离心水泵，开启第四阀门；
41.步骤s6：当蓄水池内液位达到第二预设值时，关闭第四阀门，多级离心水泵停止工作，开启第一阀门。
42.本发明第二方面技术方案提供的单泵启动方法，应用于本发明第一方面技术方案中任一项所述的排水泵站控制系统，因而其具有如本技术第一方面技术方案所述的排水泵站控制系统的全部有益效果，在此不再赘述。
43.本发明第三方面技术方案提供一种排水泵站控制方法，应用于本发明第一方面技术方案任一项所述的控制系统，包括：
44.plc控制单元采集压力信号并判断多级离心水泵出水压力值是否达到启动压力值；
45.plc控制单元采集液位信息并计算多个蓄水池的平均液位信息；
46.基于平均液位信息依次启动多级离心水泵，直至多级离心水泵全部开启。
47.进一步地，基于平均液位信息依次启动多级离心水泵具体包括：
48.蓄水池平均液位信息达到第一阈值，启动一台多级离心水泵；
49.待蓄水池平均液位信息达到下一阈值，增加一台多级离心水泵。
50.本发明第三方面技术方案提供的排水泵站控制方法，应用于本发明第一方面技术方案中任一项所述的排水泵站控制系统，因而其具有如本技术第一方面技术方案所述的排水泵站控制系统的全部有益效果，在此不再赘述。
51.本发明的有益效果包括：
52.1.本发明所提供的排水泵站控制方法，基于平均液位信息逐一开启多级离心水泵
的，避免多台水泵同时启动，以此解决了因水泵同时启动对电网的冲击的问题；
53.2.本发明通过增设第一温度检测装置和第二温度检测装置，避免由于水泵轴承或绕组温度过高导致水泵损坏的问题，从而保障排水泵站稳定运行；
54.3.本发明通过plc控制单元实现了对排水泵站的远程自动控制，避免了工作人员手动操作设备危险性高的问题，进一步降低了排水泵站的劳动力成本。
附图说明
55.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
56.图1为本发明实施例提供的排水泵站的结构示意图；
57.图2为本发明实施例提供的排水泵站控制系统的结构示意图；
58.图3为本发明实施例提供的单泵启动方法的步骤示意图；
59.图4为本发明实施例提供的排水泵站控制方法的结构示意图。
60.图标：100-蓄水池，110-液位计，200-水箱，210-音叉开关，220-第一阀门，230-第二阀门，300-多级离心水泵，310-压力变送器，320-第三阀门，330-第四阀门。
具体实施方式
61.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
62.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
63.请参看图1和图2所示，本发明第一方面技术方案提供了一种排水泵站控制系统，包括：至少一个蓄水池100，其输出端连接有水箱200；至少一个多级离心水泵300，其输入端与水箱200的输出端连接；至少一个数据采集装置，用于获取排水泵站中蓄水池100的液位信号、水箱200的液位信号、多级离心水泵300轴承温度信号、多级离心水泵300电机温度信号、出水压力信号、视频图像信息；plc控制单元，用于控制多级离心水泵300的工作状态；其中，所述数据采集装置包括：多个液位计110，间隔安装在蓄水池100内；音叉开关210，安装在水箱200的顶部一侧；压力变送器310，安装在多级离心水泵300的输出端；监控摄像头，布置在排水泵站设备处，用于采集排水泵站的视频图像信息；所述音叉开关210、压力变送器310、监控摄像头、多个液位计110与plc控制单元之间通信连接。
64.本发明第一方面技术方案所提供的排水泵站控制系统，与现有技术相比，基于plc控制技术，通过增设监控摄像头实现对排水泵站的远程现场监控，利用plc控制单元对水箱200、多级离心水泵300进行控制，无需人工现场操作，效避免了人工操作带来的危险。
65.其中，所述水箱200包括：第一阀门220，所述第一阀门220安装在水箱200的顶端，用于控制水箱200排气；第二阀门230，与水箱200的输入端连接，用于控制水箱200注水；所述第一阀门220和第二阀门230均与plc控制单元电连接；所述多级离心水泵300包括：第三阀门320，安装在多级离心水泵300的一端，用于控制水泵排气；第四阀门330，与多级离心水
泵300的输出端连接，用于控制多级离心水泵300出水；所述第三阀门320和第四阀门330均与plc控制单元电连接。上述实施例中所提到的第一阀门220、第二阀门230、第三阀门320以及第四阀门330均优选现有的电动球阀；
66.其中，还系统还包括：报警装置，与plc控制单元信号连接，用于在多级离心水泵300工作异常时发出警报；所述报警装置可配置为例如声光、短信、文字等信息传递方式中的一种或多种，具体应以实际应用的具体情况而定，本公开中不针对报警装置进行限定；
67.其中，所述plc控制单元包括：第一控制单元，配置为根据液位信号控制蓄水池100的液位恒定至第一预设范围内；第二控制单元，配置为根据出水压力信号控制多级离心水泵300出水管压力值恒定至第二预设范围；第三控制单元，配置为根据多级离心水泵300轴承温度信号以及多级离心水泵300电机温度信号控制多级离心水泵300的温度恒定至第三预设范围；本实施中所提到的第一预设范围、第二预设范围、第三预设范围应以排水泵站的实际运行参数而定，本公开中不对其进行限定；
68.为避免蓄水池100内多个液位计110出现液位误报造成设备操作失误的问题，所述plc控制单元还被配置为对同一蓄水池100内的液位计110进行表决式检测，具体为自动切除同一蓄水池100内多个液位计110中与其它液位计110检测液位信息差别较大液位计110的报警提示；
69.plc控制单元还可被配置为：根据排水泵站排水量信息，针对多个蓄水池100进行错峰排水，以达到节约用电的效果；
70.其中，所述多级离心水泵300包括：第一温度检测装置，布置在多级离心水泵300的轴承上并与plc控制单元信号连接；第二温度检测装置，布置在多级离心水泵300的电机绕组上并与plc控制单元信号连接；本实施例中，所述第一温度检测装置优选两组，第二温度检测装置优选六组，所述plc控制单元配置为当上述温度检测装置中任一个检测到多级离心水泵300的温度异常时，均通过报警装置发出报警信息并采取对应的措施，以此提升多级离心水泵300在工作中的安全性，延长其使用寿命，保障排水泵站稳定运行。
71.请参见图3所示，本发明第二方面技术方案提供一种单泵启动方法，应用于本发明第一方面技术方案中任一项所述的控制系统，包括如下步骤：
72.步骤s1：开启第一阀门220，当蓄水池100内液位达到第一预设值，开启第三阀门320；
73.步骤s2：待第三阀门320全开后开启第二阀门230；
74.步骤s3：待第二阀门230全开并且音叉开关210检测到水位信号后关闭第二阀门230；
75.步骤s4：待第二阀门230全闭后，延时关闭第三阀门320和第一阀门220；
76.步骤s5：待第三阀门320和第一阀门220全闭后启动多级离心水泵300，开启第四阀门330；
77.步骤s6：当蓄水池100内液位达到第二预设值时，关闭第四阀门330，多级离心水泵300停止工作，开启第一阀门220。
78.本发明提供的单泵启动方法使得多级离心水泵300能够按照预设的工作步骤工作，通过plc控制单元能够快速甄别多级离心水泵300的运行状态，若某一阀门的开闭出现问题，能够及时发现并进行维护，
79.本发明第二方面技术方案提供的单泵启动方法，应用于本发明第一方面技术方案中任一项所述的排水泵站控制系统，因而其具有如本技术第一方面技术方案所述的排水泵站控制系统的全部有益效果，在此不再赘述。
80.请参见图4所示，本发明第三方面技术方案提供一种排水泵站控制方法，应用于本发明第一方面技术方案任一项所述的控制系统，包括：
81.步骤一：plc控制单元采集压力信号并判断多级离心水泵300出水压力值是否达到启动压力值；若达到启动压力值，则进行下一步；
82.步骤二：plc控制单元采集液位信息并计算多个蓄水池100的平均液位信息；
83.步骤三：基于平均液位信息依次启动多级离心水泵300，直至多级离心水泵300全部开启。
84.其中，基于平均液位信息依次启动多级离心水泵具体包括：
85.蓄水池100平均液位信息达到第一阈值，启动一台多级离心水泵300；
86.待蓄水池100平均液位信息达到下一阈值，增加一台多级离心水泵300；
87.下面以系统设有三台多级离心水泵为例进行说明，具体包括：
88.蓄水池100平均液位信息达到第一阈值时，启动一台多级离心水泵300；
89.蓄水池100平均液位信息达到第二阈值时，增加一台多级离心水泵300；
90.蓄水池100平均液位信息达到第三阈值时，增加一台多级离心水泵300；
91.其中，所述第一阈值、第二阈值、第三阈值可理解为所述蓄水池100对应的低、中、高三种液位条件，第一阈值、第二阈值、第三阈值所对应的具体数值应参考排水泵站的实际运行参数而定，在此不对其进行限定；
92.本发明第三方面技术方案所提供的排水泵站控制方法，基于平均液位信息逐一开启多级离心水泵300的，避免多台水泵同时启动，以此解决了因水泵同时启动对电网的冲击的问题；本实施例中，多级离心水泵300的单台启动步骤均采用上述示例中所提到的单泵启动方法，确保单台多级离心水泵300的启停顺序是一致的，根据蓄水池100的平均液位信息逐一启动，以此解决了同时启动对电网瞬时冲击过大的问题。
93.本发明第三方面技术方案提供的排水泵站控制方法，应用于本发明第一方面技术方案中任一项所述的排水泵站控制系统，因而其具有如本技术第一方面技术方案所述的排水泵站控制系统的全部有益效果，在此不再赘述。
94.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。