一种抽水试验地下水水位流量调节装置的制作方法

本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置，涉及一种抽水试验时，对水泵的抽水流量进行调节的装置，属于水文地质领域。特别涉及一种一体式结构，通过控制变频器对潜水泵供电电压频率进行调整以此控制潜水泵的抽水功率的流量调节装置。

背景技术：

水位降深是抽水时地下水位降低的数值，抽水前的地下水位称“静水位”，抽水时降低的地下水位称“动水位”，水位降深等于静水位与动水位之差，规范规定水文地质钻孔抽水试验，需要进行3个水位降深。

假设本次水文地质抽水试验最大降深21m，但还要进行14m和7m的降深试验，这就需要调整水泵的抽水量，传统上采用“三分管”的方式进行水泵抽水量的调整，即把泵一次放到最大降深以下在泵的井口处设置三通，一个开关出水，一个开关将部分抽出的水回水进钻孔里，这样就控制了出水流量，但是这种方式的回水流量调节时较为不便，需要反复进行调弄，调度不准确，工作效率较低。

公告号cn103439984a公开了一种用于水文地质勘探中非稳定流抽水试验流量控制与测量的装置，包括长方体堰箱、设置在长方体堰箱一端的水堰板，水堰板两侧分别设置有测量堰口水深的标尺，长方体堰箱一侧壁上远离水堰板的位置设置有进水管和回水管，进水管和回水管上分别安装有进水阀和回水阀，在长方体堰箱内部还设有与堰箱端面平行的消能板和稳流板，该发明需要人员实时的手动调节进水阀与回水阀进行流量的调节，调节方式较为不便，且流量调节的精准度欠佳。

公告号cn103995544a公开了一种用于水文地质参数测试的非稳定流抽水试验流量恒定的控制装置及控制方法，包括水泵和连接在水泵上的出水管道，出水管道上设有智能流量计，智能流量计的上游端和下游端分别设有第一直管道和第二直管道，第一直管道通过过滤器与出水管道相连通；水泵上通过电线还连接有变频控制器，变频控制器还通过电线与智能流量计相连，该发明的整体控制装置与流量显示装置为散装式的布局结构，人员在使用时需要进行流量计、变频控制器等部件的连接调试，使用操作时较为不便，且装置散落移动运输时容易损坏遗落。

公告号cn201809760u公开了一种抽水试验流量控制系统，其包括抽水管、出水管以及用以控制出水管水流流量大小的分水控制阀，所述分水控制阀包括供水流进入的进水口、供水流流出的出水口以及供水流回流的回流口，所述抽水管的一端与分水控制阀的进水口相连，所述出水管的一端与分水控制阀的出水口相连，所述分水控制阀的回流口连接有回水管，该装置需要手动调节分水控制阀进行流量的调节，流量调节准确度不高，人员在进行降深试验时需多次调试控制阀以控制流量，操作较为不便。

技术实现要素：

为了改善上述情况，本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置提供了一种一体式结构，通过控制变频器对潜水泵供电电压频率进行调整以此控制潜水泵的抽水功率的流量调节装置。替代原有的手动式调节抽水量的方式，降低人员工作强度，同时智能式控制调节方式调节更为准确。

本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置是这样实现的：本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置由外壳体、操作显示屏、调档按钮、流量计、出水管、供电电源线、座脚、数字按钮、增减量按钮、启动按钮、电源开关、潜水泵供电端、导线、控制器、变频器、进水管、连接水管和数据处理装置组成，所述外壳体的底部四个角位置分别置有座脚，所述座脚表面置有防滑垫，连接水管置于外壳体内，所述连接水管的两端分别置于外壳体的左侧和右侧壁上，所述连接水管的一端高度大于另一端高度，进水管和连接水管一端相连接，出水管和连接水管另一端相连接，所述连接水管上置有流量计，所述外壳体后侧对应流量计的位置开有安装孔，所述流量计上的流量显示屏对应置于安装孔内，数据处理装置置于外壳体内，且位于外壳体底部，所述流量计通过导线和数据处理装置相连接，控制器置于外壳体内侧底部，且位于数据处理装置一侧，所述控制器通过导线和数据处理装置相连接，变频器置于外壳体内侧底部，且位于控制器一侧，所述变频器通过导线和控制器相连接，潜水泵供电端置于外壳体左侧，且和变频器的输出端相连接，供电电源线通过电源线和变频器、数据处理装置相连接，所述供电电源线一端连接有插头，所述外壳体后侧置有控制变频器和数据处理装置通断电的电源开关，调档按钮置于外壳体后侧，所述调档按钮由四个档位按钮组成，四个档位按钮分别为2/3出水流量按钮、1/3出水流量按钮、2倍出水流量按钮和3倍出水流量按钮，所述外壳体后侧置有控制变频器启停的启动按钮，且启动按钮位于调档按钮的下方，增减量按钮置于外壳体后侧，且和调档按钮相邻，数字按钮置于外壳体后侧，且和增减量按钮相邻，所述调档按钮、增减量按钮、数字按钮分别通过导线和数据处理装置相连接，操作显示屏置于外壳体后侧靠上位置，且操作显示屏通过导线和数据处理装置相连接。

有益效果

一、通过控制变频器对潜水泵供电电压频率进行调整以此控制潜水泵的抽水功率，替代原有的手动式调节抽水量的方式，降低人员工作强度，同时智能式控制调节方式调节更为准确。

二、一键设置式“三分调节”，调节方式更为简单快速。

三、一体式结构，使用操作简单。

附图说明

图1本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置的立体结构图；

图2本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置内部的结构示意图；

图3本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置的原理图；

图4本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置执行部分的电路图；

图5本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置变频控制部分的电路图；

附图中

其中为：外壳体(1)，操作显示屏(2)，调档按钮(3)，流量计(4)，出水管(5)，供电电源线(6)，座脚(7)，数字按钮(8)，增减量按钮(9)，启动按钮(10)，电源开关(11)，潜水泵供电端(12)，潜水泵抽水管(13)，紧箍(14)，导线(15)，控制器(16)，变频器(17)，进水管(18)，连接水管(19)，三相电源(20)，潜水泵变频电机(21)，数字电位器(22)，运行指示灯(23)，停止指示灯(24)，绕组线圈(25)，数据处理装置(26)

具体实施方式：

本实用新型一种抽水试验地下水水位流量调节装置是这样实现的，由外壳体1、操作显示屏2、调档按钮3、流量计4、出水管5、供电电源线6、座脚7、数字按钮8、增减量按钮9、启动按钮10、电源开关11、潜水泵供电端12、导线15、控制器16、变频器17、进水管18、连接水管19和数据处理装置26组成，所述外壳体1的底部四个角位置分别置有座脚7，所述座脚7表面置有防滑垫，连接水管19置于外壳体1内，所述连接水管19的两端分别置于外壳体1的左侧和右侧壁上，所述连接水管19的一端高度大于另一端高度，进水管18和连接水管19一端相连接，出水管5和连接水管19另一端相连接，所述连接水管19上置有流量计4，所述外壳体1后侧对应流量计4的位置开有安装孔，所述流量计4上的流量显示屏对应置于安装孔内，数据处理装置26置于外壳体1内，且位于外壳体1底部，所述流量计4通过导线15和数据处理装置26相连接，控制器16置于外壳体1内侧底部，且位于数据处理装置26一侧，所述控制器16通过导线15和数据处理装置26相连接，变频器17置于外壳体1内侧底部，且位于控制器16一侧，所述变频器17通过导线15和控制器16相连接，潜水泵供电端12置于外壳体1左侧，且和变频器17的输出端相连接，供电电源线6通过电源线和变频器17、数据处理装置26相连接，所述供电电源线6一端连接有插头，所述外壳体1后侧置有控制变频器17和数据处理装置26通断电的电源开关11，调档按钮3置于外壳体1后侧，所述调档按钮3由四个档位按钮组成，四个档位按钮分别为2/3出水流量按钮、1/3出水流量按钮、2倍出水流量按钮和3倍出水流量按钮，所述外壳体1后侧置有控制变频器17启停的启动按钮10，且启动按钮10位于调档按钮3的下方，增减量按钮9置于外壳体1后侧，且和调档按钮3相邻，数字按钮8置于外壳体1后侧，且和增减量按钮9相邻，所述调档按钮3、增减量按钮9、数字按钮8分别通过导线15和数据处理装置26相连接，操作显示屏2置于外壳体1后侧靠上位置，且操作显示屏2通过导线15和数据处理装置26相连接。

使用时，首先将变频式潜水泵的电源线和潜水泵供电端12连接，将潜水泵上的抽水管配合禁锢和调节装置的进水管18连接，当试验落程由大到小时，首先启动电源开关11，使装置整体通电，然后通过数字按钮8配合增减量按钮9设定到达第一次最大降深q1时的抽水流量，并且通过导线15将设定的抽水流量信号传输给数据处理装置26，数据处理装置26根据内部存储的计算机可读存储介质对收到的抽水流量信号进行数据处理得到设定的流量数值，并且传输至操作显示屏2上进行显示，按压启动按钮10，变频器17启动，同时数据处理装置26通过控制器16对变频器17的数字电位器22进行调节，变频器17输出对应频率的电压供给变频潜水泵，潜水泵工作进行第一次降深抽水工作，潜水泵抽出的水通过进水管18进入装置连接水管19内，从出水管5流出，在水流通过连接水管19时通过流量计4测定此时的抽水流量，并将数值显示在流量计4的显示屏上，同时将数值传送到数据处理装置26内的存储器内进行记忆存储；

当第一次降深工作完成后，可直接通过按压2/3出水流量调档按钮3，一键设置抽水流量值，并将信号传送到数据处理装置26内，数据处理装置26根据内部存储的计算机可读存储介质进行数据处理得到第一次降深工作设置的抽水流量值，并传输至操作显示屏2进行显示，并且数据处理装置26通过控制器16对变频器17的数字电位器22发出指令，控制其阻值以此改变变频器17的供电电压频率，以此使得变频潜水泵抽水功率对应变化；

当第二次降深工作完成后，可直接通过按压1/3出水流量调档按钮3，一键设置抽水流量值，并将信号传送到数据处理装置26内，数据处理装置26根据内部存储的计算机可读存储介质进行数据处理得到第二次降深工作设置的抽水流量值，并且将抽水流量值传输至操作显示屏2上进行显示，并通过控制器16对变频器17的数字电位器22发出指令控制其阻值以此改变变频器17的供电电压频率，以此使得变频潜水泵抽水功率对应变化；

在一键设置抽水流量时，有时需要进行适当流量的微调，此时可通过数字按键配合增减量按钮9设定微动数值；

所述变频器17的原理如图4、图5所示：

变频器17的电源输入端r、s、t经所述电源开关11后与三相电源20连接，所述变频器17的电源输出端u、v、w连接潜水泵变频电机21，所述数字电位器22串接在所述变频器17的速度调节端口vref和第一接地端口gnd之间，且该数字电位器22调节端与变频器17的电压调节端口vg相连，所述数字电位器22用于控制潜水泵变频电机21正转的给定电压，从而控制其转速；在所述变频器17的复位端口fwd和公共端口com之间还分别串接有启动按钮10sb1和停止按钮sb2，所述启动按钮10和停止按钮用于控制潜水泵变频电机21的启停；所述启动按钮10、停止按钮集成设置于操作面板上。

在所述变频器17的第一输出端口ot1与第二输出端口ot2之间还连接有继电器的线圈绕组(图中为ka)，该继电器的常开开关串接在变压器运行指示灯23的电源电路上，所述继电器的常闭开关串接在变压器停止指示灯24的电源电路中。

按下启动按钮10，变频器17带潜水泵变频电机21启动运行，此时，变频器17接收数字电位器22的控制信号，若通过控制器16控制数字电位器22的阻值，即发送信号至变频器17的电压调节端口vg，之后通过变频器17内部运算控制潜水泵变频电机21正转的给定电压，从而实现可控调速；

所述流量计4为法米特lwgy型号的涡轮流量计4；

所述变频潜水泵为国恒/150qrj45-8型号变频潜水泵；

所述数据处理装置26和调档按钮3、流量计4、数字按钮8、增减量按钮9进行信息交互，所述数据处理装置26内存储有计算机可读存储介质；

该计算机可读存储介质被执行时实现以下步骤：对接收到的抽水流量信号进行数据处理，得到当前设置抽水流量值，并根据流量值给控制器16发送执行指令；

所述控制器16和数据处理装置26进行信息交互，且能够对变频器17的数字电位器22进行调节；

数据处理装置26由处理组件和存储器组成

处理组件控制数据处理装置26的整体操作；

处理组件可以包括一个或至少两个处理器来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。

存储器被配置为存储各种类型的数据以支持数据处理装置26的操作。

存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

电源为数据处理装置26的各种组件提供电力。电源可以包括电源管理系统，一个或至少两个电源，及其他与为数据处理装置26生成、管理和分配电力相关联的组件。

控制器16可以被一个或至少两个应用专用集成电路(asic)、可编程逻辑器件(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、控制器16、微控制器、微处理器或其他电子组件实现，用于执行数据处理装置26的指令。

所述连接水管19的一端高度大于另一端高度的设计，使抽水的水沿着连接水管19的倾斜方向流向出水管5；

达到一体式结构，通过控制变频器17对潜水泵供电电压频率进行调整以此控制潜水泵的抽水功率的目的。

在实际运用过程中，所述数据处理装置26和控制器16为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

所述数据处理装置26和控制器16并不限制于某一品牌和型号，作为市场上的成熟产品，完全可以从市场上买到，因此，本实用新型无须对数据处理装置26和控制器16的具体结构和形状进行描述。本实用新型无须对此作出解释，需要说明的是，所述数据处理装置26所加载的计算机程序，并不在本实用新型的保护范围内，本实用新型并不保护计算机程序，在使用本实用新型的时候，所有计算机程序都需要本领域技术人员额外加载，依据本实用新型，某些步骤可以依次进行或者同时进行。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“置于”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是折边连接、铆钉连接、销钉连接、粘结连接和焊接连接等固定连接方式，也可以是螺纹连接、卡扣连接和铰链连接等可拆卸连接方式，或者一体连接，也可以是电连接，或直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。