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内容摘要: 热力地沟等通行地沟,为防止地沟内进入地下水、雨水等,对地沟内设施带来隐患,通常增设自动抽水泵。本文对抽水泵运行工况、环境温度影响等进行分析,通过全寿命周期研究,构建抽水运行模型,对自动抽水设施运行大数据观察,从设备选型、安装、维护等全过程分析,设计一套能延长设备寿命且抗干扰强的自动抽水装置。
关键词:自动抽水泵;时间继电器;全寿命周期
引言:
动力地沟因地沟埋深不同,局部会有地下水等渗入地沟情况发生。为解决此问题,通常增设自动抽水装置。通过对既有热力地沟抽水泵运行现状分析,发现运行环境温度等均对水泵等设备设施带来影响,同时抽水泵启停上下限液位设置的选取,也会对抽水效果带来影响。通过对电路原理、排水量等分析,提出电路增加延时继电器等方案,经过实际应用,取得较好效果。
一、自动抽水泵运行工况分析
深水井、回水箱等设施,需根据水位情况,确定水泵上水或停止供水时间等。大多数要用液位自动控制来完成。某厂区热力地沟存有积水,设置在积水坑内抽水泵须自动抽水作业。热力地沟内蒸汽管道安装在低处,启动控制电路中短时间内频繁启动,造成水泵电动机寿命降低,甚至损坏。抽水不及时还会使积水浸泡蒸汽管道,产生大量热气,地沟内环境温度升高,对水泵安全运行也会带来较大影响。
二、基于全寿命周期的自动抽水泵设计
从提升本质安全度进行正向设计,对抽水泵运行工况、环境温度影响等分析,提出全寿命周期设计理论。通过对自动抽水泵运行、维保等研究,提出优化自动抽水装置电路等设计方案。
水位探头设计:自动抽水系统液位自动控制电路大多是通过水位探头探测水的位置,通过水导电这一特点来将水位信息提供给控制电路,由控制电路输出控制信号控制水泵电动机。水位探测探头如安装在特别潮湿、高热的环境中,会对信号传输带来影响。通过观察,针对其潮湿、高热,且常年存有积水等特点,可选用高温不锈钢浮球。金属电缆浮球液位开关,接点零件为水银开关,耐高温。电缆浮球开关利用水银开关进行信号传输,当水银开关上扬一定角度,开关便会有ON或OFF信号输出。性能稳定可靠,安装方便,价格低廉,结构简单,无需保养,作为水位探头比较经济适用。
探头线缆安装:为便于维修调试,采用可移动线缆固定装置。根据实际安装深度,如5米深的抽水井,采用5米左右的管、杆等材料,进行固定线缆,同时在其上标注刻度,便于调试探头安装高度及位置。此装置可以随时取出,减少安全隐患,同时便于维护调试。从探头选择到安装,均考虑了成本、维修及操作的方便性、安全性,设计进行全寿命周期的考量。选取探头位置,通过实验,在刻度杆上来调整安装适合的高度,依据刻度进行调整及固定线缆。
抽水泵选择:首先对热力地沟内抽水量进行估算,结合季节特点、地下水含量、雨季等因素,根据地沟内存水量(如约60立方米),通过连通管,将地沟内存水导入至临近抽水井内。根据抽水井的实际尺寸,如2米×2米×5米,并进行多组实验数据分析比对,依据地沟内存水自压流入至临近抽水井内流速、时间及热力地沟内水位上涨时间,构建抽水模型。经计算,选择一台380V的自动抽水泵,水泵流量15立方米/小时。既可满足抽水需求。
延时保护电路设计:控制电路中增加时间继电器,根据现场水位情况,调整延时时间,通电延时后,减少水泵电动机频繁启动,同时根据实际排水情况,有效设定启停时间。时间继电器是在电路中起着按时间控制作用的继电器,当它的感测部分接受输入信号(通电或断电)以后,它的执行机构需要经过一定的时间延时才会动作,并输出信号以操纵控制回路。根据实际存水情况,为将热力地沟内积水液面降到地沟底部,要计算好抽水井内的浮球安装位置。根据连通器原理,同时要考虑抽水井内进水流速。抽水井内浮球安装位置过底,会造成水泵频繁启停。抽水井内浮球安装位置过高,会造成热力地沟内的积水过多,没有达到及时抽水的效果,并且遇到积水浸泡地沟底部的蒸汽管道时,因产生大量热气,会对自动抽水系统带来影响,也会缩小水泵使用寿命。为此,計算好相对合理的安装高度与位置,非常重要。如在此2米×2米×5米的抽水井内,依据热力地沟与抽水井底部的高度差,作为浮球探头的安装位置参考。将浮球水平点安在距离抽水井底部1米处,并且固定在刻度杆尺上,抽水效果会比较理想。
延时保护电路设计有如下两种方案:
方案一,在启动回路上增加延时继电器。通过水银开关上扬角度,可以计算启停水泵的工作时间。根据此模型的设计构想,一次启停大约抽水1立方米,水泵工作时间约4分钟左右。此时,要依据抽水井内进水流速,抽水泵的排水时间,设计启动延时电路。当水银开关上扬一定角度,开关有ON信号输出时,增加时间继电器,延长时间计算约20分钟。增加此延时时间继电器后,可实现水位上限传输信号,经20分钟后反馈,启动水泵抽水,水银开关下扬一定角度,开关有OFF信号输出时,达到停止下限信号,抽水泵自动停止工作。此种方法,可减少水泵频繁启停,可延长自动抽水系统寿命。但也存在一定弊端,当水银开关上扬一定角度,开关有ON信号输出时,因延时没有立即启动,由于浮力作用浮球继续向上漂浮,当浮力线缆与水面垂直时,会对浮球产生较大拉力。也会对浮球寿命带来一定影响。
方案二,在控制电路上增加停止延时继电器。依据抽水井内进水流速,抽水泵排水时间,设计停止延时电路。可在水银开关下扬一定角度,开关有OFF信号输出时,增加时间继电器,延长时间经计算,此处约15分钟左右。工作原理为,在水银开关上扬一定角度,开关有ON信号输出时,水泵正常启动。启动水泵抽水,抽水4分左右,达到停止下限信号,抽水泵没有立即停止工作,而是通过延时时间继电器,延长一定时间(约15分钟),抽水泵才自动停止工作。此种方法,可减少水泵频繁启停,延长自动抽水系统寿命。通过在停止回路增加此延时时间继电器后,可实现水位上限达到后,启动水泵抽水,抽水4分左右,达到停止下限信号,因时间继电器延时,此时水泵继续抽水,大约延长15分钟后,抽水泵自动停止工作。整个过程,水泵工作大约20分钟左右。此方案利用上限信号进行启动抽水泵,既对热力地沟起到及时抽水,又减少了水泵电机频繁启停,提升了抽水泵等设备寿命周期。因浮球线缆是自然下垂,只是重力作用,没有因浮力造成对浮球的损伤,也延长了浮球探头使用寿命。
三、自动抽水泵运行效果
通过基于全寿命周期的自动抽水泵设计,通过实验,科学调整探头位置,科学设定延时继电器时间,实现了及时排水,水泵启停间隔时间也更加合理。系统寿命周期也得到延长。因潮湿、高热环境干扰等也有效得到解决。也不会因为抽水不及时使地沟内存水过多。
结束语:
自动抽水泵全寿命周期设计需要不断优化,同时要不定期对自动抽水系统进行检查保养,科学调整探头位置,设定延时继电器延时时间,实现延长水泵电动机寿命,科学排水,减少因地表存水等对热力管道浸泡带来的腐蚀影响,减少安全隐患。
参考文献:
[1] 王振国等.电工工艺学(第四版)[M].机械工业出版社,2009.
[2] 高峻峣.工业电气控制从入门到精通[M].机械工业出版社,2010.
[3] 狄富清 狄晓渊.配电实用技术[M].机械工业出版社,2010.
[4] 马金.建筑给水排水工程[M].清华大学出版社,2004.
关键词:自动抽水泵;时间继电器;全寿命周期
引言:
动力地沟因地沟埋深不同,局部会有地下水等渗入地沟情况发生。为解决此问题,通常增设自动抽水装置。通过对既有热力地沟抽水泵运行现状分析,发现运行环境温度等均对水泵等设备设施带来影响,同时抽水泵启停上下限液位设置的选取,也会对抽水效果带来影响。通过对电路原理、排水量等分析,提出电路增加延时继电器等方案,经过实际应用,取得较好效果。
一、自动抽水泵运行工况分析
深水井、回水箱等设施,需根据水位情况,确定水泵上水或停止供水时间等。大多数要用液位自动控制来完成。某厂区热力地沟存有积水,设置在积水坑内抽水泵须自动抽水作业。热力地沟内蒸汽管道安装在低处,启动控制电路中短时间内频繁启动,造成水泵电动机寿命降低,甚至损坏。抽水不及时还会使积水浸泡蒸汽管道,产生大量热气,地沟内环境温度升高,对水泵安全运行也会带来较大影响。
二、基于全寿命周期的自动抽水泵设计
从提升本质安全度进行正向设计,对抽水泵运行工况、环境温度影响等分析,提出全寿命周期设计理论。通过对自动抽水泵运行、维保等研究,提出优化自动抽水装置电路等设计方案。
水位探头设计:自动抽水系统液位自动控制电路大多是通过水位探头探测水的位置,通过水导电这一特点来将水位信息提供给控制电路,由控制电路输出控制信号控制水泵电动机。水位探测探头如安装在特别潮湿、高热的环境中,会对信号传输带来影响。通过观察,针对其潮湿、高热,且常年存有积水等特点,可选用高温不锈钢浮球。金属电缆浮球液位开关,接点零件为水银开关,耐高温。电缆浮球开关利用水银开关进行信号传输,当水银开关上扬一定角度,开关便会有ON或OFF信号输出。性能稳定可靠,安装方便,价格低廉,结构简单,无需保养,作为水位探头比较经济适用。
探头线缆安装:为便于维修调试,采用可移动线缆固定装置。根据实际安装深度,如5米深的抽水井,采用5米左右的管、杆等材料,进行固定线缆,同时在其上标注刻度,便于调试探头安装高度及位置。此装置可以随时取出,减少安全隐患,同时便于维护调试。从探头选择到安装,均考虑了成本、维修及操作的方便性、安全性,设计进行全寿命周期的考量。选取探头位置,通过实验,在刻度杆上来调整安装适合的高度,依据刻度进行调整及固定线缆。
抽水泵选择:首先对热力地沟内抽水量进行估算,结合季节特点、地下水含量、雨季等因素,根据地沟内存水量(如约60立方米),通过连通管,将地沟内存水导入至临近抽水井内。根据抽水井的实际尺寸,如2米×2米×5米,并进行多组实验数据分析比对,依据地沟内存水自压流入至临近抽水井内流速、时间及热力地沟内水位上涨时间,构建抽水模型。经计算,选择一台380V的自动抽水泵,水泵流量15立方米/小时。既可满足抽水需求。
延时保护电路设计:控制电路中增加时间继电器,根据现场水位情况,调整延时时间,通电延时后,减少水泵电动机频繁启动,同时根据实际排水情况,有效设定启停时间。时间继电器是在电路中起着按时间控制作用的继电器,当它的感测部分接受输入信号(通电或断电)以后,它的执行机构需要经过一定的时间延时才会动作,并输出信号以操纵控制回路。根据实际存水情况,为将热力地沟内积水液面降到地沟底部,要计算好抽水井内的浮球安装位置。根据连通器原理,同时要考虑抽水井内进水流速。抽水井内浮球安装位置过底,会造成水泵频繁启停。抽水井内浮球安装位置过高,会造成热力地沟内的积水过多,没有达到及时抽水的效果,并且遇到积水浸泡地沟底部的蒸汽管道时,因产生大量热气,会对自动抽水系统带来影响,也会缩小水泵使用寿命。为此,計算好相对合理的安装高度与位置,非常重要。如在此2米×2米×5米的抽水井内,依据热力地沟与抽水井底部的高度差,作为浮球探头的安装位置参考。将浮球水平点安在距离抽水井底部1米处,并且固定在刻度杆尺上,抽水效果会比较理想。
延时保护电路设计有如下两种方案:
方案一,在启动回路上增加延时继电器。通过水银开关上扬角度,可以计算启停水泵的工作时间。根据此模型的设计构想,一次启停大约抽水1立方米,水泵工作时间约4分钟左右。此时,要依据抽水井内进水流速,抽水泵的排水时间,设计启动延时电路。当水银开关上扬一定角度,开关有ON信号输出时,增加时间继电器,延长时间计算约20分钟。增加此延时时间继电器后,可实现水位上限传输信号,经20分钟后反馈,启动水泵抽水,水银开关下扬一定角度,开关有OFF信号输出时,达到停止下限信号,抽水泵自动停止工作。此种方法,可减少水泵频繁启停,可延长自动抽水系统寿命。但也存在一定弊端,当水银开关上扬一定角度,开关有ON信号输出时,因延时没有立即启动,由于浮力作用浮球继续向上漂浮,当浮力线缆与水面垂直时,会对浮球产生较大拉力。也会对浮球寿命带来一定影响。
方案二,在控制电路上增加停止延时继电器。依据抽水井内进水流速,抽水泵排水时间,设计停止延时电路。可在水银开关下扬一定角度,开关有OFF信号输出时,增加时间继电器,延长时间经计算,此处约15分钟左右。工作原理为,在水银开关上扬一定角度,开关有ON信号输出时,水泵正常启动。启动水泵抽水,抽水4分左右,达到停止下限信号,抽水泵没有立即停止工作,而是通过延时时间继电器,延长一定时间(约15分钟),抽水泵才自动停止工作。此种方法,可减少水泵频繁启停,延长自动抽水系统寿命。通过在停止回路增加此延时时间继电器后,可实现水位上限达到后,启动水泵抽水,抽水4分左右,达到停止下限信号,因时间继电器延时,此时水泵继续抽水,大约延长15分钟后,抽水泵自动停止工作。整个过程,水泵工作大约20分钟左右。此方案利用上限信号进行启动抽水泵,既对热力地沟起到及时抽水,又减少了水泵电机频繁启停,提升了抽水泵等设备寿命周期。因浮球线缆是自然下垂,只是重力作用,没有因浮力造成对浮球的损伤,也延长了浮球探头使用寿命。
三、自动抽水泵运行效果
通过基于全寿命周期的自动抽水泵设计,通过实验,科学调整探头位置,科学设定延时继电器时间,实现了及时排水,水泵启停间隔时间也更加合理。系统寿命周期也得到延长。因潮湿、高热环境干扰等也有效得到解决。也不会因为抽水不及时使地沟内存水过多。
结束语:
自动抽水泵全寿命周期设计需要不断优化,同时要不定期对自动抽水系统进行检查保养,科学调整探头位置,设定延时继电器延时时间,实现延长水泵电动机寿命,科学排水,减少因地表存水等对热力管道浸泡带来的腐蚀影响,减少安全隐患。
参考文献:
[1] 王振国等.电工工艺学(第四版)[M].机械工业出版社,2009.
[2] 高峻峣.工业电气控制从入门到精通[M].机械工业出版社,2010.
[3] 狄富清 狄晓渊.配电实用技术[M].机械工业出版社,2010.
[4] 马金.建筑给水排水工程[M].清华大学出版社,2004.