在水電站基坑�(kāi)挖及其它深挖工程施工�(shí),由于基坑滲�,必須利用排污泵將大量積水抽上地面排到下游河床中�,將積水控制在最低水位線(底閥�)以上。若再多抽水,水泵體�(nèi)就會(huì)因充滿大量氣體而空�(zhuǎn)不上�,從而會(huì)危害水泵的安全運(yùn)�,造成能源的損�。在施工�(shí)踐中,為了能�??刂谱畹退�?,必須要�
?、僬{(diào)節(jié)水泵閥門(mén)�(lái)控制流量,以避免水抽干后泵體�(nèi)�(jìn)�;
?、陉P(guān)閉水泵閥門(mén),水位低于最低限制水位線�(shí)就人為停�(jī)�
基于以上兩種情況,本著利用現(xiàn)有的�(shè)備,只添加一些附件和電路,使輕載水泵能全載運(yùn)行,從而達(dá)到既可自�(dòng)控制減輕勞動(dòng)�(qiáng)度的目的,又能節(jié)約能源消耗并減少工程投資�
1 排污泵自�(dòng)化控制元器件
1.1 磁鋼浮子式水位信�(hào)�
磁鋼浮子式水位信�(hào)器基本上是由浮子、導(dǎo)�、干簧管以及外管等組�。干簧管是把兩片鐵鎳合金簧片封閉在玻璃管�(nèi),常�(kāi)的舌簧片分別固定在玻璃管的兩�,在永磁�(chǎng)的作用下,簧片被磁化,其自由端產(chǎn)生的磁性正好相�,利�“異性相�”的原�,克服簧片的作用力矩,使簧片�(dòng)�,從而使電路閉合,當(dāng)永磁體遠(yuǎn)離干簧管�(shí),簧片即斷開(kāi)�
浮子是一�(gè)�(nèi)裝永磁鐵的可浮動(dòng)的塑料球。水位的升降使浮子相�(yīng)地產(chǎn)生變�,永久磁鐵的磁力使導(dǎo)管內(nèi)的干簧接�(diǎn)�(dòng)作,�(fā)出相�(yīng)的水面信�(hào),水位信�(hào)器原理見(jiàn)�1�
1.2 示流信號(hào)�
示流信號(hào)器的原理�(jiàn)�2�
�(dāng)管中流量大于信號(hào)器規(guī)定的�(dòng)作流量值時(shí),靶及靶桿受力并帶動(dòng)微動(dòng)�(kāi)�(guān),使其常閉接�(diǎn)斷開(kāi),常�(kāi)接點(diǎn)閉合,發(fā)出正常信�(hào);�(dāng)管中水流量減小時(shí),靶桿上的作用力矩也減小。當(dāng)流量小到低于信號(hào)器動(dòng)作整定值時(shí),微�(dòng)�(kāi)�(guān)常閉接點(diǎn)閉合、常�(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)�(fā)出報(bào)警信�(hào)�
1.3 水位自動(dòng)檢測(cè)與顯示電�
1.3.1 水位檢測(cè)電路�
若水位的相應(yīng)變化能通過(guò)信號(hào)燈顯示出�(lái),則為水泵的�(kāi)停機(jī)提供了良好的�(jiān)�(cè)作用。圖3即為水位自動(dòng)控制與顯示電路圖�
1.3.2 水位自動(dòng)檢測(cè)與顯示電路原�
�(dāng)水位的變化使水位信號(hào)器中的浮子移�(dòng)到下限水位位置時(shí),浮球中的磁鐵靠近下限水位干簧管0G,干簧管中的鐵鎳合金片受磁力影響,常�(kāi)接點(diǎn)閉合。見(jiàn)�1和圖3�
�,OZJ繼電器線圈通電,繼電器吸合,OZJ常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,常閉觸�(diǎn)斷開(kāi),電流經(jīng)A�(diǎn)→1ZJ常閉
�(dāng)水位到達(dá)低水位時(shí),浮子的磁鐵靠近低水位干簧管1G�1G常開(kāi)接點(diǎn)閉合。電流經(jīng)A�(diǎn)→1C
信號(hào)燈亮表示水位處于低水�。依此類(lèi)推,2G閉合�(shí)�1XD信號(hào)燈滅�2XD中水位信�(hào)燈亮,表示水位處于中水位�3G閉合�(shí)�2XD信號(hào)燈滅�3XD高水位信�(hào)燈亮,提醒運(yùn)行人員注意設(shè)備安全�
2 水位自動(dòng)控制
2.1 排污泵自�(dòng)、手�(dòng)排水示意�(�(jiàn)�4)�
(1)潛水泵自�(dòng)控制電路,見(jiàn)�5�
潛水泵自�(dòng)排水�(jiǎn)單可�,可�(shí)�(xiàn)�(wú)人值班看守�(yùn)行,適用于滲�、積水量不大的低洼地區(qū)�
(2)潛水泵自�(dòng)、手�(dòng)排水工作原理控制電路�(jiàn)�5�
合上HK�(kāi)�(guān),拉�(kāi)ZK�(kāi)�(guān)即為手動(dòng)排水,原理簡(jiǎn)�,不再贅��
2.2 有底閥灌水的離心泵自�(dòng)控制
(1)有底閥的離心泵自�(dòng)灌水示意圖見(jiàn)�6�
做一水箱�(zhuān)為離心泵灌水,使水泵泵體�(nèi)�(shí)刻充滿水。水泵的吸水管徑�300 mm以下的小型水泵,可在吸水管上�(shè)置底�,開(kāi)泵前向吸水管中灌水啟�(dòng),設(shè)備和方法都較�(jiǎn)�。由于吸水管水頭損失較大,且底閥易被雜質(zhì)、泥沙等堵塞而關(guān)不嚴(yán),影響灌水啟�(dòng),需�(jīng)常清�,故只適用于小型水泵。每�(tái)離心泵出水管上一般都安置逆止閥,�(dāng)�(yáng)程在20 m以下�(shí),可以不�(shè)逆止��
(2)水箱澆灌水自�(dòng)控制電路�(shè)�(jì)�(jiàn)�7�
為確保水箱內(nèi)有足夠量的水為離心泵灌水,水箱的體積以至少能灌滿一�(tái)離心泵為�(zhǔn),可采用防腐處理�(guò)的開(kāi)口油箱即可�
工作原理:電流經(jīng)C�→TA按鈕→ZK�(kāi)�(guān)→C1→C常閉→ZJ1線圈→A�,中間繼電器ZJ1通電吸合后常�(kāi)接點(diǎn)閉合,接通接觸器C線圈,電流經(jīng)C�→TA按鈕→ZJ1常開(kāi)(已閉�)→ZJ0常閉→C線圈→RJ常閉→A�。同�(shí),接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合自保,鎖定自?;芈?接觸器常閉觸�(diǎn)斷開(kāi),切斷ZJ線圈回路,ZJ1繼電器斷�,常�(kāi)、常閉接�(diǎn)回原�。由此不難看出,接觸器C常閉的作用是避免ZJ1常開(kāi)接點(diǎn)啟動(dòng)接觸器C�(shí)間過(guò)�(zhǎng)而設(shè)置的,以免在此時(shí)按停止按鈕時(shí)松開(kāi)后又再次啟動(dòng)�
(3)有底閥的離心泵水位自�(dòng)控制與顯示電路設(shè)�(jì)�(jiàn)�8�
(4)有底閥的離心泵自�(dòng)控制電路原理�(jiàn)�9�
�0XD信號(hào)燈斷�,繼電器斷電,銜接回歸原�,下限水位信�(hào)燈滅�1ZJ常閉接點(diǎn)的斷�(kāi),使�2�(hào)電機(jī)回路�2C線圈回路切斷�2�(hào)電機(jī)不能�(yùn)��
1ZJ常開(kāi)觸點(diǎn)的閉合發(fā)生下列動(dòng)作:
(a)電流�(jīng)A�(diǎn)→1ZJ常開(kāi)(已閉�)→0ZJ常閉→2ZJ常閉→1SJ常閉→1ZJ線圈→0�(diǎn),低水位
控制線路自鎖;
(b)1�(hào)電機(jī)控制回路電流�(jīng)C�(diǎn)→1TA按鈕→1ZJ常開(kāi)(閉合)→0ZJ常閉→1C線圈→1RJ常閉→A�(diǎn)�
1ZJ常開(kāi)接點(diǎn)啟動(dòng)1�(hào)電機(jī)�1C接觸器吸合后,自保觸�(diǎn)閉合,自鎖回��(注:1ZJ常開(kāi)接點(diǎn)1 s后會(huì)斷開(kāi),因��1ZJ常開(kāi)觸點(diǎn)只閉�1 s)�
1SJ�(shí)間繼電器通電延時(shí)1 s��1SJ常開(kāi)接點(diǎn)閉合,自鎖回�;1SJ常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)切斷1ZJ線圈回路�
依此�(lèi)推,中水位干簧管常開(kāi)接點(diǎn)2G閉合�(shí),和上述情況相似,分別會(huì)�2XD信號(hào)燈亮顯示中水位和啟動(dòng)2�(hào)離心泵電�(jī)�(yùn)��
綜上所述,水位到達(dá)下限水位�(shí)�1�(hào)電機(jī);水位到達(dá)低水位時(shí)啟動(dòng)1�(hào)泵電�(jī),停2�(hào)泵電�(jī);水位到達(dá)中水位時(shí)啟動(dòng)2�(hào)泵電�(jī)�
另外,從電路圖中還可看出,當(dāng)1�(hào)泵上水量小或流量中斷�(shí),示流信�(hào)�1SLX常閉接點(diǎn)閉合。電流經(jīng)A�(diǎn)→1C常開(kāi)(已閉�)→1SLX常閉→1DL→0�(diǎn),電�1DL�(bào)警、鳴��2�(hào)泵流量小或不上水�(shí),電�2DL�(bào)警鳴��
(5)帶底閥的離心泵自�(dòng)控制失靈�(shí),可改為手動(dòng)操作。這時(shí)只需拉下HK�(kāi)�(guān),按常規(guī)方法�(jìn)行手工操��
2.3 �(wú)底閥的離心泵排水自動(dòng)�
2.3.1 真空吊水分析
吸水管不�(shè)底閥,水頭損失小,常用真空泵啟動(dòng)。真空泵引水啟動(dòng)迅�,效率較�,適用于各種�(guī)模的水泵。尤其是大型水泵和吸水管較長(zhǎng)的水管。水泵引水時(shí)間一般為3�5 min�
�(jù)有關(guān)資料�(tǒng)�(jì),有不少大型的給水泵�、排水泵站用的是水環(huán)式真空泵真空引水方式。這種方式中采用了真空�、水封罐、汽水分離器、自�(dòng)排氣�、電接點(diǎn)真空壓力表等�(shè)備。通過(guò)�(duì)它們的剖析不難看出,真空度越高,引水管中的水位被提得越高。盡管如�,由于離心泵泵體、�(jìn)水管中難免漏氣,�(shí)際上并不是很理想。筆者認(rèn)為,去掉真空�、水封罐、自�(dòng)排氣閥后的真空泵仍能保持原有的排氣流�,保持其�、水混合物在離心泵體�(nèi)的比��
為了檢測(cè)�、水的各自流量,制作了一�(gè)�、水檢測(cè)器。該檢測(cè)器節(jié)省投�、安裝方便,適用于工地排�。結(jié)�(gòu)�(jiǎn)圖見(jiàn)�10�
�10中氣�、水管有一定高度差。氣管到積水水面的高度應(yīng)大于真空泵的吸程,以保證氣、水的正常分�。當(dāng)從離心泵里的氣、水混合物經(jīng)�(guò)�、水檢測(cè)器時(shí),根�(jù)�、水分離原理,氣體的比重�,大部分從氣管道中經(jīng)�(guò);水的比重比較大,絕大部分從水管中通過(guò)。氣道中的示流器檢測(cè)氣體流量;水管道中的示流器檢測(cè)水的流量。其氣體流量加水量就是氣、水混合體的總流��
氣體流量臨界值是指在離心泵內(nèi)充滿�、氣的情況下,離心泵�(nèi)葉片旋轉(zhuǎn)能抽上水�(shí),氣體在氣水混合物中所占的最小百分比。不同型�(hào)的水泵有其不同的氣體流量臨界�,需要在�(shí)踐中�(cè)定。�
�、水檢測(cè)器的原理就是氣體流量大于整定�(dòng)作流量時(shí),示流器1SLX的電接點(diǎn)閉合或斷�(kāi)�
出信�(hào),水流量大于整定�(dòng)作流量時(shí)�2SLX的電接點(diǎn)閉合或斷�(kāi),發(fā)出信�(hào)�(jiàn)�11。它們的組合接點(diǎn)回路的開(kāi)、斷�(huì)�(fā)出開(kāi)啟離心泵的信�(hào)�
2.3.2 真空泵吊水示意圖(�(jiàn)�12)
此電路和上一節(jié)中所講的差不�,只不過(guò)多加了兩�(gè)電磁閥線�。在�(kāi)啟離心泵前先�(kāi)啟真空泵抽出離心泵中的空�,當(dāng)空氣和水的混合體被抽上來(lái)�(shí),由于真空泵的吸程較氣管的高度低,所以氣體和水在氣水檢測(cè)器中分離。氣體經(jīng)�(guò)氣體管道,水�(jīng)�(guò)水管道后被真空泵抽入氣體分離器。氣體分離器中的水是�(zhuān)為真空泵密封和冷卻用��
�12中的電磁閥只在真空泵�(yùn)�(zhuǎn)�(shí)打開(kāi),而在離心泵運(yùn)�(zhuǎn)�(shí)�(guān)��
真空泵開(kāi)啟后,電磁閥1DCF通電打開(kāi)閥門(mén),真空泵吊水,氣、水�(jīng)�(guò)�、水檢測(cè)器時(shí)�(fā)出開(kāi)1�(hào)離心泵信�(hào)�1�(hào)離心泵啟�(dòng)�(yùn)��
同理,當(dāng)積水水位到達(dá)中水位時(shí)�2ZJ常開(kāi)接點(diǎn)的閉合開(kāi)啟真空泵,電磁閥2DCF打開(kāi),氣、水�(jīng)�(guò)�、水檢測(cè)器時(shí)�(fā)出開(kāi)�2�(hào)離心泵的信號(hào)�2�(hào)離心泵啟�(dòng)�(yùn)�,見(jiàn)�13�
�(dāng)自動(dòng)控制失靈�(shí),可拉下HK�(kāi)�(guān),合�1SK,開(kāi)啟真空泵吊水,最后開(kāi)�1�(hào)離心泵。同�,合�2SK,開(kāi)啟真空泵吊水,再�(kāi)�2�(hào)離心泵就�(dá)到了手動(dòng)控制的目的�
2.3.3 真空泵吊水自�(dòng)控制�1�(hào)離心��2�(hào)離心泵自�(dòng)控制線路�(shè)�(jì)(�(jiàn)�14)
�(dāng)積水水位到達(dá)低水位時(shí)�1ZJ常開(kāi)接點(diǎn)的閉�(kāi)啟真空泵,如�3�5 min�(nèi)1�(hào)泵不�(kāi)啟時(shí)電鈴�(bào)�。真空泵�(kāi)啟后,電磁閥1DCF通電打開(kāi)閥門(mén),真空吊�、氣、水�(jīng)�(guò)�、水檢測(cè)器時(shí)�(fā)出開(kāi)1�(hào)離心泵信�(hào)�1�(hào)離心泵啟�(dòng)�(jìn)��
同理,當(dāng)積水水位到達(dá)中水位時(shí)�2ZJ常開(kāi)接點(diǎn)的閉合開(kāi)啟真空泵,電磁閥2DCF打開(kāi),氣、水�(jīng)�(guò)�、水檢測(cè)器時(shí)�(fā)出開(kāi)�2�(hào)離心泵的信號(hào)�2�(hào)離心泵啟�(dòng)�(yùn)�,見(jiàn)�13�
�(dāng)自動(dòng)控制失靈�(shí),可拉下HK�(kāi)�(guān),合�1SK,開(kāi)啟真空泵吊水,最后開(kāi)�1�(hào)離心�。同�,合�2SK,開(kāi)啟真空泵吊水,再�(kāi)�2�(hào)離心泵就�(dá)到了手動(dòng)控制的目��
工地排水是每一�(gè)工地不可缺少的重要工�,消耗能源大、投入人力多,對(duì)排水控制電路要求�(jiǎn)�、可靠。以上介紹的自動(dòng)控制原理,能節(jié)省勞力投�,在控制電路出故障時(shí)能很方便地改為人工操�,以保證排水工作不間�,因�,節(jié)電效果明��
以一枯為例,某一泵點(diǎn)�(shè)置了一�(tái)8(20.3 cm)�,流量為400 m\+3/h,揚(yáng)�40 m,電�(jī)功率�55kW,通常情況�,控制閥門(mén)的出水量24 h�(yùn)�(zhuǎn)?;訚B水量�150 m\+3/h。由于閥門(mén)�(guān)小了,水泵負(fù)載減�,實(shí)�(cè)電機(jī)�(yùn)行電�60 A左右,折合功�,按此推算,每臺(tái)8(20.3 cm)泵每月可節(jié)�13 500 kW·h�。年節(jié)約達(dá)162 000 kW·h。節(jié)電效果明顯,�(jīng)�(jì)效益可觀�
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