一种基于PLC控制的离心泵抽气系统

一种基于plc控制的离心泵抽气系统
技术领域
1.本发明属于离心泵技术领域，尤其涉及一种基于plc控制的离心泵抽气系统。


背景技术：

2.离心泵应用于船舶的诸如消防、压载、疏水、排水和卫生等各种系统。同样，离心泵也广泛应用于石油、化工、农业、矿业、电力等领域[1]。
[0003]
在化工和石油的生产过程中，化工离心泵是生产和生活中常见的化工设备，主要是给介质提供能量；在农业生产中的地位更是毋庸置疑，是应用十分广泛的流体输送设备,广泛用于农业中的输送水及灌溉之中；在冶金生产领域离心泵被用于输送各种冶炼炉液体；在电力生产领域离心泵被用于输送冷凝水、锅炉水、循环水；在市政污水领域中,可以输送含有大颗粒物质的液体,保证无堵塞输送、柔性输送和高黏度液体的输送。在国防建设中，航空燃油泵是现代飞机发动机的重要部件，主要作用是输送燃油或进行增压。飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用到离心泵[2-7]。
[0004]
在船舶制造工业中，船用离心泵在船舶中应用较为广泛,基本上在船舶机舱里每个角落都能够看到离心泵。船用离心泵作为船舶主要辅机设备。每艘远洋轮上所用的泵一般在百台以上，其类型也是各式各样的。船舶机舱里使用离心泵的场合有压载泵、舱底水泵、日用淡水泵、日用饮水泵、热水循环泵、高温淡水泵、低温淡水泵、海水泵、消防泵、锅炉给水泵、锅炉循环水泵等[8-9]。
[0005]
虽然离心泵应用很广泛，但是也存在着不能抽气引水的问题，针对这一问题，常用的解决方法有两种。一种是改变其结构，使离心泵在排出端具有气水分离作用，以便在起动时，能利用预先存留在泵内的液体多次进出叶轮，将泵和吸入管内的气体挤压出去。另一种方法是在离心泵上装设喷射泵、旋流泵、水环泵等真空泵，在起动时，直接利用真空泵将泵和吸入管内的空气抽走，形成局部真空，达到引水的目的。这些方法虽然解决了不能抽气引水的问题，但是也存在着结构复杂、体积较大、效率较低等问题。
[0006]
plc是一种可编辑程序的数字运算操作电子系统，通过此系统可有效提升离心泵电力排灌站自动控制的有效性，所以将采用此技术对原有控制系统的不足加以改进。


技术实现要素：

[0007]
本发明的目的在于提供一种基于plc控制的离心泵抽气系统，该系统结构简单、操作方便，自动控制实现了离心泵抽气引水的问题。
[0008]
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于plc控制的离心泵抽气系统，该基于plc控制的离心泵抽气系统包括电动机、泵轴、叶轮、plc检测控制系统、高位水箱、导通机构，其特征在于，所述电动机与泵轴连接，驱动泵轴转动，所述叶轮与泵轴固定，叶轮外部设有泵壳，泵壳、泵轴与叶轮构成离心泵；
[0009]
所述高位水箱上下位置分别连接有排水管、进水管，进水管连接在离心泵的入水端，排水端连接所述排水管，排水管与进水管均为分岔设计，排水管远离离心泵端其中一岔
口连通高位水箱，另一岔口为排出口，进水管远离离心泵端其中一岔口连通高位水箱，另一岔口为进水口，高位水箱与离心泵、排水管、进水管之间构成水循环回路；
[0010]
所述进水管靠近高位水箱端设有第一电动阀，所述排水管靠近高位水箱端设有第二电动阀，靠近离心泵端设有排水调节阀，排水调节阀与离心泵之间设有水位传感器，所述高位水箱内部还设有水位限位器；
[0011]
所述导通机构包括浮力球、导通气孔，所述导通气孔开设在所述进水管的侧面，浮力球通过拉绳设置在第一电动阀下方的进水管内部，所述进水管内设有启闭结构，所述启闭结构能够利用浮力球的上下移动启闭导通气孔；
[0012]
所述plc检测控制系统用于控制第一电动阀、第二电动阀、排水调节阀、水位传感器、水位限位器开闭。
[0013]
优选的，所述plc检测控制系统包括按钮、三极控制开关、熔断器、热继电器，三极控制开关连接熔断器，熔断器两端连接有输入模块、输出模块，熔断器远离三极控制开关端连接热继电器，热继电器与电动机连接，熔断器与热继电器之间连接排水调节阀。
[0014]
优选的，所述输入模块包括按钮、水位限位器、水位传感器，水位传感器与水位限位器并联后与按钮串联，所述输出模块包括第一电动阀、第二电动阀以及电动机，第一电动阀与第二电动阀串联。
[0015]
优选的，所述启闭结构包括固定块、转动板和密封组件。
[0016]
所述固定块设置在进水管的内壁上，固定块内部固定有横杆；
[0017]
所述转动板转动连接在横杆上，位于转动板两侧的横杆上均套设有扭簧，所述扭簧的一端连接在转动板上，另一端连接在固定块上，所述浮力球与转动板的表面相抵触；
[0018]
所述密封组件设置在转动板远离浮力球的一侧，当转动板向下转动时，所述密封组件能够将导通气孔封堵住。
[0019]
采用上述方案：在进水管靠近高位水箱端关闭后自动导气，可避免进水管内部压力过大，保证离心泵的正常吸水。
[0020]
优选的，所述密封组件包括橡胶块和弹簧。
[0021]
所述橡胶块固设在转动板靠近导通气孔的一侧，当转动板向下转动时，至少有一个位置，所述橡胶块能够将导通气孔封堵住；
[0022]
所述弹簧的一端固设在转动板靠近导通气孔的一侧，当转动板向下转动时，至少有一个位置，所述弹簧的另一端与进水管的内壁相接触。
[0023]
采用上述方案：当进水管上的第一电动阀关闭后，在扭簧和弹簧的双重作用下，使转动板快速向上转动，避免橡胶块卡在导通气孔内，影响导通气孔通气。
[0024]
优选的，所述高位水箱上端连通有透气管。
[0025]
采用上述方案：可将高位水箱内的水蒸气及有害气体排出，补充新鲜空气，以减轻金属的腐蚀，延长使用寿命。
[0026]
优选的，所述进水口出设有过滤网。
[0027]
采用上述方案：避免叶轮内部堵塞，保证离心泵的正常使用。
[0028]
优选的，所述泵轴外部连接有滚动轴承，滚动轴承远离泵轴侧固定有轴封。
[0029]
采用上述方案：保证高速稳定的离心泵转动速度。
[0030]
本发明的有益效果是：该系统是通过高位水箱产生的较高压力同时利用plc检测
控制系统实现抽气引水自动控制；plc检测控制系统通过液体检测装置输入信号到plc系统当中，因plc检测控制系统与阀门相结合，再由plc输出信号控制各个阀门的启闭，既能解决没有自吸能力的问题，又能满足高位水箱的水循环，该系统具有抽气引水功能，运行稳定性好，自动化程度较高。
附图说明
[0031]
图1是本发明提供的一种基于plc控制的离心泵抽气系统的结构示意图；
[0032]
图2是本发明提供的一种基于plc控制的离心泵抽气系统的plc检测控制系统结构原理图；
[0033]
图3是本发明提供的一种基于plc控制的离心泵抽气系统的进水管立体剖视图；
[0034]
图4是本发明提供的一种基于plc控制的离心泵抽气系统的图3中a处放大示意图；
[0035]
图5是本发明提供的一种基于plc控制的离心泵抽气系统的进水管侧向剖视图。
[0036]
图中：1、电动机；2、plc检测控制系统；3、第一电动阀；4、高位水箱；5、水位限位器；6、透气管；7、过滤网；8、泵壳；9、泵轴；10、滚动轴承；11、轴封；12、叶轮；13、水位传感器；14、排水调节阀；15、第二电动阀；16、排水管；17、进水管；18、浮力球；19、导通气孔；20、转动板；21、固定块；22、横杆；23、扭簧；24、拉绳；25、橡胶块；26、弹簧。
具体实施方式
[0037]
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
[0038]
请同时参考图1至图5，下面将结合附图对本发明实施例的基于plc控制的离心泵抽气系统作详细说明。
[0039]
如图1所示，该基于plc控制的离心泵抽气系统包括电动机1、泵轴9、叶轮12、plc检测控制系统2、高位水箱4、导通机构，其特征在于，所述电动机1与泵轴9连接，驱动泵轴9转动，所述叶轮12与泵轴9固定，叶轮12外部设有泵壳8，泵壳8、泵轴9与叶轮12构成离心泵；
[0040]
高位水箱4上下位置分别连接有排水管16、进水管17，进水管17连接在离心泵的入水端，排水端连接所述排水管16，排水管16与进水管17均为分岔设计，排水管16远离离心泵端其中一岔口连通高位水箱4，另一岔口为排出口，进水管17远离离心泵端其中一岔口连通高位水箱4，另一岔口为进水口，高位水箱4与离心泵、排水管16、进水管17之间构成水循环回路；
[0041]
进水管17靠近高位水箱4端设有第一电动阀3，所述排水管16靠近高位水箱4端设有第二电动阀15，靠近离心泵端设有排水调节阀14，排水调节阀14与离心泵之间设有水位传感器13，所述高位水箱4内部还设有水位限位器5；
[0042]
导通机构包括浮力球18、导通气孔19，所述导通气孔19开设在所述进水管17的侧面，浮力球18通过拉绳24设置在第一电动阀3下方的进水管17内部，所述进水管17内设有启闭结构，所述启闭结构能够利用浮力球18的上下移动启闭导通气孔19；
[0043]
plc检测控制系统2用于控制第一电动阀3、第二电动阀15、排水调节阀14、水位传感器13、水位限位器5开闭。
[0044]
通过plc检测控制系统2实现全自动化、一体化操作，利用plc检测控制系统2控制
第一电动阀3、第二电动阀15、排水调节阀14、水位传感器13、水位限位器5的开闭实现水在高位水箱与离心泵之间的循环，同时实现离心泵的排气充水，进而达到解决现有离心泵的无自吸能力的问题。
[0045]
具体的，在本实施例中，plc检测控制系统2包括按钮、三极控制开关、熔断器、热继电器，三极控制开关连接熔断器，熔断器两端连接有输入模块、输出模块，熔断器远离三极控制开关端连接热继电器，热继电器与电动机1连接，熔断器与热继电器之间连接排水调节阀14。
[0046]
如图2所示，图中符号对应关系如下，q-三极控制开关；fu-熔断器；fr-热继电器；m-电动机；sb-按钮；km13-水位传感器；sq5-水位限器；km1-第一电动阀；km2-第二电动阀；km-排水调节阀。
[0047]
其中输入模块包括按钮、水位限位器5、水位传感器13，水位传感器13与水位限位器5并联后与按钮串联，输出模块包括第一电动阀3、第二电动阀15以及电动机1，第一电动阀3与第二电动阀15串联，通过水位限位器sq5和水位传感器km13检测到的数据转换为相关数字输入信号到plc系统的中央处理单元(cpu)，cpu根据编程好的程序，输出相关的数字信号传输到各个电动阀控制其状态。
[0048]
如图3-4所示，所述启闭结构包括固定块21、转动板20和密封组件。
[0049]
所述固定块21设置在进水管17的内壁上，固定块21内部固定有横杆22。
[0050]
所述转动板20转动连接在横杆22上，位于转动板20两侧的横杆22上均套设有扭簧23，所述扭簧23的一端连接在转动板20上，另一端连接在固定块21上，所述浮力球18与转动板20的表面相抵触。
[0051]
所述密封组件设置在转动板20远离浮力球18的一侧，如图5所示，所述密封组件包括橡胶块25和弹簧26，所述橡胶块25固设在转动板20靠近导通气孔19的一侧，当转动板20向下转动时，至少有一个位置，所述橡胶块25能够将导通气孔19封堵住，所述弹簧26的一端固设在转动板20靠近导通气孔19的一侧，当转动板20向下转动时，至少有一个位置，所述弹簧26的另一端与进水管17的内壁相接触。
[0052]
当进水管17上的第一电动阀3打开后，高位水箱4的水流入进水管17内，浮力球18在水流的冲击作用下始终接触转动板20的上侧面，同时推动转动板20向下转动，通过橡胶块25将导通气孔19封堵住，当弹簧26的自由端接触进水管17的内壁时，起到限位作用，能够避免橡胶块25卡死在导通气孔19内，当第一电动阀3关闭时，浮力球18失去水流的冲击作用，在扭簧23和弹簧26的作用下，推动转动板20向上转动，进水管17的上端与外界相连通，能够使进水管17内的水快速排出。
[0053]
在启动离心泵时，首先启动plc检测控制系统2，打开高位水箱4的第一电动阀3，形成自上而下的向离心泵注水的水流，直至水流充满整个泵腔内和吸入管，泵当中的空气被水压缩从排水管16中排出。当plc检测控制系统2的水位传感器13检测到排水管16有水排出时，输出控制信号，关闭第一电动阀3，打开第二电动阀15，完成离心泵装置的抽气引水，完成抽气引水后，在离心泵正常工作时，合上电动机1的电源，离心泵通过滚动轴承10带动叶轮12转动开始工作，而在进水口出设有过滤网7，因此经过过滤网7将水吸上来，并通过排出管16将水排向所需要的地方，其中泵轴9外部连接有滚动轴承10，滚动轴承10远离泵轴9侧固定有轴封11，可快速传动，同时在离心泵装置工作期间，密切关注离心泵装置的吸排压力
和流量、轴封11的泄漏是否正常，密切关注滚动轴承10的温度，避免其温度过高，造成轴承卡阻引起离心泵装置故障。
[0054]
同时在上述的水流自上而下流下时，可抵触浮力球18，使浮力球18紧压转动板20，转动板完全覆盖在导通气孔19处，避免漏水；在离心泵正常工作时，进水管靠近高位水箱4处关闭，此时，浮力球未受到挤压，可自动上浮，进而转动板20在两侧扭簧23的回弹作用下，控制转动板20自动回转，进而打开导通气孔19，其中的浮力球18设置于第一电动阀3下方，由于在离心泵工作时，进水管17上端的第一电动阀3关闭后，进水管19内部残留有水，且如果进水管17上端突然封闭，而下端直接从过滤网7处吸入，进水管17内部的压力就增大，残余的水难于导出，进而可避免进水管17内部压力过大，保证离心泵的正常吸水。
[0055]
当输送水工作完成后，关闭plc检测控制系统2，电动机1也随之关闭，待离心泵停止运转后，关闭排水调节阀14。如停车时间过久，可以考虑放尽高位水箱4及各管路中的水，避免腐蚀或结冰膨胀等问题。
[0056]
离心泵装置正常工作中，因第二电动阀15未关闭，离心泵所排出的水会有一部分进入高位水箱4，当高位水箱4内的水位限位器5检测到水位达到一定位量，plc检测控制系统2关闭第二电动阀15，高位水箱4补水完成，形成循环，同时在高位水箱4上端连通有透气管6，可用来将高位水箱4内的水蒸气及有害气体排出，补充新鲜空气，以减轻金属的腐蚀，延长使用寿命。
[0057]
该系统是通过高位水箱4产生的较高压力达到排气引水的目的，同时利用plc检测控制系统2实现抽气引水自动控制。plc检测控制系统2作为中央处理系统，通过液体检测装置输入信号到plc系统当中，因plc检测控制系统与阀门相结合，再由plc输出信号控制各个阀门的启闭，既能解决没有自吸能力的问题，又能满足高位水箱4的水循环，该系统具有抽气引水功能，运行稳定性好，自动化程度较高。
[0058]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。