防止自吸泵气缚的自控装置和方法

权利要求

1.防止自吸泵气缚的自动控制装置，其特征在于，包括进液管(1)、储水罐(2)、变频自吸泵(5)、冲补水管(3)、出液管(7)、排液管(9)和自动控制系统；

所述储水罐(2)和进液管(1)、冲补水管(3)、出液管(7)和排液管(9)相连，所述冲补水管(3)的另一端与高压水源相连；

所述出液管(7)上依次设有变频自吸泵(5)和出液阀(6)；

所述冲补水管(3)和排液管(9)上分别设有冲补水阀(4)和排液阀(8)；

所述自动控制系统包括PLC控制器、输入模拟信号单元和执行机构，所述输入模拟信号单元将信号传递给PLC控制器，PLC控制器接收信号驱动执行机构，所述执行结构包括变频自吸泵(5)、冲补水阀(4)和排液阀(8)，输入模拟信号单元包括出液阀(6)。

2.根据权利要求1所述自动控制装置，其特征在于，所述自动控制系统还包括两个断电延时继电器，所述PLC控制器通过第一断电延时继电器与排液阀(8)相连，所述PLC控制器通过第二断电延时继电器与冲补水阀(4)相连。

3.根据权利要求1或2所述自动控制装置，其特征在于，所述变频自吸泵(5)前设有底流阀(10)。

4.根据权利要求1-3任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述冲补水管(3)与储水罐(2)远离地面方向的夹角为30°—45°。

5.根据权利要求1-4任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述进液管(1)和排液管(9)在储水罐(2)的一侧，所述冲补水管(3)和出液管(7)在储水罐(2)的另一侧。

6.根据权利要求1-5任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述进液管(1)从储水罐(2)顶部进入储水罐(2)内并向下延伸，优选的，进液口(20)距储水罐(2)底10-20cm。

7.根据权利要求1-6任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述储水罐(2)底部比变频自吸泵(5)底座高10-20cm。

8.根据权利要求1-7任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述储水罐(2)的高度为1-1.5m，优选的，储水罐(2)的直径为0.8-1.2m。

9.根据权利要求1-8任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述冲补水阀(4)、出液阀(6)和排液阀(8)为气动阀、电动阀或电磁阀中的一种，优选为气动阀。

10.根据权利要求1-9任一项所述自动控制装置，其特征在于，所述出液阀(6)前面和后面的管路上装有第四阀门(14)和第五阀门(15)，所述变频自吸泵(5)和出液管(7)出口之间连接有旁路，旁路上装有第六阀门(16)，所述冲补水阀(4)前面和后面的管路上装有第一阀门(11)和第二阀门(12)，所述储水罐(2)和高压水源之间连接有旁路，旁路上装有第三阀门(13)，排液阀(8)前面和后面的管路上装有第七阀门(17)和第八阀门(18)，所述储水罐(2)与排液管(9)出口之间连接有旁路，旁路上装有第九阀门(19)。

11.利要求1-10任一项所述自动控制装置的自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、开启PLC控制器；s2、当输送液体时，打开出液阀(6)，冲补水阀(4)和排液阀(8)关闭，变频自吸泵(5)转速升至最大转速；s3、当停止输送时，关闭出液阀(6)，变频自吸泵(5)转速降至零，冲补水阀(4)和排液阀(8)开启，30-60s后排液阀(8)关闭，开始补水，3-5min后，冲补水阀(4)关闭。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金、化工、选矿、水处理、环保等技术领域，具体涉及防止自吸泵气缚的自控装置和方法。

背景技术

冶炼、选矿、化工、环保水处理的领域，自吸泵是工艺过程的经常配置的设备，广泛应用于污水的输送。当污水自吸泵需要启动时，如果吸入管路系统密封性差或吸入管安装位置不当，致使泵内吸入较多空气，缚住叶轮部分或全部流道，导致排液中断不上量。常规操作需要用引入反灌水，效果不明显，尤其在下雨期间，操作员工往往在雨中作业长时间后方可灌水成功。因此，发明一种可远程操作、提高自吸泵运行效率，显得十分必要。

中国专利CN 111255705公开了一种自吸泵控制系统，包括设置控制终端、管路水压阈值模块、管路水塔模块、水塔供水记录模块、管路水塔模块、增压无塔模块、切换模块，该技术模块及控制参数相对复杂，成本难以控制。

中国专利CN 209523882公开了一种自吸泵连续供水负压设备，包含自吸泵、出水管路、连接管路、负压罐、注水管路、进水管路、排空管路、厌氧池或清水池和污水池，该技术设有排气阀，仍需进行排气操作，且未实现自吸泵的远程控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题：现有技术自吸泵启动时需要手动向泵内罐满输送液体，工作效率低，存在安全和环保隐患。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一提供一种防止自吸泵气缚的自动控制装置，本发明的目的之二是提供一种上述自动控制装置的自动控制方法。

本发明的技术方案：

本发明的目的之一是提供一种防止自吸泵气缚的自动控制装置，包括进液管1、储水罐2、变频自吸泵5、冲补水管3、出液管7、排液管9和自动控制系统；

所述储水罐2和进液管1、冲补水管3、出液管7和排液管9相连，所述冲补水管3的另一端与高压水源相连；

所述出液管7上依次设有变频自吸泵5和出液阀6；

所述冲补水管3和排液管9上分别设有冲补水阀4和排液阀8；

所述自动控制系统包括PLC控制器、输入模拟信号单元和执行机构，所述输入模拟信号单元将信号传递给PLC控制器，PLC控制器接收信号驱动执行机构，所述执行结构包括变频自吸泵5、冲补水阀4和排液阀8，输入模拟信号单元包括出液阀6。

优选的是，所述自动控制系统还包括两个断电延时继电器，所述PLC控制器通过第一断电延时继电器与排液阀8相连，所述PLC控制器通过第二断电延时继电器与冲补水阀4相连。

优选的是，所述变频自吸泵5前设有底流阀10。

优选的是，所述冲补水管3与储水罐2远离地面方向的夹角为30°—45°。

优选的是，所述进液管1和排液管9在储水罐2的一侧，所述冲补水管3和出液管7在储水罐2的另一侧。

优选的是，所述进液管1从储水罐2顶部进入储水罐2内并向下延伸，优选的，进液口20距储水罐2底10-20cm。

优选的是，所述储水罐2底部比变频自吸泵5底座高10-20cm。

优选的是，所述储水罐2的高度为1-1.5m，优选的，储水罐2的直径为0.8-1.2m。

优选的是，所述冲补水阀4、出液阀6和排液阀8为气动阀、电动阀或电磁阀中的一种，优选为气动阀。

优选的是，所述出液阀6前面和后面的管路上装有第四阀门14和第五阀门15，所述变频自吸泵5和出液管7出口之间连接有旁路，旁路上装有第六阀门16，所述冲补水阀4前面和后面的管路上装有第一阀门11和第二阀门12，所述储水罐2和高压水源之间连接有旁路，旁路上装有第三阀门13，排液阀8前面和后面的管路上装有第七阀门17和第八阀门18，所述储水罐2与排液管9出口之间连接有旁路，旁路上装有第九阀门19。

本发明的目的之二是提供上述自动控制装置的自动控制方法，包括如下步骤：s1、开启PLC控制器；s2、当输送液体时，打开出液阀6，冲补水阀4和排液阀8关闭，变频自吸泵5转速升至最大转速；s3、当停止输送时，关闭出液阀6，变频自吸泵5转速降至零，冲补水阀4和排液阀8开启，30-60s后排液阀8关闭，开始补水，3-5min后，冲补水阀4关闭。

本发明的有益效果：本发明采用虹吸回流技术保持自吸泵进液管与泵腔充满液体，能有效防止因气缚、物料堵塞导致的设备故障和环保风险，提高自吸泵的运行效率，采用自动控制系统，可实现远程操作和实时控制，有效避免了恶劣天气条件下操作人员开启和冲洗设备的安全隐患。

附图说明

图1为实施例1防止自吸泵气缚的自动控制装置结构示意图

图2为防止自吸泵气缚的自动控制装置中自动控制系统信号连接示意图

图3为防止自吸泵气缚的自动控制装置控制方法流程图

图4为实施例2防止自吸泵气缚的自动控制装置结构示意图

图5为实施例3防止自吸泵气缚的自动控制装置结构示意图

图6为对比例1自吸泵输液系统结构示意图

图中标记说明如下：1-进液管、2-储水罐、3-冲补水管、4-冲补水阀、5-变频自吸泵、6-出液阀、7-出液管、8-排液阀、9-排液管、10-底流阀、11-第一阀门、12-第二阀门、13-第三阀门、14-第四阀门、15-第五阀门、16-第六阀门、17-第七阀门、18-第八阀门、19-第九阀门、20-进液口、21-罐底基座、22-自吸泵、23-冲洗阀、24-冲水管。

具体实施方式

本发明提供一种防止自吸泵气缚的自动控制装置，具体而言，包括进液管1、储水罐2、变频自吸泵5、冲补水管3、出液管7、排液管9和自动控制系统；

所述储水罐2和进液管1、冲补水管3、出液管7和排液管9相连，所述冲补水管3的另一端与高压水源相连；

所述出液管7上依次设有变频自吸泵5和出液阀6；

所述冲补水管3和排液管9上分别设有冲补水阀4和排液阀8；

所述自动控制系统包括PLC控制器、输入模拟信号单元和执行机构，所述输入模拟信号单元将信号传递给PLC控制器，PLC控制器接收信号驱动执行机构，所述执行结构包括变频自吸泵5、冲补水阀4和排液阀8，输入模拟信号单元包括出液阀6。

优选的是，所述自动控制系统还包括两个断电延时继电器，所述PLC控制器通过第一断电延时继电器与排液阀8相连，所述PLC控制器通过第二断电延时继电器与冲补水阀4相连。

优选的是，所述变频自吸泵5前设有底流阀10。

优选的是，所述冲补水管3与储水罐2远离地面方向的夹角为30°—45°。

优选的是，所述进液管1和排液管9在储水罐2的一侧，所述冲补水管3和出液管7在储水罐2的另一侧。

优选的是，所述进液管2从储水罐2顶部进入储水罐2内并向下延伸，优选地，进液口20距储水罐2底10-20cm。进液管1从顶部进入向下延伸可以直接冲洗底部污泥或因泵机封泄漏带来的淤泥，防止物料堵塞。

优选的是，所述储水罐2底部比变频自吸泵5底座高10-20cm。当储水罐底部高于自吸泵底座时，水比较容易充满自吸泵，更容易形成液封，减少气缚现象。

优选的是，所述储水罐2的高度为1-1.5m，优选的，储水罐2的直径为0.8-1.2m。

优选的是，所述冲补水阀4、出液阀6和排液阀8为气动阀、电动阀或电磁阀中的一种，优选为气动阀。

优选的是，所述出液阀6前面和后面的管路上装有第四阀门14和第五阀门15，所述变频自吸泵5和出液管7出口之间连接有旁路，旁路上装有第六阀门16，所述冲补水阀4前面和后面的管路上装有第一阀门11和第二阀门12，所述储水罐2和高压水源之间连接有旁路，旁路上装有第三阀门13，排液阀8前面和后面的管路上装有第七阀门17和第八阀门18，所述储水罐2与排液管9出口之间连接有旁路，旁路上装有第九阀门19。

正常工作时，第四阀门14、第五阀门15、第一阀门11、第二阀门12、第七阀门17和第八阀门18全部开启，第六阀门16、第三阀门13和第九阀门19全部关闭，当出液阀6、冲补水阀4和排液阀8任意一个出现故障时，手动关闭第四阀门14、第五阀门15、第一阀门11、第二阀门12、第七阀门17和第八阀门18，装置转为手动控制方式，根据需要手动控制旁路的第六阀门16、第三阀门13和第九阀门19的开启，并通过手动控制变频输送泵10的转速。

本发明还提供上述自动控制装置的自动控制方法，包括如下步骤：包括如下步骤：s1、开启PLC控制器；s2、当输送液体时，打开出液阀6，冲补水阀4和排液阀8关闭，变频自吸泵5转速升至最大转速；s3、当停止输送时，关闭出液阀6，变频自吸泵5转速降至零，冲补水阀4和排液阀8开启，30-60s后排液阀8关闭，开始补水，补水3-5min后冲补水阀4关闭。采用自动控制系统，可实现远程操作和实时控制，有效避免了恶劣天气条件下操作人员开启和冲洗设备的安全隐患。

下面将通过具体的实施例和对比例对本发明防止自吸泵气缚的自控装置和方法进行具体说明。

实施例1

一种防止自吸泵气缚的自动控制装置，如图1-2所示，包括进液管1、储水罐2、变频自吸泵5、冲补水管3、出液管7、排液管9和自动控制系统；所述储水罐2和进液管1、冲补水管3、出液管7和排液管9相连，所述冲补水管3的另一端与高压水源相连；所述出液管7上依次设有变频自吸泵5和出液阀6；所述冲补水管3和排液管9上分别设有冲补水阀4和排液阀8；所述自动控制系统包括PLC控制器、两个断电延时继电器、输入模拟信号单元和执行机构，所述输入模拟信号单元将信号传递给PLC控制器，PLC控制器接收信号驱动执行机构，所述执行结构包括变频自吸泵5、冲补水阀4和排液阀8，输入模拟信号单元包括出液阀6，所述PLC控制器通过第一断电延时继电器与排液阀8相连，所述PLC控制器通过第二断电延时继电器与冲补水阀4相连。

其中冲补水阀4、出液阀6和排液阀8均为气动阀，所述进液管1和排液管9在储水罐2的左侧，所述冲补水管3和出液管7在储水罐2的右侧，所述储水罐2直径为1.2m，高度为1.5m，所述变频自吸泵5底座和储水罐2均坐落在水平地面上。

上述自动控制装置的自动控制方法，如图3所示，包括如下步骤：s1、开启PLC控制器，设定第一断电延时继电器延时时间为60s，设定第二断电延时继电器延时时间为4min；s2、当输送液体时，打开出液阀6，冲补水阀4和排液阀8关闭，变频自吸泵5转速升至最大转速；s3、当停止输送时，关闭出液阀6，变频自吸泵5转速降至零，冲补水阀4和排液阀8开启，60s后排液阀8关闭开始补水，补水3min后，冲补水阀4关闭。

实施例2

一种防止自吸泵气缚的自动控制装置，如图2和图4所示，包括进液管、储水罐2、变频自吸泵5、冲补水管3、出液管7、排液管9和自动控制系统；所述储水罐2和进液管1、冲补水管3、出液管7和排液管9相连，所述冲补水管3的另一端与高压水源相连；所述出液管7上依次设有变频自吸泵5和出液阀6；所述冲补水管3和排液管9上分别设有冲补水阀4和排液阀8；所述自动控制系统包括PLC控制器、两个断电延时继电器、输入模拟信号单元和执行机构，所述输入模拟信号单元将信号传递给PLC控制器，PLC控制器接收信号驱动执行机构，所述执行结构包括变频自吸泵5、冲补水阀4和排液阀8，输入模拟信号单元包括出液阀6，所述PLC控制器通过第一断电延时继电器与排液阀8相连，所述PLC控制器通过第二断电延时继电器与冲补水阀4相连。

所述出液阀6前面和后面的管路上装有第四阀门14和第五阀门15，所述变频自吸泵5和出液管7出口之间连接有旁路，旁路上装有第六阀门16，所述冲补水阀4前面和后面的管路上装有第一阀门11和第二阀门12，所述储水罐2和高压水源之间连接有旁路，旁路上装有第三阀门13，排液阀8前面和后面的管路上装有第七阀门17和第八阀门18，所述储水罐2与排液管9出口之间连接有旁路，旁路上装有第九阀门19。

其中冲补水阀4、出液阀6和排液阀8均为电动阀，所述进液管1和排液管9在储水罐2的左侧，所述冲补水管3和出液管7在储水罐2的右侧，所述储水罐2直径为0.8m，高度为1m，所述变频自吸泵5底座和储水罐2均坐落在水平地面上。

上述自动控制装置的自动控制方法，如图3所示，包括如下步骤：s1、开启PLC控制器，设定第一断电延时继电器延时时间为30s，设定第二断电延时继电器延时时间为4min30s；s2、当输送液体时，打开出液阀6，冲补水阀4和排液阀8关闭，变频自吸泵5转速升至最大转速；s3、当停止输送时，关闭出液阀6，变频自吸泵5转速降至零，冲补水阀4和排液阀8开启，30s后排液阀8关闭开始补水，补水4min后，冲补水阀4关闭。

正常工作时，第四阀门14、第五阀门15、第六阀门11、第二阀门12、第七阀门17和第八阀门18全部开启，第六阀门16，第三阀门13和第九阀门19全部关闭，当出液阀6、冲补水阀4和排液阀8任意一个出现故障时，手动关闭第四阀门14、第五阀门15、第一阀门11、第二阀门12、第七阀门17和第八阀门18，装置转为手动控制方式，当输送液体时，打开第六阀门16，第三阀门13和第九阀门19保持关闭，手动控制变频自吸泵5转速升至最大转速；当停止输送时，关闭第六阀门16，手动控制变频自吸泵5转速降至零，打开第三阀门13和第九阀门19进行冲洗，30s后冲洗结束，关闭第九阀门19，开始补水，补水4min后补水结束，关闭第三阀门13。

实施例3

一种防止自吸泵气缚的自动控制装置，如图2和图5所示，包括进液管1、储水罐2、变频自吸泵5、冲补水管3、出液管7、排液管9和自动控制系统；所述储水罐2和进液管1、冲补水管3、出液管7和排液管9相连，所述冲补水管3的另一端与高压水源相连；所述出液管7上依次设有变频自吸泵5和出液阀6；所述冲补水管3和排液管9上分别设有冲补水阀4和排液阀8；所述自动控制系统包括PLC控制器、两个断电延时继电器、输入模拟信号单元和执行机构，所述输入模拟信号单元将信号传递给PLC控制器，PLC控制器接收信号驱动执行机构，所述执行结构包括变频自吸泵5、冲补水阀4和排液阀8，输入模拟信号单元包括出液阀6，所述PLC控制器通过第一断电延时继电器与排液阀8相连，所述PLC控制器通过第二断电延时继电器与冲补水阀4相连。

其中冲补水阀4、出液阀6和排液阀8均为电磁阀，所述进液管1和排液管9在储水罐2的左侧，所述冲补水管3和出液管7在储水罐2的右侧，所述储水罐2直径为1m，高度为1.3m，所述变频自吸泵5底座坐落在水平地面上，储水罐2立在罐底基座21上，基座高度为10cm。

所述进液管1从储水罐2顶部处进入储水罐2并向下延伸，进液口20距储水罐2底20cm。所述冲补水管3与储水罐2远离地面方向的夹角为45°。

上述自动控制装置的自动控制方法，如图3所示，包括如下步骤：s1、开启PLC控制器，设定第一断电延时继电器延时时间为45s，设定第二断电延时继电器延时时间为5min45s；s2、当输送液体时，打开出液阀6，冲补水阀4和排液阀8关闭，变频自吸泵5转速升至最大转速；s3、当停止输送时，关闭出液阀6，变频自吸泵5转速降至零，冲补水阀4和排液阀8开启，保持45s，之后排液阀8关闭开始补水，补水5min后，冲补水阀4关闭。

对比例1

现有技术自吸泵输液系统，如图6所示，包括进液管1、出液管7、冲水管24和自吸泵22，自吸泵22分别和进液管1和出液管7相连，出液管7和冲水管24上分别设有出液阀6和冲洗阀23。当输送液体时，打开出液阀6，开启自吸泵，输送结束后，关闭自吸泵和出液阀7，打开冲洗阀23，用高压水冲洗自吸泵22和管路。

对于实施例2和对比例1，经过2年的运行，统计了自吸泵开机率、气缚发生率、安全环保事故率，结果如表1所示。

表1实施例2和对比例1装置运行情况

由表1可看出，本发明实施例2运行稳定，开机率达到100％，彻底克服了气缚事故和物料堵塞事故的发生，而对比例1开机率仅为30％，物料堵塞事故发生率为10％，气缚事故发生率100％，当发生物料堵塞事故时，常常需要操作人员现场对设备进行拆卸、清洗，产生的废水可能因难于收集而造成环保风险，另外，当发生气缚时也需要操作人员在现场向泵体内灌满水才能克服，操作麻烦，特别是在恶劣天气条件下操作给操作人员还带来了安全隐患。本发明采用虹吸回流技术保持自吸泵进液管与泵腔充满液体，能有效防止因气缚、物料堵塞导致的设备故障和环保风险，提高自吸泵的运行效率，采用自动控制系统，可实现远程操作和实时控制，有效避免了恶劣天气条件下操作人员开启和冲洗设备的安全隐患。

以上所述，仅是本发明实施的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本发明的保护范围之内。