一种浮船式取水泵站的制作方法

1.本实用新型涉及水泵装置，特别是涉及一种浮船式取水泵站。


背景技术：

2.随着泵在工业、农业、市政及养殖业等领域的广泛应用，泵的使用方式也日益多元化，那些固定式泵站或泵越来越不能满足取水方式的需求。在湖泊、江河或池塘取水时，水位涨落坡幅大，涨落频率变化无规律，而且有随机性或短暂性，不利于建设固定泵站；另外，水位涨落的不规则性及涨落幅度大决定了泵的工况变化很大，一般泵站难于或不能适应调节如此大的工况范围；最后，泵的能源供给也成问题，并不是任何地方都能轻易获得三相交流电，即使使用柴油机作为动力，其高噪音高污染也无法让让方案制定者轻易做出选择，并且其超大体积与重量也不适合于上船。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本实用新型提供一种浮船式取水泵站，可以很好解决现有技术的泵站建设难、无法适应变工况以及能源获得困难等问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
5.一种浮船式取水泵站，包括移动电源、双电源变频控制柜、变频电机、泵头、真空发生装置、流量计和浮船，所述移动电源、双电源变频控制柜、变频电机和泵头均固设于浮船的甲板之上，所述泵头与变频电机同轴布置且通过联轴器连接，所述泵头的入口和出口分别连接有l形吸入管路和出口管路，所述流量计设于所述出口管路的总出水管中，所述出口管路与真空发生装置通过吸气管连接；所述浮船包括3支泊船锚杆、2个拦污栅、甲板、防护罩和电机防雨罩，所述3支泊船锚杆垂直固定于所述甲板，其中2支设于所述浮船的船头，1支设于所述浮船的船尾，2个拦污栅设于所述浮船的一侧，包围着l形吸入管路的垂直段；
6.所述移动电源包括锂离子电池组和电池管理系统，所述锂离子电池组与电池管理系统通过动力线和信号线连接；所述双电源变频控制柜包括变频器、plc可编程控制器和双电源切换装置，所述变频器的交流输入端与所述双电源切换装置的交流输出端连接，所述变频器的外接直流输入端子与所述双电源切换装置的直流输出端连接，所述变频器的交流输出端通过输出电缆和所述变频电机连接；所述真空发生装置包括2台真空泵、真空罐、吸气管、排气管及安装于吸气管中间的电磁阀，所述2台真空泵的排气口由所述排气管并联，真空泵的吸气口通过管子接入真空罐；所述l形吸入管路包括安装在其垂直段入口的过滤器，所述过滤器沉入水中；所述出口管路包括总出水管、套状浮体和出水支管，所述多个套状浮体套设于总出水管，所述总出水管在其右端与2条出水支管连接，所述总出水管通过多个套状浮体浮于水面。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述泊船锚杆包括立杆、手轮、锚杆座和耙定头；所述立杆与手轮通过一对螺旋副进行连接与传动，转动所述手轮可以垂直升降立杆；所述锚杆座固定于所述甲板，所述手轮与锚杆座通过轴承进行连接，所述手轮被轴向固定但可
自由转动；所述耙定头在其底面设有数个锥形耙钉，以便于将所述泊船锚杆锚定于水底。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述锂离子电池组中的电池通过串联与并联成组，电池的串联数量取决于电机的电压，电池的并联数量取决于电机的电流；所述电池管理系统包括电流传感器、电压传感器及温度传感器，对所述锂离子电池组的充电、放电及电池状态进行监控。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述变频器包括整流模块、滤波电路、逆变模块以及介于所述滤波电路与逆变模块之间的2个外接直流输入端子，所述整流模块、滤波电路与逆变模块从一端到另一端依次连接；所述逆变模块的交流输出端通过输出电缆与所述变频电机连接。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述双电源切换装置包括交流接触器、直流接触器、第一中间继电器的动断触点、第二中间继电器的动断触点、交流接触器线圈、直流接触器线圈、直流接触器辅助动断触点、交流接触器辅助动断触点、第一中间继电器线圈、第二中间继电器线圈和电压传感器；所述交流接触器的交流输出端通过电缆与所述变频器的交流输入端连接，所述交流接触器的交流输入端通过电缆与市电三相交流电源连接，所述直流接触器的直流输出端通过直流电缆与所述变频器的外接直流输入端子按照正负极性对应连接，所述直流接触器的直流输入端通过直流电缆与所述电池管理系统的直流输出端按照正负极性对应连接；所述第一中间继电器的动断触点、交流接触器线圈和直流接触器辅助动断触点从一端到另一端依次连接；所述第二中间继电器的动断触点、直流接触器线圈和交流接触器辅助动断触点从一端到另一端依次连接；所述直流接触器辅助动断触点、交流接触器辅助动断触点、第一中间继电器线圈和第二中间继电器线圈具有一个公共端；所述第一中间继电器的动断触点、第二中间继电器的动断触点、第一中间继电器线圈和第二中间继电器线圈的输入端均与所述plc可编程控制器的不同数字输入口连接；所述电压传感器两个输入端分别与市电三相交流电源的零线和一相火线连接，两个输出端分别与plc可编程控制器的模拟量输入口的公共端和某一端口连接。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述的浮船式取水泵站在变工况时性能的调节以流量不变为原则，性能调节通过改变所述变频器的输出频率，从而改变所述变频电机及泵头的转速来实现。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述变频电机的功率取决于变工况时最不利点的功率。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述防护罩和电机防雨罩安装于所述甲板，所述防护罩将所述移动电源和双电源变频控制柜笼罩起来，所述电机防雨罩将所述变频电机笼罩起来，所述防护罩和电机防雨罩起到防尘防雨的作用。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述真空泵的电机防护等级为ip55。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述电磁阀用于切断或接通排气通路，所述电磁阀的工作电压为24v，防护等级为ip55。
16.与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是：
17.1.方便灵活，适应性强：采用移动式浮船取水泵站，随时可移动，适于临时性的江河及湖泊取水。
18.2.适于变工况场合：采用变频调速，通过变速来改变泵的性能，以适应液位变化引
起的装置扬程的改变。
19.3.采用双电源，泵的驱动能源供给更为方便：采用双电源变频控制柜，可根据现场情况使用市电三相交流电源或锂离子电池供电的直流电源，具有自切自投功能，没有交流电源时使用直流电源，检测到有交流电源时会自动切换到交流电源工作，交流电源失电又会重新切换到直流电源供电。
附图说明
20.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：
21.图1为本实用新型的主视示意图。
22.图2为本实用新型的俯视示意图。
23.图3为本实用新型的测控及动力示意图。
24.图4为本实用新型的泊船锚杆示意图。
25.图5为本实用新型的变频器及双电源切换装置的电路原理示意图。
26.图6为本实用新型的plc可编程控制器的接线图。
27.图中：1、移动电源，2、双电源变频控制柜，3、变频电机，4、泵头，5、真空发生装置，6、l形吸入管路，7、出口管路，8、流量计，9、浮船，10、联轴器，11、锂离子电池组，12、电池管理系统，21、变频器，22、plc可编程控制器，23、双电源切换装置，51、电磁阀，52、真空泵，53、真空罐，54、吸气管，55、排气管，61、过滤器，70、总出水管，71、套状浮体，72、出水支管，91、泊船锚杆，92、拦污栅，93、甲板，94、防护罩，95、电机防雨罩，211、整流模块，212、滤波电路，213、逆变模块，214、外接直流输入端子，231、交流接触器，232、直流接触器，233、第一中间继电器的动断触点，234、第二中间继电器的动断触点，235、交流接触器线圈，236、直流接触器线圈，237、直流接触器辅助动断触点，238、交流接触器辅助动断触点，239、第一中间继电器线圈，240、第二中间继电器线圈，241、电压传感器，911、立杆，912、手轮，913、锚杆座，914、耙定头，9141、锥形耙钉。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；机械连接可以是焊接、铆接、螺纹连
接或法兰连接等；可以是直接相连，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。
31.如图1至图5所示，本实用新型提供一种浮船式取水泵站，包括移动电源1、双电源变频控制柜2、变频电机3、泵头4、真空发生装置5、流量计8和浮船9，移动电源1、双电源变频控制柜2、变频电机3和泵头4均固设于浮船9的甲板93之上，泵头4与变频电机3同轴布置且通过联轴器10连接，泵头4的入口和出口分别连接有l形吸入管路6和出口管路7，流量计8设于出口管路7的总出水管70中，流量计8用于计量总流量，将流量信号反馈给双电源变频控制柜2。出口管路7与真空发生装置5通过吸气管54连接，真空发生装置5用于排尽泵头4及管路中空气，以便起到引水灌泵的作用。2台变频电机3驱动的泵头4一用一备，当一台泵发生故障时，另一台泵会自动投入使用。浮船9包括3支泊船锚杆91、2个拦污栅92、甲板93、防护罩94和电机防雨罩95，3支泊船锚杆91垂直固定于甲板93，其中2支设于浮船9的船头，1支设于浮船9的船尾，根据三点决定一个面的原理，3支泊船锚杆91会将浮船9稳定于水面，而不会随水流或波浪摆动，有利于浮船9上设备的正常工作。泊船锚杆91用于风高浪急时现有技术的锚机抛锚后浮船9会随着缆绳摇摆情形，泊船锚杆91会将浮船9稳稳地泊定，比抛锚泊定具有很大的优势。2个拦污栅92设于浮船9的一侧，包围着l形吸入管路6的垂直段，拦污栅92会阻止大尺寸异物进入l形吸入管路6。
32.l形吸入管路6包括安装在其垂直段入口的过滤器61，过滤器61沉入水中，过滤器61会进一步过滤掉水中的杂质杂物，以免杂质杂物被吸入而堵塞叶轮，最终影响泵的正常工作。出口管路7包括总出水管70、套状浮体71和出水支管72，多个套状浮体71套设于总出水管70，总出水管70在其右端与2条出水支管72连接。套状浮体71由密度远小于水的轻质材料制成，以便浸入水中时产生很大的浮力，总出水管70通过多个套状浮体71浮于水面。防护罩94和电机防雨罩95安装于甲板93，防护罩94将移动电源1和双电源变频控制柜2笼罩起来，电机防雨罩95将变频电机3笼罩起来，防护罩94和电机防雨罩95起到防尘防雨的作用。
33.真空发生装置5包括2台真空泵52、真空罐53、吸气管54、排气管55及安装于吸气管54中间的电磁阀51，真空泵52用于产生真空，2台真空泵52的排气口由排气管55并联，真空泵52的吸气口通过管子接入真空罐53。真空泵52的电机防护等级为ip55，以便于防雨防尘。电磁阀51用于切断或接通排气通路，电磁阀51的工作电压为24v，防护等级为ip55。真空发生装置5工作时会首先通过双电源变频控制柜2控制电磁阀51打开，以接通真空发生装置5和泵站的管路系统，然后控制启动一台真空泵52工作，直到排尽泵头4及l形吸入管路6中的空气并将水引入灌泵(排气时泵头4的出口阀门预先关闭)，然后再关闭电磁阀51，最后由双电源变频控制柜2控制一台变频电机3启动，变频电机3带动与其连接的泵头4工作，待变频电机3达到正常转速后关闭泵的出口阀门，此时所述浮船式取水泵站投入正常工作。2台真空泵52一用一备，一台真空泵52发生故障时，另一台自动投入运行。排气时，泵头4、l形吸入管路6及出水支管72中的空气先进入吸气管54，然后进入真空罐53，再进入真空泵52，最后经排气管55的管口排至大气。具有一定容积的真空罐53会在排气过程中起到稳定真空度的作用，以免排气系统产生负压波动。
34.泊船锚杆91包括立杆911、手轮912、锚杆座913和耙定头914，立杆911与手轮912通过一对螺旋副进行连接与传动，转动手轮912可以垂直升降立杆911。锚杆座913固定于甲板
93，手轮912与锚杆座913通过轴承进行连接，手轮912被轴向固定但可自由转动。耙定头914在其底面设有数个锥形耙钉9141，以便于将泊船锚杆91锚定于水底。在液位上涨或下降时，转动手轮912时使立杆911伸出或缩回，同时浮船9会随着液位上升或下降。锥形耙钉9141由硬质材料制成，可以增强耐磨性并延长其寿命。
35.在液位上涨或下降时，系统装置扬程减小或增大，此时变频器21的输出频率将减小或增大，根据变频电机3的转速和电源频率成正比的特性，变频电机3的转速也会减小或增大，与变频电机3同步转动的泵头4的性能曲线也会向下或向上平移，这样泵头4的性能会重新和系统装置相匹配。浮船式取水泵站在变工况时性能的调节以流量不变为原则，性能调节通过改变变频器21的输出频率，从而改变变频电机3及泵头4的转速来实现。变频电机3的功率取决于变工况时最不利点的功率，功率留有余量以适应较大范围的性能变化。
36.移动电源1包括锂离子电池组11和电池管理系统12，锂离子电池组11与电池管理系统12通过动力线和信号线连接，动力线为直流电源的输送线路，信号线用于传递设置于锂离子电池组11的温度传感器、电流电压传感器的信号。双电源变频控制柜2包括变频器21、plc可编程控制器22和双电源切换装置23，变频器21的交流输入端e9与双电源切换装置23的交流输出端e8连接，变频器21的外接直流输入端子214与双电源切换装置23的直流输出端连接e10，变频器21的交流输出端e2通过输出电缆和变频电机3连接。
37.锂离子电池组11中的电池通过串联与并联成组，电池的串联数量取决于变频电机3的电压，电池的并联数量取决于变频电机3的电流；电池管理系12统包括电流传感器、电压传感器及温度传感器，对锂离子电池组11的充电、放电及电池状态进行监控。
38.如图5至图6所示，变频器21包括整流模块211、滤波电路212、逆变模块213以及介于滤波电路212与逆变模块213之间的2个外接直流输入端子214，整流模块211、滤波电路212与逆变模块213从一端到另一端依次连接，逆变模块213的交流输出端e2通过输出电缆与变频电机3连接。
39.双电源切换装置23包括交流接触器231、直流接触器232、第一中间继电器的动断触点233、第二中间继电器的动断触点234、交流接触器线圈235、直流接触器线圈236、直流接触器辅助动断触点237、交流接触器辅助动断触点238、第一中间继电器线圈239、第二中间继电器线圈240和电压传感器241。交流接触器231的交流输出端e8通过电缆与变频器21的交流输入端e9连接，交流接触器231的交流输入端e1通过电缆与市电三相交流电源(l1、l2、l3)连接，直流接触器232的直流输出端e10通过直流电缆与变频器21的外接直流输入端子214按照正负极性对应连接，直流接触器232的直流输入端e3通过直流电缆与电池管理系统12的直流输出端按照正负极性对应连接。第一中间继电器的动断触点233、交流接触器线圈235和直流接触器辅助动断触点237从一端到另一端依次连接。第二中间继电器的动断触点234、直流接触器线圈236和交流接触器辅助动断触点238从一端到另一端依次连接。直流接触器辅助动断触点237、交流接触器辅助动断触点238、第一中间继电器线圈239和第二中间继电器线圈240具有一个公共端e11，且公共端e11与plc可编程控制器22的数字输出公共口dig连接。第一中间继电器的动断触点233、第二中间继电器的动断触点234、第一中间继电器线圈239和第二中间继电器线圈240的输入端e4、e5、e6和e7分别与plc可编程控制器22的数字输出口di0、di1、di2和di3连接。电压传感器241的两个输入端分别与市电三相交流电源的零线n和一相火线l3连接，两个输出端b1、b2分别与plc可编程控制器22的模拟量输
入口的公共端aig和端口ai0连接。
40.双电源变频控制柜2的24v控制电源由电池管理系统12的低压控制直流电源输出端供给，包括对plc可编程控制器22、第一中间继电器线圈139、第二中间继电器线圈240和电磁阀51的供电。
41.当只有直流电源供电时，交流接触器231的交流输入端e1没有电压输入(l1、l2、l3三相无电压)，电压传感器241的输入端(l3和n)输入电压为零，则电压传感器241的输出端b1和b2的模拟信号电压为零，即plc可编程控制器22的模拟量输入口的公共端aig和端口ai0的输入信号为零，此时plc可编程控制器22根据预置程序控制dig、di0和di3输出低电平，控制di1和di2输出高电平，也即e11、e4、和e7均输入低电平，e5和e6均输入高电平。因此，交流接触器线圈235和第二中间继电器线圈240没有电流流过，交流接触器231的触点处于断开状态，第二中间继电器的动断触点234处于闭合状态，交流接触器辅助动断触点238处于闭合状态；直流接触器线圈236和第一中间继电器线圈239有电流流过，则直流接触器232的触点闭合，第一中间继电器的动断触点233和直流接触器辅助动断触点237处于断开状态，确保交流接触器线圈235不会得电。因为直流接触器线圈236得电，直流接触器232的触点闭合，直流电经由外接直流输入端子214被输入给逆变模块213，经逆变模块213逆变后输出一定频率的三相交流电。
42.当有交流电源供电时，交流接触器的交流输入端e1有市电电压输入(l1、l2、l3三相有电压)，电压传感器241的输入端(l3和n)输入电压为220v，则电压传感器241的输出端b1和b2的模拟信号电压不为零，即plc可编程控制器22的模拟量输入口的公共端aig和端口ai0的输入信号不为零，此时plc可编程控制器22根据预置程序控制dig、di1和di2输出低电平，控制di0和di3输出高电平，也即e11、e5、和e6均输入低电平，e4和e7均输入高电平。因此，直流接触器线圈236和第一中间继电器线圈239没有电流流过，直流接触器232的触点处于断开状态，第一中间继电器的动断触点233处于闭合状态，直流接触器辅助动断触点237处于闭合状态；交流接触器线圈235和第二中间继电器线圈240有电流流过，则交流接触器231的触点闭合，第二中间继电器的动断触点234和交流接触器辅助动断触点238处于断开状态，确保直流接触器线圈236不会得电。因为交流接触器线圈235得电，交流接触器231的触点闭合，交流电经由变频器21的输入端e9被输入给整流模块211整流后变成脉动直流电，再经滤波电路212滤波变成直流电，最后通过逆变模块213逆变后输出一定频率的三相交流电。
43.本实用新型的工作原理：在液位发生变化后，可以通过调整泊船锚杆91的手轮912使立杆911稳稳地锚定于水底。在液位上涨或下降时，系统装置扬程减小或增大，此时取水泵站的流量会变大或减小，这时安装于总出水管70的流量计8会将流量变化信号传送给plc可编程控制器22，plc可编程控制器22根据预置程序控制变频器21改变频率，变频器21的输出频率将减小或增大，根据变频电机3的转速和电源频率成正比的特性，变频电机3的转速也会减小或增大，与变频电机3同步转动的泵头4的性能曲线也会向下或向上平移，取水泵站的流量将会减小或增大，直到达到预设流量(即流量保持不变)，此时变频器21的输出频率将不再变化，这样泵头的性能会重新和系统装置相匹配。浮船式取水泵站在变工况时性能的调节以流量不变为原则，性能调节通过改变变频器21的输出频率，从而改变变频电机3及泵头4的转速来实现。变频电机3的功率取决于变工况时最不利点的功率，功率留有余量
以适应较大范围的性能变化。
44.和现有技术的泵站相比，本实用新型所述的浮船式取水泵站具有显著的优势。
45.1)方便灵活，适应性强：采用移动式浮船取水泵站，随时可移动，适于临时性的江河及湖泊取水。泊船锚杆91会将浮船9稳定于水面，而不会随水流或波浪摆动，有利于浮船9上设备的正常工作。泊船锚杆91用于风高浪急时现有技术的锚机抛锚后浮船会随着缆绳摇摆情形，泊船锚杆91会将浮船9稳稳地泊定，比抛锚泊定具有很大的优势。防护罩94和电机防雨罩95可以使设备不怕风吹日晒雨淋。
46.2)适于变工况场合：采用变频调速，通过变速来改变泵的性能，以适应液位变化引起的装置扬程的改变。
47.3)采用双电源，泵的驱动能源供给更为方便：采用双电源变频控制柜2，可根据现场情况使用市电三相交流电源或锂离子电池供电的直流电源，具有自切自投功能，没有交流电源时使用直流电源，检测到有交流电源时会自动切换到交流电源工作，交流电源失电又会重新切换到直流电源供电。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。