自動(dòng)抽水控制設(shè)備的制作實(shí)踐

譙興宇，陳 強(qiáng)，王云飛

QIAO Xing-yu, CHEN Qiang, WANG Yun-fei

（達(dá)州電業(yè)局，達(dá)州 635000）

0 引言

現(xiàn)有很多農(nóng)村小水電，不論是立式機(jī)組還是臥式機(jī)組，機(jī)房都存在積水坑排水問題，不同內(nèi)型的小水電排水問題也不盡相同，一般都是采用電動(dòng)抽水設(shè)備進(jìn)行手動(dòng)排水，但排水的頻率又各不盡相同。在特殊情況下，如漲水、立式水輪機(jī)止水盤根損壞，或由其它原因造成水機(jī)漏水量突然增大。而值班員在值班期間因其它原因造成漏巡視，導(dǎo)致積水坑積水水位上升迅速，在排水設(shè)備沒有跟上的情況下可能造成水淹電纜溝、立式機(jī)組油箱進(jìn)水或因積水坑水位上升導(dǎo)致的其它事故發(fā)生。在2010年8月初我到四川宣漢發(fā)電站進(jìn)行設(shè)備維護(hù)時(shí)，知道該站在2010年7.18洪災(zāi)中，由于排水量突然增大，值班員多耽誤了一段時(shí)間，造成機(jī)房內(nèi)有20mm的積水，東致電纜溝、配電屏下部電氣設(shè)備水被淹（該站機(jī)組為臥式機(jī)組，配電屏跟機(jī)房在同一平面上，）。造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。我建議安裝自動(dòng)抽水設(shè)備，就不會(huì)造成機(jī)房內(nèi)積水坑水位上升造成水淹電纜溝等類似的情況發(fā)生。電站負(fù)責(zé)人同意并要求加裝自動(dòng)報(bào)警裝置。

1 設(shè)計(jì)理念

在設(shè)計(jì)上，我查閱了相關(guān)資料，不同的自動(dòng)抽水設(shè)備各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)電站機(jī)房內(nèi)排積水，在設(shè)計(jì)上就要求自動(dòng)抽水控制設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性高、受外條件部影響小、室內(nèi)安裝不影響機(jī)房美觀等因素，決定采用浮球液位控制儀，其原理是利用干簧繼電器生產(chǎn)的浮球液位控制儀，該裝置原理采用不銹鋼管內(nèi)裝干簧管，在不銹鋼管外套有浮球傳感器，磁性浮球在水面上下移動(dòng)時(shí)改變干簧管內(nèi)部的觸點(diǎn)來控制潛水泵抽水自動(dòng)起、停。該液位控制儀，體型小，大部分安裝在水下，不影響機(jī)房的美觀。同時(shí)可根據(jù)用戶的需要靈活安裝干簧管在非磁性管內(nèi)的安裝部位、個(gè)數(shù)，可根據(jù)需要增添相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備，達(dá)到自動(dòng)抽水需要理想的效果（如報(bào)警、還可和自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)視的效果）。

2 設(shè)計(jì)選材

在設(shè)計(jì)上利用干簧管有動(dòng)作快、不怕振動(dòng)、工作比較可靠等優(yōu)點(diǎn)和要克服干簧管的觸點(diǎn)能耐受電壓很低，在工作中超過干簧觸點(diǎn)容量時(shí)，很容易粘連的缺點(diǎn)。在設(shè)計(jì)選型上選取型號比較重要，首先要考慮的是最大功率、最大開關(guān)流、最大開電壓等因素。我根據(jù)需要選擇了型號為MKA- 20101/ MKA - 20103、最大功率為10W 、最大開關(guān)流0.5A、最大開電壓180 VDC。為了克服干簧管的缺點(diǎn)我采用干簧管控制24V中間電子繼電器，用該繼電器的常開、常閉觸點(diǎn)去控制接觸器JC的起動(dòng)、停止來達(dá)到自動(dòng)抽、停水的目的或用來控制相應(yīng)的報(bào)警設(shè)備。電子繼電器選取型號為JQX-13F，工作電壓為24V，電陰為640Ω，啟動(dòng)電流為0.05A,完全能滿足干簧管開、關(guān)電流和電壓的需要。24V直流電源選用工業(yè)用變壓器，容量為25VA，輸出電壓經(jīng)橋式整流后得24V直流電壓。報(bào)警電鈴選擇220V交流電鈴，根據(jù)用戶要求的直流報(bào)警設(shè)備選用SC-402-6V單音報(bào)警喇叭，電源選擇1.5V電池4個(gè)。這里只介紹主要設(shè)備，其他配件就在作敘述。

3 電路原理

根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)的自動(dòng)抽水控制原理圖如圖1所示，在這只簡單介紹其工作原理（手動(dòng)控制部份就不作介紹），當(dāng)積水坑水位的浮球到達(dá)到規(guī)定高度后，浮球內(nèi)的強(qiáng)力磁鐵的磁性使UQZ2的常開觸點(diǎn)閉合，使電子繼電器2ZJ形成24V回路后動(dòng)作，2ZJ1由斷開轉(zhuǎn)閉合，起動(dòng)接觸器JC工作，潛水泵自動(dòng)抽水，抽水指示燈HD指示。當(dāng)接觸器JC線圈帶電工作后，輔助觸點(diǎn)JC1斷開，使干簧管UQZ2失去工作電壓，降低干簧管UQZ2觸點(diǎn)粘連的可能性。同理當(dāng)水位到規(guī)定停止位置時(shí)UQZ1閉合后，1ZJ動(dòng)作，1ZJ1斷開接觸器JC工作電壓，接觸器JC自動(dòng)恢復(fù)到停止位置，停止指示燈LD指示，輔助觸點(diǎn)JC3恢復(fù)到斷開位置，干簧管UQZ1觸點(diǎn)也失去工作電壓，此種設(shè)計(jì)，有效地克服了干簧管觸點(diǎn)發(fā)生粘連的可能性，提高了自動(dòng)抽水的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)計(jì)抽水深度為1.15米。在潛水泵損壞、停電、或其它原因造成積水坑水位上漲到警界水位時(shí)，UQZ3閉合啟動(dòng)報(bào)警回路機(jī)房電鈴發(fā)出報(bào)警信號。如果在停電的情況下，UQZ4閉合啟動(dòng)6V直流報(bào)警回路，值班室電喇叭發(fā)出報(bào)警信號，值班員在接到報(bào)警信號后迅速處理，解除安全隱患。

圖1 自動(dòng)抽水控制原理圖

4 制作過程

我準(zhǔn)備在廠家購買一套浮球設(shè)備，自己制作控制回路，到廠家咨詢買一套浮球設(shè)備（不含控制設(shè)備）價(jià)格為2000元左右，和電站負(fù)責(zé)人商議自己加工制作浮球裝置。在市場購買不銹鋼管時(shí)，都是裝飾裝簧用不銹鋼管，管壁比較薄，制作連接采用焊接；查閱資料后可使用非磁性材料PVC管代替，我先找一根PVC管和一塊強(qiáng)力磁鐵（用來安裝在浮球內(nèi)，尺寸為：16mm×8mm×4mm）,將干簧管用線連接，套在PVC管內(nèi)來回移動(dòng)，用萬用表測量，當(dāng)?shù)竭_(dá)磁性范圍內(nèi)時(shí)，干簧管閉合，離開磁性范圍時(shí)，觸點(diǎn)復(fù)位斷開，在試驗(yàn)無誤后，用不銹管和PVC管比較，制作維護(hù)方便。決定采用PVC管做為干簧管的護(hù)管。先找一根2010mm的一根4分PVC管，在PVC管一端用4分PVC堵頭熱接處理，達(dá)到不漏水為目的；浮球的制作：購買150mmd不銹鋼球，找一節(jié)200mm左右的6分不銹鋼管，先把不銹鋼球上對稱鉆取兩個(gè)孔，孔徑大小以不銹鋼管的直徑為宜，在兩孔之間的的中間把不銹鋼對稱割開，把兩塊強(qiáng)力磁鐵（16mm×8mm×4mm）安裝在不銹鋼管的兩邊，呈不對稱安裝固定牢固，用來增大磁性范圍。把割破的不銹鋼球套在不銹鋼管上焊接后檢查不漏水為原則，套在4分PVC管上能上下自由移動(dòng)；浮球套在PVC管上后，用4分活接頭熱接固定（活接頭便于今后維護(hù)檢查），在活接頭上端熱接固定一節(jié)200mm左右的一節(jié)4分PVC管，并在另一端熱接一個(gè)4分PVC外絲接頭，用于安裝固定接線盒，干簧管的護(hù)套設(shè)備就制作完成了；干簧管的安裝位置：自動(dòng)停止位置安裝在距離4分PVC管下端150mm處安裝，自動(dòng)抽水干簧管安裝位置在距離4分PVC管下端1400mm處安裝，自動(dòng)報(bào)警位置在在距離4分PVC管下端1500mm處安裝（此處安裝兩個(gè)），干簧管安裝在絕緣薄條（2000mm×10mm×1mm）上，用絕緣膠帶固定干簧管和連接線至接線盒，浮球液位控制儀就制作完成了（詳見浮球液儀制圖如圖2所示）。

圖2 浮球液位儀制作圖

5 安裝調(diào)試

自動(dòng)抽水控制設(shè)備用電源配箱安裝內(nèi)，在控制箱門上安裝啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、抽水指示燈和停止指示燈；箱內(nèi)設(shè)備按照設(shè)計(jì)圖紙合理布置箱內(nèi)設(shè)備，箱外進(jìn)出線接在接線端子排上；交流指示電鈴接在控制箱內(nèi)，直流電喇叭接在值班室內(nèi)。浮球液位控制儀安裝在機(jī)房積水坑內(nèi)，用角鋼支架固定支稱，按裝時(shí)要求自動(dòng)抽水高度在離積水坑平面有700mm的距離，報(bào)警高度離積水坑平面有500mm的距離。安裝完畢認(rèn)真核對控制設(shè)備接線，核對無誤后進(jìn)行試驗(yàn)，第一步手動(dòng)試驗(yàn)：手動(dòng)按下啟動(dòng)、停止按鈕，接觸器起動(dòng)、停止都很正常；第二步自動(dòng)試驗(yàn)：人為控制浮球，當(dāng)浮球在規(guī)定的抽水高度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)接觸器，當(dāng)水位下降到規(guī)定停止位置時(shí)，接觸器自動(dòng)復(fù)位，當(dāng)?shù)竭_(dá)報(bào)警水位時(shí)，控制箱內(nèi)電鈴和值班室電喇叭發(fā)出報(bào)警信號。第三步自動(dòng)抽水試驗(yàn)：接入潛水泵，放水到積水坑進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，都能進(jìn)行自動(dòng)抽水、自動(dòng)停止，在抽水設(shè)備發(fā)生故障時(shí)水位上升到報(bào)警位置時(shí)發(fā)出報(bào)警警報(bào)，值班員能及時(shí)排除安全隱患。

6 結(jié)束語

該類自動(dòng)抽水設(shè)備，我在四川達(dá)縣老林窖電站成功地進(jìn)行干簧管的自動(dòng)抽水應(yīng)用改造后（沒有設(shè)計(jì)報(bào)警功能），已無故障運(yùn)行了三年多，自動(dòng)抽、停水穩(wěn)定性和可靠性高。在四川宣漢大海電站經(jīng)過自己動(dòng)手加工制作的浮球液位控制儀及相應(yīng)的配套設(shè)備，其制作成本低于500元，和廠家同類設(shè)備比較，節(jié)約支出成本2000元左右，并可根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，和廠家成型的同類設(shè)備相比更加具有實(shí)用性。該自動(dòng)抽水控制儀及配套設(shè)備在電站已經(jīng)運(yùn)行了幾個(gè)月，反饋信息較好。該類自動(dòng)抽水控制設(shè)備可廣泛應(yīng)用于水塔、水廠、電站、排污、媒礦井下等生產(chǎn)生活區(qū)域的給排水，建議大家推廣使用。