自動抽水控制設(shè)備的制作實踐

譙興宇，陳 強，王云飛

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

（達州電業(yè)局，達州 635000）

0 引言

現(xiàn)有很多農(nóng)村小水電，不論是立式機組還是臥式機組，機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，一般都是采用電動抽水設(shè)備進行手動排水，但排水的頻率又各不盡相同。在特殊情況下，如漲水、立式水輪機止水盤根損壞，或由其它原因造成水機漏水量突然增大。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、立式機組油箱進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)電站進行設(shè)備維護時，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間，造成機房內(nèi)有20mm的積水，東致電纜溝、配電屏下部電氣設(shè)備水被淹（該站機組為臥式機組，配電屏跟機房在同一平面上，）。造成一定的經(jīng)濟損失。我建議安裝自動抽水設(shè)備，就不會造成機房內(nèi)積水坑水位上升造成水淹電纜溝等類似的情況發(fā)生。電站負責人同意并要求加裝自動報警裝置。

1 設(shè)計理念

在設(shè)計上，我查閱了相關(guān)資料，不同的自動抽水設(shè)備各有優(yōu)缺點，根據(jù)電站機房內(nèi)排積水，在設(shè)計上就要求自動抽水控制設(shè)備運行穩(wěn)定性高、受外條件部影響小、室內(nèi)安裝不影響機房美觀等因素，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時改變干簧管內(nèi)部的觸點來控制潛水泵抽水自動起、停。該液位控制儀，體型小，大部分安裝在水下，不影響機房的美觀。同時可根據(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、個數(shù)，可根據(jù)需要增添相應(yīng)的保護設(shè)備，達到自動抽水需要理想的效果（如報警、還可和自動化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，達到遠程監(jiān)視的效果）。

2 設(shè)計選材

在設(shè)計上利用干簧管有動作快、不怕振動、工作比較可靠等優(yōu)點和要克服干簧管的觸點能耐受電壓很低，在工作中超過干簧觸點容量時，很容易粘連的缺點。在設(shè)計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、常閉觸點去控制接觸器JC的起動、停止來達到自動抽、停水的目的或用來控制相應(yīng)的報警設(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。報警電鈴選擇220V交流電鈴，根據(jù)用戶要求的直流報警設(shè)備選用SC-402-6V單音報警喇叭，電源選擇1.5V電池4個。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)計的自動抽水控制原理圖如圖1所示，在這只簡單介紹其工作原理（手動控制部份就不作介紹），當積水坑水位的浮球到達到規(guī)定高度后，浮球內(nèi)的強力磁鐵的磁性使UQZ2的常開觸點閉合，使電子繼電器2ZJ形成24V回路后動作，2ZJ1由斷開轉(zhuǎn)閉合，起動接觸器JC工作，潛水泵自動抽水，抽水指示燈HD指示。當接觸器JC線圈帶電工作后，輔助觸點JC1斷開，使干簧管UQZ2失去工作電壓，降低干簧管UQZ2觸點粘連的可能性。同理當水位到規(guī)定停止位置時UQZ1閉合后，1ZJ動作，1ZJ1斷開接觸器JC工作電壓，接觸器JC自動恢復(fù)到停止位置，停止指示燈LD指示，輔助觸點JC3恢復(fù)到斷開位置，干簧管UQZ1觸點也失去工作電壓，此種設(shè)計，有效地克服了干簧管觸點發(fā)生粘連的可能性，提高了自動抽水的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)計抽水深度為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，UQZ3閉合啟動報警回路機房電鈴發(fā)出報警信號。如果在停電的情況下，UQZ4閉合啟動6V直流報警回路，值班室電喇叭發(fā)出報警信號，值班員在接到報警信號后迅速處理，解除安全隱患。

圖1 自動抽水控制原理圖

4 制作過程

我準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）價格為2000元左右，和電站負責人商議自己加工制作浮球裝置。在市場購買不銹鋼管時，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，用萬用表測量，當?shù)竭_磁性范圍內(nèi)時，干簧管閉合，離開磁性范圍時，觸點復(fù)位斷開，在試驗無誤后，用不銹管和PVC管比較，制作維護方便。決定采用PVC管做為干簧管的護管。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；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4分PVC外絲接頭，用于安裝固定接線盒，干簧管的護套設(shè)備就制作完成了；干簧管的安裝位置：自動停止位置安裝在距離4分PVC管下端150mm處安裝，自動抽水干簧管安裝位置在距離4分PVC管下端1400mm處安裝，自動報警位置在在距離4分PVC管下端1500mm處安裝（此處安裝兩個），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)計圖紙合理布置箱內(nèi)設(shè)備，箱外進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房積水坑內(nèi)，用角鋼支架固定支稱，按裝時要求自動抽水高度在離積水坑平面有700mm的距離，報警高度離積水坑平面有500mm的距離。安裝完畢認真核對控制設(shè)備接線，核對無誤后進行試驗，第一步手動試驗：手動按下啟動、停止按鈕，接觸器起動、停止都很正常；第二步自動試驗：人為控制浮球，當浮球在規(guī)定的抽水高度時，自動啟動接觸器，當水位下降到規(guī)定停止位置時，接觸器自動復(fù)位，當?shù)竭_報警水位時，控制箱內(nèi)電鈴和值班室電喇叭發(fā)出報警信號。第三步自動抽水試驗：接入潛水泵，放水到積水坑進行反復(fù)試驗，都能進行自動抽水、自動停止，在抽水設(shè)備發(fā)生故障時水位上升到報警位置時發(fā)出報警警報，值班員能及時排除安全隱患。

6 結(jié)束語

該類自動抽水設(shè)備，我在四川達縣老林窖電站成功地進行干簧管的自動抽水應(yīng)用改造后（沒有設(shè)計報警功能），已無故障運行了三年多，自動抽、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)實際的需要進行改造設(shè)計，和廠家成型的同類設(shè)備相比更加具有實用性。該自動抽水控制儀及配套設(shè)備在電站已經(jīng)運行了幾個月，反饋信息較好。該類自動抽水控制設(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。