CN102644604A - 一种离心泵自动引水装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心泵自动引水装置，该装置主要由离心泵、气液分离罐、液位传感器、控制器、喷射器和阀组成。气液分离罐与离心泵的吸入口、液位传感器和第二气动阀连接，控制器的输入与液位传感器连接，输出与电磁换向阀连接，电磁换向阀与第一、第二气动阀和截止阀连接，喷射器与第二气动阀连接，同时通过单向止回阀与第一气动阀连接。本发明装置既能起到自动引水的作用，又能保证离心泵在运转过程中始终不会产生汽蚀现象，且结构简单，制作和维修成本低，运行稳定可靠，特别适用于船舶压载泵、舱底水泵和应急消防泵的启动前引水。

Description

一种离心泵自动引水装置

技术领域

本发明涉及一种引水装置，尤其涉及一种无自吸能力的离心泵自动引水装置。

背景技术

离心泵属于叶片泵，如果里面没有水的话，叶片旋转是无法建立起真空压力，也就无法吸入水来，因此对于离心泵来说是没有自吸能力的。但离心泵最适合做压载泵、舱底水泵和应急消防泵等，按CCS规范要求，所有舱底泵或兼用舱底泵均应有自吸性能；如果消防泵或应急消防泵布置在水线以上，也应有自吸性能。为了解决离心泵没有自吸能力的问题，都要在泵上加自吸装置。自吸引水装置常见的有两种：一种是喷射泵式的，它是用电磁阀控制压缩空气做动力经过喷射器来抽吸泵内的空气形成负压，它在泵的启动时电磁阀同时通电打开供气引水，时间继电器延时后又关闭停止工作。另一种是水环泵式的，它通过摩擦离合器与泵的联轴节接触带动水环泵来抽吸泵内的空气形成负压，这种装置还需要一个小水箱来保证水环泵内有水，当泵的出口达到一定压力时，水压推动离合器杆使之与泵的联轴节脱开，此时，引水装置引水完毕并停止工作。对于第一种引水方式而言，当泵启动之初，泵内并没有灌满水，而是经过一段时间后，泵内才逐渐灌满水，因此，泵在刚开始运行的一段时间内，泵内会积聚一定量的空气，产生汽蚀现象。为了尽量避免和减小汽蚀现象的发生，应该是先引水再起泵，但这种方式是起泵和引水同时进行，显然这种方式会对泵的使用寿命造成影响，而且这种方式另外一个不足之处就是，以离心泵作为压载泵使用为例，当引水完毕后，压载泵进入正常工作状态，随着压载舱的液位下降，在喇叭口出现漩涡，当漩涡底部接近喇叭口时，大量气体就会被吸入，因此亟需一种装置既能起到引水的作用，又能保证在泵运行的过程中，始终不会有大量的空气被吸入泵内的引水装置。对于第二种引水方式而言，装置相对复杂，增加了安装维修的难度以及产品成本。

CN201288937Y公开了一种“自控式离心泵真空引水装置”，该装置主要由真空泵、真空罐、装于水泵排气口上部的自动排气止水阀和自动控制***组成。真空泵运行产生真空引水，自动排气止水阀在水泵满水后阻止水进入真空管道，真空罐形成了真空度缓冲区，真空度自动控制真空泵的启停，从而确保离心泵待机时始终处于满水状态。该装置具有自吸功能且能同时为多台泵引水的优点，但存在以下几点不足：一是由于该装置是根据真空罐的真空度控制真空泵的启停，真空度是一个比较敏感的监测对象，对监测元件的灵敏度提出了较高的要求，同时对真空罐的密封性也有很高的要求，给密封件的选型设计，真空罐的加工都带来一定的难度，如果真空罐有泄露，真空度就会低，连锁反应就是真空泵运转，相应的就需要消耗电能，带来能源浪费，另外频繁启停对真空泵或电机都有影响；二是该装置与泵的接口是泵的排汽口，如果泵的吸口已经接近液货的底部，有大量气体被吸入，这些气体是先进入泵，后被真空泵抽走，这时已经对泵的运行产生损害了，不能起到预警保护作用，因此不适用船舶压载泵、舱底水泵和应急消防泵的启动前引水；三是该装置需要设置“自动排气止水阀”来防止泵中的水倒流进入真空罐，只允许泵中的气体进入真空罐，而“自动排气止水阀”这种功能性元件的设置，给装置带来了复杂性。增加了装置的制造和运行成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种自动化程度高、可靠性强、结构简单，且适用于船舶压载泵、舱底水泵和应急消防泵的启动前引水，并能保证离心泵在运转过程中不会有气体被吸入到离心泵中的一种自动引水装置。

本发明的目的是这样实现的：一种离心泵自动引水装置，包括离心泵、气液分离罐、液位传感器、控制器、电磁换向阀、气动阀、喷射器、单向止回阀和截止阀，其特征在于: 气液分离罐与离心泵、液位传感器和第二气动阀连接，控制器的输入与液位传感器连接，输出与电磁换向阀连接，电磁换向阀与第一气动阀、第二气动阀和截止阀连接，喷射器与第二气动阀连接，同时通过单向止回阀与第一气动阀连接。

所述气液分离罐的下部腔体通过管路与离心泵的吸入口连通，上部腔体通过管路与第二气动阀连通，液位传感器设置在气液分离罐的中上部。

所述控制器由输入接口、比较电路、驱动电路和输出接口组成，比较电路的输入与输入接口连接，比较电路的输出与驱动电路的输入连接，驱动电路的输出与输出接口连接。

所述比较电路包括迟滞比较器、低通滤波器、电压跟随器和比较器，迟滞比较器的输入与输入接口连接，迟滞比较器的输出与低通滤波器的输入连接，低通滤波器的输出、电压跟随器的输出与比较器的输入连接，比较器的输出与驱动电路的输入连接。

所述驱动电路包括光电耦合器和继电器，光电耦合器的输入与比较电路的输出连接，光电耦合器的输出与继电器的输入连接，继电器的输出与输出接口连接。

本发明的工作过程是：气液分离罐设置在离心泵的吸入口，当气液分离罐中的液位低于设定的高度时，利用喷射器将气液分离罐顶部的气抽出，形成真空，使其液位上升，从而始终保持离心泵中充满抽送介质。喷射器的启动/停止是由气液分离罐的液位来控制的，当气液分离罐中的液位达到一定高度的时候，电磁换向阀换向，停止***供气，喷射器停止工作，引水过程结束，启动离心泵；随着舱内液位的降低，吸入口压力也随之降低，并逐渐接近介质汽化的压力，部分介质汽化后随着抽送介质进入到气液分离罐中并聚集到气液分离罐顶部，随着顶部气压增大，气液分离罐中的液位逐渐下降，当液位下降到一定高度后，液位传感器的检测信号进入控制电路，经过迟滞比较器转换后，进入低通滤波器，再与来自电压跟随器的设定电压值进行比较，输出的高低电平信号经过光电耦合器和继电器进行隔离放大后驱动电磁换向阀，电磁换向阀会根据液位传感器的检测信号而换向，启动***供气，喷射器开始工作，将气液分离罐中的气抽出，使其液位上升。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、提高了引水过程的自动化程度。本发明装置的设计主要是根据喷射器的工作原理实现了引水功能，但与现有技术最大的不同之处就是通过管系的设计和机电结合的设计思想，提高了引水过程的自动化程度，通过液位传感器与电磁换向阀相结合使用，只要气液分离罐中的液位低到会对离心泵吸排能力造成影响的高度，引水装置就会自动启动，以维持气液分离罐中高液位，气液分离罐中介质就会向离心泵中倒灌，避免离心泵吸空。

2、运行稳定，抗干扰能力强。本发明在控制器中设置了比较电路和驱动电路，比较电路的主要功能是为了使液位传感信号避免在设定点处于临界不稳定状态，利用迟滞比较器的上行与下行分界包括理想设定点，增加了一个液位分界区间，可以有效避免电路的临界不稳定现象。驱动电路中光电耦合器的设置不仅起到增强高低电平信号的驱动能力，而且还有效地起到了信号电路与驱动电路的隔离保护功能，进一步增强了电路的抗干扰能力 。

3、结构简单，制作和运行成本低。本发明装置既能起到自动引水的作用，又能保证离心泵在运转过程中始终不会产生汽蚀现象，且结构简单，运行稳定，制作和维修成本低，特别适用于船舶压载泵、舱底水泵和应急消防泵的启动前引水。

附图说明

图1是本发明工作流程示意图；

图2是图1中控制器电路图。

图中：离心泵1、气液分离罐2、液位传感器3、控制器4、控制器输入接口41、比较电路42、迟滞比较器42a、低通滤波器42b、电压跟随器42c、比较器42d、驱动电路43、光电耦合器43a、继电器43b、控制器输出接口44、电磁换向阀5、第一气动阀6、第二气动阀7、单向止回阀8、喷射器9、截止阀10。

具体实施方式

以下结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1：一种离心泵自动引水装置，包括离心泵1、气液分离罐2、液位传感器3、控制器4、电磁换向阀5、气动阀6和7、单向止回阀8、喷射器9和截止阀10，气液分离罐2分别与离心泵1、液位传感器3和第二气动阀7连接，控制器4的输入与液位传感器3连接，输出与电磁换向阀5连接，电磁换向阀5与第一气动阀6、第二气动阀7和截止阀10连接，喷射器9与第二气动阀7连接，同时通过单向止回阀8与第一气动阀6连接。具体是将气液分离罐2的下部腔体通过管路与离心泵1的吸入口连通，同时通过管路与水源连通；气液分离罐2的上部腔体通过管路与第二气动阀7的A口连通；液位传感器3设置在气液分离罐2的中上部。液位传感器3的输出，即检测信号与控制器4的输入接口41连接，控制器4的输出接口44与电磁换向阀5的输入连接。电磁换向阀5的A口分别与第一气动阀6和第二气动阀7的先导口P连接；第一气动阀6的A口与单向止回阀8的进口连接，单向止回阀8的出口与喷射器9的工作气体进口L连接，喷射器9的被抽气体进口T与第二气动阀7的B口连接，喷射器9的出口D与船上污油水舱管系相连，气体被排放至污油舱内。截止阀10的进口与气源连接，截止阀10的出口分别与电磁换向阀5的B口和第一气动阀6的B口连接 。

本发明装置在运行初始阶段，气液分离罐2及管路是空的，根据液位传感器3的检测信号，当实际液位值低于设定的液位高度，电磁换向阀5被开启，气源通过截止阀10进入后分为二路，一路通过电磁换向阀5分别开启第一气动阀6和第二气动阀7，一路经第一气动阀6和单向止回阀8作为喷射器9的引射气体，根据喷射器9的基本原理，引射气体在喷出的同时带动气液分离罐2中的气体经第二气动阀7一并喷出，从而使气液分离罐2中的水位逐渐上升，当液位达到一定高度，电磁换向阀5关闭，气源断开，第一气动阀6和第二气动阀7在弹簧力的作用下随之关闭，喷射器9停止工作，离心泵1启动。

参见图2：本发明自动引水装置中控制器4由输入接口41、比较电路42、驱动电路43和输出接口44组成。比较电路42的输入与输入接口41连接，输出与驱动电路43的输入连接，驱动电路43的输出与输出接口44连接。即：比较电路42的输入通过输入接口41与液位传感器3的输出连接，比较电路42的输出与驱动电路43的输入连接，驱动电路43的输出通过输出接口44与电磁换向阀5的输入连接。

比较电路42由迟滞比较器42a、低通滤波器42b、电压跟随器42c和比较器42d组成，迟滞比较器42a的输入与输入接口41连接，迟滞比较器42a的输出与低通滤波器42b的输入连接，低通滤波器42b的输出、电压跟随器42c的输出与比较器42d的输入连接，比较器42d的输出与驱动电路43的输入连接。

驱动电路43由光电耦合器43a和继电器43b组成，光电耦合器43a的输入与比较电路42的输出连接，光电耦合器43a的输出与继电器43b的输入连接，继电器43b的输出与输出接口44连接。 

Claims (5)

1.一种离心泵自动引水装置，包括离心泵（1）、气液分离罐（2）、液位传感器（3）、控制器（4）、电磁换向阀（5）、气动阀（6、7）、单向止回阀（8）、喷射器（9）和截止阀（10），其特征在于: 气液分离罐（2）与离心泵（1）、液位传感器（3）和第二气动阀（7）连接，控制器（4）的输入与液位传感器（3）连接，输出与电磁换向阀（5）连接，电磁换向阀（5）与第一气动阀（6）、第二气动阀（7）和截止阀（10）连接，喷射器（9）与第二气动阀（7）连接，同时通过单向止回阀（8）与第一气动阀（6）连接。

2.根据权利要求1所说的一种离心泵自动引水装置，其特征在于所述气液分离罐（2）的下部腔体通过管路与离心泵（1）的吸入口连通，上部腔体通过管路与第二气动阀（7）连通，液位传感器（3）设置在气液分离罐（2）的中上部。

3.根据权利要求1所说的一种离心泵自动引水装置，其特征在于所述控制器（4）由输入接口（41）、比较电路（42）、驱动电路（43）和输出接口（44）组成，比较电路（42）的输入与输入接口（41）连接，比较电路（42）的输出与驱动电路（43）的输入连接，驱动电路（43）的输出与输出接口（44）连接。

4.根据权利要求2所说的一种离心泵自动引水装置，其特征在于所述比较电路（42）包括迟滞比较器（42a）、低通滤波器(42b)、电压跟随器（42c）和比较器（42d），迟滞比较器（42a）的输入与输入接口（41）连接，迟滞比较器(42a)的输出与低通滤波器(42b)的输入连接，低通滤波器(42b)的输出、电压跟随器(42c)的输出与比较器(42d)的输入连接，比较器(42d)的输出与驱动电路(43)的输入连接。

5.根据权利要求2所说的一种离心泵自动引水装置，其特征在于所述驱动电路（43）包括光电耦合器（43a）和继电器（43b），光电耦合器（43a）的输入与比较电路（42）的输出连接，光电耦合器（43a）的输出与继电器（43b）的输入连接，继电器（43b）的输出与输出接口（44）连接。

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