Устройство автоматического управления и контроля работы насоса Российский патент 2025 года по МПК F04D15/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано на объектах домовладения, малых промышленных объектах, объектах жилищно-коммунального хозяйства.

Из уровня техники известно изобретение по патенту RU 2447236 С2 (Заявка: 2010125842/13, 2010.06.23, Е03В 11/16, F04D 15/00), которое включает автоматический выключатель, вход которого подключен к трехфазной электрической сети, магнитный пускатель, подключающий электронасос через автоматический выключатель к сети, два усилителя, реле защиты, катушка которого подключена к выходу первого усилителя, понижающий трансформатор, первичная обмотка которого началом подключена к выходу автоматического выключателя, конец этой обмотки заземлен, блок питания, подключенный к одной из вторичных обмоток понижающего трансформатора и обеспечивающий электропитание реле, усилителей и логических элементов, датчики верхнего, нижнего уровней воды и «сухого хода», соединенные одним концом с заземленным началом другой вторичной обмотки понижающего трансформатора, элементы согласования сигналов каждого из датчиков, общий контакт которых соединен с концом этой вторичной обмотки понижающего трансформатора, а вторые контакты элементов согласования сигналов датчиков соединены соответственно с вторыми контактами датчиков, два инвертора, датчик «сухого хода» через свой элемент согласования сигнала подключен к входу первого инвертора, а выход этого инвертора подключен к первому входу усилителя реле защиты, датчик нижнего уровня через его элемент согласования сигнала датчика соединен с входом второго инвертора, реле управления, катушка которого через последовательно соединенные контакты тумблера для наладки и размыкающий контакт реле защиты подключена к выходу второго усилителя, а замыкающие контакты реле управления, последовательно соединенные с катушкой магнитного пускателя, подключены параллельно первичной обмотке понижающего трансформатора.

Наиболее близким из уровня техники является изобретение по патенту RU 2419730 С2 (Заявка: 2009121785/06, 2009.06.08, F04D 15/02), которое включает трубчатые датчики верхнего и нижнего уровней, реле постоянного тока, размыкающие контакты которого включены в цепь управления катушки магнитного пускателя, подключающего к электросети электронасос, понижающий трансформатор, первая обмотка которого подключена через предохранитель к электросети, а вторая обмотка трансформатора подключена к входу выпрямительного моста через цепь, выполненную в виде параллельно соединенных ветвей, одна из которых представляет собой замыкающие контакты датчика верхнего уровня, а другая - последовательно соединенные размыкающие контакты датчика нижнего уровня и замыкающие контакты реле постоянного тока, катушка которого подключена к выходу выпрямительного моста.

Основным недостатком аналога является применение предложенного устройства в трехфазных сетях с напряжением 380 вольт переменного тока, в связи с чем возникает сложность применения на объектах домовладения и малых промышленных объектах, где электроснабжение осуществляется двухпроводной сетью с напряжением 230 вольт переменного тока, использование понижающих трансформаторов для питания низковольтных цепей управления устройств, тем самым происходит увеличение количества компонентов системы и повышения стоимости создания устройства. Применение электродных датчиков уровня жидкости рационально для контроля уровня однородных электропроводных жидкостей, неэффективно и ненадежно для измерения уровня хозяйственно-бытовых сточных вод, вязких и неоднородных сред, с наличием твердых, волокнистых частиц. Помимо этого, монтаж электродных датчиков в резервуаре требует дополнительных трудозатрат. Добавление в систему реле времени является ненадежным решением, однако пуско-наладка такой системы потребует испытаний и корректировок времени работы, расчета времени работы. Показатель вероятности безотказной работы поплавковых выключателей свидетельствует о том, что выход из строя данного устройства маловероятен. Также, в аналоге отсутствует индикация состояния работы насосного оборудования, индикация аварийных состояний, что усложняет процесс эксплуатации насосного оборудования. Отсутствует возможность дистанционного оповещения пользователя о состоянии работы насоса, что снижает удобство эксплуатации и требует регулярного осмотра места установки оборудования и осмотра щита управления на предмет индикации неисправности. Отсутствует возможность принудительного (ручного) запуска насоса.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение точности при осуществлении автоматического управления и контроля за работой насоса.

Техническим результатом является снижение вероятности выхода из строя насоса, увеличение срока службы насоса за счет использования устройства защиты от сухого хода и реле контроля тока, исключающих длительную работу насоса в аварийном режиме, а также повышение надежности работы системы за счет установки щита управления насосом со светосигнальной арматурой, и устройства дистанционного оповещения, что исключает превышение уровня жидкостей и возникновении аварий при эксплуатации резервуаров-накопителей по причине отказа насоса.

Техническая проблема решается тем, что Устройство автоматического управления и контроля работы насоса, содержащее резервуар-накопитель, в котором размещен насос, промежуточные реле и контактор модульный, отличающийся тем, что устройство включает выключатель автоматический, устройство защитного отключения, через которые питание подается на контактор модульный, светосигнальную арматуру, подключенную к промежуточным реле и контактору модульному, реле контроля тока, через нормально замкнутые контакты которого проходит сигнал на катушку контактора модульного при замыкании поплавкового выключателя, устройство защиты от сухого хода, через которое насос подключен к контактору модульному, амперметр, показывающий значение силы тока работы насоса на щите управления насосом, при этом через контакты промежуточных реле подаются сигналы на устройство дистанционного оповещения о состоянии работы насоса.

Сущность изобретения поясняется электрической схемой на приведенных фигурах.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства автоматического управления и контроля работы насоса, где: 1 - выключатель автоматический; 2 - устройство защитного отключения; 3 - светосигнальная арматура; 4 - контактор модульный; 5 - амперметр; 6 - реле контроля тока; 7 - поплавковый выключатель; 8 - устройство защиты от сухого хода; 9 - насос; 10 - резервуар-накопитель; 11,13 - реле промежуточные; 12 - устройство дистанционного оповещения; 14 - щит управления насосом.

На фиг. 2 представлен щит управления устройства автоматического управления и контроля работы насоса.

Устройство автоматического управления и контроля работы насоса работает следующим образом.

В автоматическом режиме работы, при достижении верхнего установленного уровня жидкости, поплавковый выключатель замыкается (7) и подает сигнал на реле контроля тока (6), через нормально замкнутые контакты которого проходит сигнал на катушку контактора модульного (4) о запуске насоса, который размещен в резервуаре-накопителе (10), подключен через выключатель автоматический (1) и устройство защитного отключения (2), амперметр (5) показывает силу тока работы насоса, реле контроля тока (6) отслеживает допустимую силу тока, значение которой соответствует нормальной работе насоса или соответствует аварийному состоянию насоса (сухой ход, блокировка крыльчатки), устройство дистанционного оповещения (12) получает сигналы от промежуточных реле (11,13) и отправляет сообщение о включении и выключении насоса (9) пользователю. При достижении нижнего установленного уровня жидкости, поплавковый выключатель размыкается (7), размыкая катушку контактора модульного (4), размыкая цепь питания насоса (9), размыкая промежуточные реле (11,13) и устройство дистанционного оповещения отправляет сообщение о выключении насоса (9) пользователю.

При аварийном режиме работы, устройство защиты от сухого хода (8) прекращает работу насоса (9), реле контроля тока (6) отслеживает отсутствие питания насоса (9), сигнал подается на промежуточные реле (11,13), на светосигнальную арматуру (3), которая размещена на щите управления насосом (14) и устройство дистанционного оповещения (12), которое оповещает пользователя об аварии световыми и звуковыми сигналами.

В ручном режиме пользователь переключает тумблер на контакторе модульном (4) в верхнее положение, тем самым замыкая цепь катушки контактора, затем, по завершению работы отключает тумблер на контакторе модульном.

Совокупность элементов позволяет системе работать как в автоматическом режиме, так и в ручном режиме (принудительный запуск), сигнализировать о состоянии работы насоса, сигнализировать о возникновении аварии, защищать насос от сухого хода и короткого замыкания, повреждения изоляции внутренних компонентов и цепи питания.

Примеры реализации устройства

Пример 1

В ходе проведения тестовых испытаний работоспособности устройства, были сымитированы аварийные режимы работы насоса (9) - работа в режиме сухого хода, без жидкости в резервуаре-накопителе (10), работа при блокировке крыльчатки. В результате выявлено, что устройство защиты от сухого хода (8), реле контроля тока (6), оперативно срабатывают, что приводит к размыканию контактора модульного (4) и отключению питания насоса (9), исключая длительную работу насоса (9) в аварийном режиме работы. Вместе с этим, сигнал об аварийном режиме работы выводился на светосигнальную арматуру (3), размещенную на щите управления насосом (14) и устройство дистанционного оповещения (12), которое передавало информацию пользователю об аварии в работе системы дистанционно. При имитации срабатывания автоматического выключателя (1) и устройства защитного отключения (2), сигнал об отсутствии питания подавался на светосигнальную арматуру (3) и на устройство дистанционного оповещения (12).

Таким образом, предлагаемое изобретение решает проблему по упрощению конструкции с одновременным повышением точности при осуществлении автоматического управления и контроля за работой насоса.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам управления и регулирования насосов, насосных установок или систем. Устройство автоматического управления и контроля работы насоса содержит резервуар-накопитель 10, в котором размещен насос 9, промежуточные реле 11, 13 и контактор модульный 4. Устройство включает выключатель автоматический 1, устройство защитного отключения 2, через которые питание подается на контактор 4, светосигнальную арматуру 3, подключенную к промежуточным реле 11, 13 и контактору 4, реле контроля тока 6, через нормально замкнутые контакты которого проходит сигнал на катушку контактора 4 при замыкании поплавкового выключателя 7, устройство защиты от сухого хода 8, через которое насос 9 подключен к контактору 4, амперметр 5, показывающий значение силы тока работы насоса 9 на щите управления 14 насосом 9. Через контакты промежуточных реле 11, 13 подаются сигналы на устройство дистанционного оповещения 12 о состоянии работы насоса 9. Изобретение направлено на снижение вероятности выхода из строя насоса, увеличение срока службы насоса за счет использования устройства защиты от сухого хода и реле контроля тока, исключающих длительную работу насоса в аварийном режиме, а также повышение надежности работы системы. 2 ил.

Устройство автоматического управления и контроля работы насоса, содержащее резервуар-накопитель, в котором размещен насос, промежуточные реле и контактор модульный, отличающееся тем, что устройство включает выключатель автоматический, устройство защитного отключения, через которые питание подается на контактор модульный, светосигнальную арматуру, подключенную к промежуточным реле и контактору модульному, реле контроля тока, через нормально замкнутые контакты которого проходит сигнал на катушку контактора модульного при замыкании поплавкового выключателя, устройство защиты от сухого хода, через которое насос подключен к контактору модульному, амперметр, показывающий значение силы тока работы насоса на щите управления насосом, при этом через контакты промежуточных реле подаются сигналы на устройство дистанционного оповещения о состоянии работы насоса.