自动抽水控制设备的制作实践

谯兴宇，陈 强，王云飞

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

（达州电业局，达州 635000）

0 引言

现有很多农村小水电，不论是立式机组还是卧式机组，机房都存在积水坑排水问题，不同内型的小水电排水问题也不尽相同，一般都是采用电动抽水设备进行手动排水，但排水的频率又各不尽相同。在特殊情况下，如涨水、立式水轮机止水盘根损坏，或由其它原因造成水机漏水量突然增大。而值班员在值班期间因其它原因造成漏巡视，导致积水坑积水水位上升迅速，在排水设备没有跟上的情况下可能造成水淹电缆沟、立式机组油箱进水或因积水坑水位上升导致的其它事故发生。在2010年8月初我到四川宣汉发电站进行设备维护时，知道该站在2010年7.18洪灾中，由于排水量突然增大，值班员多耽误了一段时间，造成机房内有20mm的积水，东致电缆沟、配电屏下部电气设备水被淹（该站机组为卧式机组，配电屏跟机房在同一平面上，）。造成一定的经济损失。我建议安装自动抽水设备，就不会造成机房内积水坑水位上升造成水淹电缆沟等类似的情况发生。电站负责人同意并要求加装自动报警装置。

1 设计理念

在设计上，我查阅了相关资料，不同的自动抽水设备各有优缺点，根据电站机房内排积水，在设计上就要求自动抽水控制设备运行稳定性高、受外条件部影响小、室内安装不影响机房美观等因素，决定采用浮球液位控制仪，其原理是利用干簧继电器生产的浮球液位控制仪，该装置原理采用不锈钢管内装干簧管，在不锈钢管外套有浮球传感器，磁性浮球在水面上下移动时改变干簧管内部的触点来控制潜水泵抽水自动起、停。该液位控制仪，体型小，大部分安装在水下，不影响机房的美观。同时可根据用户的需要灵活安装干簧管在非磁性管内的安装部位、个数，可根据需要增添相应的保护设备，达到自动抽水需要理想的效果（如报警、还可和自动化设备联网，达到远程监视的效果）。

2 设计选材

在设计上利用干簧管有动作快、不怕振动、工作比较可靠等优点和要克服干簧管的触点能耐受电压很低，在工作中超过干簧触点容量时，很容易粘连的缺点。在设计选型上选取型号比较重要，首先要考虑的是最大功率、最大开关流、最大开电压等因素。我根据需要选择了型号为MKA- 20101/ MKA - 20103、最大功率为10W 、最大开关流0.5A、最大开电压180 VDC。为了克服干簧管的缺点我采用干簧管控制24V中间电子继电器，用该继电器的常开、常闭触点去控制接触器JC的起动、停止来达到自动抽、停水的目的或用来控制相应的报警设备。电子继电器选取型号为JQX-13F，工作电压为24V，电阴为640Ω，启动电流为0.05A,完全能满足干簧管开、关电流和电压的需要。24V直流电源选用工业用变压器，容量为25VA，输出电压经桥式整流后得24V直流电压。报警电铃选择220V交流电铃，根据用户要求的直流报警设备选用SC-402-6V单音报警喇叭，电源选择1.5V电池4个。这里只介绍主要设备，其他配件就在作叙述。

3 电路原理

根据用户要求设计的自动抽水控制原理图如图1所示，在这只简单介绍其工作原理（手动控制部份就不作介绍），当积水坑水位的浮球到达到规定高度后，浮球内的强力磁铁的磁性使UQZ2的常开触点闭合，使电子继电器2ZJ形成24V回路后动作，2ZJ1由断开转闭合，起动接触器JC工作，潜水泵自动抽水，抽水指示灯HD指示。当接触器JC线圈带电工作后，辅助触点JC1断开，使干簧管UQZ2失去工作电压，降低干簧管UQZ2触点粘连的可能性。同理当水位到规定停止位置时UQZ1闭合后，1ZJ动作，1ZJ1断开接触器JC工作电压，接触器JC自动恢复到停止位置，停止指示灯LD指示，辅助触点JC3恢复到断开位置，干簧管UQZ1触点也失去工作电压，此种设计，有效地克服了干簧管触点发生粘连的可能性，提高了自动抽水的稳定性和可靠性，设计抽水深度为1.15米。在潜水泵损坏、停电、或其它原因造成积水坑水位上涨到警界水位时，UQZ3闭合启动报警回路机房电铃发出报警信号。如果在停电的情况下，UQZ4闭合启动6V直流报警回路，值班室电喇叭发出报警信号，值班员在接到报警信号后迅速处理，解除安全隐患。

图1 自动抽水控制原理图

4 制作过程

我准备在厂家购买一套浮球设备，自己制作控制回路，到厂家咨询买一套浮球设备（不含控制设备）价格为2000元左右，和电站负责人商议自己加工制作浮球装置。在市场购买不锈钢管时，都是装饰装簧用不锈钢管，管壁比较薄，制作连接采用焊接；查阅资料后可使用非磁性材料PVC管代替，我先找一根PVC管和一块强力磁铁（用来安装在浮球内，尺寸为：16mm×8mm×4mm）,将干簧管用线连接，套在PVC管内来回移动，用万用表测量，当到达磁性范围内时，干簧管闭合，离开磁性范围时，触点复位断开，在试验无误后，用不锈管和PVC管比较，制作维护方便。决定采用PVC管做为干簧管的护管。先找一根2010mm的一根4分PVC管，在PVC管一端用4分PVC堵头热接处理，达到不漏水为目的；浮球的制作：购买150mmd不锈钢球，找一节200mm左右的6分不锈钢管，先把不锈钢球上对称钻取两个孔，孔径大小以不锈钢管的直径为宜，在两孔之间的的中间把不锈钢对称割开，把两块强力磁铁（16mm×8mm×4mm）安装在不锈钢管的两边，呈不对称安装固定牢固，用来增大磁性范围。把割破的不锈钢球套在不锈钢管上焊接后检查不漏水为原则，套在4分PVC管上能上下自由移动；浮球套在PVC管上后，用4分活接头热接固定（活接头便于今后维护检查），在活接头上端热接固定一节200mm左右的一节4分PVC管，并在另一端热接一个4分PVC外丝接头，用于安装固定接线盒，干簧管的护套设备就制作完成了；干簧管的安装位置：自动停止位置安装在距离4分PVC管下端150mm处安装，自动抽水干簧管安装位置在距离4分PVC管下端1400mm处安装，自动报警位置在在距离4分PVC管下端1500mm处安装（此处安装两个），干簧管安装在绝缘薄条（2000mm×10mm×1mm）上，用绝缘胶带固定干簧管和连接线至接线盒，浮球液位控制仪就制作完成了（详见浮球液仪制图如图2所示）。

图2 浮球液位仪制作图

5 安装调试

自动抽水控制设备用电源配箱安装内，在控制箱门上安装启动按钮、停止按钮、抽水指示灯和停止指示灯；箱内设备按照设计图纸合理布置箱内设备，箱外进出线接在接线端子排上；交流指示电铃接在控制箱内，直流电喇叭接在值班室内。浮球液位控制仪安装在机房积水坑内，用角钢支架固定支称，按装时要求自动抽水高度在离积水坑平面有700mm的距离，报警高度离积水坑平面有500mm的距离。安装完毕认真核对控制设备接线，核对无误后进行试验，第一步手动试验：手动按下启动、停止按钮，接触器起动、停止都很正常；第二步自动试验：人为控制浮球，当浮球在规定的抽水高度时，自动启动接触器，当水位下降到规定停止位置时，接触器自动复位，当到达报警水位时，控制箱内电铃和值班室电喇叭发出报警信号。第三步自动抽水试验：接入潜水泵，放水到积水坑进行反复试验，都能进行自动抽水、自动停止，在抽水设备发生故障时水位上升到报警位置时发出报警警报，值班员能及时排除安全隐患。

6 结束语

该类自动抽水设备，我在四川达县老林窖电站成功地进行干簧管的自动抽水应用改造后（没有设计报警功能），已无故障运行了三年多，自动抽、停水稳定性和可靠性高。在四川宣汉大海电站经过自己动手加工制作的浮球液位控制仪及相应的配套设备，其制作成本低于500元，和厂家同类设备比较，节约支出成本2000元左右，并可根据实际的需要进行改造设计，和厂家成型的同类设备相比更加具有实用性。该自动抽水控制仪及配套设备在电站已经运行了几个月，反馈信息较好。该类自动抽水控制设备可广泛应用于水塔、水厂、电站、排污、媒矿井下等生产生活区域的给排水，建议大家推广使用。