自動抽水控制設備的制作實踐

譙興宇，陳 強，王云飛

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

（達州電業局，達州 635000）

0 引言

現有很多農村小水電，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，導致積水坑積水水位上升迅速，在排水設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致的其它事故發生。在2010年8月初我到四川宣漢發電站進行設備維護時，知道該站在2010年7.18洪災中，由于排水量突然增大，值班員多耽誤了一段時間，造成機房內有20mm的積水，東致電纜溝、配電屏下部電氣設備水被淹（該站機組為臥式機組，配電屏跟機房在同一平面上，）。造成一定的經濟損失。我建議安裝自動抽水設備，就不會造成機房內積水坑水位上升造成水淹電纜溝等類似的情況發生。電站負責人同意并要求加裝自動報警裝置。

1 設計理念

在設計上，我查閱了相關資料，不同的自動抽水設備各有優缺點，根據電站機房內排積水，在設計上就要求自動抽水控制設備運行穩定性高、受外條件部影響小、室內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的浮球液位控制儀，該裝置原理采用不銹鋼管內裝干簧管，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。同時可根據用戶的需要靈活安裝干簧管在非磁性管內的安裝部位、個數，可根據需要增添相應的保護設備，達到自動抽水需要理想的效果（如報警、還可和自動化設備聯網，達到遠程監視的效果）。

2 設計選材

在設計上利用干簧管有動作快、不怕振動、工作比較可靠等優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、最大開關流、最大開電壓等因素。我根據需要選擇了型號為MKA- 20101/ MKA - 20103、最大功率為10W 、最大開關流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的報警設備。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、關電流和電壓的需要。24V直流電源選用工業用變壓器，容量為25VA，輸出電壓經橋式整流后得24V直流電壓。報警電鈴選擇220V交流電鈴，根據用戶要求的直流報警設備選用SC-402-6V單音報警喇叭，電源選擇1.5V電池4個。這里只介紹主要設備，其他配件就在作敘述。

3 電路原理

根據用戶要求設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定高度后，浮球內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自動恢復到停止位置，停止指示燈LD指示，輔助觸點JC3恢復到斷開位置，干簧管UQZ1觸點也失去工作電壓，此種設計，有效地克服了干簧管觸點發生粘連的可能性，提高了自動抽水的穩定性和可靠性，設計抽水深度為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備，自己制作控制回路，到廠家咨詢買一套浮球設備（不含控制設備）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，尺寸為：16mm×8mm×4mm）,將干簧管用線連接，套在PVC管內來回移動，用萬用表測量，當到達磁性范圍內時，干簧管閉合，離開磁性范圍時，觸點復位斷開，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200mm左右的一節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 安裝調試

自動抽水控制設備用電源配箱安裝內，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；箱內設備按照設計圖紙合理布置箱內設備，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，直流電喇叭接在值班室內。浮球液位控制儀安裝在機房積水坑內，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，當浮球在規定的抽水高度時，自動啟動接觸器，當水位下降到規定停止位置時，接觸器自動復位，當到達報警水位時，控制箱內電鈴和值班室電喇叭發出報警信號。第三步自動抽水試驗：接入潛水泵，放水到積水坑進行反復試驗，都能進行自動抽水、自動停止，在抽水設備發生故障時水位上升到報警位置時發出報警警報，值班員能及時排除安全隱患。

6 結束語

該類自動抽水設備，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用改造后（沒有設計報警功能），已無故障運行了三年多，自動抽、停水穩定性和可靠性高。在四川宣漢大海電站經過自己動手加工制作的浮球液位控制儀及相應的配套設備，其制作成本低于500元，和廠家同類設備比較，節約支出成本2000元左右，并可根據實際的需要進行改造設計，和廠家成型的同類設備相比更加具有實用性。該自動抽水控制儀及配套設備在電站已經運行了幾個月，反饋信息較好。該類自動抽水控制設備可廣泛應用于水塔、水廠、電站、排污、媒礦井下等生產生活區域的給排水，建議大家推廣使用。