專利名稱：氣壓給水應(yīng)急控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬全自動氣壓給水設(shè)備的電控裝置，尤其涉及交流——直流電源的自動轉(zhuǎn)換供電設(shè)備。
目前，全自動氣壓給水設(shè)備可取代高層水塔和高位水箱。具有投資省，占地面積小，實施方便，安裝快，管理簡單等優(yōu)點。給各行各業(yè)，各類地域的供水帶來很大的經(jīng)濟效益。但是目前的全自動氣壓給水設(shè)備的供電電源，主要是采用電網(wǎng)用電。一旦電網(wǎng)停電后，連續(xù)供水即不可能實現(xiàn)，這對需要連續(xù)用水的部門，如消防供水、醫(yī)院以及其他需不間斷用水的部門的供水問題無法解決。
本實用新型的目的是，在原全自動氣壓給水設(shè)備所用電網(wǎng)電源停電后，能自動轉(zhuǎn)換成直流電源供電給水，以解決停電后應(yīng)急連續(xù)供水的問題。并且，當(dāng)電網(wǎng)來電時能自動切換為交流電源，同時采用充電設(shè)備給直流電源存貯能量。完成交直流兩用電源供水的功能。
另外本實用新型也可以在電網(wǎng)長時間停電后某段時間內(nèi)，或火災(zāi)發(fā)生導(dǎo)致電網(wǎng)供電中斷后某一特定的時間內(nèi)，采用直接供給直流電源的辦法，以解決應(yīng)急供水問題。
本實用新型的工作原理是這樣實現(xiàn)的，當(dāng)電網(wǎng)停電后，通過繼電器組成的切換電路將原交流電路切斷，而使直流電路導(dǎo)通。首先，將具有210V～240V電壓的蓄電池組中的24伏電壓與直流穩(wěn)壓器接通，由直流穩(wěn)壓器供給控制主電路中斷續(xù)器的控制系統(tǒng)中的脈沖調(diào)寬控制單元、定時控制單元和壓力傳感控制單元的工作電壓。由于延時繼電器的作用，使加在主電路斷續(xù)器上的直流200伏／電壓延遲3秒鐘后導(dǎo)通，做好應(yīng)急電源供電的準備。再過3秒鐘以后，壓力傳感控制電路投入工作。當(dāng)壓力傳感器接收到水壓低限位信號時，使脈沖調(diào)寬電路向斷續(xù)器連續(xù)地發(fā)出脈沖。使得斷續(xù)器中的主可控硅導(dǎo)通、關(guān)斷，這樣就控制了加到直流電機上的端電壓由低逐步地升高，從而保證了直流電機在啟動過程中，電樞電流不超過允許數(shù)值。實現(xiàn)了水泵的平滑起動，達到了供水目的。當(dāng)壓力傳感器收到高限水位信號時，壓力傳感控制電路發(fā)出中斷信號，使脈沖停止，斷續(xù)器處于斷路狀態(tài)。此時電機停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了壓力自動控制的過程。
以下結(jié)合附圖對本實用新型結(jié)構(gòu)作詳細地描述


圖1是本實用新型的原理圖圖2是本實用新型的電路圖本實用新型(
圖1)主要由交流壓力自動控制單元(1)、自動充電機(2)、蓄電池組(3)、延時電路(4)、直流穩(wěn)壓器(5)、定時控制單元(6)、壓力傳感控制單元(7)、脈沖調(diào)寬控制單元(8)、斷續(xù)器(9)、直流電動機(10)、自動補氣筒(11)、水泵(12)、罐體(13)、熔斷器(14)、壓力傳感器(15)、三相交流電動機(16)、水泵(17)所構(gòu)成。
現(xiàn)結(jié)合附圖2進一步闡述本實用新型各組成電路的結(jié)構(gòu)和功能。
交——直流自動轉(zhuǎn)換電路由繼電器J1、J2、J3、J4，延時繼電器SJ組成。其功能是在電網(wǎng)電源停電后能自動轉(zhuǎn)換直流電源供電，并且在電網(wǎng)電源到來后能重新轉(zhuǎn)換成交流電源供電。
直流電源可選用不同型號和容量的蓄電池組，其電壓變化范圍為240伏～210伏，額定電壓為228伏。該電池組可使本裝置連續(xù)工作30～240分鐘，斷續(xù)工作最長可達12小時。該電源也可以采用直流發(fā)電機或直流電網(wǎng)電源。
延時電路由二極管D5、電解電容C13、C14、三極管BG22、23、BG24、繼電器J4組成。當(dāng)由直流12伏電壓經(jīng)二極管D5加到濾波電容C13兩端時，整個延時電路處于通電狀態(tài)，由于電容器C14初始電壓為零，因此BG22、BG23組成的復(fù)合管處于截止狀態(tài)，BG24的基極為低電位此時延時繼電器J4不吸合。與此同時電源通過R54向電容C14充電，當(dāng)C14的端電壓上升到一定值時，復(fù)合管BG22、BG23導(dǎo)通，BG24也隨之導(dǎo)通，繼電器J4吸合。該電路的延時的時間由R54和C14的乘積來決定。本裝置使時間延時1～5秒鐘。
直流穩(wěn)壓器由直交流逆變器DA、變壓器ZB、全波整流器W、電容C15、C16、C17、C18和集成直流穩(wěn)壓塊7812、7912組成。該穩(wěn)壓器輸入電壓為20～30V，為了防止蓄電池工作電壓過低，使其輸出保證不了±12伏電壓，因此采用直－－交流逆變形式，經(jīng)升壓變壓器ZB升壓，然后經(jīng)W全波整流和C15、C16濾波，并通過7812、7812集成直流穩(wěn)壓塊后得到穩(wěn)定的±12伏電壓輸出。
定時單元電路由運算放大器(F007)、電阻R57、R58、R59、R60、R61、R62，電容C19、C20、C21和定時集成電路(555)、與非門Q5、Q7組成。
當(dāng)電路通電后，F(xiàn)007的負輸入端為低電平，采用R57、C19作為延時，當(dāng)h點電位達到比d點電位高時，F(xiàn)007的輸出跳到低電平，因此通過C20、R59的微分作用，在定時集成電路塊555的輸入端得到一個下跳的脈沖信號，使得555輸出為高電平，其輸出遲于主電路接通后3秒鐘。該電路的定時時間取決于R60和C21的乘積。當(dāng)q點電位上升到一定值時，輸出跳到低電平。在電路中R61、R62起分壓作用，與非門Q5、Q7起倒相作用。該定時單元具有30～240分鐘延時功能，其單元輸出信號經(jīng)T點送到壓力控制單元電路中的Q6后，使BG25導(dǎo)通，導(dǎo)致5ZJ動作。
壓力控制單元電路由電阻R63、R64、R65、R66、R67，電容C22、C23，與非門Q1、Q3做為倒相器，Q2、Q4組成雙穩(wěn)態(tài)電路，與門Q6三極管BG26，繼電器5ZJ、二極管D4和壓力傳感器(15)組成。
由于壓力傳感器輸入的壓力信號經(jīng)R63、65，R64、66分壓后加到與非門Q1、Q3上，并由C22、C23消除由于壓力傳感器的波動所產(chǎn)生的干擾，使與非門Q2和Q4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路可靠地工作。壓力信號經(jīng)Q4輸出后加到Q6與門電路輸入端，如果定時單元Q7輸出為0時，Q6輸出為0，則BG25不工作。如果Q7輸出為1時，Q6輸出由Q4而定，只有當(dāng)Q4輸出為1時，即Q6輸出為1，BG25工作，5ZJ吸合，二極管D4起續(xù)流保護作用。為了避免在控制回路中因反饋線過長而引起的電壓損失，因此在本單元的輸入端采用了＋12伏作為中點信號電壓。
脈沖調(diào)寬單元電路由運算放大器F007構(gòu)成積分器，三極管BG2和BG3組成雙穩(wěn)態(tài)，三極管BG4、BG5、BG6、BG7構(gòu)成脈沖發(fā)生電路，三極管BG8和BG9組成雙穩(wěn)態(tài)，三極管BG10、BG11、BG12、BG13構(gòu)成脈沖發(fā)生電路，三極管BG16、BG17組成單穩(wěn)態(tài)，三極管BG20、BG21組成單穩(wěn)態(tài)，三極管BG14、BG15、BG18、BG19分別構(gòu)成推動變壓器r1、r2的功放電路。
當(dāng)壓力控制單元的繼電器5ZJ吸合時，即5ZJ1接通，5ZJ2斷開。脈沖調(diào)寬電路中的雙穩(wěn)態(tài)輸入端BG2的基極接到低電位上。使BG2可靠截止，BG3和BG1導(dǎo)通，積分器開始正相積分，把信號送入BG10的基極。而BG3導(dǎo)通導(dǎo)致BG5截止，電流通過BG4和R18給C3充電。在a點產(chǎn)生一個固定周期的脈沖信號。a點的信號一路送往單穩(wěn)態(tài)去觸發(fā)生主電路中斷續(xù)器內(nèi)的可控硅KP1，另一路通過二極管ZP4把脈沖送往BG8的基極，使BG8截止。BG9輸出低電平，并且導(dǎo)致BG11截止。電流通過R31、R32的并聯(lián)和BG10向C4、C5充電，其結(jié)果在單結(jié)晶體管BG12的輸出端得到一個脈沖信號，使BG13導(dǎo)通，因此在b點可得到脈沖，去觸發(fā)斷續(xù)器中的可控硅KP2。另外，脈沖通過二極管ZP5送入BG8、BG9雙穩(wěn)態(tài)使BG9截止，BG11導(dǎo)通C4、C5而迅速放電，從而鎖住下一個脈沖。b點的脈沖移動是靠積分器的正相積分去控制BG10來完成。a、b兩點脈沖的最終間隔大小可由電位器Rw－1調(diào)整。(BG16、BG17)(BG20、BG21)單穩(wěn)態(tài)的作用是為了增加脈沖寬度，經(jīng)BG14、BG18功放后的脈沖信號加到脈沖變壓器r1和r2上，然后再把得到的脈沖信號送往N點(g1K1、g2K2)觸發(fā)斷續(xù)器內(nèi)的可控硅KP1，KP2。
斷續(xù)器由可控硅KP1、KP2，電容C25、C24，二極管D1、D2、D3，電感L1、L2、L3組成。
斷續(xù)器與蓄電池組組成直流供電的主電路，用于控制直流電動機的的啟動和停車。斷續(xù)器是由主可控硅KP1和輔助可控硅KP2以及由C25、L1、D1組成換向回路，在其相互作用下工作的。當(dāng)KP1開通時即供給直流電機電流，關(guān)斷時直流電機斷電。KP2及換向回路用來關(guān)斷KP1，改變KP2導(dǎo)通時刻即可控制KP1的關(guān)斷時刻，從而控制加到直流電機上的電壓，使直流電動機在啟動過程中電樞電流不超過允許值。
下面再以本裝置的工作過程，進一步說明各電路之間的關(guān)系當(dāng)本裝置與電網(wǎng)380伏交流三相電源接通時，繼電器J1吸合，J1的常閉觸點J1－1、J1－2打開，中間繼電器J2斷路，因此觸點J2－1、J2－2處于開路，直流穩(wěn)壓器(5)不工作，使整個控制電路系統(tǒng)無工作電壓。直流接觸器J3也處于斷路，即其常開觸點J3－1保持原態(tài)不吸合，致使斷續(xù)器不工作，使整個直流電源主電路無工作電壓。因此直流電動機處于停止狀態(tài)，水泵(12)不工作。另外，由于J1的常閉觸點J1－2斷開，使繼電器J4無端電壓，其觸點J4－1斷路，從而保證了直流接觸器J3可靠的開路。
與此同時，時間繼電器SJ延時10秒后SJz閉合，并且直流接觸器J3的輔助觸點J3－2處于閉合狀態(tài)。因此，交流壓力控制單元(1)工作，使交流電機(16)運轉(zhuǎn)或停止，驅(qū)動水泵(17)向罐內(nèi)自動注水。
當(dāng)電網(wǎng)停電后，繼電器J1首先釋放，其觸點J1－1、J1－2閉合，導(dǎo)致繼電器J2吸合，其觸點J2－1、J2－2接通。此時直流穩(wěn)壓器(5)工作，開始向定時控制單元(6)、壓力傳感控制單元(7)、脈沖調(diào)寬控制單元(8)提供可靠穩(wěn)定的直流±12伏電壓。當(dāng)J2－1閉合時，由于延時電路(4)控制作用，在3秒鐘后J4才開始動作，使其觸點J4－1接通，從而使直流接觸器J3吸合，J3－1導(dǎo)通，這時直流220伏電壓加到斷續(xù)器(9)上，直流電機(10)的激磁線圈(Y)加上了工作電壓，至此斷續(xù)器加有228V直流電壓并處于等待狀態(tài)。由于采用了延時電路，可以防止因主電路和控制電路同時導(dǎo)通帶來干擾，而產(chǎn)生誤動作。
當(dāng)控制系統(tǒng)中的壓力傳感控制單元(7)接收到壓力傳感器(15)傳入的低位水壓信號后，分別加給壓力傳感控制單元電路中的兩個與非門Q1、Q3輸出后加給由Q2、Q4組成的雙穩(wěn)態(tài)電路的Q4的輸入端。從而控制Q6與門電路工作，再經(jīng)BG25放大后使5ZJ吸合。致使脈沖調(diào)寬控制單元(8)電路中的5ZJ1、5ZJ2動作促使產(chǎn)生脈沖信號。反之當(dāng)壓力傳感器(15)傳入高位水壓信號后，經(jīng)壓力傳感控制單元電路變換作用使Q6輸出為低電平，導(dǎo)致BG25截止，繼電器5ZJ釋放，致使脈沖調(diào)寬控制單元(8)電路中的觸點5ZJ1、5ZJ2復(fù)原，即無信號促使產(chǎn)生脈沖。
另在定時控制單元電路中，在其輸入端由于R57和C19的延時作用，使其輸出端所發(fā)出的導(dǎo)通信號遲于主電路通電后3秒鐘，以防止主電路輸入電壓與控制信號同時出現(xiàn)帶來干擾而產(chǎn)生失控。只有當(dāng)定時控制電路延遲主電路通電后3秒鐘Q7輸出為1，同時壓力控制電路中的低位水壓信號使Q4輸出為1時，Q6輸出才能為1，在此狀態(tài)下BG25工作，通過5ZJ向脈沖調(diào)寬控制單元發(fā)出信號。否則BG25不工作。定時控制電路還具有經(jīng)F007運算放大和555定時集成電路等組成定時30～240分鐘的延時功能。30～240分鐘后q點電位上升到極限時，其輸出端跳到了低電平，其Q7輸出為0，使Q6輸出也為0，BG25停止工作，這樣可以防止蓄電池組因長時間放電使其電壓耗盡而無法繼續(xù)充電，使其報廢。
由5ZJ動作產(chǎn)生的信號通過5ZJ1、5ZJ2送入脈沖調(diào)寬控制電路中，使其在a點產(chǎn)生一個固定周期脈沖信號，經(jīng)過單穩(wěn)態(tài)去觸發(fā)斷續(xù)器中的主可控硅KP1之后，在b點得到的脈沖信號，觸發(fā)斷續(xù)器中的輔助可控硅KP2。a、b兩點脈沖的最終大小間隔可由電位器Rw－1調(diào)整。
斷續(xù)器由輸入端I、L輸入直流228伏電壓經(jīng)過脈沖調(diào)寬控制電路產(chǎn)生的脈沖信號，持續(xù)觸發(fā)KP1、KP2后，使其在輸出端O、Q可得到一個平滑上升的電壓，最終可達到218伏電壓，使直流電動機實現(xiàn)由啟動到正常運轉(zhuǎn)的過程，并且使其在啟動的過程中確保了電機電樞中的電流不超過允許值。此時直流電機帶動水泵以每小時30～60噸的水量進行供水。該裝置連續(xù)供水可持續(xù)30～240分鐘，斷續(xù)供水可長達12小時。如果采用容量大的蓄電池組使其供水時間還可以延長，每小時供水30～300噸。該裝置設(shè)有空氣開關(guān)及其保險裝置熔斷器(14)，如在電網(wǎng)停電后不急于供水可將空氣開關(guān)K拉開，如果遇特定情況或發(fā)生火災(zāi)可及時將空氣開關(guān)K推上，即可滿足供水的需要。
當(dāng)電網(wǎng)來電后，繼電器J1吸合，從而斷掉J1－1、J1－2，使主電路斷路。待延時繼電器SJ延遲10秒后接通電網(wǎng)電源，使交流壓力控制單元(1)投入工作，以恢復(fù)使用交流電源供水。同時，自動充電機(2)工作，向蓄電池(3)充電，以備下次應(yīng)急狀態(tài)下使用。本實用新型也可以去掉充電設(shè)置，采用直流發(fā)電機或直流電網(wǎng)做直流電源。
本實用新型的優(yōu)點是在電網(wǎng)停電后，能自動切換成直流電源以實現(xiàn)應(yīng)急給水，并且能根據(jù)供水系統(tǒng)中的壓力變化情況，自動啟、停電動機，實現(xiàn)自動控制。當(dāng)電網(wǎng)來電時能自動切換電源，并且能重新存貯電能，以備下次電網(wǎng)停電使用。
另外本裝置采用的啟動控制系統(tǒng)，可以調(diào)整直流電機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)負載一定時，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整直流電機的頻率，可以達到節(jié)能的目的。
本裝置還具有投資省，占地面積小，安裝使用方便等優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種氣壓給水應(yīng)急控制裝置，由交流供電回路及控制系統(tǒng)，直流供電回路及控制系統(tǒng)，交流電動機及水泵，直流電動機及水泵，氣壓給水罐組成，其特征在于A、交流供電系統(tǒng)與直流供電系統(tǒng)之間設(shè)有電源轉(zhuǎn)換電路；B、由直流電源、斷續(xù)器及控制系統(tǒng)、直流電機及水泵、氣壓給水罐組成直流給水裝置；C、由延時電路、直流穩(wěn)壓電路、定時控制電路、壓力傳感控制電路、脈沖調(diào)寬控制電路組成直流給水控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于電源轉(zhuǎn)換電路由繼電器J1、J2、J3、J4，延時繼電器SJ、延時電路(4)及空氣開關(guān)K組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于由三極管BG22、BG23、BG24，二極管D5，電容C13、C14，電阻R54、R55、R56，繼電器J4組成延時電路，R54、C16為時間調(diào)整元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于由運算放大器F007電阻R57、R58、R59、R60、R61、R62，電容C19、C20、C21，定時集成電路555，與非門Q5、Q7組成定時控制單元電路，R37、C19等元件組成延時電路，R60可調(diào)電阻與電容C21等元件組成時控電路，C20、R59組成微分電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于由Q1、Q3與非門、Q2、Q4雙穩(wěn)態(tài)、Q6與門、三極管BG23、二極管D4、電阻R63、R64、R65、R66、R67，電容C22、C23組成壓力傳感控制電路，Q1、Q3為倒相器C22、C23為抗干擾元件、Q4、Q2組成穩(wěn)定輸出的雙穩(wěn)態(tài)電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置、其特征在于由積分器F007，三極管BG1、BG3和BG8、BG9構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)，BG4、BG5、BG6、BG7和BG10、BG11、BG12、BG13分別構(gòu)成脈沖發(fā)生電路BG16、BG17、和BG20BG21、分別構(gòu)成單穩(wěn)，BG14、BG15和BG18、BG19分別構(gòu)成功放電路，變壓器r1、r2，以上共同組成脈沖調(diào)寬電路，調(diào)整a、b兩點脈沖移動環(huán)節(jié)的元件是RW－1，F(xiàn)007與BG10構(gòu)成b脈沖移動環(huán)節(jié)，ZP4、ZP5分別與BG8、BG9基極相接控制BG11。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4或5或6所述的裝置，其特征在于由Q7、Q6、R67、BG25、D4、5ZJ及觸點5ZJ1、5ZJ2組成脈沖調(diào)寬電路的啟停開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于直流電源可為蓄電池組或直流發(fā)電機或直流電網(wǎng)電源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的裝置，其特征在于設(shè)有可為蓄電池組充電的充電機。
專利摘要氣壓給水應(yīng)急控制裝置，主要采用各種直流電源通過斷續(xù)器及其控制電路，以及外設(shè)的壓差傳感電路自動控制直流電機帶動水泵運轉(zhuǎn)與氣壓給水設(shè)備組合而成。并能自動切換直流、交流電源。該裝置可連續(xù)供水和斷續(xù)供水最長可達12小時，本設(shè)備可解決經(jīng)常停電地區(qū)或停電后消防供水及其它需連續(xù)用水的部門和地區(qū)供水的需要。
文檔編號E03B11/00GK2030219SQ8820113
公開日1989年1月4日 申請日期1988年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月10日
發(fā)明者石山麟 申請人:哈爾濱市昌寧給水設(shè)備廠