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CN110469511B - 恒流量大变压调节离心泵组 - Google Patents

恒流量大变压调节离心泵组 Download PDF

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CN110469511B CN201910862551.1A CN201910862551A CN110469511B CN 110469511 B CN110469511 B CN 110469511B CN 201910862551 A CN201910862551 A CN 201910862551A CN 110469511 B CN110469511 B CN 110469511B
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Abstract

本发明涉及一种恒流量大变压调节离心泵组，四台所述离心泵组出口分别通过四套配流器与集流管进口连接，电液执行器通过液压执行组件操作连接配流器，控制器连接电液执行器，控制器输出控制信号给电液执行器，由电液执行器通过液压执行组件操作配流器，使四台离心泵组实现单台运行或至少两台离心泵组串联或者并联组合运行的工作模式，通过不同工作模式的转换，满足船舶均衡供水系统恒流量、大变压的需求特性。当泵组所属系统管路特性发生变化如系统管路阻力大范围变化时，能够实现在设计参数下的恒流量供水和泵组输出压力大范围连续调节，并保证泵组始终工作在高效率区间，同时具备较低的振动噪声及抗泥沙能力，从而满足船舶特定系统的供水需求。

Description

恒流量大变压调节离心泵组
技术领域
本发明涉及一种用于船舶均衡供水系统的调节离心泵组，尤其是一种恒流量大变压调节离心泵组。
背景技术
船用泵是指符合船舶规范规定和船用技术条件要求的各种供船舶使用的泵，在船上它们经常被用来输送海水、淡水、污水、滑油和燃油等各种液体。船舶均衡供水系统由于其系统特性，要求所属的船用泵具有流量恒定、变压力范围广、抗泥沙固体杂质能力强等特点。船舶舱底疏水系统对所属泵组也有着类似的需求。系统采用离心泵，抗泥沙固体颗粒能力较强，但是当供水系统管路特性发生变化时，供水量随之变化，严重影响船舶的供水需求；为了解决恒定流量、较大的变压力范围供水，采用了柱塞泵、螺杆泵等容积泵形式，但容积泵振动噪声较大，对船舶工作生活等环境造成较大影响，同时，容积泵抗泥沙、固体颗粒等杂质的能力差，维护量较大，维护成本较高。因此，目前，尚无合适的泵产品能够较好的满足船舶均衡供水系统恒流量、大变压连续高效调节需求。
发明内容
本发明是要提供一种恒流量大变压调节离心泵组，其目的在于当泵组所属系统管路特性发生变化如系统管路阻力大范围变化时，能够实现在设计参数下的恒流量供水和泵组输出压力大范围连续调节，并保证泵组始终工作在高效率区间，同时具备较低的振动噪声及抗泥沙能力，从而满足船舶特定系统的供水需求。
本发明的技术方案是：一种恒流量大变压调节离心泵组，包括离心泵组、配流器、电液执行器、集流管、液压执行组件、控制器、变频器，四台所述离心泵组出口分别通过四套配流器与集流管进口连接，所述电液执行器通过液压执行组件操作连接配流器，所述控制器连接电液执行器，控制器输出控制信号给电液执行器，由电液执行器通过液压执行组件操作配流器，使四台离心泵组实现单台运行或至少两台离心泵组串联或者并联组合运行的工作模式，通过不同工作模式的转换，满足船舶均衡供水系统恒流量、大变压的需求特性。
进一步，所述控制器通过变频器连接离心泵组的电动机，所述变频器反馈变频状态信号给控制器，控制器输出控制变频信号给变频器，对每台离心泵组的转速根据需求进行实时调节。
进一步，所述电液执行器通过电液执行器上的位移传感器反馈电液执行器工况状态信号到控制器，控制器接收用于判断船舶均衡供水系统环境压力的压力传感器的反馈信号，并向变频器发出变频指令信号，用于实现船舶均衡供水系统压力减小时进行降频调节，压力增大时进行升频调节，从而实现离心泵组的变频调节。
进一步，所述配流器具有一块被动配流板和两块主动配流板，通过被动配流板和两块主动配流板来实现配流，通过不同的通道实现水泵之间的配流，改变水泵的流量或扬程。
进一步，所述电液执行器包括阀块、电磁阀、箱体、管3、齿轮泵、联轴器、电动机，所述箱体中装有液压油，电动机通过联轴器连接齿轮泵，带动齿轮泵旋转，齿轮泵输送高压液压油，经过油管，流进阀块，由电磁阀配流后，进入液压执行组件。
进一步，当电液执行器的电磁阀动作，高压进入所述液压执行组件中的液压执行缸，液压执行缸通过连杆带动配流器的配流板工作，位移传感器反馈连杆位移模拟信号给控制器。
进一步，四台所述离心泵组呈井字型布置于同一个安装支架上，配流器布置在每两离心泵组之间或侧面，电液执行器成十字形状与四台离心泵组布置在同一个安装支架上，液压执行组件布置在配流器上安装支架下的空间内，集流管布置在台离心泵组的下端。
本发明的有益效果是：
1、由4台离心泵组成的泵组在实际运行过程中，根据所在系统需求可进行2台以上的任意台数的离心泵串联或者并联组合运行模式，大幅度提升泵组的有效运行范围；同时，通过泵组配置的变频器，可以对每台泵的转速根据需求进行实时调节，进一步扩展泵组的工作范围，从而全面满足系统恒流量、大变压的供水需求；
2、泵组中每台泵根据系统需求实时进行变频调速运行，使得每台泵均运行在高效率区域，起到了节省功耗、有效控制振动噪声的效果；
3、泵组设计采用的整体结构布置以及配置的控制系统，能够使得泵组根据系统需求，实时进行各泵的串并联转换和运行速度调整，实现了设备的智能化运行，并且相对于以前散装布置的多台泵组，本发明泵组整体安装尺寸有效减小，更容易安装布置，实现了设备的小型化、集成化；
4、本发明可推广至有恒流量、高效、低噪声供水要求的场合，包含船舶的冷却系统、均衡系统、舱底疏水系统以及市政楼宇供水系统等领域。
附图说明
图1为本发明的恒流量大变压调节离心泵组结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为本发明的恒流量大变压调节离心泵组工作原理图；
图4为本发明的配流器；
图5为本发明的电液执行器；
图6为本发明的液压执行组件。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1，2所示，本发明的恒流量大变压调节离心泵组，由四台离心泵组1、五套配流器5、一台电液执行器3、一套集流管6以及若干液压执行组件4所组成，如图3所示，电气部分由控制器8、变频器7及其附属的传感器组成。其中，四台离心泵组1呈井字型布置于同一个安装支架2上，配流器5布置在每两离心泵组1之间或侧面，电液执行器3成十字形状与四台离心泵组1布置在同一个安装支架2上，液压执行组件4布置在配流器5上安装支架2下的空间内，集流管6布置在4台离心泵组1的下端，集流管6的进口与其中四套配流器5的出口相连，电液执行器3通过液压执行组件4操作连接配流器5，配流器5的进口与离心泵组1出口相连接。控制器8通过变频器7连接离心泵组1的电动机，其中，变频器7反馈变频状态信号给控制器8，控制器8输出控制变频信号给变频器7。控制器8连接电液执行器3，控制器8输出控制信号给电液执行器3，由电液执行器3通过液压执行组件4操作配流器5，使两台以上的任意台数的离心泵组1串联或者并联组合运行。电液执行器3通过其上的位移传感器反馈电液执行器3工况状态信号到控制器8。控制器8接收用于判断船舶均衡供水系统环境压力的压力传感器的反馈信号。
如图3所示，本发明的装置的工作原理：
按下控制器8上的启动按钮后，由压力传感器判断船舶均衡供水系统环境压力，反馈给控制器8，控制器8根据系统环境压力判断离心泵组1的工作模式，并向电液执行器3发出工况调节准备指令，电液执行器3收到指令后启动，通过液压执行组件4操作配流器5，使两台以上的任意台数的离心泵组1串联或者并联组合运行模式，满足系统环境压力的要求，配流器5调节到位后，由位移传感器反馈工作模式调节状态信号到控制器8，该信号符合预定要求的情况下，控制器8先发出停止电液执行器3运行的指令，电液执行器3停止，控制器8再发出泵组启动的指令到变频器7，4台离心泵组1所对应的泵组实现变频启动。离心泵组1在运行过程中，系统外界压力发生小范围变动时，由压力传感器反馈给控制器8，由控制器8向变频器7发出变频指令，系统外界压力减小进行降频调节，系统外界压力增大进行升频调节，从而实现离心泵组1的变频调节。
当系统外界压力大范围变化时，控制器8获取压力变化信号后，先停止离心泵组1运行后，重新启动电液执行器3，调整配流器5的运行模式组合后，停止电液执行器3，再重新启动离心泵组1进入运行状态。整个控制过程实现智能控制，不需要人为操作。
由于采用了工作模式组合与变频调节的联合调节模式，可使4台离心泵组1实现恒流量大范围变压调节，并始终在高效区，泵组具有较低的振动噪声。
按照目前设计指标，本发明目前流量参数为20t/h，恒流量条件下，压力调节范围达到5m～480m，水泵效率可达到60％以上，机脚振动在110dB以下。根据使用需求，可以改变设计参数实现更大范围的调节。
如图4所示，配流器5是通过被动配流板I和主动配流板II、III来实现配流，共有6个通道。有A、B、C、D共4种流动状态。A状态a、c通道关闭，b、d、e、f通道打开。B状态a、b通道关闭，c、d、e、f通道打开。C状态a、b、d、e通道打开，c、f通道关闭。D状态a、b、f通道关闭，c、d、e通道打开。通过不同的通道实现水泵之间的配流，改变水泵的流量或扬程。
如图5所示，电液执行器3包括阀块3-1、电磁阀3-2、箱体3-3、管3-4、齿轮泵3-5、联轴器3-6、电动机3-7。箱体3-3中装有液压油，电动机3-7工作后，通过联轴器3-6带动齿轮泵3-5旋转，输送高压液压油，经过油管3-4，流进阀块3-1，经过电磁阀3-2配流后，进入液压执行组件4。
如图6所示，当电液执行器电磁阀动作，液压执行组件4有高压油进入液压执行缸4-1后，连杆4-2动作，带动配流器配流板工作，位移传感器4-3反馈连杆4-2位移模拟信号。

Claims (4)

1.一种恒流量大变压调节离心泵组，包括离心泵组、配流器、电液执行器、集流管、液压执行组件、控制器、变频器，其特征在于：四台所述离心泵组出口分别通过四套配流器与集流管进口连接，所述电液执行器通过液压执行组件操作连接配流器，所述控制器连接电液执行器，控制器输出控制信号给电液执行器，由电液执行器通过液压执行组件操作配流器，使四台离心泵组实现单台运行或至少两台离心泵组串联或者并联组合运行的工作模式，通过不同工作模式的转换，满足船舶均衡供水系统恒流量、大变压的需求特性；所述控制器通过变频器连接离心泵组的电动机，所述变频器反馈变频状态信号给控制器，控制器输出控制变频信号给变频器，对每台离心泵组的转速根据需求进行实时调节；所述电液执行器通过电液执行器上的位移传感器反馈电液执行器工况状态信号到控制器，控制器接收用于判断船舶均衡供水系统环境压力的压力传感器的反馈信号，并向变频器发出变频指令信号，用于实现船舶均衡供水系统压力减小时进行降频调节，压力增大时进行升频调节，从而实现离心泵组的变频调节；所述配流器具有一块被动配流板和两块主动配流板，通过被动配流板和两块主动配流板来实现配流，通过不同的通道实现水泵之间的配流，改变水泵的流量或扬程。
2.根据权利要求1所述的恒流量大变压调节离心泵组，其特征在于：所述电液执行器包括阀块、电磁阀、箱体、管、齿轮泵、联轴器、电动机，所述箱体中装有液压油，电动机通过联轴器连接齿轮泵，带动齿轮泵旋转，齿轮泵输送高压液压油，经过油管，流进阀块，由电磁阀配流后，进入液压执行组件。
3.根据权利要求2所述的恒流量大变压调节离心泵组，其特征在于：当电液执行器的电磁阀动作，高压进入所述液压执行组件中的液压执行缸，液压执行缸通过连杆带动配流器的配流板工作，位移传感器反馈连杆位移模拟信号给控制器。
4.根据权利要求1-3任一所述的恒流量大变压调节离心泵组，其特征在于：四台所述离心泵组呈井字型布置于同一个安装支架上，配流器布置在每两离心泵组之间或侧面，电液执行器成十字形状与四台离心泵组布置在同一个安装支架上，液压执行组件布置在配流器上安装支架下的空间内，集流管布置在台离心泵组的下端。
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