潜水泵在实际应用的设计及应用中注意问题的探讨

　　潜水泵是基坑和其他深挖工程施工降水最常用的设备之一, 在其使用过程中, 往往会遇到以下情况: 当水位处于最低水位线(底阀处) 以下时, 若水泵继续运转抽水, 泵体就会因空转发热, 最终导致烧泵, 而危害到基坑施工的安全。为避免烧泵, 经常要配以专门的看护人员, 对降水井进行水位监控, 但这并未很好地解决这个问题, 每年工程中被烧坏的潜水泵仍不计其数。造成这个问题的原因主要有: (1)从当前情况来看, 基坑开挖有面积大、施工周期长、通过地层复杂和深度大等特点。有些大型基坑设很多降水井, 其用泵量也相当多工人同时监控多个降水井难免力不从心, 疏忽不可避免。(2)降水井口径小, 水位监控难。(3)有一些弱含水地层一抽水即将被排干, 但若不进行排水, 稍顷又将超过设计的水位线。为此, 设计自动液位开关, 其目的在于实现潜水泵无人监控自动排水, 从而保证潜水泵安全工作的要求, 并节约能源、降低成本和减少劳动力。

 

　　综合考虑了各方面的要求和尽可能满足设计此装置的目的, 液位开关设计时力求实现以下几点:

　　(1) 具有4个功能: 自动检测水位信息功能; 根据水位信息断开或闭合电路功能; 通过电路控制水泵运行功能; 良好的密封功能。

　　(2) 在使用时须具有较高的可靠性和稳定性。

　　(3) 应能和水泵体装配良好, 安装、卸换方便。

　　(4) 应结构简单, 制造简易, 经久耐用, 维修方便且造价较低。

　　1 发展现状

　　目前国内外已有很多水位智能控制的装置, 其中发展最多的是在水利水电工程及工厂的大型液体容器中使用的监控设备, 这些设备大都是用计算机进行监控且都要配以专门的监护人员, 而且设备昂贵、安装维护困难; 此外, 家庭和工厂的水塔及一些小型的家用设备(如热水器等) 也有此类装置, 但往往设备复杂、稳定性不高且装配困难, 所以并未得到广泛的使用。水位控制装置的设计方法多样, 用得最多的方法有4种, 即浮力法、浮力重力法、浮力磁力法和传感器电路法。浮力法是利用浮体监测水位, 用浮体连杆作用于开关而使监控系统获取水位信息; 浮力重力法是用浮体监测水位,用滑轮钢丝绳牵动的重砣作用于微动开关而使监控系统获取水位信息; 浮力磁力法是通过浮体监测水位, 用装于浮体上的磁铁作用于干簧管而使监控系统获取水位信号; 传感器电路法是用传感器对水位进行监测, 并将水位信息反馈到电路中, 电路做出反应, 从而达到监控的目的。

 

　　2 技术方案确立及其工作原理

　　前两种方法原理相对简单, 结构简易, 设备安装方便,但系统可靠性差, 维修不便且体积大; 最后一种方案是近些年来使用最广泛的一种方法, 它具有体积小、控制水位精度高、可靠性高且能长时间连续稳定工作等特点, 但有的传感器使用时要求水质干净、无杂物, 有的易损坏要求定期维护, 有的价格太高不宜大面积推广。相比而言, 第三种方法, 结构简易, 能准确地反映水位情况, 而且其装配体积小, 综合各种方法选定第三种技术方案。开关筒体的下半部分是和外界液体连通的, 当水位上升时, 浮块随之上升, 当上升至设计的开机水位时, 其上固定的磁体作用在密封内管中的常开干簧管闭合接通继电器, 继电器工作, 闭合水泵主电路进行排水; 当水位下降时, 浮块和磁体随之下降, 此时, 由于继电器上的附加电路仍在工作, 开关电路还是闭和着, 水泵继续运行; 当水位下降至设计最低水位线以下时, 浮块下降, 磁体作用于常闭干簧管, 断开继电器电路, 继电器断开水泵主电路, 水泵停机。开关设计电路图,电路有自锁功能,SB2 为常开干簧管, SB1 为常闭干簧管, KM为继电器上的附加开关, 如上所述, 当SB1 闭合时, 继电器闭合,KM也闭合, 若水位稍有下降, SB2 将断开, 但此时KM却闭合着, 水泵可继续运行, 直到水位下降到设计最低水位线以下时, SB1 断开, 水泵终止排水。这样水泵就不会因干簧管来回合断而烧坏。水泵主电路, KM 为继电器, 自动液位开关处于总电源和水泵体之间, 起到自动控制作用。

 

　　四、结构设计和关键技术

　　液位开关的结构, 主要有水位监控机构和电路控制机构组成。浮块和磁体组成液位监控机构;常闭干簧管、常开干簧管和继电器组成电路控制机构。由于液位开关是在液体中进行工作的, 且在其结构中有电路和电器元件, 所以整个装置的密封是个很关键的问题。为此, 在筒体中间设置了隔水板, 通过密封元件将固定在隔水板和底盖间的内管密封; 筒体上部和上顶盖用密封圈密封; 在电线出口处加密封填料用中孔的锥螺母压实密封。

 

　　(1) 经使用证明该设备结构简单, 性能稳定可靠,装配制造简易且外形小巧, 有较强的适应性, 对工农业和工程建设具有较大的实用价值。

　　(2) 潜水泵是基坑和其他深挖工程施工降水最常用的设备之一, 随着经济的发展和基坑及其他深挖工程施工的增多, 潜水泵越来越多被使用, 这使得所设计的装置有一个广阔的用武之地; 加上所设计装置价格优势,也使得它在同类产品中占有一定的应用市场。实践证明,自动液位开关能实现潜水泵无人监控自动排水要求, 并节约能源、降低工程投资成本、减少人力资源的消耗。