陈帅

内容摘要：    热力地沟等通行地沟，为防止地沟内进入地下水、雨水等，对地沟内设施带来隐患，通常增设自动抽水泵。本文对抽水泵运行工况、环境温度影响等进行分析，通过全寿命周期研究，构建抽水运行模型，对自动抽水设施运行大数据观察，从设备选型、安装、维护等全过程分析，设计一套能延长设备寿命且抗干扰强的自动抽水装置。

关键词：自动抽水泵;时间继电器;全寿命周期

引言：

动力地沟因地沟埋深不同，局部会有地下水等渗入地沟情况发生。为解决此问题，通常增设自动抽水装置。通过对既有热力地沟抽水泵运行现状分析，发现运行环境温度等均对水泵等设备设施带来影响，同时抽水泵启停上下限液位设置的选取，也会对抽水效果带来影响。通过对电路原理、排水量等分析，提出电路增加延时继电器等方案，经过实际应用，取得较好效果。

一、自动抽水泵运行工况分析

深水井、回水箱等设施，需根据水位情况，确定水泵上水或停止供水时间等。大多数要用液位自动控制来完成。某厂区热力地沟存有积水，设置在积水坑内抽水泵须自动抽水作业。热力地沟内蒸汽管道安装在低处，启动控制电路中短时间内频繁启动，造成水泵电动机寿命降低，甚至损坏。抽水不及时还会使积水浸泡蒸汽管道，产生大量热气，地沟内环境温度升高，对水泵安全运行也会带来较大影响。

二、基于全寿命周期的自动抽水泵设计

从提升本质安全度进行正向设计，对抽水泵运行工况、环境温度影响等分析，提出全寿命周期设计理论。通过对自动抽水泵运行、维保等研究，提出优化自动抽水装置电路等设计方案。

水位探头设计：自动抽水系统液位自动控制电路大多是通过水位探头探测水的位置，通过水导电这一特点来将水位信息提供给控制电路，由控制电路输出控制信号控制水泵电动机。水位探测探头如安装在特别潮湿、高热的环境中，会对信号传输带来影响。通过观察，针对其潮湿、高热，且常年存有积水等特点，可选用高温不锈钢浮球。金属电缆浮球液位开关，接点零件为水银开关，耐高温。电缆浮球开关利用水银开关进行信号传输，当水银开关上扬一定角度，开关便会有ON或OFF信号输出。性能稳定可靠，安装方便，价格低廉，结构简单，无需保养，作为水位探头比较经济适用。

探头线缆安装：为便于维修调试，采用可移动线缆固定装置。根据实际安装深度，如5米深的抽水井，采用5米左右的管、杆等材料，进行固定线缆，同时在其上标注刻度，便于调试探头安装高度及位置。此装置可以随时取出，减少安全隐患，同时便于维护调试。从探头选择到安装，均考虑了成本、维修及操作的方便性、安全性，设计进行全寿命周期的考量。选取探头位置，通过实验，在刻度杆上来调整安装适合的高度，依据刻度进行调整及固定线缆。

抽水泵选择：首先对热力地沟内抽水量进行估算，结合季节特点、地下水含量、雨季等因素，根据地沟内存水量（如约60立方米），通过连通管，将地沟内存水导入至临近抽水井内。根据抽水井的实际尺寸，如2米×2米×5米，并进行多组实验数据分析比对，依据地沟内存水自压流入至临近抽水井内流速、时间及热力地沟内水位上涨时间，构建抽水模型。经计算，选择一台380V的自动抽水泵，水泵流量15立方米/小时。既可满足抽水需求。

延时保护电路设计：控制电路中增加时间继电器，根据现场水位情况，调整延时时间，通电延时后，减少水泵电动机频繁启动，同时根据实际排水情况，有效设定启停时间。时间继电器是在电路中起着按时间控制作用的继电器，当它的感测部分接受输入信号（通电或断电）以后，它的执行机构需要经过一定的时间延时才会动作，并输出信号以操纵控制回路。根据实际存水情况，为将热力地沟内积水液面降到地沟底部，要计算好抽水井内的浮球安装位置。根据连通器原理，同时要考虑抽水井内进水流速。抽水井内浮球安装位置过底，会造成水泵频繁启停。抽水井内浮球安装位置过高，会造成热力地沟内的积水过多，没有达到及时抽水的效果，并且遇到积水浸泡地沟底部的蒸汽管道时，因产生大量热气，会对自动抽水系统带来影响，也会缩小水泵使用寿命。为此，計算好相对合理的安装高度与位置，非常重要。如在此2米×2米×5米的抽水井内，依据热力地沟与抽水井底部的高度差，作为浮球探头的安装位置参考。将浮球水平点安在距离抽水井底部1米处，并且固定在刻度杆尺上，抽水效果会比较理想。

延时保护电路设计有如下两种方案：

方案一，在启动回路上增加延时继电器。通过水银开关上扬角度，可以计算启停水泵的工作时间。根据此模型的设计构想，一次启停大约抽水1立方米，水泵工作时间约4分钟左右。此时，要依据抽水井内进水流速，抽水泵的排水时间，设计启动延时电路。当水银开关上扬一定角度，开关有ON信号输出时，增加时间继电器，延长时间计算约20分钟。增加此延时时间继电器后，可实现水位上限传输信号，经20分钟后反馈，启动水泵抽水，水银开关下扬一定角度，开关有OFF信号输出时，达到停止下限信号，抽水泵自动停止工作。此种方法，可减少水泵频繁启停，可延长自动抽水系统寿命。但也存在一定弊端，当水银开关上扬一定角度，开关有ON信号输出时，因延时没有立即启动，由于浮力作用浮球继续向上漂浮，当浮力线缆与水面垂直时，会对浮球产生较大拉力。也会对浮球寿命带来一定影响。

方案二，在控制电路上增加停止延时继电器。依据抽水井内进水流速，抽水泵排水时间，设计停止延时电路。可在水银开关下扬一定角度，开关有OFF信号输出时，增加时间继电器，延长时间经计算，此处约15分钟左右。工作原理为，在水银开关上扬一定角度，开关有ON信号输出时，水泵正常启动。启动水泵抽水，抽水4分左右，达到停止下限信号，抽水泵没有立即停止工作，而是通过延时时间继电器，延长一定时间（约15分钟），抽水泵才自动停止工作。此种方法，可减少水泵频繁启停，延长自动抽水系统寿命。通过在停止回路增加此延时时间继电器后，可实现水位上限达到后，启动水泵抽水，抽水4分左右，达到停止下限信号，因时间继电器延时，此时水泵继续抽水，大约延长15分钟后，抽水泵自动停止工作。整个过程，水泵工作大约20分钟左右。此方案利用上限信号进行启动抽水泵，既对热力地沟起到及时抽水，又减少了水泵电机频繁启停，提升了抽水泵等设备寿命周期。因浮球线缆是自然下垂，只是重力作用，没有因浮力造成对浮球的损伤，也延长了浮球探头使用寿命。

三、自动抽水泵运行效果

通过基于全寿命周期的自动抽水泵设计，通过实验，科学调整探头位置，科学设定延时继电器时间，实现了及时排水，水泵启停间隔时间也更加合理。系统寿命周期也得到延长。因潮湿、高热环境干扰等也有效得到解决。也不会因为抽水不及时使地沟内存水过多。

结束语：

自动抽水泵全寿命周期设计需要不断优化，同时要不定期对自动抽水系统进行检查保养，科学调整探头位置，设定延时继电器延时时间，实现延长水泵电动机寿命，科学排水，减少因地表存水等对热力管道浸泡带来的腐蚀影响，减少安全隐患。

参考文献：

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