水位高程自控全自动抽水设备

技术领域

本发明涉及地铁排水工程技术领域，尤其是涉及一种水位高程自控全自动抽水设备。

背景技术

目前，在隧道施工过程中，尤其是地铁暗挖隧道工程经常遇到围岩稳定性差，砂层富水丰富。矿山法施工过程中，地下水水量较大，掌子面可能出现涌水、涌砂现象，无法施工，严重影响工期。

隧道的排水系统是隧道建设、正常使用以及安全运营过程中的重要环节。在国内外隧道及地下工程建设过程中，除了建设过程中产生的水以外，往往还会遇到地下水、绿化渗水等情况。隧道内的水需要被及时地排放到洞外才能保障洞内的正常施工，一般情况下都是采用明沟集水井排水。

抽水时，将水泵放入到水井内，使水井内的水向外抽水，由于水位控制不准，当水井内的水低于水泵时，水泵继续工作，容易导致水泵损坏。

发明内容

为了能够准确控制水井内的水位，减少水泵在水少的情况下空转，本发明的目的是提供一种水位高程自控全自动抽水设备。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种水位高程自控全自动抽水设备, 包括放置于地面的控制箱，控制箱靠近水井的井口，所述控制箱上连接有抽水装置和水位监测装置；所述抽水装置包括延伸至水井内的排水管，排水管的底部固设有水泵；所述水位监测装置包括设置于水井顶部的重锤限位开关，重锤限位开关的底部连接有测量绳，测量绳的底部设置有可漂浮于水面上的配重块，重锤限位开关和水泵之间设置有通过水井内水的浮力推动配重块控制重锤限位开关的开启和关闭以控制水泵工作自动抽水电路。

通过采用上述技术方案，当水井内的水面过低，测量绳在配重块的重力作用下，使测量绳属于竖直状态时，控制重锤限位开关断开，水泵不工作，当水井内的水过大时，配重块漂浮于水面上，绳子不处于竖直状态，控制重锤限位开关闭合，控制水泵自动向外抽水，从而能够准确控制水井内的水位，减少水泵在缺水的情况下空转。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述自动抽水电路包括与电源VCC耦接的水泵，水泵上并联有延时时间继电器KT1，延时时间继电器KT1与重锤限位开关串联耦接，重锤限位开关和延时时间继电器KT1的两端并联有继电器KM2和延时时间继电器KT1的常开触点，水泵和电源之间串联耦接有继电器KM2的常开触点。

通过采用上述技术方案，当水井内的水较多时，重锤限位开关闭合，延时时间继电器KT得电，延时一段时间后，控制延时时间继电器KT1的常开触点闭合，使继电器KM2得电，控制继电器KM2的常开触点闭合，进而控制水泵抽水，延时时间继电器KT1延时一段时间闭合，能够防止水面晃动厉害或井内回水速度过快会导致重锤限位开关频繁动作，防止重锤限位开关损坏。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抽水装置还包括固定于地面上的卷扬机，卷扬机的输出轴上固设有可收卷的拉绳，拉绳的远离卷扬机的一端固定连接于水泵上。

通过采用上述技术方案，卷扬机对拉绳放卷，拉绳带动水泵向水井内运动，可根据水井内的水量向下调节水泵的位置，确保水泵能够将水井内的水抽出。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述水泵的底部设置有用于控制卷扬机停止运动以防止水泵损坏的控制模块；所述控制模块包括检测电路，检测电路包括设置与水泵底部的距离传感器，距离传感器用于实时检测水泵到井底的距离值，同时将检测到的距离值输出；比较电路，比较电路连接检测电路并接收检测电路输出的距离值，并将接收到的距离值与预设值进行比较，当距离值小于预设值时，输出高电平信号；开关电路连接比较电路并接收比较电路并接收比较电路输出的高电平信号，并输出执行信号；执行电路，执行电路连接开关电路并接收开关电路的执行信号，当接收到执行信号时控制卷扬机停止工作。

通过采用上述技术方案，距离传感器实时检测水泵到水底的距离，并将检测到的距离值传输给比较电路，比较电路将距离值与预设值进行比较，当距离值小于预设值时，即证明水泵快要靠近井底的位置，控制卷扬机停止工作，即防止拉绳带动水泵停止向下运动，从而防止水泵靠近水底损坏。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述重锤限位开关的底部连接有收纳盒，收纳盒的顶部铰接有一根连杆，连杆远离收纳盒的一端铰接于重锤限位开关上，重锤限位开关上固设有接触器，测量绳连接于收纳盒内。

通过采用上述技术方案，当水面过低，测量绳在配重块的重力作用下，使测量绳属于竖直状态时，连杆无法和接触器接触，水井内的水过大时，配重块漂浮于水面上，绳子不处于竖直状态，连杆可与接触器接触，从而实现重锤限位开关的开启和关闭。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述重锤限位开关上固设有一根位于接触器和连杆之间的弹簧，弹簧的一端固定于重锤限位开关上，另一端固定连接于连杆上。

通过采用上述技术方案，弹簧对连杆有拉力，当配重块对拉绳的重力消失后，弹簧的弹力使连杆向接触器运动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述收纳盒上固设有一个电机，电机的输出轴延伸至收纳盒内，测量绳的端部固定连接于电机的输出轴上。

通过采用上述技术方案，控制电机正反转，即能控制测量绳竖向运动，不仅能够测量水井内的水位，还能便于将水槽内的水抽出。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述配重块的底部固设有一个漂浮筒，漂浮筒主要由聚乙烯材料制成。

通过采用上述技术方案，聚乙烯材料不吸水且质量轻，对配重块具有一定的支撑作用，防止配重块淹没至水中。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述水井内螺栓固定有一个弧形的防护栏，防护栏竖向罩设于测量绳和配重块的外侧。

通过采用上述技术方案，当水井内的水面上升时，配重块带动测量绳在水面上晃动时，防止测量绳与排水管和拉绳缠绕在一起，此外，防护栏还能便于工作人员攀爬，下到水井里观察情况。

上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过在水井内设置有排水管，排水管的底部固设有水泵，在水井顶部设置有重锤限位开关，重锤限位开关的底部连接有测量绳，测量绳的底部设置有可漂浮于水面上的配重块，重锤限位开关和水泵之间设置有通过水井内水的浮力推动配重块控制重锤限位开关的开启和关闭以控制水泵工作自动抽水电路；当水井内的水面过低，测量绳在配重块的重力作用下，使测量绳属于竖直状态时，控制重锤限位开关断开，水泵不工作，当水井内的水过大时，配重块漂浮于水面上，绳子不处于竖直状态，控制重锤限位开关闭合，控制水泵自动向外抽水，从而能够准确控制水井内的水位，减少水泵在缺水的情况下空转；

2.通过在地面上的卷扬机，卷扬机的输出轴上固设有可收卷的拉绳，拉绳的远离卷扬机的一端固定连接于水泵上，卷扬机对拉绳放卷，拉绳带动水泵向水井内运动，可根据水井内的水量向下调节水泵的位置，确保水泵能够将水井内的水抽出；

3.通过在水井内螺栓固定有一个弧形的防护栏，防护栏竖向罩设于测量绳和配重块的外侧，当水井内的水面上升时，配重块带动测量绳在水面上晃动时，防止测量绳与排水管和拉绳缠绕在一起，此外，防护栏还能便于工作人员攀爬，下到水井里观察情况。

附图说明

图1是实施例的结构示意图。

图2是实施例的剖视图。

图3是控制模块的电路图。

图4是图2的A部放大图。

图5是图2的B部放大图。

图6是自动抽水电路的电路图。

图中，1、地面；2、水井；3、控制箱；4、抽水装置；41、卷扬机；42、拉绳；43、水泵；44、排水管；5、水位监测装置；51、支架；52、重锤限位开关；521、连杆；522、接触器；53、测量绳；54、配重块；541、漂浮筒；55、弹簧；56、收纳盒；57、电机；58、防护栏；6、控制模块；61、检测电路；611、距离传感器；62、比较电路；63、开关电路；64、执行电路；7、自动抽水电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1，为本发明公开的一种水位高程自控全自动抽水设备，包括放置于地面1上的控制箱3，控制箱3上连接有抽水装置4和水位监测装置5；水位监测装置5监测水井2内的水量，同时控制抽水装置4自动将水井2内的水抽出。

参见图1和图2，抽水装置4包括固定于地面1上的卷扬机41，卷扬机41的输出轴上设置有拉绳42，拉绳42的一端固定于卷扬机41的输出轴上，拉绳42可收卷于卷扬机41的输出轴上，拉绳42的另一端固定连接有水泵43，水泵43上固设有排水管44，排水管44远离水泵43的一端延伸出水井2；卷扬机41对拉绳42放卷，拉绳42带动水泵43向水井2内运动，将水井2内的水抽出。

参见图2和图3，水泵43的底部设置有用于控制卷扬机41停止运动以防止水泵43损坏的控制模块6，控制模块6包括检测电路61、比较电路62、开关电路63和执行电路64。检测电路61包括耦接于电源VCC上的距离传感器611，距离传感器611设置于水泵43的底部，距离传感器611的型号为LTR-507ALS-MD，距离传感器611能够实时检测水泵43到井底的距离并将距离值输出；比较电路62包括负向输入端耦接距离传感器611的比较器T1，比较器T1的型号为LM239，比较器T1的正向输入端耦接有距离预设值Vref，距离预设值Vref为水泵43可允许与井底之间的最小距离，电源VCC上耦接有电阻R1和电阻R2，预设值Vref耦接于电阻R1和电阻R2的连接点之间；开关电路63包括耦接于比较器T1的输出端的电阻R3和三极管Q1，三极管Q1为NPN型，三极管Q1的基极耦接电阻R3远离比较器T1的一端，三极管Q1的集电极耦接电源VCC，发射极接地；执行电路64包括耦接于三极管Q1的集电极的继电器KM1的电磁线圈，继电器KM1的常闭接触器522上耦接有交流电源，卷扬机41串联耦接于继电器KM1的常闭接触器522和交流电源之间。

当卷扬机41对拉绳42放卷时，距离传感器611实时检测水泵43底部到井底之间的距离，并将检测到的距离值传输给比较器T1，比较器T1将距离值与预设值Vref进行比较，当距离值小于预设值Vref时，输出高电平信号，控制三极管Q1导通，控制继电器KM1的电磁线圈得电，即继电器KM1的常闭接触器522KM1-1断开，即控制卷扬机41停止工作，防止卷扬机41对拉绳42继续放卷，进而减少水泵43继续向井底运动，防止水泵43与井底之间发生碰撞而损坏。

参见图4和图5，水位监测装置5包括设置于水井2顶部边缘的支架51，支架51的底部悬挂重锤限位开关52，重锤限位开关52的底部连接有收纳盒56，收纳盒56的顶部铰接有一根连杆521，连杆521远离收纳盒56的一端铰接于重锤限位开关52上，重锤限位开关52上固设有接触器522，收纳盒56内连接有测量绳53，测量绳53竖向放置于水井2内，测量绳53的底部固设有配重块54，配重块54可漂浮于水面上，即配重块54能够跟随水面运动；当水面过低，测量绳53在配重块54的重力作用下，使测量绳53属于竖直状态时，连杆521无法和接触器522接触，水井2内的水过大时，配重块54漂浮于水面上，绳子不处于竖直状态，连杆521可与接触器522接触。重锤限位开关52上固设有一根弹簧55，弹簧55位于接触器522和连杆521之间，弹簧55的一端固定于重锤限位开关52上，另一端固定连接于连杆521上，弹簧55对连杆521有拉力，当配重块54对拉绳42的重力消失后，弹簧55的弹力使连杆521向接触器522运动。

参见图6，重锤限位开关52和水泵43之间设置有自动抽水电路7。自动抽水电路7包括耦接于电源VCC上的电阻R4，水泵43耦接于电阻R4远离电源VCC的一端，以及耦接于电源VCC上的电阻R5，水泵43耦接于电阻R4远离电源VCC的一端，水泵43上并联有延时时间继电器KT1，重锤限位开关52和延时时间继电器KT1，重锤限位开关52和延时时间继电器KT1的两端并联有继电器KM2和延时时间继电器KT1的常开触点，电阻R4和水泵43之间串联耦接有继电器KM2的常开触点，电阻R5和水泵43之间串联耦接有继电器KM2的常开触点。当水井2内的水较多时，配重块54漂浮于水面上，绳子不处于竖直状态，连杆521可与接触器522接触，重锤限位开关52闭合，延时时间继电器KT1得电，延时一段时间后，控制延时时间继电器KT1的常开触点闭合，使继电器KM2得电，控制继电器KM2的常开触点闭合，进而控制水泵43抽水。延时时间继电器KT1延时一段时间闭合，水面晃动厉害或井内回水速度过快会导致连杆521和接触器522频繁接触，容易损坏，由于水泵43的位置始终低于配重块54，从而能够防止水泵43在没有水的情况下空转。

参见图4和图5，收纳盒56上固设有一个电机57，电机57的输出轴延伸至收纳盒56内，测量绳53的端部固定连接于电机57的输出轴上，控制电机57正反转，即能控制测量绳53竖向运动，不仅能够测量水井2内的水位，还能便于将水槽内的水抽出。配重块54的底部固设有一个漂浮筒541，漂浮筒541主要由聚乙烯材料制成，聚乙烯材料不吸水且质量轻，对配重块54具有一定的支撑作用，防止配重块54淹没至水中。水井2内螺栓固定有一个弧形的防护栏58，防护栏58竖向罩设于测量绳53和配重块54的外侧，当水井2内的水面上升时，配重块54带动测量绳53在水面上晃动时，防止测量绳53与排水管44和拉绳42缠绕在一起，此外，防护栏58还能便于工作人员攀爬，下到水井2里观察情况。

本实施例的实施原理为：电机57对测量绳53放卷，使配重块54掉落至水井2内，同时，卷扬机41使水泵43进入到水井2内，始终确保水泵43位于配重块54的下方，当配重块54漂浮于水面上时，连杆521可与接触器522接触，重锤限位开关52闭合，延时时间继电器KT1得电，延时一段时间后，控制延时时间继电器KT1的常开触点闭合，使继电器KM2得电，控制继电器KM2的常开触点闭合，进而控制水泵43抽水，当配重块54与水面分离时，配重块54的重力使重锤限位开关52断开，即水泵43停止工作，防止水井2内水减少，水泵43空转。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。