基于安全流程的自适应及匹配管理系统

技术领域

本发明涉及泵控制技术领域，具体涉及一种基于安全流程的自适应及匹配管理系统。

背景技术

通常，泵的工作过程需要经历三个过程：泵的启动、泵的运行、泵的停泵；首先是泵的启动过程，如下：打开泵的入口阀门，再打开泵的放空阀，排除泵内气体后关闭，再按启动按钮启动泵，确认泵运转正常且无杂音，待泵运转正常后，再打开泵的出口阀门；接着进入泵的运行过程，此过程中压力指示稳定，泵壳内应无异常声音，电机电流应在铭牌规定范围内；最后是停泵过程，先逐渐关闭出口阀门，再按停止按钮停运电机，待泵停止运转后，再关闭泵的入口阀门。

目前，大部分泵既可以自动启动、运行与停泵，也可以人工启动与停泵，当需要人工操作的时候，如果人为操作顺序出错和操作不当，就会引起故障，比如说，在泵的启动过程中，打开泵的放空阀不彻底，没有完全排除泵内气体，那么泵内就存在气泡，当泵处于工作过程中，泵中低压区的气泡就会随水流到高压区被压缩而迅速溃灭，就会引起水力性能恶化和过流部件损坏，反之，如果高压区的水流到低压区则可能会出现汽蚀现象，当液体降低压力至该温度下的汽化压力时便产生气泡，比如说，泵运转过程中局部区域(通常是叶轮叶片进口稍后的某处)因为某种原因，抽送液体的绝对压力下降到当时温度下的汽化压力，液体便在该处开始形成气泡，气泡流动到高压处区破裂的同时液体填充气泡破裂的空穴并发生互相撞击而形成水击。此外，在泵的停泵过程中，也容易出现水锤效应，原本在泵的运行过程中，水在水管内是流动自如的，当打开的阀门被人为操作不当突然被关闭，靠近阀门的水会迅速停止流动，而远离阀门的水由于运动的惯性，会继续向阀门流动，水在惯性的作用下，其速度一段时间内还会越来愈大，当其到达阀门时速度也达到最大，从而会对阀门及管壁产生一个冲击力并产生破坏作用，行业内通常称其为水锤效应。

综上，由于人工操作泵的启动以及停泵的过程中，极易因人为操作顺序出错和操作不当而使系统出现气蚀与水锤，对系统造成破坏，而一旦系统故障，就需要整个系统停机检修，系统的频繁启停，也会影响设备的使用寿命，同时对生产来说，也会造成巨大的损失，从而有必要采取适当的措施，对泵的启动以及停泵过程进行自适应及匹配管理。

发明内容

本发明提供一种基于安全流程的自适应及匹配管理系统，解决了现有技术不能预防泵的气蚀与水锤的技术问题。

本发明提供的基础方案为：基于安全流程的自适应及匹配管理系统，包括：执行单元和管理单元，

所述执行单元包括：主泵送回路和备泵送回路，所述主泵送回路上设置有提供泵送动力的碱泵，所述碱泵的输入端连接有用于输入的泵送管道，碱泵的输出端连接有用于输出的泵送管道，用于输入的泵送管道上设有开关阀，用于输出的泵送管道上设有压力变送器和开关阀；所述碱泵上设有冷却腔，所述冷却腔两侧连接有构成冷却回路的用于输入的冷却管道和用于输出的冷却管道，用于输入的冷却管道上设有开关阀，用于输出的冷却管道上依次设有开关阀、流量开关、压力开关，所述用于输入的泵送管道上连接有排空管道，所述排空管道上设有放空阀，所述备泵送回路与主泵送回路完全相同，备泵送回路并联在主泵送回路的输入端和输出端之间；

所述管理单元包括：启停模块、监控模块和运行模块；

所述启停模块与执行单元中的碱泵、开关阀和放空阀通信；

所述监控模块与执行单元中压力变送器、流量开关、压力开关通信；

所述运行模块包括启动按钮、停止按钮、泵启动子模块、泵停止子模块和备用切换子模块，所述泵启动单元执行当压力开关和流量开关接通且按下启动按钮后，关闭放空阀，打开用于输入的泵送管道上的开关阀，关闭用于输出的泵送管道上的开关阀，碱泵启动，出口压力达到设定压力后，打开用于输出的泵送管道上的开关阀；

所述泵停止单元执行当按下停止按钮后，关闭用于输出的泵送管道上的开关阀，碱泵停车，碱泵完全停止时，关闭用于输入的泵送管道上的开关阀，打开放空阀；

所述备用切换单元用于切换主泵送回路和备用泵回路。

进一步，所述碱泵电连接有变频器，所述泵启动单元执行碱泵启动时，让变频器逐渐增大频率使得碱泵启动，所述泵停止单元执行碱泵停止时，让变频器逐渐降低频率到零使得碱泵停止。

进一步，所述变频器与碱泵的电机之间安装有电抗器。

进一步，所述碱泵上设置有检测其振动和温升的振动温度一体式传感器。

进一步，所述用于输入的泵送管道上的开关阀、用于输出的泵送管道上的开关阀两侧均通过法兰盘与管道可拆卸连接。

进一步，所述用于输入的泵送管道上的开关阀、用于输出的泵送管道上的开关阀均使用气动开关阀。

进一步，所述用于输入的冷却管道与用于输出的冷却管道之间设有水箱。

进一步，在主泵送回路、备用回路与碱泵的输入端，主泵送回路、备用回路与碱泵的输出端连接处采用等径三通法兰进行连通。

进一步，所述碱泵下方设有底座，所述底座与碱泵采用便于撬装的钢结构架体连接。

进一步，所述底座下方设为箱体结构，所述水箱置于底座内。

本发明的工作原理及优点在于：在本方案中，在碱泵启动前，检测连接冷却水入口的冷却管道上的开关阀是否打开以及冷却管道内冷却水的压力是否处于预设压力范围之内，若是，才进行泵启动程序，确保碱泵运行过程中能够得到充分的冷却：也即，打开连接冷却水出口的冷却管道上的开关阀、流量开关与压力开关，关闭排空管道上的放空阀，打开碱泵的输入端，关闭碱泵的输出端，按下启动按钮使碱泵变频启动，并检测碱泵的输出端的压力是否达到预设压力值，在碱泵的输出端的压力达到预设压力值时，打开碱泵的输出端，碱泵正常工作；当进行泵停车程序时，按下停止按钮使碱泵变频停车，关闭碱泵的输入端，打开排空管道上的放空阀；当主泵送回路出现故障时，检测备泵送回路的碱泵的输出端的压力是否达到预设压力值，在其达到预设压力值时，启动备泵送回路，并关闭主泵送回路使其停车备用；由于碱泵变频启动与变频停车，使得碱泵转速逐渐由低到高进行启动以及碱泵转速逐渐由高到低进行停车，同时，自动化控制启停和切换可避免因人工操作出现的失误，这样可以防止水锤效应与气蚀现象的出现，延长设备使用寿命，减少成本。综上，本方案具有以下三个优点：其一，碱泵的启动、停车以及主泵送回路和备泵送回路的切换均可以自动化进行，不需要人工操作，能够提高工作效率，同时减少人工操作带来的失误；其二，碱泵的启动与停车都是变频进行，使得碱泵的转速可以平稳地升高或者降低，这样确保碱泵以及主泵送回路和备泵送回路中的水的流速也能够平稳地增大或者减小，从而防止出现水锤效应与气蚀现象；其三，当主泵送回路出现故障时，可以及时启动备泵送回路，确保整个系统能够不停车、不间断工作，同时确保主泵送回路出现故障后能够按照计划停车，以便于后续检测、维修。

附图说明

图1为本发明基于安全流程的自适应及匹配管理系统实施例的结构示意图。

图2为本发明基于安全流程的自适应及匹配管理系统实施例冷却系统部分的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的标记包括：碱泵1、泵送管道2、气动开关阀3、泵送进口4、泵送出口5、压力变送器6、冷却管道7、冷却水入口8、球阀9、冷却水出口10、流量开关11、压力开关12、水箱13、第一长半径弯头14、第二长半径弯头15、法兰16、螺栓17、螺母18、等径三通19、出口表座20、冷却水压力表座21、底座22、排空管道23、放空阀24。

实施例1

实施例1基本如附图1、附图2所示，基于安全流程的自适应及匹配管理系统，包括：执行单元和管理单元，

所述执行单元包括：主泵送回路和备泵送回路，所述主泵送回路上设置有提供泵送动力的碱泵1，所述碱泵1的输入端连接有用于输入的泵送管道2，碱泵1的输出端连接有用于输出的泵送管道2，用于输入的泵送管道2上设有开关阀，用于输出的泵送管道2上设有压力变送器6和开关阀；所述碱泵1上设有冷却腔，所述冷却腔两侧连接有构成冷却回路的用于输入的冷却管道7和用于输出的冷却管道7，用于输入的冷却管道7上设有开关阀，用于输出的冷却管道7上依次设有开关阀、流量开关11、压力开关12，所述用于输入的泵送管道2上连接有排空管道23，所述排空管道23上设有放空阀24，所述备泵送回路与主泵送回路完全相同，备泵送回路并联在主泵送回路的输入端和输出端之间；

所述管理单元包括：启停模块、监控模块和运行模块；

所述启停模块与执行单元中的碱泵1、开关阀和放空阀24通信；

所述监控模块与执行单元中压力变送器6、流量开关11、压力开关12通信；

所述运行模块包括启动按钮、停止按钮、泵启动子模块、泵停止子模块和备用切换子模块，所述泵启动单元执行当压力开关12和流量开关11接通且按下启动按钮后，关闭放空阀24，打开用于输入的泵送管道2上的开关阀，关闭用于输出的泵送管道2上的开关阀，碱泵1启动，出口压力达到设定压力后，打开用于输出的泵送管道2上的开关阀；

所述泵停止单元执行当按下停止按钮后，关闭用于输出的泵送管道2上的开关阀，碱泵1停车，碱泵1完全停止时，关闭用于输入的泵送管道2上的开关阀，打开放空阀24；

所述备用切换单元用于切换主泵送回路和备用泵回路；

作为方案的优选之一，所述碱泵1电连接有变频器，所述泵启动单元执行碱泵1启动时，让变频器逐渐增大频率使得碱泵1启动，所述泵停止单元执行碱泵1停止时，让变频器逐渐降低频率到零使得碱泵1停止；所述变频器与碱泵1的电机之间安装有电抗器；所述碱泵1上设置有检测其振动和温升的振动温度一体式传感器；

作为方案的优选之二，所述用于输入的泵送管道2上的开关阀、用于输出的泵送管道2上的开关阀两侧均通过法兰16与管道可拆卸连接；所述用于输入的泵送管道2上的开关阀、用于输出的泵送管道2上的开关阀均使用气动开关阀3；所述用于输入的冷却管道7与用于输出的冷却管道7之间设有水箱13；在主泵送回路、备用回路与碱泵1的输入端，主泵送回路、备用回路与碱泵1的输出端连接处采用等径三通19法兰16进行连通；所述碱泵1下方设有底座22，所述底座22与碱泵1采用便于撬装的钢结构架体连接；所述底座22下方设为箱体结构，所述水箱13置于底座22内；

也即，包括：两个碱泵1，所述碱泵1分别位于左右两侧；所述碱泵1之间连接有两条泵送管道2，所述碱泵1下方之间设有两个气动开关阀3，所述气动开关阀3之间设有泵送进口4；所述碱泵1上方之间设有两个气动开关阀3，所述气动开关阀3之间设有泵送出口5；所述碱泵1上方之间设有两个压力变送器6，所述压力变送器6分别位于碱泵1与气动开关阀3之间；

所述碱泵1之间连接有两条冷却管道7；所述碱泵1下方之间设有冷却水入口8，所述冷却水入口8与碱泵1之间设有球阀9；所述碱泵1上方之间设有冷却水出口10，所述冷却水出口10与碱泵1之间设有依次设有球阀9、流量开关11与压力开关12；所述冷却水入口8与冷却水出口10之间设有水箱13，所述底座22下方设为箱体结构，所述水箱13置于底座22内，所述水箱13上方与冷却水出口10连接，所述水箱13下方与冷却水入口8连接；所述碱泵1与压力变送器6之间连接有第一长半径弯头14，所述碱泵1与球阀9之间连接有第二长半径弯头15，所述气动开关阀3两侧设有法兰16，所述法兰16上设有螺栓17与螺母18，所述螺栓17与螺母18可拆卸连接，所述法兰16之间设有等径三通19，所述等径三通19与气动开关阀3连接，所述压力变送器6下方设有出口表座20，所述压力开关12下方设有冷却水压力表座21，所述碱泵1下方设有底座22，所述底座22与碱泵1可拆卸连接，所述底座22与碱泵1采用便于撬装的钢结构架体连接，所述底座22上设有电机，所述电机的转轴与碱泵1的转轴连接。

具体实施过程如下：在碱泵1启动前，检测连接冷却水入口8的冷却管道7上的开关阀是否打开以及冷却管道7内冷却水的压力是否处于预设压力范围之内，若是，才进行泵启动程序，确保碱泵1运行过程中能够得到充分的冷却：也即，打开连接冷却水出口10的冷却管道7上的开关阀、流量开关11与压力开关12，关闭排空管道23上的放空阀24，打开碱泵1的输入端，关闭碱泵1的输出端，按下启动按钮使碱泵1变频启动，并检测碱泵1的输出端的压力是否达到预设压力值，在碱泵1的输出端的压力达到预设压力值时，打开碱泵1的输出端，碱泵1正常工作；当进行泵停车程序时，按下停止按钮使碱泵1变频停车，关闭碱泵1的输入端，打开排空管道23上的放空阀24；当主泵送回路出现故障时，检测备泵送回路的碱泵1的输出端的压力是否达到预设压力值，在其达到预设压力值时，启动备泵送回路，并关闭主泵送回路使其停车备用；由于碱泵1变频启动与变频停车，使得碱泵1转速逐渐由低到高进行启动以及碱泵1转速逐渐由高到低进行停车，同时，自动化控制启停和切换可避免因人工操作出现的失误，这样可以防止水锤效应与气蚀现象的出现，延长设备使用寿命，减少成本。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。