一種離心泵停泵安全防護方法及裝置製造方法

2023-09-21 07:13:35 2

一種離心泵停泵安全防護方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種離心泵停泵安全防護方法及裝置。一種離心泵停泵安全防護方法，其特徵是：設置阻尼裝置與水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸連接，當水泵機組工作時，所述阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，所述阻尼裝置對水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，實現水泵機組保護和水錘防護。本發明能夠在離心泵事故停泵即時施加制動力矩，在延長水泵機組倒轉時間的同時，可以控制水泵倒轉轉速在額定或任意轉速之內，降低管道中的水錘壓力，達到停泵水泵機組保護和水錘防護的目的，並且不增加電機負荷，不增加能耗，可以有效降低工程投資和降低輸水成本。
【專利說明】一種離心泵停泵安全防護方法及裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種離心泵停泵安全防護方法，特別涉及一種山丘區多起伏長距離高揚程輸水管道停泵水泵機組安全防護和消減水錘的方法。本發明還涉及一種用於山丘區輸水管道泵站水泵安全防護的裝置。
【背景技術】
[0002]山丘區長距離高揚程管道輸水工程中，水錘事故的發生是較為普遍的現象，尤其是管線高差起伏較大、地形複雜的工程。事故產生的實例也是多種多樣的，泵站系統中，因斷電或其他原因而使水泵突然停泵，壓水管內的壓力在下降之後又產生不同程度的壓力上升，導致停泵水錘。水錘事故都會造成不同程度的災害，輕則造成水管破裂(即爆管)，致使供水中斷，影響正常的生產和生活；重則造成淹毀泵站、泵船沉沒等嚴重後果。個別情況下，還會因水錘事故破壞管線，造成水流衝壞建築物、損壞設備、傷及操作人員等次生災害。
[0003]事故停泵水錘防護主要包括防止水錘壓力對壓力管道及其附件的破壞；防止機組反轉速度過快造成水泵和電動機破壞。為此，現行《泵站設計規範》GB50265-2010規定..「離心泵最高反轉速度不應超過額定轉速的1.2倍，超過額定轉速的持續時間不應超過2min。」目前常採用的防護方案是採用液控蝶閥、緩閉止回閥、水泵控制閥和水泵加裝飛輪力矩。事故停機時液控蝶閥、緩閉止回閥和水泵控制閥都是先讓閥門在停泵時迅速關閉一定角度，減小過流量，管道內水倒流時，水泵反轉不會過快。同時，小角度的過流可以降低閥後的升壓保護管道。加裝飛輪力矩是通過增大水泵飛輪的慣性，延長事故停機後水泵正轉速度減小的時間和反轉速度增加的時間。對於大型高揚程長距離的輸水管道，通常情況下在水泵斷電以後葉輪都將發生倒轉，即使加裝飛輪力矩水泵仍會反轉。現有的防護方案明顯存在不足之處:1)增加了水泵機組或電動機的投資；2)增設慣性飛輪後使電動機的啟動時間延長，嚴重時造成啟動困難；3)增加慣性飛輪後同時也增加了輸水能耗，提高了調水系統的成本；4)增加慣性飛輪後只是相對延長事故停機後水泵機組的正、反轉時間和降低反轉速度，但反轉速度不可控制。

【發明內容】

[0004]針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明提供了一種能夠在離心泵停泵時限制水泵反轉速度、消減水錘壓力的離心泵停泵安全防護方法，其不需要增大水泵機組或電動機轉動慣量、不延長電動機啟動時間，也不增加輸水能耗。
[0005]本發明是通過如下技術方案來實現的:一種離心泵停泵安全防護方法，其特殊之處是:設置阻尼裝置與水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸連接，當水泵機組工作時，所述阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，所述阻尼裝置對水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，實現水泵機組保護和水錘防護。
[0006]本發明方法中，阻尼裝置在水泵機組工作時其不起作用，當水泵機組斷電停泵時，阻尼裝置才對水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，從而實現對水泵機組反轉速度的限制和水錘安全防護。
[0007]本發明方法中的阻尼裝置可以採用如下結構:所述阻尼裝置包括電磁離合器和連接在所述電磁離合器後端的離心阻尼器，所述離心阻尼器包括固定安裝在電磁離合器電磁離合器的後端的軸上的外製動鼓、可動地安裝在電磁離合器的後端的軸上的活動摩擦片、加力槓桿，所述外製動鼓和活動摩擦片配合安裝，在外製動鼓和活動摩擦片之間設有彈簧，所述加力槓桿為至少三個，其可轉動地連接在電磁離合器的後端的軸上，每個加力槓桿包括連接成L形的離心杆和施力杆，所述施力杆位於所述活動摩擦片側。當水泵機組工作時，阻尼裝置的電磁離合器分離，此時阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，阻尼裝置的電磁離合器吸合併通過離心阻尼器對水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩，從而限制水泵機組的反轉速度。
[0008]所述電磁離合器為常閉式電磁離合器。
[0009]本發明中，一種離心泵停泵安全防護裝置所採用的技術方案是:其包括水泵和與水泵連接的電機，其特殊之處是:設有阻尼裝置與水泵主軸和/或電機主軸連接，所述阻尼裝置包括電磁離合器和連接在所述電磁離合器後端的離心阻尼器，所述離心阻尼器包括固定安裝在電磁離合器的後端的軸上的外製動鼓、可動地安裝在電磁離合器的後端的軸上的活動摩擦片、加力槓桿，所述外製動鼓和活動摩擦片配合安裝，在外製動鼓和活動摩擦片之間設有彈簧，所述加力槓桿為至少三個，其可轉動地連接在電磁離合器的後端的軸上，每個加力槓桿包括連接成L形的離心杆和施力杆，所述施力杆位於所述活動摩擦片側。
[0010]本發明裝置中，在水泵機組工作時，阻尼裝置中的電磁離合器處於分離狀態，電機可以正常啟動，不增加電機啟動時間，水泵機組斷電停泵時，電磁離合器吸合，離心阻尼器即時隨水泵主軸/電機主軸轉動，當水泵反轉速度接近設定轉速時，離心阻尼器對水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩，限制水泵機組的反轉速度，達到限制水泵機組反轉不超速、防止飛逸事故的目的，同時管道內水體倒流降低了管道停泵水錘壓力，實現管道停泵水錘防護的目的，從而實現對水泵機組反轉速度的限制和水錘安全防護。
[0011]本發明中的阻尼裝置的設置可採用多種方式，如可採用下述設置形式:所述水泵和/或電機為兩端出軸結構形式，所述阻尼裝置的電磁離合器安裝在水泵主軸和/或電機主軸的外側出軸端上。阻尼裝置的電磁離合器安裝在水泵主軸和/或電機主軸的外側出軸端上，當水泵機組工作時，電磁離合器處於分離狀態，阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，電磁離合器吸合併通過離心阻尼器對水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩。所述阻尼裝置可單獨設置在水泵主軸或電機主軸的外側出軸端上，也可以在水泵主軸和/或電機主軸的外側出軸端上同時設置。
[0012]本發明中的阻尼裝置還可以採用如下設置形式:在水泵主軸和電機主軸的聯接端之間設有齒輪傳動機構或皮帶傳動機構或鏈傳動機構分別與水泵軸和電機軸聯接，所述阻尼裝置通過所述齒輪傳動機構或皮帶傳動機構或鏈傳動機構與水泵軸和電機軸聯接。當水泵機組工作時，電磁離合器處於分離狀態，阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，電磁離合器吸合併通過離心阻尼器將制動力經過上述的傳動機構傳遞給水泵軸和電機軸，從而對水泵機組實現轉速限制。上述的設置形式適於停機後反轉速度大的水泵機組，根據實際需要所述的傳動機構可選擇合適的傳動比增大離心阻尼器的制動力。
[0013]所述電磁離合器為常閉式電磁離合器，電磁離合器斷電吸合，通電分離。[0014]為了保證離心阻尼器的阻尼效果，所述加力槓桿為均勻設置的四個。
[0015]為了保證離心阻尼器的阻尼效果，所述離心杆上設有可調節位置的離心塊。
[0016]本發明方法簡單、可靠，其能夠在離心泵事故停泵即時施加制動力矩，在延長水泵機組倒轉時間的同時，可以控制水泵倒轉轉速在額定或任意轉速之內，降低管道中的水錘壓力，達到停泵水泵機組保護和水錘防護的目的。本發明避免了常規方案中通過增加水泵、電動機和飛輪的轉動慣量所帶來的不利因素，由於本發明中的阻尼裝置在水泵機組工作時不一起轉動，因而不增加電機的負荷，不增加能耗，電機也可以正常啟動，可以有效降低工程投資和降低輸水成本。採用本發明可以製作各類防水錘、防飛逸水泵，有效降低泵站管道系統的安全防護費用和輸水成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例1的結構示意圖；
[0018]圖2是本發明實施例2的結構示意圖；
[0019]圖3是本發明實施例3的結構示意圖；
[0020]圖4是本發明實施例中的阻尼裝置的結構示意圖；
[0021]圖5是圖4的左視圖；
[0022]圖中，I是電機，2是電機內側出軸，3是聯軸器，4是水泵內側出軸，5是水泵，6是電機外側出軸，7是阻尼裝置，8是機架，9是水泵外側出軸，10是軸承座，11是傳動機構，12是防護罩，13是外殼，14是外製動鼓，15是活動摩擦片，16是離心塊，17是加力槓桿，18是彈簧，19是電磁離合器的後端的軸，20是電磁離合器，21是電機主軸/水泵主軸/傳動機構的輸出軸，22是離心杆，23是施力杆，24是彈簧，25是銷軸。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例並結合附圖對本發明作進一步的說明:
[0024]實施例1
[0025]一種離心泵停泵安全防護方法，其是設置阻尼裝置與水泵機組的電機主軸連接，當水泵機組工作時，所述阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，所述阻尼裝置對電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，實現水泵機組保護和水錘防護。
[0026]如圖1所示，是一種離心泵停泵安全防護裝置的結構示意圖，其包括機架8、設置在機架8上的電機I和水泵5，水泵5為離心泵。本實施例中，電機I為兩端出軸結構形式，電機I的內側出軸2通過聯軸器3與水泵5的內側出軸4聯接，電機I的外側出軸6上聯接阻尼裝置7。
[0027]如圖4、圖5所示，所述阻尼裝置7包括電磁離合器20和連接在所述電磁離合器20後端的離心阻尼器。所述電磁離合器20採用法蘭型、常閉式電磁離合器，為現有技術，其可由泵站24V或90V直流電源控制，電磁離合器斷電吸合，通電分離。電磁離合器20的前端與電機I的外側出軸6聯接。所述離心阻尼器包括外製動鼓14、活動摩擦片15、加力槓桿
17。外製動鼓14固定安裝在電磁離合器20的後端的軸19上，其外側安裝活動摩擦片15，活動摩擦片15可沿軸19軸向移動，在外製動鼓14和活動摩擦片15之間設有彈簧18，活動摩擦片15在彈簧18的作用下可軸向移動。外製動鼓14和活動摩擦片15為碗狀設計，夕卜制動鼓14和活動摩擦片15之間可接觸配合。加力槓桿17為至少三個，通常可採用三個或四個或五個等，為保證所施加力的平衡，所設置的加力槓桿17應均勻布置，本實施例中加力槓桿17為均勻布置的四個，其設置在活動摩擦片15的外側。每個加力槓桿17包括連接成L形的離心杆22和施力杆23，加力槓桿17通過銷軸25可轉動地連接在電磁離合器20的後端的軸19上，加力槓桿17的施力杆23位於所述活動摩擦片15偵彳。加力槓桿17的離心杆22上安裝有離心塊16，離心塊16的安裝位置可調節。加力槓桿17和軸19之間還連接有彈簧24。
[0028]本發明中的阻尼裝置是一種用來控制、限制水泵機組反轉速度的裝置，其工作原理是:利用電機軸本身的反向轉動帶動加力槓桿17上的離心塊16旋轉，從而產生離心力，加力槓桿17在離心力的作用下繞銷軸25轉動，其施力杆23與活動摩擦片15接觸並推動活動摩擦片15向外製動鼓14移動，活動摩擦片15和外製動鼓14接觸產生摩擦，從而對電機軸產生制動力。當電機軸的旋轉速度降到合適範圍時，彈簧18的推力和離心塊16通過加力槓桿17施加給活動摩擦片15的推力相平衡時，活動摩擦片15和外製動鼓14之間失去摩擦，電機不再受到摩擦力阻尼，水泵機組在正常轉速下旋轉。反之，如果水泵機組轉速升高超過正常範圍，離心阻尼器又通過上述介紹的工作過程阻尼電機轉速回到正常轉速範圍。離心阻尼器可以通過調整離心塊16的位置、彈簧18的剛性改變其阻尼力或制動力。
[0029]本發明中，水泵機組正常工作時，阻尼裝置7的電磁離合器20分離，阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，阻尼裝置7的電磁離合器20吸合聯接離心阻尼器，並通過離心阻尼器對電機軸施加制動力矩，從而延長水泵機組的正轉速度減小的時間和反轉速度增加的時間和控制水泵機組的反轉速度，確保水泵反轉轉速在額定轉速或任意設定的轉速之內，進而降低管道中的水錘壓力，實現對水泵機組的反轉速度、反轉時間的控制和降低管道水錘壓力的雙重安全防護。
[0030]本實施例中的其他部分採用現有技術，在此不再贅述。
[0031]實施例2
[0032]一種離心泵停泵安全防護方法，其是設置阻尼裝置與水泵機組的水泵主軸連接，當水泵機組工作時，所述阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，所述阻尼裝置對水泵主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，實現水泵機組保護和水錘防護。
[0033]如圖2、圖4、、圖5所示，是一種離心泵停泵安全防護裝置的結構示意圖，其包括機架8、設置在機架8上的電機I和水泵5，水泵5為離心泵。本實施例中，水泵5為兩端出軸結構形式，水泵5的內側出軸4通過聯軸器3與電機I的內側出軸2聯接，水泵5的外側出軸9上聯接阻尼裝置7。本實施例中的阻尼裝置7的結構形式與實施例1中所述的阻尼裝置7的結構相同，在此不再贅述，阻尼裝置7的電磁離合器20的前端與水泵5的外側出軸9連接。
[0034]本實施例中，阻尼裝置7是通過對水泵機組的水泵主軸施加制動力來實現對水泵機組的反轉速度、反轉時間的控制和降低管道水錘壓力的雙重安全防護。
[0035]本實施例中的其他部分與實施例1相同，在此不再贅述。
[0036]實施例3
[0037]—種離心泵停泵安全防護方法，其是設置阻尼裝置與水泵機組的水泵主軸和電機主軸連接，當水泵機組工作時，所述阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，所述阻尼裝置對水泵機組的水泵主軸和電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，實現水泵機組保護和水錘防護。
[0038]如圖3、圖4、、圖5所示，是一種離心泵停泵安全防護裝置的結構示意圖，其包括機架8、設置在機架8上的電機I和水泵5，水泵5為離心泵。本實施例中，電機I和水泵5均為單出軸結構形式，在電機I的內側出軸2的聯接端和水泵5的內側出軸4的聯接端之間設有傳動機構11，所述傳動機構11可以是齒輪傳動機構或皮帶傳動機構或鏈傳動機構或變速器，所述傳動機構11的輸入端分別通過聯軸器3與電機I的內側出軸2和水泵5的內側出軸4聯接，所述傳動機構11的輸出端與阻尼裝置7聯接。本實施例中的阻尼裝置7的結構形式與實施例1中所述的阻尼裝置7的結構相同，在此不再贅述，傳動機構11的輸出軸21與阻尼裝置7的電磁離合器20的前端聯接。傳動機構11根據實際需要可設置支承結構。
[0039]本實施例中，阻尼裝置7通過傳動機構11將制動力傳遞給水泵機組的水泵主軸和電機主軸，對水泵機組的水泵主軸和電機主軸施加制動力矩，從而實現對水泵機組的反轉速度、反轉時間的控制和降低管道水錘壓力的雙重安全防護。
[0040]本實施例適用於事故停機後反轉速度大的水泵機組，根據實際需要可選擇合適的傳動比增大離心阻尼器的制動力。
[0041]為了保證使用安全，所述各傳動機構外可設有防護罩。
[0042]本實施例中的其他部分與實施例1相同，在此不再贅述。
[0043]上述實施例僅用於對本發明進行說明，並非對其進行限制，本領域的技術人員在本發明實施例的基礎上還可做出改動，例如:本發明也可以將水泵機組的電機和水泵均設置為兩端出軸結構形式，在水泵的外側出軸端和電機的外側出軸端分別安裝本發明實施例1所述的阻尼裝置7，水泵機組停泵時，阻尼裝置同時對水泵主軸和電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度。再例如:本發明也可以將水泵機組的電機和水泵均設置為兩端出軸結構形式，在水泵的外側出軸端和電機的外側出軸端分別安裝本發明實施例1所述的阻尼裝置7，同時在水泵和電機之間設置如實施例3中所述的傳動機構，水泵機組停泵時，各阻尼裝置同時對水泵主軸和電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度。此外，本發明中的阻尼裝置也可以採用現有技術中的其他結構形式。
[0044]本發明不僅可用於離心泵的安全防護，本發明也可應用於水輪機的限速。
【權利要求】
1.一種離心泵停泵安全防護方法，其特徵是:設置阻尼裝置與水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸連接，當水泵機組工作時，所述阻尼裝置不起作用，當水泵機組斷電停泵時，所述阻尼裝置對水泵機組的水泵主軸和/或電機主軸施加制動力矩以限制水泵機組的反轉速度，實現水泵機組保護和水錘防護。
2.根據權利要求1所述的離心泵停泵安全防護方法，其特徵是:所述阻尼裝置包括電磁離合器(20)和連接在所述電磁離合器(20)後端的離心阻尼器，所述離心阻尼器包括固定安裝在電磁離合器的後端的軸(19)上的外製動鼓(14)、可動地安裝在電磁離合器的後端的軸(19)上的活動摩擦片(15)、加力槓桿(17)，所述外製動鼓(14)和活動摩擦片(15)配合安裝，在外製動鼓(14)和活動摩擦片(15)之間設有彈簧，所述加力槓桿(17)為至少三個，其可轉動地連接在電磁離合器的後端的軸(19)上，每個加力槓桿(17)包括連接成L形的離心杆(22)和施力杆(23)，所述施力杆(23)位於所述活動摩擦片(15M則。
3.根據權利要求2所述的離心泵停泵安全防護方法，其特徵是:所述電磁離合器為常閉式電磁離合器。
4.一種離心泵停泵安全防護裝置，包括水泵和與水泵連接的電機，其特徵是:設有阻尼裝置與水泵主軸和/或電機主軸連接，所述阻尼裝置包括電磁離合器(20)和連接在所述電磁離合器後端的離心阻尼器，所述離心阻尼器包括固定安裝在電磁離合器的後端的軸(19)上的外製動鼓(14)、可動地安裝在電磁離合器的後端的軸(19)上的活動摩擦片(15)、加力槓桿(17)，所述外製動鼓(14)和活動摩擦片(15)配合安裝，在外製動鼓(14)和活動摩擦片(15)之間設有彈簧，所述加力槓桿(17)為至少三個，其可轉動地連接在電磁離合器的後端的軸(19)上，每個加力槓桿(17)包括連接成L形的離心杆(22)和施力杆(23)，所述施力杆(23 )位於所述活動摩擦片(15 M則。
5.根據權利要求4所述的離心泵停泵安全防護裝置，其特徵是:所述水泵和/或電機為兩端出軸結構形式，所述阻尼裝置的電磁離合器(20)安裝在水泵主軸和/或電機主軸的外側出軸端上。
6.根據權利要求4所述的離心泵停泵安全防護裝置，其特徵是:在水泵主軸和電機主軸的聯接端之間設有齒輪傳動機構或皮帶傳動機構或鏈傳動機構分別與水泵軸和電機軸聯接，所述阻尼裝置通過所述齒輪傳動機構或皮帶傳動機構或鏈傳動機構與水泵軸和電機軸聯接。
7.根據權利要求4或5或6所述的離心泵停泵安全防護裝置，其特徵是:所述電磁離合器為常閉式電磁離合器。
8.根據權利要求4或5或6所述的離心泵停泵安全防護裝置，其特徵是:所述加力槓桿(17)為均勻設置的四個。
9.根據權利要求4或5或6所述的離心泵停泵安全防護裝置，其特徵是:所述離心杆(22)上設有可調節位置的離心塊(16)。
【文檔編號】F04D15/02GK103867457SQ201410123340
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】杜培文, 許志剛, 祝鳳山, 嶽永起 申請人:杜培文