本發(fā)明屬于工程生產(chǎn)供水領(lǐng)域，具體的說涉及一種自動控制供水系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的工程施工生產(chǎn)用水都是由市政供水至水池后采用一臺大功率增壓水泵增壓供水到施工樓層，由于必須滿足工地最大建筑高度和消防用水要求，經(jīng)常出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，特別是晚上少量工人加班水泵仍然要不停運(yùn)轉(zhuǎn)，下班后常常無人關(guān)水泵，容易造成電能的極大浪費(fèi)，增壓水泵無輸出運(yùn)轉(zhuǎn)過熱損壞，給工程造成較大損失。

上述缺陷，值得解決。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種自動控制供水系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明技術(shù)方案如下所述：

一種自動控制供水系統(tǒng)的裝置，包括水池及供水主管，其特征在于，還包括自動控制系統(tǒng)，所述自動控制系統(tǒng)包括基座、設(shè)于所述基座上的水泵、設(shè)于所述基座上且與所述水泵相連的穩(wěn)壓罐及控制柜，所述水泵包括大水泵及小水泵，所述大水泵及所述小水泵并聯(lián)后一端與所述水池相連接，且另一端與所述穩(wěn)壓罐相連接，所述大水泵及所述小水泵與穩(wěn)壓罐之間分別設(shè)有壓力表，所述壓力表設(shè)有雙向觸發(fā)器。

進(jìn)一步的，所述大水泵及所述小水泵通過所述壓力表分別與所述控制柜相連。

進(jìn)一步的，所述水泵與所述壓力表之間分別設(shè)有止回閥，所述壓力表與穩(wěn)壓罐之間分別設(shè)有檢修閥。

進(jìn)一步的，所述基座設(shè)有吊耳、萬向輪。

進(jìn)一步的，所述水池設(shè)有低位浮球控制閥。

一種自動控制供水系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據(jù)最大供水高度，計算出壓力表處最大靜水壓強(qiáng)，P＝ρgh；

(2)設(shè)定最大用水量，計算流體速度及流體壓強(qiáng)，利用伯努利方程式，設(shè)定壓力表最大壓力值；

(3)設(shè)定水泵觸發(fā)壓力值包括小水泵觸發(fā)壓力值及大水泵觸發(fā)壓力值，設(shè)定水泵終止壓力值，包括小水泵終止壓力值及大水泵終止壓力值；

(4)通過壓力表區(qū)間范圍值實現(xiàn)所述壓力表銅指針進(jìn)行所述水泵開關(guān)觸發(fā)；當(dāng)壓力表值達(dá)到小水泵觸發(fā)值時，壓力表銅指針觸發(fā)小水泵開關(guān)，進(jìn)行小水泵供水；當(dāng)壓力表值達(dá)到大水泵觸發(fā)值時，壓力表銅指針觸發(fā)大水泵開關(guān)，進(jìn)行大水泵供水；當(dāng)壓力表值達(dá)到水泵終止壓力值，水泵開關(guān)斷開，水泵停止供水。

進(jìn)一步的，所述壓力表最大壓力值大于所述最大靜水壓強(qiáng)。

進(jìn)一步的，所述步驟(2)中：

計算流體速度，v＝V÷V₁÷T，其中V為每小時供水量體積，V₁為供水管內(nèi)徑1米圓柱體積，T為時間，單位為秒；

伯努利方程式：p+1/2ρv2+ρgh＝C，式中p為流體中某點的壓強(qiáng)，v為流體該點的流速，ρ為流體密度，g為重力加速度，h為該點所在高度，C是一個常量；根據(jù)伯努利方程式可知，流速越快，管內(nèi)壓強(qiáng)反而降低，根據(jù)伯努利方程式可知，流速越快，管內(nèi)壓強(qiáng)反而降低；

計算流體壓強(qiáng)：

根據(jù)加速度a＝(v-0)/t＝v/t；

m＝ρV＝ρQt；

Q＝Av；

F＝ma＝ρQt×v/t＝ρQv＝ρAv²；

可得出：P＝F/A＝ρv²

其中P為壓強(qiáng)，F(xiàn)為受力，ρ為密度，a為加速度，v為流速，V為體積，m為質(zhì)量，Q為流量，A為截面積，單位均為國際標(biāo)準(zhǔn)單位。

根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其有益效果在于本發(fā)明能實現(xiàn)智能化供水，有用水需求時水泵自動啟動，不用水不啟動，用水量小時啟動小水泵，用水量大時啟動大水泵，本發(fā)明設(shè)備系統(tǒng)安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，方便運(yùn)輸，易于制作與操作，技術(shù)難度小，設(shè)備運(yùn)行智能化，節(jié)約成本，減少浪費(fèi)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的自動控制供水系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明的基座結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的工藝流程圖；

圖4為本發(fā)明的控制柜接線原理圖。

在圖中，1、大水泵安裝區(qū)；2、小水泵安裝區(qū)；3、穩(wěn)壓罐安裝區(qū)；P1、大水泵壓力表；P2、小水泵壓力表；S、止回閥；C、檢修閥；H1、壓力表接線點；H2、自動合閘；H3、手動合閘；H4、啟動指示；H5、停止指示；KM、接觸器；KT、時間繼電器；KA、中間繼電器；FR、熱繼保護(hù)器；SB、按鈕。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及實施方式對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的描述：

如圖1-3所示，一種自動控制供水系統(tǒng)的裝置，包括水池及供水主管及自動控制系統(tǒng)，自動控制系統(tǒng)包括基座、設(shè)于基座上的水泵、設(shè)于基座上且與水泵相連的穩(wěn)壓罐及控制柜，水泵包括大水泵及小水泵，大水泵及小水泵通過并聯(lián)分別與水池及穩(wěn)壓罐相連，大水泵及小水泵與穩(wěn)壓罐之間分別設(shè)有大水泵壓力表P1及小水泵壓力表P2，大水泵壓力表P1及小水泵壓力表P2分別設(shè)有雙向觸發(fā)器。

大水泵及小水泵分別通過大水泵壓力表P1及小水泵壓力表P2與控制柜相連。水泵與壓力表之間分別設(shè)有止回閥S，大水泵壓力表P1及小水泵壓力表P2與穩(wěn)壓罐之間分別設(shè)有檢修閥C?；O(shè)有吊耳、萬向輪，方便運(yùn)輸安裝。水池設(shè)有低位浮球控制閥，實時監(jiān)控水池水位，以免出現(xiàn)水池供水不及時造成水泵空轉(zhuǎn)。

一種自動控制供水系統(tǒng)的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據(jù)最大供水高度，計算出壓力表處最大靜水壓強(qiáng)，P＝ρgh，以我司施工過的工程4#住宅樓為例，用水量最大時間段為早上6-8時，平均每小時用水量達(dá)到7.2m³，采用Φ50鍍鋅管供水，建筑物最大高度81米，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式，樓底靜水壓強(qiáng)P＝ρgh＝1000*10*81＝0.81Mpa；

(2)設(shè)定最大用水量，計算流體速度及流體壓強(qiáng)，利用伯努利方程式，設(shè)定壓力表最大壓力值，工程用水量通過實際使用情況而定，以上述工程4#住宅樓為例，用水量為7.2m³/小時，以內(nèi)徑Φ50鍍鋅管為供水管計算，

計算流體速度，v＝V÷V₁÷T；

出水口流體速度：v＝V÷V₁÷T＝7.2÷(3.14*0.025*0.025*1)÷3600＝1.0526m/s

其中V為每小時供水量體積，V₁為供水管內(nèi)徑1米圓柱體積，T為時間(單位為秒)；

伯努利方程式：p+1/2ρv²+ρgh＝C，式中p為流體中某點的壓強(qiáng)，v為流體該點的流速，ρ為流體密度，g為重力加速度，h為該點所在高度，C是一個常量，根據(jù)伯努利方程式可知，流速越快，管內(nèi)壓強(qiáng)反而降低

計算流體壓強(qiáng)：

根據(jù)加速度a＝(v-0)/t＝v/t；

m＝ρV＝ρQt；

Q＝Av；

可得出F＝ma＝ρQt×v/t＝ρQv＝ρAv²

即：P＝F/A＝ρv²＝1000×1.0526×1.0526＝1107.96676pa＝0.0011Mpa

(3)設(shè)定水泵觸發(fā)壓力值包括小水泵觸發(fā)壓力值及大水泵觸發(fā)壓力值，設(shè)定水泵終止壓力值，包括小水泵終止壓力值及大水泵終止壓力值；

根據(jù)上述步驟(2)中1)、2)及3)可知，流速越快，管內(nèi)壓強(qiáng)反而降低，流體壓強(qiáng)對壓力表處壓力影響不大，理論上小水泵觸發(fā)壓力值為0.8111Mpa，考慮壓力表靈敏度，設(shè)置小水泵觸發(fā)壓力值為0.82Mpa；小水泵終止壓力值為水泵最大揚(yáng)程值得靜水壓強(qiáng)，以上述工程4#樓泵組為例，小水泵最大揚(yáng)程高度為120m，則小水泵終止壓力值為1.2Mpa；

設(shè)置大水泵觸發(fā)壓力值為0.81Mpa，當(dāng)消防用水時，小水泵啟動補(bǔ)水不足以滿足要求，壓力表壓強(qiáng)持續(xù)降低，達(dá)到0.81Mpa啟動大水泵，進(jìn)行快速補(bǔ)水，以上述工程4#住宅樓泵組為例，大水泵最大揚(yáng)程高度為150m，則大水泵終止壓力值為1.5Mpa，達(dá)到1.5Mpa時，大水泵開關(guān)斷開，大水泵停止供水。

(4)通過壓力表區(qū)間范圍值實現(xiàn)壓力表銅指針進(jìn)行水泵開關(guān)觸發(fā)；采用壓力表最大壓力值大于最大靜水壓強(qiáng)即可，壓力表內(nèi)置雙向觸發(fā)器，當(dāng)壓力表值達(dá)到小水泵觸發(fā)值時，壓力表銅指針觸發(fā)小水泵開關(guān)，進(jìn)行小水泵供水；當(dāng)壓力表值達(dá)到大水泵觸發(fā)值時，壓力表銅指針觸發(fā)大水泵開關(guān)，進(jìn)行大水泵供水；當(dāng)壓力表值達(dá)到水泵終止壓力值，水泵開關(guān)斷開，水泵停止供水；

根據(jù)上述，當(dāng)壓力表值為0.82Mpa時，啟動小水泵，當(dāng)壓力表值為1.2Mpa時，小水泵開關(guān)斷開；當(dāng)壓力值為0.81Mpa時，啟動大水泵，當(dāng)壓力表值為1.5Mpa時，大水泵開關(guān)斷開。

綜上所述，當(dāng)壓力表值大于0.82Mpa時，大、小水泵均不會啟動；當(dāng)壓力表值小于0.81Mpa時，大小水泵均會啟動；當(dāng)壓力表值處于0.81Mpa～0.82Mpa小水泵啟動，大水泵不啟動。

本發(fā)明設(shè)備系統(tǒng)安全可靠，極少出現(xiàn)故障，避免設(shè)備長期運(yùn)行，延遲設(shè)備使用壽命；安裝簡單、方便，運(yùn)輸、吊裝簡單；大部分設(shè)備元件均可在市面上買到，易操作，技術(shù)難度小；一次加工成型后，可多次周轉(zhuǎn)利用，節(jié)約成本；設(shè)備運(yùn)行智能化，減少專人值班巡查，降低管理成本；提高設(shè)備供水電能利用率，最大限度減少浪費(fèi)。

本發(fā)明具體工藝流程為：

1、基座加工，a、可采用14#槽鋼焊接制作，焊接制作尺寸可根據(jù)選用水泵及氣壓水罐尺寸確定，以上述工程4#住宅樓為例的基座，采用矩形框基礎(chǔ)，外圍尺寸2m*1.5m，框內(nèi)焊接3條橫檔以固定設(shè)備，橫檔間距根據(jù)水泵的、穩(wěn)壓罐等固定螺栓孔間距確定，完成大水泵安裝區(qū)1、小水泵安裝區(qū)2及穩(wěn)壓罐安裝區(qū)3的制作。b、基礎(chǔ)框加工完成后采用直徑18圓鋼焊接4個或者6個“U”型吊耳，采用6個吊耳可避免整體吊裝時重心偏心造成傾覆。c、為降低使用過程總水泵運(yùn)轉(zhuǎn)噪音過大，在基座底板可安裝4或6個橡膠萬向輪，以便運(yùn)輸，萬向輪應(yīng)帶鎖死功能，并采用機(jī)械彈簧作為減震，避免使用過程中振動移位及噪音過大問題，基座結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

2、穩(wěn)壓罐安裝，穩(wěn)壓罐采用成品氣壓水罐，上述工程4#住宅樓中采用0.9m³容積氣壓水罐，通常為三個支腿，將氣壓罐水管口朝向水泵一側(cè)，基礎(chǔ)固定點采用高彈力橡膠墊減震，采用配套螺栓將氣壓水罐固定在基座上的穩(wěn)壓罐安裝區(qū)3。安裝完成后檢查氣壓水罐壓力表，檢查是否氣壓失效。

3、水泵安裝，上述工程4#住宅樓大水泵采用功率為18kw的水泵，小水泵采用功率為4.5kw的水泵，水泵安裝區(qū)加設(shè)兩條橫檔，并沖孔安裝大水泵，為避免基座尺寸沖突，小水泵采用立式離心泵，將水泵固定在其中一條橫檔上。水泵安裝同樣采用橡膠墊減震，使用配套螺栓及鋼墊片固定。

4、管件組裝，通過鍍鋅管件、止回閥S、壓力表P1、壓力表P2、轉(zhuǎn)換頭及檢修閥C等實現(xiàn)兩臺水泵出水管進(jìn)行并聯(lián)，再與氣壓水罐管口通過法蘭連接。若存在管徑差異當(dāng)采用球閥或其他轉(zhuǎn)化接頭相連。

5、控制系統(tǒng)，控制柜采用普通配電箱，購買成品控制器進(jìn)行組裝，如圖4所示，將壓力表接線點H1、自動合閘H2、手動合閘H3、啟動指示H4、停止指示H5、接觸器KM、時間繼電器KT、中間繼電器KA、熱繼保護(hù)器FR及按鈕SB按圖連接好，壓力表接線方法為YX-100。

6、調(diào)試運(yùn)行，安裝完成后進(jìn)行試運(yùn)行，安裝完成后進(jìn)行試運(yùn)行，接通電源，大水泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)，氣壓水罐壓力快速達(dá)到設(shè)計壓力值，5分鐘后水泵停止運(yùn)行，管網(wǎng)及氣壓罐內(nèi)全部充水完畢，屋頂出水管口放水流速是否滿足施工生產(chǎn)及外墻淋水試驗水壓要求，在防水試運(yùn)行一段時間后，氣壓罐壓力值減小，小水泵啟動補(bǔ)水，說明運(yùn)行正常。

7、巡檢與維保，a、設(shè)備運(yùn)行過程中，定期檢查設(shè)備運(yùn)行情況，檢查氣壓罐壓力表情況，確認(rèn)氣壓水罐是否氣體失效，若出現(xiàn)壓力偏小，說明氣壓失效，此時應(yīng)停止設(shè)備運(yùn)行，采用補(bǔ)氣設(shè)備對氣壓水罐進(jìn)行補(bǔ)氣至壓力達(dá)到設(shè)計值。b、觀察水泵是否頻繁啟動或長時間運(yùn)轉(zhuǎn)。若水泵頻繁啟動則說明氣壓水罐容積偏小，可選擇是否增加大容積氣壓水罐。若水泵長時間運(yùn)轉(zhuǎn)不停歇，則為小水泵功率偏小，應(yīng)加大功率。c、為驗證設(shè)備是否節(jié)電，可安裝電表，定期進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明專利的實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明專利的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明專利的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。