一種根據(jù)實時流量自動匹配合適水泵的供水設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種供水設(shè)備，具體涉及一種根據(jù)實時流量自動精確匹配合適水栗的供水設(shè)備，屬于供水設(shè)備節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于每個城市的市政管網(wǎng)壓力有限，市政管網(wǎng)供水最高也只能到七八樓，甚至有的住宅小區(qū)處于管網(wǎng)末端一樓就需要進(jìn)行加壓供水，高層建筑就需要經(jīng)過加壓設(shè)備供水。原有的自來水市政管網(wǎng)在用水高峰期時普遍存在著壓力不足，這種現(xiàn)象在高層建筑更加普遍，給居民的生活帶來了極大的不便。究其原因，主要是受技術(shù)落后的供水設(shè)備的限制，居民在用水高峰期時經(jīng)常出現(xiàn)供水壓力不足，此時供水量遠(yuǎn)低于需求量，無法保證供水質(zhì)量；而在用水低峰期，水的供給量經(jīng)常高于需求量，此時水壓迅速升高，不僅造成巨大的電能浪費，而且長時間持續(xù)下去有可能造成供水管道破裂甚至導(dǎo)致供水設(shè)備的損壞。
[0003]目前市面上的供水設(shè)備存在以下幾點問題:
[0004]1、節(jié)能效果不理想。供水設(shè)備在設(shè)計時，是按實際最大用水量取1.5至2.5倍裕量來設(shè)計總流量的，而實際用水量在極限情況下都是達(dá)不到此設(shè)計流量的，在項目入住率低以及非用水高峰期的情況下，偏離設(shè)計流量的程度更大。水栗的效率曲線近似拋物線，其頂點為額定流量值，只有在水栗的額定流量±20?30%范圍內(nèi)可近似認(rèn)為其工作在高效率區(qū)間。常規(guī)二次供水技術(shù)一般均使用二至四臺(對應(yīng)一用一備至三用一備)相同流量及功率的水栗并聯(lián)供水，此種方式下，只有在用水高峰期時某臺水栗工作在工頻狀態(tài)下此栗才會達(dá)到最高效率，其余絕大多數(shù)工況下均偏離高效率區(qū)間較遠(yuǎn)，效率很低，造成單位送水量能耗過高，遠(yuǎn)達(dá)不到其理論節(jié)能效果。
[0005]2、水栗變頻/工頻切換過程中因水栗轉(zhuǎn)速變化過快，忽啟忽停，造成出水水壓波動太大，嚴(yán)重影響用戶的用水舒適性。
[0006]供水設(shè)備的離心栗具有:額定揚程越低，效率越高；額定流量越大，效率也越高的兩個特性。如何利用供水設(shè)備離心栗的這兩個特性解決現(xiàn)有的供水設(shè)備存在的這兩大問題對于解決城市市政供水難題具有極大的社會意義。
[0007]CN201089954Y公開了一種自動分量供水裝置，在供水管上增設(shè)分量探頭，當(dāng)供水水源不足，流量減少，壓力下降時，分量探頭將接收的壓力變化通過導(dǎo)線反饋給控制箱內(nèi)的控制開關(guān)，控制開關(guān)控制水栗開啟栗數(shù)量或減少水栗轉(zhuǎn)速，控制其取水量，來達(dá)到分量取水。該對比文件中的技術(shù)雖然可以解決高樓居民用水難的問題，但是能耗較高而且水栗轉(zhuǎn)速頻繁切換，將影響設(shè)備的使用壽命。
[0008]CN100523397C公開了一種城市梯級恒壓供水設(shè)備及方法，該對比文件中的供水設(shè)備安裝有一組不同流量的變頻水栗，可以有效提高能源使用效率，提高節(jié)能效果，但是水栗的選擇是由出水口的壓力來控制的，很不精準(zhǔn)，不能實現(xiàn)設(shè)備流量的實時監(jiān)測，以自動精確匹配、切換、組合、啟停最合適流量值的水栗，使所有水栗在所有用水時段均可工作于高效區(qū)間，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能的功能。【實用新型內(nèi)容】
[0009]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能耗低、能根據(jù)實時流量自動精確匹配合適水栗，使所有水栗在所有用水時段均可工作于高效區(qū)間，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能的供水設(shè)備。
[0010]為解決本實用新型的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案如下:
[0011]—種根據(jù)實時流量自動匹配合適水栗的供水設(shè)備，包括串聯(lián)式疊壓連接的低區(qū)供水設(shè)備、中區(qū)供水設(shè)備和高區(qū)供水設(shè)備；其中，所述低區(qū)供水設(shè)備依次包括:流量計、出水壓力監(jiān)測裝置、一組不同流量的水栗及相對應(yīng)功率的變頻器、缺水保護(hù)裝置、穩(wěn)壓裝置和可編程邏輯控制器(以下簡稱“PLC”)；所述不同流量的水栗之間并聯(lián)連接，所述每臺水栗由對應(yīng)功率的變頻器單獨驅(qū)動；所述變頻器、流量計、出水壓力監(jiān)測裝置與缺水保護(hù)裝置分別與PLC相連；所述流量計可安裝在進(jìn)水總管也可安裝在出水總管，實時監(jiān)測設(shè)備流量值反饋至PLC，PLC根據(jù)實時流量自動匹配合適水栗；所述中區(qū)供水設(shè)備和高區(qū)供水設(shè)備的設(shè)備組成與低區(qū)供水設(shè)備相同，僅各水栗流量、揚程數(shù)值及對應(yīng)的驅(qū)動用變頻器功率不同，其它結(jié)構(gòu)、構(gòu)成部件、控制過程均與加壓低區(qū)供水設(shè)備一致。
[0012]進(jìn)一步地，當(dāng)設(shè)備的設(shè)計流量小于50m3/h時，所述水栗為兩臺不同流量的水栗，每臺水栗均由一臺其對應(yīng)額定功率的變頻器單獨驅(qū)動。即所述水栗包括大流量水栗和小流量水栗，對應(yīng)功率的變頻器為大功率變頻器和小功率變頻器。
[0013]進(jìn)一步地，當(dāng)設(shè)備的設(shè)計流量大于50m3/h時，所述水栗為三臺不同流量的水栗，每臺水栗均由一臺其對應(yīng)額定功率的變頻器單獨驅(qū)動。即所述水栗包括大流量水栗、中流量水栗和小流量水栗，對應(yīng)功率的變頻器為大功率變頻器、中功率變頻器和小功率變頻器。
[0014]優(yōu)選地，所述流量計為電磁流量計、超聲波流量計、禍輪流量計、禍街流量計中的一種。
[0015]優(yōu)選地，所述出水壓力監(jiān)測裝置為遠(yuǎn)傳壓力表、壓力變送器中的一種。
[0016]優(yōu)選地，所述缺水保護(hù)裝置為電接點壓力表、壓力開關(guān)、浮球液位開關(guān)中的一種。
[0017]進(jìn)一步地，所述低區(qū)供水設(shè)備、中區(qū)供水設(shè)備和高區(qū)供水設(shè)備還分別包括與PLC通訊連接的彩色觸摸屏。
[0018]進(jìn)一步地，在所述低區(qū)供水設(shè)備前還設(shè)有穩(wěn)流罐。
[0019]進(jìn)一步地，所述PLC可使用單片機(jī)替代。
[0020]本實用新型將同一個項目的高、中、低三個供水分區(qū)串聯(lián)起來，水源從低區(qū)供水設(shè)備進(jìn)水總管輸入，加壓后的出水分成兩路，一路直接輸出供應(yīng)低區(qū)用戶，另一路作為中區(qū)供水設(shè)備水源，加壓中區(qū)供水設(shè)備的出水再次分為兩路，一路直接輸出供應(yīng)中區(qū)用戶，另一路作為高區(qū)供水設(shè)備的水源，這路水源加壓后從高區(qū)供水設(shè)備的出水總管輸出供應(yīng)高區(qū)用戶；
[0021]所述低區(qū)供水設(shè)備、中區(qū)供水設(shè)備、高區(qū)供水設(shè)備分別包括一組不同流量的水栗及相對應(yīng)功率的變頻器以及安裝在進(jìn)水總管或出水總管的流量計，所述不同流量的水栗之間并聯(lián)連接，所述每臺水栗由對應(yīng)功率的變頻器單獨驅(qū)動；所述流量計能實時監(jiān)測設(shè)備的流量值，并反饋至PLC，由PLC控制變頻器驅(qū)動對應(yīng)的合適水栗啟停，使所有水栗在所有用水時段均工作于高效區(qū)間。
[0022]工作原理:
[0023]供水設(shè)備使用的離心水栗有兩個特性:額定揚程越低，其效率越高；額定流量越大，其效率也越高。根據(jù)離心栗的這兩個特性，本實用新型做了如下改進(jìn):
[0024]1、本實用新型使用串聯(lián)式疊壓技術(shù):即將同一個項目的高、中、低三個供水分區(qū)(低區(qū)供水設(shè)備、中區(qū)供水設(shè)備和高區(qū)供水設(shè)備)串聯(lián)起來，低區(qū)設(shè)計流量為項目總流量，流量計算時按項目總用水戶數(shù)計算，揚程為低區(qū)設(shè)計揚程，低區(qū)供水設(shè)備加壓后的出水分成兩路，一路直接供應(yīng)低區(qū)用戶，另一路做為中區(qū)供水設(shè)備的水源；中區(qū)供水設(shè)備在低區(qū)供水設(shè)備出水的壓力基礎(chǔ)上疊加一個很小的壓力即可達(dá)到中區(qū)供水設(shè)備所需的揚程，中區(qū)供水設(shè)備設(shè)計流量時按中區(qū)和高區(qū)兩區(qū)用水戶數(shù)總和計算，加壓后的出水同樣分成兩路，一路直接供應(yīng)中區(qū)用戶，另一路做為高區(qū)供水設(shè)備的水源；高區(qū)供水設(shè)備在中區(qū)供水設(shè)備出水的壓力基礎(chǔ)上疊加一個很小的壓力即可達(dá)到高區(qū)供水設(shè)備所需的揚程，設(shè)計流量時只按高區(qū)用水戶數(shù)計算即可。由于每個分區(qū)設(shè)備所需的揚程都很低，大約在二十米至三十五米之間，而低區(qū)和中區(qū)的流量大幅增加，所選用的水栗效率要較傳統(tǒng)方式要高得多，因此，整套設(shè)備所需的總功率會大幅下降，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
[0025]2、同時為使所有水栗的效率在所有用水時段均工作于高效率運行區(qū)間，本實用新型使用自適量單栗變頻技術(shù)。
[0026](I)當(dāng)設(shè)備的設(shè)計流量小于50m3/h時，可使用兩臺不同流量的水栗，即大流量水栗和小流量水栗，每臺水栗均由一臺其對應(yīng)額定功率的變頻器單獨驅(qū)動(分別為大功率變頻器和小功率變頻器)。選擇水栗時，盡量使兩臺栗的水栗效率曲線的高效區(qū)間平滑對接，且兩臺水栗的各栗流量總和為該套設(shè)備的總流量值，以保證無論用水流量數(shù)值多少，此數(shù)值均處于其中一臺或兩臺水栗并聯(lián)運行的高效區(qū)間。
[0027](2)當(dāng)設(shè)計流量大于50m3/h時，則使用三臺不同流量的水栗，即大流量水栗、中流量水栗和小流量水栗，每臺水栗均由一臺其對應(yīng)額定功率的變頻器單獨驅(qū)動(分別大功率變頻器、中頻率變頻器和小功率變頻器)ο選擇水栗時同樣應(yīng)盡量使三臺栗的水栗效率曲線的高效區(qū)間平滑對接，且三臺水栗的各栗流量總和為該套設(shè)備的總流量值，以保證無論用水流量數(shù)值多少，此數(shù)值均處于其中一臺或多臺水栗并聯(lián)運行的高效區(qū)間。
[0028]為實現(xiàn)自動匹配、切換、組合、啟停合適流量值的水栗，在進(jìn)水或出水總管安裝一臺高精度高穩(wěn)定性的流量計，所述流量計可優(yōu)選為電磁流量計、超聲波流量計、渦輪流量計、渦街流量計。流量計實時監(jiān)測設(shè)備總流量，根據(jù)流量范圍由PLC (可編程邏輯控制器)13內(nèi)置程序自動精確匹配、切換、組合、啟停最合適流量值的水栗，使所有水栗在所有用水時段均可工作于高效區(qū)間，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能。
[0029]出于成本考慮，設(shè)計流量值大于50m3/h的項目每個分區(qū)的成套設(shè)備也可只使用兩臺水栗。為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可考慮增設(shè)一臺備用栗，備用栗應(yīng)選擇流量最小那臺水栗，因為此臺水栗運行時間最長，啟動最頻繁，且整體成本增加最少。備用栗與其它幾臺水栗一樣，也單獨使用一臺變頻器獨立驅(qū)動，與相同流量那臺水栗自動切換輪流備用。
[0030]為了消除水壓突變以穩(wěn)定出水壓力，本實用新型在出水總管上連接穩(wěn)壓罐，微小流量時由穩(wěn)壓罐供水，以免設(shè)備頻繁啟停造成能源浪費及設(shè)備提前損壞。
[0031]當(dāng)來水不足或停水時，由安裝在進(jìn)水總管上的缺水保護(hù)裝置將信號送至PLC(可編程邏輯控制器)控制系統(tǒng)自動停機(jī)保護(hù)，來水正常時自動啟動設(shè)備正常供水。
[0032]為方便顯示、監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)及設(shè)定參數(shù)，本實用新型采用彩色觸摸屏，通過數(shù)據(jù)線與PLC(可編程邏輯控制器)通訊連接，可顯示、監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)、設(shè)定參數(shù)及查詢故障記錄等。
[0033]若水源為市政自來水等帶壓水源，則設(shè)備需要增加穩(wěn)流罐(無負(fù)壓罐)，需要在所述