專利名稱：變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種供水地下輸水管道(可用于油或其他液體)的破裂進行報警和檢測的處理裝置。
背景技術：
中國專利《半封閉式二次加壓供水裝置》ZL00241980.7公開了一種利用城市公共給水管道一次供水壓力進行接力式二次加壓供水的技術(即無負壓二次加壓供水)，對傳統(tǒng)的二次加壓供水方式進行了改革，使二次加壓供水在節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保指標上有了突破性的進展，是對二次加壓供水技術的重大貢獻，所以得到了國家有關部門的認可和推廣使用。所以得到了國家有關部門的認可和社會的推廣使用。該專利無負壓二次加壓供水發(fā)明所解決的只是二次供水系統(tǒng)中以機泵為界——機泵吸程前的節(jié)能節(jié)水環(huán)保等關鍵問題，機泵后的揚程(即二次加壓供水段)仍存在不少浪費能源和水資源問題。
二次加壓供水輸水管道常年埋在地下，而且一般管道較長，常常因沉降、外力、質量等問題發(fā)生破裂，又因為地下輸水管道是二次加壓供水系統(tǒng)中的壓力最高點，如不及時發(fā)現(xiàn)和處理將導致大量水資源白自流失，造成水資源的嚴重浪費。目前，當管道破裂后，還沒有有效的方法來及時發(fā)現(xiàn)和處理，往往要經(jīng)過相對較長的時間才能發(fā)現(xiàn)，解決的方法也只是比較盲目或是憑借一定經(jīng)驗來進行挖掘，尋找破裂口，這樣，不僅延誤搶修的時間，進一步造成資源浪費，也對地面的設施造成無為的破壞。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術無法檢測地下輸水管道破裂的問題，本發(fā)明提供了恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置，該裝置不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)管道破裂進行報警并及時關閉破裂管道防止繼續(xù)跑水，而且能夠檢測到破裂管道的位置。
本發(fā)明的原理是在正常供水情況下，二次加壓供水壓力自動維持在設計供水壓力值，供水機泵的運轉臺數(shù)、頻率和工作時間隨著用戶用水量的增減相應變化，一般不會達到設備最大供水量，即使達到機泵全部全速運轉，時間也不會過長，否則，設計的最大供水量不合理。依據(jù)變頻恒壓供水設備最大供水量大于用戶最大用水量的設計原則和供水壓力恒定的特點，開發(fā)了供水運轉失常自動報警、檢測和處理裝置。
自動報警處理裝置將自動采集正常供水數(shù)據(jù)(開機臺數(shù)、頻率、時間、壓力等)進行儲存。一旦運轉數(shù)據(jù)出現(xiàn)失?，F(xiàn)象1、遠傳壓力表數(shù)值低于設計供水壓力值；2、機泵全部全速長時間運轉。自動報警處理裝置經(jīng)控制運算發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象將進行自動檢測。檢測過程如下先關閉第一(按預先設計編號)地下輸水管道末端電磁閥(均為常開型)，穩(wěn)定后采集運轉數(shù)據(jù)；再關閉該管道始端電磁閥，采集運轉數(shù)據(jù)與末端電磁閥關閉的運轉數(shù)據(jù)進行對比。如果兩個電磁閥采集的運轉數(shù)據(jù)有較大不同，且末端電磁閥關閉時的供水壓力小于始端電磁閥關閉時的供水壓力，判斷該管道已破裂跑水，自動顯示破裂管道編號，同時為防止該管道繼續(xù)跑水關閉始端電磁閥并報警。如果數(shù)據(jù)差值在小范圍內，判斷為第一地下輸水管道無破裂，開啟電磁閥，然后進行第二地下輸水管道的檢測。地下輸水管道檢測程序依此類推。如果某一地下輸水管道過長或中間有支路可分段加電磁閥進行統(tǒng)一編號檢測處理和顯示報警。如果經(jīng)過全部地下輸水管道檢測后未發(fā)現(xiàn)破裂但仍失常運轉，自動檢測報警處理裝置將初步判定、顯示為機泵故障或其他故障(包括設計不合理)并報警(包括通訊等)。一旦供水壓力等于或低于設計停泵壓力時將自動停泵待命。
本發(fā)明專利的有益效果是，可以自動檢測地下輸水管道破裂的位置并報警的同時，對二次加壓設備進行故障檢測并采取有效的措施，可大量節(jié)約能源和寶貴的水資源。


圖1變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置的結構圖；圖2變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置的控制器硬件結構圖；圖3變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置的控制器控制流程圖。
在圖1中，1.蓄水容器，2.二次加壓水泵，3.旁通管電磁閥，4.遠傳壓力表，5.電接點壓力表，6.水位控制器，7.浮球式密封閥，8.單向止回閥，9.主管道，10.控制箱(地下輸水管道破裂檢測報警處理控制器、變頻器)，11.第一條地下管道始端常開型電磁閥，12.第一條地下管道末端常開型電磁閥，13.電磁閥，14.電磁閥，15.第二條地下管道始端常開型電磁閥，16.第二條地下管道末端常開型電磁閥，17.地面，18.主管輸水管道閘門開關，19.單向止回閥，20.水泵管道閘門開關，21.水泵管道閘門開關，22.單向止回閥，23.旁通管。
具體實施例方式
實施例在蓄水容器(1)頂蓋上裝設浮球式密封閥7、水位控制器6和電接點壓力表5，供水管經(jīng)單向止回閥8向蓄水容器1供水；二次加壓水泵2的進水口通過水泵管道閘門開關21、單向止回閥22與蓄水容器1連通；二次加壓水泵2的出水口通過水泵管道閘門開關20、單向止回閥19與主管道9連通，帶有電磁閥3的旁通管23一端與蓄水容器1連通，另一端與主管道9相連通；主管道9上設置遠傳壓力表4，主管道9依次與第一條地下管道、第二條地下管道和第三條地下管道相連通；在第一條地下管道的始端設置始端常開型電磁閥11末端設置末端常開型電磁閥12，在始端常開型電磁閥11和末端常開型電磁閥12之間設置兩干個電磁閥(13、14)。在第二條地下管道的始端設置始端常開型電磁閥15末端設置末端常開型電磁閥16，在第三條地下管道的始端設置始端常開型電磁閥末端設置末端常開型電磁閥。二次加壓水泵2、水位控制器6、電接點壓力表5，遠傳壓力表4和安裝在地下管道的電磁閥電信號線與控制箱10的控制器硬件連接。
在蓄水容器1頂蓋上裝設浮球式密封閥7，組成半封閉式二次加壓供水裝置。浮球式密封閥7根據(jù)容器內的水位配合敞開或封閉整個蓄水容器1。在蓄水容器1上裝設與二次加壓水泵2并列連接主管道9的帶有電磁閥3的旁通管23，并在蓄水容器1上裝連電接點壓力表5，電接點壓力表5輸出開關信號接到控制箱10。裝置啟動時，通過公共供水管道的閥門7向蓄水容器1內送水。當蓄水容器1內進水量小于或等于出水量時，浮球式密封閥7處于敞開狀態(tài)，與傳統(tǒng)的敞開式加壓供水裝置相同；當蓄水容器1的進水量大于出水量時，水位上升，導致浮球式密封閥7關閉，整個蓄水容器1封閉，隨著一次供水繼續(xù)進入使蓄水容器1內水壓逐漸上升，二次加壓水泵2僅需做接力功變可達到設定壓力；在蓄水容器1內水壓升到或大于設定壓力時，蓄水容器1上的電接力壓力表5通過控制箱10自動轉換控制，將水泵2停止，自動打開電磁閥3開通旁通管23，由公共管線的一次供水壓力通過蓄水容器1直接經(jīng)旁通管23向用戶送水。裝置通過水位控制器6設定水箱水位最低點，當水位達到最低點，水位控制器6傳輸信號到控制箱10，控制箱10關閉二次加壓水泵2進行保護。
遠傳壓力表4將壓力值轉換成電壓值傳輸?shù)娇刂葡?0作為控制箱的輸入。二次加壓水泵2的控制信號由控制箱10輸出，二次加壓水泵2連接輸水主管道9，主管道9埋入地下變?yōu)榈叵螺斔艿垒斔?，在地下管道兩端分別安裝始末端常開型電磁閥(進水端為始端電磁閥，出水端為末端電磁閥)，電磁閥接入控制箱10，由控制箱10的輸出信號進行開關控制。當埋入地下的主管道分成多個管道時，可在每個分支管道的始末端安裝電磁閥。
控制箱10中的自動報警處理裝置將自動采集正常供水數(shù)據(jù)(開機臺數(shù)、頻率、壓力等)采樣儲存，進行實時監(jiān)控數(shù)據(jù)與正常數(shù)據(jù)對比一旦運轉數(shù)據(jù)出現(xiàn)失?，F(xiàn)象1、遠傳壓力表4數(shù)值低于設計供水壓力值；2、二次加壓水泵2全部全速長時間運轉，此時，自動報警處理裝置將對輸水管道和設備進行自動檢測。檢測過程如下先關閉第一(按預先設計編號)地下輸水管道末端常開型電磁閥12，穩(wěn)定后采集運轉數(shù)據(jù)；再關閉該管道始端常開型電磁閥11，采集運轉數(shù)據(jù)與末端常開型電磁閥12關閉的運轉數(shù)據(jù)進行對比。如果末端常開型電磁閥12運轉數(shù)據(jù)(運轉機泵臺數(shù)、頻率)遠遠大于始端常開型電磁閥11運轉數(shù)據(jù)，只有壓力小于始端常開型電磁閥11的壓力，判斷該管道已破裂跑水，自動顯示破裂管道編號，同時關閉始端常開型電磁閥11并報警。如果數(shù)據(jù)基本相同，判斷為第一條地下輸水管道無破裂，并開啟始端電磁閥11和末端常開型電磁閥12，然后進行第二條地下輸水管道的檢測，即先關閉第二條管道的末端常開型電磁閥16，控制箱采集數(shù)據(jù)，再關閉始端常開型電磁閥15，采集數(shù)據(jù)，兩組數(shù)據(jù)進行對比如果數(shù)據(jù)不同，表明管道破裂，自動顯示破裂管道編號，同時關閉始端常開型電磁閥15并報警；如果數(shù)據(jù)基本相同，判斷為第二條地下輸水管道無破裂，并開啟始端常開型電磁閥15和末端常開型電磁閥16，其余地下輸水管道檢測程序依此類推。如果某一地下輸水管道過長或中間有支路可分段加電磁閥進行統(tǒng)一編號檢測處理和顯示報警，例如第一管道始末端常開型電磁閥運轉數(shù)據(jù)不同，初步認定該條管道破裂，可先檢查該管道中電磁閥14與末端常開型電磁閥12之間管道情況。此時可關掉電磁閥14，控制箱10采集相關數(shù)據(jù)并與關閉末端常開型電磁閥12時的數(shù)據(jù)對比，若數(shù)據(jù)相同，表明電磁閥14與末端常開型電磁閥12之間的管道正常，否則，此段破裂，關閉電磁閥14。同理，電磁閥13與電磁閥14之間，始端常開型電磁閥11與電磁閥13之間管道判斷同上。檢查某一段管道，都是先關閉該段后端電磁閥并記錄數(shù)據(jù)，再關閉該段前端電磁閥并記錄數(shù)據(jù)，然后進行數(shù)據(jù)對比。依次類推，可繼續(xù)安裝電磁閥，用相同的方法可以較為精確的找到管道破裂處。如果經(jīng)過全部地下輸水管道檢測后未發(fā)現(xiàn)破裂但仍失常運轉，控制箱10自動檢測報警處理裝置將初步判定并顯示為水泵故障或其他故障(包括系統(tǒng)設計不合理)并報警(包括通訊等)。一旦供水壓力等于或低于設計的停泵壓力時控制箱10將自動停二次加壓水泵2待命。
本發(fā)明的控制箱10中的地下輸水管道破裂檢測報警處理控制器是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的核心，主要采用單片機來完成控制運算(見圖2)。單片機8031完成正常數(shù)據(jù)的存儲，實施數(shù)據(jù)對比和處理，驅動地下管道的電磁閥的開通和報警裝置，以及LED顯示的控制；3個采樣變量經(jīng)過數(shù)值轉化后輸入ADC08098完成模數(shù)轉換送入單片機；8155驅動6位LED顯示。地下輸水管道破裂檢測報警處理控制器的控制流程圖見圖3所示。
權利要求
1.一種變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置，在蓄水容器(1)頂蓋上裝設浮球式密封閥(7)、水位控制器(6)和電接點壓力表(5)，供水管經(jīng)單向止回閥(8)向蓄水容器(1)供水，其特征是所述二次加壓水泵(2)的進水口通過水泵管道閘門開關(21)、單向止回閥(22)與蓄水容器(1)連通；二次加壓水泵(2)的出水口通過水泵管道閘門開關(20)、單向止回閥(19)與主管道(9)連通，帶有電磁閥(3)的旁通管(23)一端與蓄水容器(1)連通，另一端與主管道(9)相連通；主管道(9)上設置遠傳壓力表(4)，主管道(9)還要依次與每條地下管道相連通；每條地下管道的始端設置始端常開型電磁閥(11、15)末端設置末端常開型電磁閥(12、16)。
2.根據(jù)權利要求1所述的變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置，其特征是在始端常開型電磁閥(11)和末端常開型電磁閥(12)之間設置若干個電磁閥(13、14)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的變頻恒壓二次供水地下輸水管道破裂自動報警處理裝置，其特征是二次加壓水泵(2)、水位控制器(6)、電接點壓力表(5)，遠傳壓力表(4)和安裝在地下管道的電磁閥的電信號線與控制箱(10)的控制器硬件連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種供水地下輸水管道(可用于油或其他液體)的破裂進行報警和檢測的處理裝置。其特征是所述二次加壓水泵(2)的進水口通過水泵管道閘門開關(21)、單向止回閥(22)與蓄水容器(1)連通；二次加壓水泵(2)的出水口通過水泵管道閘門開關(20)、單向止回閥(19)與主管道(9)連通，帶有電磁閥(3)的旁通管(23)一端與蓄水容器(1)連通，另一端與主管道(9)相連通；主管道(9)上設置遠傳壓力表(4)，主管道(9)還要依次與每條地下管道相連通；每條地下管道的始端設置始端常開型電磁閥(11、15)末端設置末端常開型電磁閥(12、16)。該發(fā)明不僅能夠及時發(fā)現(xiàn)管道破裂進行報警并及時關閉破裂管道防止繼續(xù)跑水，而且能夠檢測到破裂管道的位置?？晒?jié)約能源和寶貴的水資源。
文檔編號F17D5/00GK1877189SQ20061001288
公開日2006年12月13日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權日2006年6月27日
發(fā)明者馮建周, 王曉寰, 邵玉良, 王俊恒 申請人:燕山大學