一种箱泵一体化的变频无负压供水系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种供水系统，具体涉及一种箱泵一体化的变频无负压供水系统。


背景技术：

2.供水设备是在单位时间内输出一定流量、扬程的自动启停的给水装置，按照供水设备的用途可分为消防、生活、生产、污水处理四大类，现今供水设备普遍是利用机械对水进行加压且为恒定转速的设备，在供水的过程中可为水提供一定的压力，从而对不同高程的建筑物进行供水。
3.当下供水设备主要分为以下两种系统：
4.(1)水箱加压系统，即管网来水先进入蓄水池，然后由水泵加压输送至高层水箱或直接输送至用户；高位水箱、气压罐和变频调速供水均属于这一种，其特点是有一定的调蓄作用，但进入蓄水池的水头完全浪费掉，且泵组扬程高，能耗高；
5.(2)叠压供水系统，直接与市政管网连接，加压后再送至用户，其显著特点是可充分利用管网的来水压力，泵组扬程低，能耗低，但对市政管网影响大，对周围供水环境不利。
6.现有泵站一般分为：水泵房和蓄水池，并且从进水口直接加压至用户端，主要缺点为：(1)需要混凝土建筑物，不仅使得初期投资较大、施工也周期较长，由于泵房的限制扩改建难以实现；(2)贮水池中的水质易被二次污染，饮用水安全问题难以保障，自来水流进水池中，时间越长，余氯越易被消耗，如果水在贮水池停留48小时往上，余氯消耗或者挥发殆尽，细菌就会开始大量繁殖，使得用水水质无法达到用水标准；(3)后期运行维护，主要在于对设备的维护和运行管理费用，首先贮水池是一定要定期清洗消毒的，增加了后期运行成本，不仅如此，还有更为重要的是对贮水池的监管，以免居民用水受到无意或者一些恶意的污染，出现重大事故；(4)节能降耗效果不显著，市政供水流入系统设立的贮水池，原有压力全部浪费，水泵从水池抽水供到各个楼层完全从无压力开始，这样长期的能源浪费无形中造成人力物力的损失巨大。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的是提供一种箱泵一体化的变频无负压供水系统，既能节省建设成本，且能提高用水安全性减少水质二次污染，还能利用一部分市政供水压力达到节能降耗的目的。
8.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种箱泵一体化的变频无负压供水系统，该系统包含：阀门一、阀门二、过滤器、橡胶接头、倒流防止器、进水压力传感器、进水电动阀一、进水电动阀二、出水电动阀、液压水位控制阀、不锈钢储水箱、水箱液位传感器、水箱自动清洗喷头、阀门三、水泵、止回阀、气压水罐、出水管压力传感器、数字集成变频控制器、自动控制触摸屏、不锈钢稳流罐、金属软管、真空抑制器、泄空管和阀门四。
9.不锈钢稳流罐和不锈钢储水箱的进水端均与进水总管路连通，进水总管路连通至
市政自来水管网，不锈钢稳流罐用于对水泵的升压管路进行稳流。进水总管路上设置有阀门一和阀门二，在阀门一和阀门二之间设置有过滤器、橡胶接头和倒流防止器。
10.连接不锈钢稳流罐的进水端与进水总管路的管路一上设置有：进水压力传感器和进水电动阀一；连接不锈钢储水箱的进水端与进水总管路的管路二上设置有：进水电动阀二和液压水位控制阀。
11.不锈钢储水箱和不锈钢稳流罐的出水端均与若干升压管路连通，每个升压管路上均设置有阀门三和水泵。
12.若干升压管路连通至出水总管路上，出水总管路的一端连通至气压水罐，在出水总管路的一端与气压水罐之间设置有阀门四和出水管压力传感器，且处于相连升压管路之间的出水总管路上也设置有出水管压力传感器，出水总管路的另一端连通至用户管网。
13.不锈钢储水箱的出水端的管路上设置有：出水电动阀和止回阀，出水电动阀也用于无负压进水与不锈钢储水箱吸水模式的自动切换，止回阀用于防止压力水回流。
14.不锈钢储水箱上还设置有：水箱液位传感器、水箱自动清洗喷头、泄空管；不锈钢稳流罐上设置有真空抑制器，真空抑制器用于防止不锈钢稳流罐抽吸真空；不锈钢稳流罐的出口端连接有金属软管，金属软管连接至升压管路。
15.数字集成变频控制器与进水压力传感器、进水电动阀一、进水电动阀二、出水电动阀、水箱液位传感器、真空抑制器、若干出水管压力传感器、若干水泵均电连接，与进水压力传感器、进水电动阀一、进水电动阀二、出水电动阀、水箱液位传感器、真空抑制器和若干出水管压力传感器通过信号线连接，用于接收数据信号，与若干水泵通过控制线连接，用于发送指令控制水泵的运行；每个水泵对应一个数字集成变频控制器；所有数字集成变频控制器通过控制线连接至自动控制触摸屏18。
16.优选地，在出水总管路的另一端还设置有消毒器接口，与消毒装置连接，消毒装置连通至用户管网；或，在不锈钢储水箱和不锈钢稳流罐的出水端与升压管路连接的管路上可设置紫外线消毒器，用于对水质在线消毒灭菌。
17.优选地，所述气压水罐采用胶囊式气压水罐。
18.优选地，所述不锈钢稳流罐的材质为食品级不锈钢材质，且水容积不应小于1分钟系统的水流量。
19.本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统，具有以下优点：
20.本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统，将第一种和第二种系统相结合，并且将所有设备以及水箱集成在集装箱内，一部分水进蓄水箱，由水泵加压送至用户，一部分与市政管网直接连接，经过水泵加压后送至用户。既具有直连功能又具有蓄水功能，可以增加管道压力传输管网水量，还可以充分发挥对管网压力削峰填谷的作用。本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统，符合现代人们对二次供水的要求，是可以跟随社会发展步伐的一种供水设备，对未来小区二次加压供水发展具有重要意义。
附图说明
21.图1为本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统的结构示意图。
具体实施方式
22.下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.实施例1
24.一种箱泵一体化的变频无负压供水系统，参见图1，该设备包含：阀门一1a、阀门二1b、过滤器2a、橡胶接头3a、倒流防止器4a、进水压力传感器5a、进水电动阀一6a、进水电动阀二6b、出水电动阀7a、液压水位控制阀8a、不锈钢储水箱9a、水箱液位传感器10a、水箱自动清洗喷头11a、阀门三12a、水泵13a、止回阀14a、气压水罐15a、出水管压力传感器16a、数字集成变频控制器17a、自动控制触摸屏18a、紫外线消毒器19a、消毒器接口20a、不锈钢稳流罐21a、金属软管22a、真空抑制器23a、泄空管24a和阀门四1c。
25.不锈钢稳流罐21a和不锈钢储水箱9a的进水端均与进水总管路连通，进水总管路连通至市政自来水管网，不锈钢储水箱9a用于储存高峰时段用水，不锈钢稳流罐21a用于对水泵13a的升压管路进行稳流。进水总管路上设置有阀门一1a和阀门二1b，在阀门一1a和阀门二1b之间设置有过滤器2a、橡胶接头3a和倒流防止器4a。其中，阀门一1a作为进水总管控制阀门，过滤器2a用于过滤管网进水，橡胶接头3a为柔性接头，用于隔振、便于管路拆卸检修，倒流防止器4a用于防止回流污染。
26.不锈钢储水箱9a的材质采用食品级不锈钢材质，有效容积按照1～2h系统的水流量设计，不锈钢储水箱9a上设置有：人孔、通气管、溢流管、水位自动控制及清洁消毒装置。
27.连接不锈钢稳流罐21a的进水端与进水总管路的管路一上设置有：进水压力传感器5a和进水电动阀一6a，进水压力传感器5a用于检测进水总管路的压力，进水电动阀6a用于无负压进水与不锈钢储水箱9a吸水模式的自动切换。连接不锈钢储水箱9a的进水端与进水总管路的管路二上设置有：进水电动阀二6b和液压水位控制阀8a，进水电动阀二6b用于不锈钢储水箱9a满水溢流时紧急关闭，液压水位控制阀8a用于不锈钢储水箱9a进水时的自动开启和关闭。
28.不锈钢储水箱9a和不锈钢稳流罐21a的出水端均与若干升压管路连通，每个升压管路上均设置有阀门三12a和水泵13a，阀门三12a用于水泵13a进、出水控制阀，水泵13a用于增压供水。
29.若干升压管路连通至出水总管路上，出水总管路的一端连通至气压水罐15a，可采用胶囊式气压水罐，容积不小于单台泵工作6s时间额定流量，气压水罐15a用于保持系统压力稳定，在出水总管路的一端与气压水罐15a之间设置有阀门四1c和出水管压力传感器16a，且处于相连升压管路之间的出水总管路上也设置有出水管压力传感器16a，出水管压力传感器16a用于检测系统的出水总管路的压力，出水总管路的另一端连通至用户管网。进一步地，在出水总管路的另一端还设置有消毒器接口20a，与消毒装置连接，消毒装置连通至用户管网；或，在不锈钢储水箱9a和不锈钢稳流罐21a的出水端与升压管路连接的管路上可设置紫外线消毒器19a，用于对水质在线消毒灭菌。
30.不锈钢储水箱9a的出水端的管路上设置有：出水电动阀7a和止回阀14a，出水电动阀7a也用于无负压进水与不锈钢储水箱9a吸水模式的自动切换，止回阀14a用于防止压力
水回流。
31.不锈钢储水箱9a上还设置有：水箱液位传感器10a和水箱自动清洗喷头11a，水箱液位传感器10a用于检测不锈钢储水箱9a液位，水箱自动清洗喷头11a用于定期清洁不锈钢储水箱9a。不锈钢储水箱9a上还设置有：泄空管24a，泄空管24a用于维护检修时泄空不锈钢储水箱9a内水。
32.不锈钢稳流罐21a上设置有真空抑制器23a，真空抑制器23a用于防止不锈钢稳流罐21a抽吸真空。不锈钢稳流罐21a的出口端连接有金属软管22a，金属软管22a连接至升压管路，金属软管22a为柔性接头，连接距离较长，采用金属制品能提高使用寿命，用于隔振、便于管路拆卸检修。不锈钢稳流罐21a的材质为食品级不锈钢材质，且水容积不应小于1分钟系统的水流量。
33.数字集成变频控制器17a与进水压力传感器5a、进水电动阀一6a、进水电动阀二6b、出水电动阀7a、水箱液位传感器10a、真空抑制器23a、若干出水管压力传感器16a、若干水泵13a均电连接，与进水压力传感器5a、进水电动阀一6a、进水电动阀二6b、出水电动阀7a、水箱液位传感器10a、真空抑制器23a和若干出水管压力传感器16a通过信号线连接，用于接收数据信号，与若干水泵13a通过控制线连接，用于发送指令控制水泵13a的运行。每个水泵13a对应一个数字集成变频控制器17a，数字集成变频控制器17a的额定电压应与水泵电机的额定电压一致，且额定输出电流与水泵电机的最大电流应一致，数字集成变频控制器17a用于控制水泵变频运行、参数设定、调整、显示。每台水泵13a配置的数字集成变频控制器17a之间通过rs485现场总线实现联控联调余相互之间实时通讯。每台水泵13a均配置出水管压力传感器16a，其中一支连接在数字集成变频控制器17a信号端子上，另外一支连接在数字集成变频控制器17a信号端子上，最后一支连接在备用泵数字集成变频控制器17a信号端子上。三个压力传感器实现互通、互控，其中三台泵不管那一台的压力传感器出现故障时，其余传感器立马可投入正常工作，从而达到系统可靠的目的。
34.所有数字集成变频控制器17a通过控制线连接至自动控制触摸屏18，自动控制触摸屏18用于设定、调整及显示设备运行参数。
35.本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统的工作原理，具体如下：
36.本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统，结合市政管网压力变化和系统流量、水泵转速、泵组实时功耗等数据，实现供水系统联动控制。采用现场rs485总线通讯及精准控制方式，满足对市政管网的保护、水箱供水和市政无负压供水的合理切换、水箱内水质的实时更新和系统的稳定、节能、可靠运行。
37.本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统，系统对用水流量、用水压力的变化情况进行实时监测控制，通过数字集成变频控制器17a利用数字通讯模式实时对变频水泵(水泵13a)发送指令。有以下几种运行模式：
38.(1)用水量增大运行过程
39.在用户用水量增大，还需满足供水系统压力与最不利用水点压力(例如高层建筑中距离水泵房最远，且最高的楼层的供水压力)，且单台水泵能耗比两台水泵能耗高时，此时，数字集成变频控制器17a会根据各项数据(包括用水量、需要压力、单台泵运行数据、并联泵运行数据等)进行对比分析后自动控制整个泵机组采用最节能的方式运行。新启动泵和已运行的水泵进行非同步控制调整，保证用水量和压力平缓的变化，最后达到同步运行，
保证系统稳定性。
40.(2)用水量减小运行过程
41.在用户用水量减少时，运行中的变频水泵会随着水流量的变化来调整水泵转速，变频水泵会又传感器反馈信号至水泵变频模块，控制水泵转速降低。此时，水泵专用控制器(即数字集成变频控制器17a)分析出减少一台泵仍然可以满足供水需求时，数字集成变频控制器17a会激活减泵功能，根据水泵13a运行时间进行分析，会将运行时间最长的一台水泵13a减速，而其他水泵13a缓慢同步增速，采用非同步的方式来印证系统是否可以满足减少一台水泵13a的运行，如果不可以，则系统会自动停止减泵功能。如果能满足用户用水量需求，则减速的水泵13a会采用变频软停(在变频过程中，水泵转速逐渐降低，缓慢停止，即为软停)的方式退出运行，而由其他水泵13a进行同步开始运行来保证系统的稳定性。
42.(3)系统处于小流量模式运行过程
43.在用水量持续下降时，采用单泵运行后，系统通过控制、监测功能判断出单泵是否在系统的20％以下，进而激活小流量睡眠停机模式，当验证处于小流量模式时，数字集成变频控制器17a会降低水泵转速。
44.如果不能满足用户的基本供水需求，数字集成变频控制器17a则会反馈给水泵信号，使其停止小流量睡眠停机模式，恢复至之前运行模式；如果能满足用户基本供水需求，数字集成变频控制器17a会控制水泵13a提升水泵转速，将水泵13a反馈的压力信号调整为停机睡眠压力(高于设定压力)，在出口端气压水罐15a达到其设定的压力值后，水泵13a供水系统自动休眠停机。
45.在设备无负压供水过程中，进水处的压力传感器(进水压力传感器5a)实时监测着前端市政供水管网的输入压力。当市政供水管网压力出现异常，数字集成变频控制器17a控制进水管处的进水电动阀一6a关闭的同时开启不锈钢储水箱9a出水管上的出水电动阀7a，水泵13a从不锈钢储水箱9a吸水，而且数字集成变频控制器17a控制进水电动阀二6b处于开启状态，为不锈钢储水箱9a补水。当市政管网压力检测恢复正常值时，数字集成变频控制器17a控制打开进水电动阀一6a的同时关闭不锈钢储水箱9a出水管上的出水电动阀7a，水泵13a恢复为市政全变频供水运行模式。
46.为了避免由于不锈钢储水箱9a长时间储存水发生老化现象，不锈钢储水箱9a内水储存时间超过8小时，关闭液压水位控制阀8a和进水管的进水电动阀一6a，液压水位控制阀8a的关闭或开启应该是由水位自动控制的。水泵13a由不锈钢储水箱9a吸水变频增压供给用户端，当不锈钢储水箱9a水位降至设定的最低值时，打开进水管上的进水电动阀一6a，关闭不锈钢储水箱9a出水管上的出水电动阀7a，水泵13a恢复从市政管网吸水全变频无负压供水运行。
47.当系统运行时，进水口的压力传感装置(进水压力传感器5a)检测到水管压力低于当地水务公司规定的限定压力值时，将压力信号反馈给数字集成变频控制器17a，数字集成变频控制器17a会启动市政管网压力保护功能，控制调整进口端的进水电动阀一6a的开度及不锈钢稳流罐21a的补偿功能(与管网一体叠压消除负压，除二次污染，智能补偿用水流量)，使压力不低于水务公司规定的压力值。如果流量与压力均达不到水务公司限定值时，数字集成变频控制器17a自动关闭无负压供水进水处的进水电动阀一6a，水泵13a改从不锈钢储水箱9a吸水变频增压供给用户端。
48.在用水量极小时，气压水罐15a可维持系统的正常供水，同时，水泵13a相互切换时气压水罐15a有利于保持系统工作压力的稳定，并且在特殊情况下，气压水罐15a可以消除系统管网出现的水锤现象(即在有压力的管路中，由于某种外界原因，如阀门突然关闭、水泵机组突然停车，使水的流速突然发生变化，从而引起水击的水力现象)。
49.在设备不锈钢储水箱9a进水口液压水位控制阀8a前段设置有进水电动阀二6b，用于在不锈钢储水箱9a溢流报警情况下紧急关闭，防止泵房内发生淹水事故造成经济损失。
50.综上所述，本实用新型的箱泵一体化的变频无负压供水系统既能节省建设成本，又能提高用水安全性，减少水质二次污染，还能利用一部分市政供水压力达到节能降耗的目的。
51.尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。