具有小流量控制功能的无负压供水装置及其控制方法与流程

本发明涉及二次加压供水技术领域，尤其涉及一种具有小流量控制功能的无负压供水装置及其控制方法。

背景技术：

钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土这两种性能不同的材料共同承受荷载的，当前的变频供水设备大致有两种类型，一种是设置有底层储水箱的传统二次加压变频供水设备，一种是没有底层储水箱直接串联在自来水管网的无负压管网增压稳流供水设备（或称为管网叠压给水设备）。无论哪种形式的变频供水设备，其加压泵组配置都基本相似，其特点多是由2~4台水泵组成，有的供水系统只设置有主泵，有的供水系统还设有1~2台辅泵。通常供水系统都在其出水总管上配置有一台很小的小气压罐（总容量约0.5~1.0m³）。早期很多变频供水设备没有考虑小流量供水功能，尤其是没有配置辅泵时，供水系统的能量消耗很大，而且还存在着近零流量状态时泵体异常发热的情况，对水泵本身及供水管网、供水水质存在极大的危害。

随着供水技术的发展，先后出现了多种小流量供水方案：辅泵工频+气压罐；辅泵变频恒压；辅泵变频+气压罐；主泵变频+气压罐等多种方式。当前多采用后面两种形式，在当前的有关产品标准中称之为小流量保压功能。但是有关产标准并未对系统所配置的小流量气压罐容量及小流量保压模式时水泵的起停频次等做具体规定，所以实践中多数供水系统配置的小流量气压罐容量偏小，起不到真正的保压稳流功能，其结果大多会造成水泵起停频繁，系统水压波动很大。也有的为了防止这种情况出现，随意修改设定的变频器休眠参数，导致系统不易进入小流量保压运行模式，致使水泵在近零流量状态时泵体发热严重，对水泵本身及供水管网、供水水质安全等存在极大的隐患，没有配置辅泵的情况问题还会更严重些。综上分析，需要对现有的变频供水泵组的系统配置及小流量控制方法进行改进，以解决传统供水系统在小流量运行情况下的不安全因素。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足和缺陷，提供一种具有小流量控制功能的无负压供水装置及其控制方法，解决了现有供水系统在小流量及近零流量状态下存在运行中不安全因素的问题。

为实现所述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种具有小流量控制功能的无负压供水装置，包括进水管、稳流罐，加压泵组和变频柜，所述变频柜内设置有控制单元，所述进水管与稳流罐的进水口连接，进水管与稳流罐之间按照水流方向依次设置有过滤件、防倒流止回阀和进水压力表；稳流罐的出水口通过管道连接加压泵组；

所述加压泵组包括并联设置的主泵泵组和辅泵泵组，所述主泵泵组和辅泵泵组均包括水泵泵体和配套阀门，所述配套阀门包括第一阀门、止回阀和第二阀门，所述第一阀门设置在水泵泵体的进水端，止回阀和第二阀门依次设置在水泵泵体的出水端；所述主泵泵组的水泵泵体的出水端连接出水总管；

所述出水总管上设置有出水压力表，出水总管与若干单元供水立管连接，所述单元供水立管连接若干楼层分支管，所述楼层分支管上设置有分支阀门。

进一步地，所述稳流罐上设置有防负压消除器；所述过滤件为篮式过滤器或碟片过滤器。

进一步地，所述主泵泵组设置有2~3组，所述辅泵泵组设置有1~2组，所述主泵泵组和辅泵泵组的水泵泵体上均设置有温度传感器。

进一步地，所述辅泵泵组还包括三通电磁阀，三通电磁阀包括k0、k1和k2端，所述三通电磁阀的k0端与辅泵泵组的第二阀门的出水端联通，三通电磁阀的k1端通过管道依次连接小流量保压罐和电动调节阀，电动调节阀的出水端连接出水总管；三通电磁阀的k2端与出水总管联通。

进一步地，所述小流量保压罐为囊式气压罐，其进水口处设置有远传压力表；所述的进水压力表、水压压力表、远传压力表、水泵泵体、三通电磁阀、电动调节阀、温度传感器均与变频柜中的控制单元信号连接。

基于一种具有小流量控制功能的无负压供水装置的一种具有小流量控制功能的无负压供水装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：设定由主泵泵组恒压供水模式切换为辅泵泵组恒压供水模式的参数，包括切换频率fdl和温升限值δtse1；

步骤2：设定由辅泵泵组恒压供水模式切换为辅泵休眠供水模式的参数，包括切换频率fxl和温升限值δtse2；

步骤3：控制单元通过温度传感器实时检测主泵泵组的每台水泵泵体的运行频率f1及水泵泵体的温升δt1，当f1≤fdl或者δt1≥δtse1时，控制供水装置由主泵泵组恒压供水模式切换为辅泵泵组恒压供水模式；

步骤4：在辅泵泵组恒压供水模式下，当用水量继续减小，控制单元通过温度传感器实时检测辅泵泵组的每台水泵泵体的运行频率f2及水泵泵体的温升δt2，当f2≤fxl或者δt2≥δtse2时，停止辅泵泵组变频运行，进入辅泵泵组休眠运行模式，由小流量保压罐来补充供水量。

进一步地，所述水泵泵体的温升由通过温度传感器检测的水泵泵体的实时温度减去水泵泵体运行的初始温度得出。

进一步地，所述主泵泵组的温升限值δtse1，由以下步骤得出：

在工频试运行模式，同时关闭主泵泵组的水泵泵体的止回阀，通过温度传感器检测每台水泵泵体的温升限值δtse1及其对应的零流量运行时间tse1；

所述辅泵泵组的温升限值δtse2，由以下步骤得出：

在工频试运行模式，同时关闭辅泵泵组的水泵泵体的止回阀，通过温度传感器检测每台水泵泵体的温升限值δtse2及其对应的零流量运行时间tse2。

进一步地，在步骤2之后还包括：获取参数：主泵泵组切换的延时时间为δtd和辅泵泵组切换的延时时间为δtx；

所述δtd的范围为0.5~5min，且δtd小于主泵泵组的零流量运行时间tse1；所述δtx的范围为0.5~5min，且δtx小于辅泵泵组的零流量运行时间tse2。

进一步地，在步骤4之后还包括：

在辅泵泵组休眠运行模式下，当由出水压力表检测到的压力p低于设定压力阈值δp时，由辅泵泵组休眠运行模式返回至辅泵泵组恒压供水模式；

在辅泵泵组恒压供水模式下，控制单元实时检测辅泵泵组的水泵泵体的温升δt2，当δt2≥δtse2+10℃时，强制辅泵泵组停机，并通过控制单元输出辅泵泵组温升报警信号。

本发明的有益效果是：

本发明一种具有小流量控制功能的无负压供水装置及其控制方法，设计新颖、合理，解决了现有技术高层群楼住宅小区无负压供水系统小流量供水时运行效率低、二次加压能耗高的技术问题，通过切换参数的设置，在不同用水量的情况下，达到不同供水模式的自动切换；用水在小流量时段切换为辅泵泵组变频恒压供水，接近零流量时段供水时段由小流量保压罐供水，实现自动控制更加方便，供水装置的节能效果更显著。

附图说明

图1是本发明一种具有小流量控制功能的无负压供水装置及制作方法的结构示意图。

图2是本发明一种具有小流量控制功能的无负压供水装置的控制方法的流程示意图。

图中标号为：1为进水管，2为过滤件，3为防倒流止回阀，4为进水压力表，5为防负压消除器，6为稳流罐，7为水泵泵体，10为第一阀门，13为止回阀，16为第二阀门，19为水压压力表，20为水压压力表，21为三通电磁阀，22为电动调节阀，23为小流量保压罐，24为变频柜，25为出水总管，26为单元供水立管，27为楼层分支管，28为楼层分支阀门。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1：如图1所示，一种具有小流量控制功能的无负压供水装置，包括进水管1、稳流罐6，加压泵组和变频柜24，所述变频柜24内设置有控制单元，所述进水管1与稳流罐6的进水口连接，进水管1与稳流罐6之间按照水流方向依次设置有过滤件2、防倒流止回阀3和进水压力表4；稳流罐6的出水口通过管道连接加压泵组；具体的，所述进水管1与市政供水管道连接。

所述加压泵组包括并联设置的主泵泵组和辅泵泵组，所述主泵泵组和辅泵泵组均包括水泵泵体7和配套阀门，所述配套阀门包括第一阀门10、止回阀13和第二阀门16，所述第一阀门10设置在水泵泵体7的进水端，止回阀13和第二阀门16依次设置在水泵泵体7的出水端；所述主泵泵组的水泵泵体7的出水端连接出水总管25；

所述辅泵泵组还包括三通电磁阀21，三通电磁阀21包括k0、k1和k2端，所述三通电磁阀21的k0端与辅泵泵组的第二阀门16的出水端联通，三通电磁阀21的k1端通过管道依次连接小流量保压罐23和电动调节阀22，电动调节阀22的出水端连接出水总管25；三通电磁阀21的k2端与出水总管25联通；所述出水总管25上设置有出水压力表，出水总管25与若干单元供水立管26连接，所述单元供水立管26连接若干楼层分支管27，所述楼层分支管27上设置有分支阀门。

所述稳流罐6上设置有防负压消除器5；所述过滤件2为篮式过滤器或碟片过滤器。

所述主泵泵组设置有2~3组，所述辅泵泵组设置有1~2组，所述主泵泵组和辅泵泵组的水泵泵体7上均设置有温度传感器。

具体的，本实施例中主泵泵组设置有2组，辅泵泵组设置有1组。

所述小流量保压罐23为囊式气压罐，其进水口处设置有远传压力表20；所述的进水压力表4、水压压力表19、远传压力表20、水泵泵体7、三通电磁阀21、电动调节阀22、温度传感器均与变频柜24中的控制单元信号连接。

作为一种可实施方式，本实施例中的小流量保压罐23采用直径600mm~800mm的免补气式囊式气压罐，以尽可能延长小流量状态时辅泵泵组的停机时间；所述温度传感器采用的是型号为cu100的温度传感器。

实施例2：如图2所示，基于一种具有小流量控制功能的无负压供水装置的一种具有小流量控制功能的无负压供水装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤1：设定由主泵泵组恒压供水模式切换为辅泵泵组恒压供水模式的参数，包括切换频率fdl和温升限值δtse1；

值得注意的是，切换频率fdl应为主泵泵组在变频恒压运行至其出水量约在80%qe-90%qe所对应的频率，qe为辅泵泵组的水泵泵体7的额定流量qe。

步骤2：设定由辅泵泵组恒压供水模式切换为辅泵休眠供水模式的参数，包括切换频率fxl和温升限值δtse2；

值得注意的是，切换频率fxl应为辅泵泵组变频恒压运行至其出水量约在10%qe~20%qe所对应的频率；一般的，切换频率fxl比零流量时的频率略高3~5hz。

所述主泵泵组的温升限值δtse1，由以下步骤得出：

在工频试运行模式，同时关闭主泵泵组的水泵泵体7的止回阀13，通过温度传感器检测每台水泵泵体7的温升限值δtse1及其对应的零流量运行时间tse1。

所述辅泵泵组的温升限值△tse2，由以下步骤得出：

在工频试运行模式，同时关闭辅泵泵组的水泵泵体7的止回阀13，通过温度传感器检测每台水泵泵体7的温升限值δtse2及其对应的零流量运行时间tse2。

具体的，δtse1和△tse2可设定为10~20℃。

在步骤2之后还包括：获取参数：主泵泵组切换的延时时间为δtd和辅泵泵组切换的延时时间为δtx；

所述δtd的范围为0.5~5min，且δtd小于主泵泵组的零流量运行时间tse1；所述δtx的范围为0.5~5min，且δtx小于辅泵泵组的零流量运行时间tse2。

应当说明的是，在步骤3进行之前，供水装置的供水在大流量时，采用的是主泵泵组恒压供水模式；当供水流量逐渐减小时，再进行步骤3及其之后的操作。

步骤3：控制单元通过温度传感器实时检测主泵泵组的每台水泵泵体7的运行频率f1及水泵泵体7的温升δt1，当f1≤fdl或者δt1≥δtse1时，控制供水装置主泵泵组和辅泵泵组的配套阀门相应动作，由主泵泵组恒压供水模式切换为辅泵泵组恒压供水模式；

所述水泵泵体7的温升由通过温度传感器检测的水泵泵体7的实时温度减去水泵泵体7运行的初始温度得出。

具体的：在无负压供水系统正式运行前，通过现场调试运行确定有关泵组运行模式切换的主要参数：

在每台水泵泵体7上安装cu100温度传感器，线路正常后，通过变频柜24采集每台水泵泵体7的温度信号，水泵泵体7的温升δt等于水泵泵体7实时检测温度减去水泵通水的初始温度，该参量可通过变频柜24内控制单元logo显示屏观察其变化情况，10分钟内的有关参数在控制单元存储器内保存，便于随时查询。

步骤4：在辅泵泵组恒压供水模式下，当用水量继续减小，控制单元通过温度传感器实时检测辅泵泵组的每台水泵泵体7的运行频率f2及水泵泵体7的温升δt2，当f2≤fxl或者δt2≥δtse2时，控制供水装置辅泵泵组的配套阀门相应动作，停止辅泵泵组变频运行，进入辅泵泵组休眠运行模式，控制三通电磁阀21动作，由小流量保压罐23来补充供水量。

在步骤4之后还包括：

在辅泵泵组休眠运行模式下，当由水压压力表19检测到的压力p低于设定压力阈值δp时，由辅泵泵组休眠运行模式返回至辅泵泵组恒压供水模式；

在辅泵泵组恒压供水模式下，控制单元实时检测辅泵泵组的水泵泵体7的温升δt2，当δt2≥δtse2+10℃时，强制辅泵泵组停机，并通过控制单元输出辅泵泵组温升报警信号。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。