CN100585101C - 二次给水前置设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种二次给水前置设备及其控制方法，当市政供水管正常供水时，来水经承压罐由二次加压泵加压后供水，二次加压泵的扬程为实际所需扬程减去市政水压，以此在大部分运行时间内充分利用市政水压，达到节能的目的；当市政供水管不能正常供水时，市政供水管上设置的压力传感器发出信号，使市政给水管上设置的第一电动阀关闭，承压罐通过真空抑制器进气，使承压罐中的水从承压状态变为自由水面，同时打开连接承压罐的第二电动阀，使补压泵启动供水，补压泵的扬程相当于市政正常供水时的压力，与二次加压泵串联供水。可充分利用城市水压，节省二次给水加压的能源消耗，满足城市调节水量的整体要求，解决了二次给水加压的水污染问题。

Description

二次给水前置设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种给水系统，特别是一种主要用于工业及民用建筑小区及室内的给水系统。

背景技术

在建筑给水系统中，由于市政给水通常只提供0.3MPa以下的水压，故楼宇供水必须进行二次加压，现有的加压方式有以下几种：

第一、市政进户管接入地下水池，再由供水设备二次加压，该方式的缺点是：

1)浪费能源。《城市给水工程规划规范》(GB50282-989)第4.0.5条规定：城市配水管网的供水水压宜满足用户接管点处服务水头28m的要求。即大中城市供水接管点水压可达0.3MPa左右，高层建筑中地下层越来越多，有地下4层以至更多，地下水池设置高度越来越低，通常在建筑±0.00标高以下十几米。这样，0.3MPa左右的水压到了地下水池进口管处就变成了0.4MPa以至更高，如此高的水压至地下水池后完全泄压，变成自由水面，其能源浪费十分严重。若按地下水池进口处水压为0.4MPa，则每50m³用水浪费的能源为11千瓦·小时，若一幢建筑每天需二次加压的用水为1000m³，则采用地下水池加压的系统每天浪费能源220千瓦·小时，全年浪费80300千瓦·小时。

2)产生二次污染。水池设在地下，且有检修孔、溢流管和外界大气接触，加之水池存在死水区，往往会产生二次污染。

第二、无负压供水设备供水。为解决浪费能源和二次污染问题，近年来国内一些给水设备生产厂商开发生产了无负压供水设备，也称叠压供水设备。此种设备可完全利用市政自来水水压，且设备中配置的罐体是密闭的，解决了生活给水的二次污染问题。但由于罐体容积小，调节容量小，当市政供水出现问题时，例如管网检修、爆管、高峰用水时进水管不能满足设计秒流量等情况发生时，无负压给水设备难以保证供水，使得一些重要工程在设计时不敢采用无负压供水，如奥运会、亚运会、世博会等工程。同时，由于无负压给水设备贮水量小，如果大面积使用无负压供水设备，城市供水系统的总调节容积降低，影响城市供水安全，因此，一些城市的水务局或自来水公司已出台相关文件，限制无负压供水设备的使用。

第三、针对上述两种二次供水方式的缺点，有供水设备企业开发出另一套系统：无负压自动增压水箱。同时还编制了相应的行业标准(CJ/T)《无负压自动增压水箱》。该系统与常规的无负压供水设备相比，增加了一水箱和增压装置，当市政进水发生故障时，可采用水箱贮水作为备用水源，智能增压装置则提供相当于市政水压的压力，保证事故时供水。

该系统的缺点是：水箱为自由水面，若长期不使用，水箱水将会污染，定期使用水箱水会浪费能源，其周期越频繁越浪费能源，周期不频繁则水箱水会变质，而定期放掉水箱水则浪费水。

发明内容

本发明的目的是提供一种二次给水前置设备及其控制方法，要解决现有的给水系统无法充分利用城市水压、二次给水加压能源消耗量大的问题，还解决二次给水加压会导致水污染的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种二次给水前置设备，包括小区给水设备和控制系统，小区给水设备的上水口连接市政供水管，小区给水设备的出水口经出水管、二次加压泵连接用水点，其特征在于：小区给水设备由至少一个承压罐和补压设备组成；

承压罐设有人孔，并连有泄压阀、自动排气阀、放空阀、真空抑制器、低水位报警器和第二压力表；

承压罐的另一个出水口与出水管之间并联一根补压给水管，补压给水管上顺序串连补压泵和第三电动阀；

在市政供水管与承压罐之间的水路上顺序串连第一压力表和第一电动阀；

在承压罐与补压泵之间的补压给水管上连接第二电动阀；

在出水管与补压给水管连接节点之前连接第四电动阀；

上述第一电动阀的开关、第二电动阀的开关、第三电动阀的开关、第四电动阀的开关、连接第一压力表的第一压力传感器和连接第二压力表的第二压力传感器与电控柜内的控制系统电路连接。

上述承压罐的罐体上可有起重吊环。

上述市政供水管可与倒流防止器连接，出水管也可与倒流防止器连接。

上述承压罐之间可由连通管连接。

上述控制系统包括：

一个可编程控制器PLC，

PLC的输入点分别连接转换开关SAC、第一电动阀开关SB1、第二电动阀开关SB2、第三电动阀开关SB3、第四电动阀开关SB4、补压泵开关SB5；

PLC的输出点分别连接第一交流接触器1KM1、1KM2、第二交流接触器2KM1、2KM2、第三交流接触器3KM1、3KM2、第四交流接触器4KM1、4KM2、第五交流接触器5KM；

PLC的数字信号输入端与人机界面设备连接，连接第一压力表的第一压力传感器和连接第二压力表的第二压力传感器经模拟量输入模块ADC与PLC的数字信号输入端连接；

PLC与低水位报警器连接；

驱动各电动阀和补压泵的各电动机分别经断路器QF1-QF5、交流接触器和热过载继电器FR1-FR5与三相电路并联。

一种二次给水前置设备的控制方法，其特征在于：二次给水前置设备，由至少一个承压罐、补压设备及控制系统组成的二次给水前置设备，该二次给水前置设备有两种工况，其控制方法如下：

A、市政供水管正常供水：自市政供水管来的水经承压罐由二次加压泵加压后向用水点供水，二次加压泵的扬程为实际所需扬程减去市政水压，以此在大部分运行时间内充分利用市政水压；

B、市政供水管不能正常供水，市政供水管上设置的第一压力表通过第一压力传感器发出信号，使市政给水管上设置的第一电动阀关闭，承压罐通过设置的真空抑制器进气，使承压罐中的水从承压状态变为自由水面，同时打开连接承压罐的第二电动阀，使补压泵启动，向用水点供水，补压泵的扬程相当于市政正常供水时的压力，与二次加压泵串联供水。

本发明具有以下特点和有益效果：

(1)、节能

可完全利用市政水压，一般来说，城市供水水压至建筑内水泵房(一般为地下一层～地下四层)进水管处可达0.2～0.5MPa，当采用50DL×2水泵(Q＝9.0m³/h，H＝26.6m N＝3kW)抽水时，换算成加压0.2MPa，抽每m³水节电按下式计算：

${\mathrm{IV}}_1=\frac{3\×20}{9\×26.6}=0.251$ 度

当采用50DL×4水泵(Q＝9m³/h H＝53.2m N＝4kW)抽水时，换算成加压0.50MPa，抽每m³水节电计算如下：

${\mathrm{IV}}_2=\frac{4\×50}{9\×53.2}=0.418$ 度

对于一个日用水量1000m³的建筑，采用本发明每天可节电251～418度，全年可节电9.16～15.26万度。

因水泵效率不同，平均每m³节电量有差异，水泵流量越小，节电效果越明显。

目前全国城镇人口为6亿左右，按综合日用水量300L/人·日计，并按50％的二次供水系统采用本发明，按最不利情况计算，则全国全年可节电82.45亿度。

(2)、推动建筑给水行业发展，促进设备升级换代。

目前，无负压给水设备因其不具备事故补压功能，贮水量较少诸多缺点，不能在全国大面积推广，若利用本发明技术，则可在全国范围内充分利用城市供水水压而不影响现有市政供水工况，利用本发明生产的二次供水前置设备技术附加值高，从根本上改变建筑给水设备多年来一直作为低端机械设备的状况，有利于行业发展及GDP的提高，促进给水设备升级换代。

(3)、供水安全、卫生、可靠度高

本发明与无负压供水设备相比，增加了事故时的贮水量，即保证事故时用水，又不影响城市总调节水量和城市供水干管工况，还能保证市政水压的利用，达到节能的效果。

本发明与传统的钢筋混凝土水池或装配式不锈钢水箱相比，整个供水系统为密闭状态，使水中余氯保持更久，不需二次供水消毒设备，保证了用水点水质满足要求。既避免了二次污染，又可以防止人为破坏，增加了供水的安全度。同时，市政供水断水时启动补压设备，使供水更加可靠。

本发明可根据实际工程需要，设置调节容积，满足城市调节水量的整体要求，可大面积推广利用市政水压的供水设备，而不影响市政供水系统正常工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的管路连接结构示意图。

图2是控制系统的控制回路电控原理图。

图3是二次给水前置的主回路电控原理图。

附图标记：1-承压罐、2-人孔、3-起重吊环、4-泄压阀、5-自动排气阀、6-放空阀、7-真空抑制器、8-连通管、9-市政供水管、10-倒流防止器、11-出水管、12-低水位报警器、13-电控柜、14-补压泵、15-二次加压泵、16-用水点、17-第一电动阀、18-第二电动阀、19-第三电动阀、20-第四电动阀、21-第一压力表、22-第二压力表、23-补压给水管、24-第一压力传感器、25-第二压力传感器、26-人机界面设备。

PLC-可编程控制器、ADC-模拟量输入模块、AC/DC-开关电源、KA-中间继电器、SAC-转换开关、SB1-第一电动阀开关、SB2-第二电动阀开关、SB3-第三电动阀开关、SB4-第四电动阀开关、SB5-补压泵开关、IO.O-PLC输入点、QO.O-PLC输出点。

TA-电流互感器、FR1-FR5-热过载继电器、1KM1、1KM2-控制第一电动阀的交流接触器、1KM1、1KM2-控制第一电动阀的交流接触器、2KM1、2KM2-控制第二电动阀的交流接触器、3KM1、3KM2-控制第三电动阀的交流接触器、4KM1、4KM2-控制第四电动阀的交流接触器、5KM-控制补压泵的交流接触器、QF0-QF5-断路器。

具体实施方式

实施例参见图1所示：这种二次给水前置设备，包括小区给水设备和控制系统，小区给水设备的上水口连接市政供水管9，小区给水设备的出水口经出水管11、二次加压泵15连接用水点16，其特征在于：小区给水设备由至少一个承压罐1和补压设备组成，多个承压罐之间由连通管8连接。

承压罐1设有人孔2和起重吊环3，并连有泄压阀4、自动排气阀5、放空阀6、真空抑制器7、低水位报警器12和第二压力表22。

承压罐1的另一个出水口与出水管11之间并联一根补压给水管23，补压给水管23上顺序串连补压泵14和第三电动阀19。

在市政供水管9与承压罐1之间的水路上顺序串连第一压力表21和第一电动阀17。

在承压罐1与补压泵14之间的补压给水管23上连接第二电动阀18。

在出水管11与补压给水管23连接节点之前连接第四电动阀20。

上述第一电动阀17的开关、第二电动阀18的开关、第三电动阀19的开关、第四电动阀20的开关、连接第一压力表21的第一压力传感器和连接第二压力表22的第二压力传感器与电控柜13内的控制系统电路连接。

上述市政供水管9与倒流防止器10连接，出水管11也与倒流防止器连接。

参见图2、图3所示，二次给水前置设备的控制系统包括：

一个可编程控制器PLC，PLC的输入点分别连接转换开关SAC、第一电动阀开关SB1、第二电动阀开关SB2、第三电动阀开关SB3、第四电动阀开关SB4、补压泵开关SB5。

PLC的输出点分别连接第一交流接触器1KM1、1KM2、第二交流接触器2KM1、2KM2、第三交流接触器3KM1、3KM2、第四交流接触器4KM1、4KM2、第五交流接触器5KM。

PLC的数字信号输入端与人机界面设备26连接，连接第一压力表的第一压力传感器24和连接第二压力表的第二压力传感器25经模拟量输入模块ADC与PLC的数字信号输入端连接。

PLC的M和L+端与低水位报警器12或低水位报警电路连接。

驱动各电动阀和补压泵的五个电动机3M分别经断路器QF1-QF5、交流接触器和热过载继电器FR1-FR5与三相电路并联。

这种二次给水前置设备的控制方法，其特征在于：应用上述的二次给水前置设备，由至少一个承压罐、补压设备及控制系统组成的二次给水前置设备，该二次给水前置设备有两种工况，其控制方法如下：

A、市政供水管9正常供水：自市政供水管9来的水经承压罐1由二次加压泵15加压后向用水点16供水，二次加压泵15的扬程为实际所需扬程减去市政水压，以此在大部分运行时间内充分利用市政水压，达到节能的目的；

B、当事故检修或高峰用水不能满足正常供水的情况下，市政供水管9不能正常供水，市政供水管上设置的第一压力表通过第一压力传感器24发出信号，使市政给水管上设置的第一电动阀17关闭，承压罐1通过设置的真空抑制器7进气，使承压罐中的水从承压状态变为自由水面，同时打开连接承压罐的第二电动阀18，使补压泵14启动，向用水点16供水，补压泵的扬程相当于市政正常供水时的压力，与二次加压泵15串联供水。

二次给水前置设备的供水方法的过程：

a、市政正常供水时：第一电动阀和第四电动阀打开，市政进水经承压罐由加压给水设备直接供用水点，此时第二电动阀和第三电动阀关闭；

b、市政引入管不能正常工作时，市政给水管上的第一压力表通过压力传感器发出信号，关闭市政给水管上的第一电动阀和出水管上的第四电动阀，承压罐通过设置的真空抑制器进气，破坏真空，使承压罐中的水从承压状态成为自由水面，同时打开连接承压罐的补压设备进出管上的第二电动阀和第三电动阀，补压给水设备启动供水，补压给水设备与加压给水设备串联供水至用水点；

c、市政水压恢复正常时，第一电动阀和第四电动阀打开，同时关闭第二电动阀和第三电动阀，恢复正常工况。

Claims (5)

1.一种二次给水前置设备，包括小区给水设备和控制系统，小区给水设备的上水口连接市政供水管(9)，小区给水设备的出水口经出水管(11)、二次加压泵(15)连接用水点(16)，其特征在于：小区给水设备由至少一个承压罐(1)和补压设备组成；

承压罐(1)设有人孔(2)，并连有泄压阀(4)、自动排气阀(5)、放空阀(6)、真空抑制器(7)、低水位报警器(12)和第二压力表(22)；

承压罐(1)的另一个出水口与出水管(11)之间并联一根补压给水管(23)，补压给水管(23)上顺序串连补压泵(14)和第三电动阀(19)；

在市政供水管(9)与承压罐(1)之间的水路上顺序串连第一压力表(21)和第一电动阀(17)；

在承压罐(1)与补压泵(14)之间的补压给水管(23)上连接第二电动阀(18)；

在出水管(11)与补压给水管(23)连接节点之前连接第四电动阀(20)；

上述第一电动阀(17)的开关、第二电动阀(18)的开关、第三电动阀(19)的开关、第四电动阀(20)的开关、连接第一压力表(21)的第一压力传感器和连接第二压力表(22)的第二压力传感器与电控柜(13)内的控制系统电路连接；

上述控制系统包括：

一个可编程控制器PLC，

PLC的输入点分别连接转换开关SAC、第一电动阀开关SB1、第二电动阀开关SB2、第三电动阀开关SB3、第四电动阀开关SB4、补压泵开关SB5；

PLC的输出点分别连接第一交流接触器1KM1、1KM2、第二交流接触器2KM1、2KM2、第三交流接触器3KM1、3KM2、第四交流接触器4KM1、4KM2、第五交流接触器5KM；

PLC的数字信号输入端与人机界面设备(26)连接，连接第一压力表的第一压力传感器(24)和连接第二压力表的第二压力传感器(25)经模拟量输入模块ADC与PLC的数字信号输入端连接；

PLC与低水位报警器(12)连接；

驱动各电动阀和补压泵的各电动机分别经断路器QF1-QF5、交流接触器和热过载继电器FR1-FR5与三相电路并联。

2.根据权利要求1所述的二次给水前置设备，其特征在于：上述承压罐(1)的罐体上有起重吊环(3)。

3.根据权利要求1所述的二次给水前置设备，其特征在于：上述市政供水管(9)与倒流防止器(10)连接，出水管(11)也与倒流防止器连接。

4.根据权利要求1所述的二次给水前置设备，其特征在于：上述承压罐之间由连通管(8)连接。

5.一种二次给水前置设备的控制方法，其特征在于：应用权利要求1所述的二次给水前置设备，由至少一个承压罐、补压设备及控制系统组成的二次给水前置设备，该二次给水前置设备有两种工况，其控制方法如下：

A、市政供水管(9)正常供水：自市政供水管(9)来的水经承压罐(1)由二次加压泵(15)加压后向用水点(16)供水，二次加压泵(15)的扬程为实际所需扬程减去市政水压，以此在大部分运行时间内充分利用市政水压；

B、市政供水管(9)不能正常供水，市政供水管上设置的第一压力表通过第一压力传感器(24)发出信号，使市政给水管上设置的第一电动阀(17)关闭，承压罐(1)通过设置的真空抑制器(7)进气，使承压罐中的水从承压状态变为自由水面，同时打开连接承压罐的补压设备进出管上的第二电动阀(18)和第三电动阀，使补压泵(14)启动，向用水点(16)供水，补压泵的扬程相当于市政正常供水时的压力，与二次加压泵(15)串联供水。

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