CN1021983C - 自动稳压给水系统 - Google Patents
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Abstract
一种自动稳压给水系统，由低位贮水池，水泵，配水管，水箱组成，其特征是，在给水系统各个配水支管的末端顶部设置调节水罐，在最远端设置水位信号罐。依靠水位逻辑自动控制器根据水位信号罐内水位变化来控制3台水泵的启、停，轮换运行或闭锁。可以取消高位水箱和气压罐，保证供水稳压；逻辑集成电路较之微电脑控制的变频调速装置，节省投资，使用可靠；调节水罐用玻璃钢制，体积小，易维护；整个系统比气压罐给水节约投资30%。
Description
本发明属于建筑物的给水系统，特别是一种配水装置及方法。
目前，建筑物的给水系统，常用的是高位水箱，或气压罐，将水泵入高位水箱或气压罐内，依靠其位能或气压势能，向建筑物各部位配水使用。高位水箱供水系统能够保证稳压供水，但高位水箱建造在建筑物顶部，体积大，占用了较大空间，增加了建筑物重量，需要经常维护修理。气压罐供水系统虽然减少了高位水箱的建造，但供水压力不是稳定的，气压罐是压力容器，造价较高，因此需要较多的投资。
本发明的目的，是用小型调节水罐分别设置在给水系统的每个支路的末端顶部，采用水位自动控制装置控制供水水泵的启、停，以保证各调节水罐稳压供水，从而不需建造高位水箱，不需设置气压罐，实现节约空间，减少占地，节省投资，保证供水的目的。
本发明的自动稳压给水系统，由低位贮水池，供水水泵，配水干管，配水支管，水箱组成，其特征是，在给水系统各个配水支管的末端顶部设置调节水罐，各个调节水罐处于同一高程上;在给水系统的最远的配水支管末端顶部设置水位信号罐;根据流量、扬程计算确定可轮换供水的同型号水泵3台;将水位信号罐的水位触点与各泵的启、停开闭用水位逻辑自动控制器连接控制。水泵的运行由主控电路提供动力。
低位贮水箱内设有高水位触点，低水位触点，便于与自控器连接，控制水位。
调节水罐由玻璃钢制成小型密闭容器，上端设有自动排气阀，下端连接有进出水用水管。当水位超过供水上限时，可自动关闭排气阀门，实现内部充压。
水位信号罐内设有四个水位标志，分别是高水位，超高水位，低水位，超低水位。通过自控，可以保证在高水位和低水位之间，至少有1台水泵运行供水。
供水水泵的功率是根据最不利配水点的出水水头的最低压强确定扬程，根据两台水泵能够供应给水系统最大需水量确定单泵流量，然后选定管道泵的功率。
水位逻辑自动控制器，由水位信号输入接口，编码器，译码器，启、停指令输出接口组成，其中输入接口设有水位显示灯，编码器分为启、停运行指令、轮换运行指令、闭锁指令三个指令编码器。接受水位信号罐的水位信号和低位贮水池的水位信号，经编码、译码和输出接口，通过主控电路控制3台水泵的启、停、轮换运行或闭锁。
供水水泵可以是2台、3台，或更多的同型号小功率泵群，根据系统中用水量的要求，由自动控制器发出应需启动几台泵运行才能满足系统对水的需求。
本发明的自动稳压给水系统，具有以下优点：不需建造水塔、高位水箱或气压罐;给水系统中水压变化小，运行安全可靠;水泵选择是经过对流量、扬程精确计算而匹配的小功率泵，能耗低，节约用电;水位逻辑自动控制器采用普通逻辑集成电路，较之采用微电脑控制的变频调速装置，使用可靠，节省投资，易于维修;小型调节水罐采用玻璃钢材料制造，不会锈蚀，便于维修，不受污染，寿命延长。
以四幢七层住宅楼，每幢70户居民的建筑群给水系统为例，对比气压罐给水系统，其投资可节约30%;罐体总容积可减少70%，调节容积可以增加;相应地日供水能耗可减少80%。
以下结合附图及实施例，对本发明作进一步描述。
图1是自动稳压给水系统方案一图。图中每幢楼顶设置一个调节水罐1，最远的楼顶设置水位信号罐2。
图2是自动稳压给水系统方案二图。图中每幢楼每一单元的顶层户顶棚处设有调节水罐1，最远楼最远单元顶层户设有水位信号罐2。由调节水罐1、水位信号罐2、低位贮水池3、配水干管4、配水支管5、给水水泵6和水位逻辑自动控制器7组成给水系统。
图3是自动稳压给水系统的调节水罐构造图。图中自动排气阀8设在调节水罐顶部，当水位升高到供水上限时，其浮子9上浮，橡胶管折起，截断排气阀的排气管，形成密闭罐，罐内压强略高于1大气压，水位不再上升;当水位下降时，自动排气阀能自动打开，补充空气，由调节水罐底部的水管10实现供水。
图4是自动稳压给水系统的水位信号罐的水位触点设置图。图中高水位
触点H1、超高水位触点H2、低水位触点L2、超低水位触点L1，P为导电正极。
图5是自动稳压给水系统的低位贮水池的水位触点设置图。图中高水位触点h，低水位触点l，P为导电正极。
图6是自动稳压给水系统的水位逻辑自动控制器的结构组成图。由图可见，水位逻辑自动控制器由水位输入接口，三个编码器，译码器，输出接口组成。
图7是水位逻辑自动控制器的水位输入接口电路图
图8是水位逻辑自动控制器的启、停运行指令编码器电路图
图9是水位逻辑自动控制器的轮换运行指令编码器电路图
图10是水位逻辑自动控制器的闭锁指令编码器的电路图
由图可见，水位逻辑自动控制器由水位信号输入接口，启、停运行指令编码器，轮换运行指令编码器，闭锁指令编码器，译码器，输出接口组成。水位信号输入接口采用三极管（NPN）组成，当水位触点未与水面相连接时，三极管BG是处于截止状态，串接在集电极电路中的LED不发光，输出端OUT的电位为1;当水面与水位触点相连接时，BG的基极电路有电流通过，BG处于饱和导通状态，LED发光，输出端OUT的电位为O。该电路的特点是，C1、C2具有抗干扰的作用;R2与R1及水电阻相配合，以使当水位触针与水面相脱离时，BG处于绝对截止状态，保证其输出端OUT的电位为1;集电极电路中的LED具有水位指示作用。
启、停运行指令编码器，由两组R-S触发器组成，L1、L2、H1、H2分别表示超低水位、低水位、高水位、超高水位。当水面与水位触点相接触时，与之对应的接口电路的输出端OUT的电位等于0;当水面与水位触点相脱离时，输出端OUT的电位就等于1。从逻辑图中可列出A0、A1的逻辑方程：
例如，当水位低于L2时，L1＝L2＝1，代入上述逻辑方程式，得A0＝A1＝O;当水位升到H1时，L1＝L2＝H1＝0，H2＝1，代入上述逻辑方程式，得A0＝0，A1＝1。由此可见A0、A1的逻辑值就可以清楚地表示出被测水面的水位变化情况。根据水面变化情况，就可以决定将水泵全部停车，或全部启动运行，或一台水泵运行。
轮换运行指令编码器是由一组R-S及两个J-K触发器组成，其中J-K触发器改接成T′触发器，水位每在L2及H2之间变化一次，即水位每次从L2上升达H2的时刻，CP1就受到一个1电位的脉冲前沿，使T′计数一次。YF为一个与非门电路，将A2＝A3＝1的值清除，使之成为一个2-3计数器，其中A2的权位为1，A3的权位为2。电机根据A2、A3的输出指令，即可自行轮换。
闭锁指令是由一组R-S触发器组成，S的逻辑方程是：
当低位水箱的水位降到l以下时，l＝1，则S＝1。S＝1指令输送到译码器的闭锁输入端S1+S2处，使译码器的16个输出端都等于1，从而达到闭锁的目的。当水位回升到h以后，闭锁指令才能被消除。
译码器为普通的4-16位译码器，型号为74LS-154。指令接口按译码器的输出发出指令，其中1指令代表启动指令，0指令代表停车指令。
输出接口为一般达林顿集成电路，选用2103A系列。
整个给水系统运行流程是：
当水位信号罐中的水位低于低水位L2时，水位逻辑自动控制器发出一台泵启动指令;当水位信号罐中的水位低于超低水位L1时，水位逻辑自动控制器发出两台泵并列运行指令;当水位信号罐中的水位达到高水位H1时，水位逻辑自动控制器发出一台泵停车，另一台泵继续运行指令，同时储存一个转换指令;当水位信号罐中的水位达到超高水位H2时，水位逻辑自动控制器发出全停车指令;在水位信号罐中的水位再次降到低水位L2时，水位逻辑自动控制器利用储存的转换指令，可发出转换另一台水泵运行指令。
Claims (2)
1、一种自动稳压给水系统，由低位贮水池、供水水泵、配水干管、配水支管、水箱、调节水罐和自动控制器组成，其特征在于，在给水系统各个配水支管的末端顶部设置调节水罐，给水系统的最远的配水支管末端顶部设置的调节水罐为水位信号罐，该水位信号罐内设有高水位、超高水位、低水位、超低水位四个水位标志，该系统中使用2～4台同型号小功率、小流量水泵，将水位信号罐的各水位标志与水位逻辑自动控制器连接，以控制各泵的启、停，保证在低水位升至高水位之间的过程中，至少有1台水泵运行供水；
调节水罐是小型密闭容器，上端设有自动排气阀，下端与各配水支管的顶部相连接，当水位升至上限时，自动排气阀自动关闭，保持系统中各处的水压分布均匀、稳定；
水位逻辑自动控制器，由水位信号输入接口，编码器，译码器，启、停指令输出接口组成，其中输入接口设有水位显示灯，编码器分为启、停运行指令、轮换运行指令、闭锁指令三种指令编码器，接受水位信号罐的水位信号和低位贮水池的水位信号，经编码、译码和输出接口，通过主控电路控制2～4台水泵组成的泵群中各泵的启、停、轮换运行或闭锁。
2、如权利要求1所述的自动稳压给水系统，其特征是，供水水泵是2台、3台，或3台以上的同型号、小功率泵群。
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