CN102588191A - 供水管路过剩水压利用系统 - Google Patents

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陈天海
姚一峰
刘加吉
郑煜
邓建城
钟智滨
杨明辉
龚伟平
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Abstract

本发明涉及日常供水管路的中水压利用技术领域，具体涉及到一种利用过剩水压水力发电的改进技术。一种供水管路过剩水压利用系统，包括主控器和设置在供水管路上的与主控器相连接的测压仪，测压仪一侧的供水管路上还并接有可调节水力发电机和流量调节阀，所述调节水力发电机和流量调节阀也与主控器连接，测压仪采集供水管道中的水压数据传送至主控器，主控器处理后控制调节水力发电机和流量调节阀工作。本发明在保证供水管路基本用水需求的基础上，充分利用过剩水压，通过发电机把过剩的水压转换为可利用的电能，是一种避免能源浪费的创新发明。

Description

供水管路过剩水压利用系统
技术领域
     本发明涉及日常供水管路的中水压利用技术领域，具体涉及到一种利用过剩水压水力发电的改进技术。
背景技术
“城市给水工程规划规范 GB50282-98”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”，这是国家强制性标准，供水总公司保证楼房底层扬程在28米左右，即进户水压为0.28Mpa。而事实上，0.12Mpa的水压已经能够满足家庭用户生活所需。而传统的处理底层水压过高的方式就是直接安装减压阀，将高水压控制为适合水压。从能量的角度分析，减压阀将市政供水系统里面的过剩水压能量白白消耗掉了。 
发明内容   
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够利用供水管道上的过剩水压的装置，该装置通过发电机把过剩的水压转换为可利用的电能。 
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种供水管路过剩水压利用系统，包括主控器和设置在供水管路上的与主控器相连接的测压仪，测压仪一侧的供水管路上还并接有可调节水力发电机和流量调节阀， 所述调节水力发电机和流量调节阀也与主控器连接，测压仪采集供水管道中的水压数据传送至主控器，主控器处理后控制调节水力发电机和流量调节阀工作。
 所述可调节水力发电机与蓄电电路连接，所述的主控器是单片机，主控器上还连接有扬声器。
 本发明与现有技术相比具有如下优点：
  本发明创造性地在底层用户供水系统中植入可调节水力发电机，在满足用户所需水压的同时可以将过剩水压最大地利用起来发电。过剩水压利用系统以水力发电为核心技术，将日常生活中过剩水压蕴含的能量转化为电能。可调节水力发电机由普通小型水力发电机改装而成，具有功率可调的功能。水压表检测当前水压，将信号传送至单片机，单片机根据信号通过语音提示模块告知用户目前水压状况，提醒用户选择当前系统最优工作状态，在满足用户用水需求的情况下让系统发电效益达到最大化。本发明在保证供水管路基本用水需求的基础上，充分利用过剩水压，是一种避免能源浪费的创新发明。
 
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图；
图2是图1中可调节水力发电机内部结构图示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及具体实施例对本发明构思进行进一步详细描述。
参见图1，一种供水管路过剩水压利用系统，包括主控器10，与主控器连接的可调节水力发电机50、流量调节阀40、测压仪30等。可调节水力发电机由普通小型水力发电机改装而成，具有功率可调的功能。水压表检测当前水压，并将信息输送给主控器10，主控器10根据所接收的压力信号控制可调节水力发电机以及流量调节阀工作。
本申请提出的供水管路过剩水压利用系统，可以有自动和半自动两种工作方式。自动工作模式下，主控器根据当前水压情况，自动控制流量调节阀的开度和可调节水力发电机的开启，所检测水压情况和工作模式通过连接在主控器上的扬声器播报给用户；而在半自动工作模式下，水压表检测当前水压，并将信息输送给主控器，主控器根据信号产生语音提示，告知用户目前水压状况，由用户手动调整流量调节阀的开度，调整可调节水力发电机的开启和工作功率。本系统不仅仅可以将生活中过剩的水压转换为可利用的电能，同时还可以将水压控制在合适的范围，保证用户用水需求。
实施例1
 本实施例的供水管路过剩水压利用系统采用全自动模式工作，在用户不在时也可以正常利用过剩水压。
该系统组成包括，主控器10，主控器可以采用单片机，单片机上连接扬声器，可以对实时的压力状况播报，对压力偏高或偏低给用户提示。供水管路上设置有可调节水力发电机50、流量调节阀 40和测压仪30，测压仪检测的压力数据传输给主控器，可调节水力发电机50、流量调节阀 40 与主控器连接，受主控器控制工作。
供水管路的进水管70分接为两条并连的支流管路，一支流管路上接入流量调节阀40，另一条支流管路接入可调节水力发电机50，两条支流管路合并后的出水管80路上设置所述测压仪30。可调节水力发电机50与蓄电电路60连接，蓄电电路可将发电机发电储存以便使用。
本实施例采用的可调节水力发电机是对常规水力发电机做了相应结构改进的。可调节水力发电机由两个基本部分组成，可调节水力发电机由水电分离部分和可调节发电部分。本申请主要对可调节发电部分做了改进。
水电分离部分：参见图2，水电分离部分主要包括外壳1、弹簧2、橡皮盖3、涡轮4、涡轮轴5，环形磁铁套件6，外壳1一侧为进水口101，另一侧为出水口102，涡轮及涡轮轴位于外壳内，环形磁铁套件6包括内芯磁铁和外套磁铁，内芯磁铁靠近涡轮轴，外套磁铁位于内芯磁铁外，内芯磁铁与外套磁铁间设置塑料实现水电分离。
为实现可调，对可调节发电部分做了改进，该部分主要包括，固定电刷的固定架7、电刷8、线圈骨架9、线圈10、线圈外壳12、空心螺纹柱13、调节转盘15、螺丝钉16、导线 17、固定轨道18。
参见图2在可调节水力发电机外壳1内壁上设置有固定轨道18，线圈外壳12上固定连接发电机可活动磁铁圈，所述可活动磁铁圈嵌入所述固定轨道18中，线圈外壳12安装有线圈骨架9，线圈骨架9上是线圈10。线圈骨架9固定在发电机转子中部，发电机转子转轴一端套入空心螺纹管13，另一端由固定支架7固定并与外套磁铁的架体固定连接，电刷8固定在固定架7上。线圈外壳12通过空心螺纹管13连接设置在外壳外部的调节转盘15，调节转盘15借助螺丝钉16固定。
   当需要调整发电机功率时，通过转动调节转盘，使空心螺纹管13带动线圈外壳12沿固定轨道18上下移动以此改变线圈10在磁场中切割磁感线部分的长度L，从而实现发电机功率可调的功能。
       本实施例系统上电工作过程如下：
当水压过低时，单片机根据测压仪的压力信号，控制可调节水力发电机不工作，此时，水流不通过可调节水力发电机，直接供用户使用，确保用户用水的需求。
而当水压过高时，单片机控制流量调节阀关小或者关闭，可调节水力发电机开启工作，当水流由进水口101进入时，由于进水口口径较小会使得水的流速加大，冲击并推动涡轮转动。涡轮带动内芯磁铁转动，再由磁力作用带动外套磁铁转动。外套磁铁转动带动发电机线圈一起转动，使得线圈在磁场中做切割磁感线运动，从而产生电动势，即发电机发电。
当涡轮带动内芯磁铁转动时，再由磁力作用带动外套磁铁转动，而在这内外磁铁之间，设计了一层塑料，以此来达到水电分离的功能。
 
实施例2
   本实施例的供水管路过剩水压利用系统采用半自动模式工作。该模式下，可调节发电机可以不由主控器控制工作。调节水力发电机和流量调节阀都有手动调节操作按钮。流量调节阀的开关，可调节水力发电机的开启或停止，以及调整功率都由用户调整。
测压仪检测当前水压，并将信息输送给单片机，单片机根据信号通过扬声器产生语音提示，告知用户目前水压状况，帮助用户选择当前系统最优工作状态，从而让系统发电效益最大化。 
    用户对发电机和阀门进行调节以选择最优工作状态，具体有如下三种情况：
第一种：当单片机检测到当前水压过低而发电机开启时，语音提醒用户“水压过低，请调低发电机功率，若水压还是不足请打开阀门。”
        第二种：当单片机检测到当前水压过高而发电机关闭时，语音提醒用户“水压过高，请开启发电机。”
第三种：当单片机检测到当前水压过高并且发电机开启时，语音提醒用户“水压过高，请调高发电机功率。”
  以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，如发射调制处理电路和接收处理电路的选择变化等，这些都属于本发明的保护范围。 

Claims (5)

1.一种供水管路过剩水压利用系统，其特征在于：包括主控器(10)和设置在供水管路上的与主控器相连接的测压仪(30)，测压仪(30)一侧的供水管路上还并接有可调节水力发电机(50)和流量调节阀(40)，所述调节水力发电机(50)和流量调节阀(40)也与主控器连接，测压仪(30)采集供水管道中的水压数据传送至主控器，主控器(10)处理后控制调节水力发电机(50)和流量调节阀(40)工作。
2.根据权利要求1所述的供水管路过剩水压利用系统，其特征在于：供水管路的进水管(70)分接为两条并连的支流管路，一支流管路上接入流量调节阀(40)， 另一条支流管路接入可调节水力发电机(50)，两条支流管路合并后的出水管（80）路上设置所述测压仪(30)。
3.根据权利要求1或2所述的供水管路过剩水压利用系统，其特征在于：所述可调节水力发电机(50)与蓄电电路(60)连接。
4.根据权利要求3所述的供水管路过剩水压利用系统，其特征在于：所述的主控器是单片机，主控器上还连接有扬声器（20）。
5.根据权利要求1或2所述的供水管路过剩水压利用系统，其特征在于：可调节水力发电机(50)包括外壳（1）和位于外壳内的发电子转子，外壳内壁上设置有固定轨道（18），线圈外壳（12）上固定连接发电机可活动磁铁圈，所述可活动磁铁圈嵌入所述固定轨道（18）中，线圈外壳（12）通过空心螺纹管（13）连接设置在外壳（1）外部的调节转盘（15），发电机转子转轴一端套入空心螺纹管（13），另一端由固定支架（7）固定，电刷（8）固定在固定支架（7）上。
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