CN102691334A - 联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法，绘制所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图，在该图中标出所述供水系统的恒压线，做所述最后关闭的一台供水主泵在额定转速运行时高效区左端点处的相似工况抛物线，该抛物线与所述供水系统的恒压线交于一点，该点所对应的流量即为停泵流量；在所述最后关闭的一台供水主泵泵的水泵装置特性曲线图中，做所述最后关闭的一台供水主泵停泵流量的恒流量线，该恒流量线与管路特性曲线交于一点，该点所对应的压力值为启泵压力值。本发明能够降低供水系统的运行能耗，提高能源的利用效率。

Description

联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法
技术领域
本发明涉及一种变频调速恒压供水与气压给水联合供水系统，特别是涉及一种联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法。
背景技术
在二次供水领域，变频调速恒压供水方式普遍应用于微机控制变频调速给水设备及各种管网叠压供水设备中，但上述设备在小流量运行时存在不节能的问题。为了解决上述问题，通常在供水系统中设置气压水罐及气压给水泵，组成变频调速恒压供水与气压给水联合供水系统。该系统变频调速恒压供水与气压给水的切换时机，主要依靠经验来确定，对切换时机的选取缺少科学的方法，导致变频调速供水主泵供给小流量水量，工况点偏离高效区，变频调速供水主泵机组效率大幅下降，造成大量的能量浪费。此外，对于不同型号的变频调速供水主泵来说，水泵的运行参数各不相同，水泵的启停切换点应是不同的。因此，只采用经验的方法控制变频调速供水主泵的启停不能带来明显的节能降耗效果，也不适于推广。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法，采用该方法能够降低供水系统的运行能耗，提高能源的利用效率。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法，该联合供水系统包括恒压供水部分和气压给水部分，所述恒压供水部分包括最后关闭的一台供水主泵和最先启动的一台供水主泵，所述气压给水部分包括气压给水泵，该确定方法包括恒压供水转入气压给水转换时机的确定方法和气压给水转入恒压供水转换时机的确定方法；所述恒压供水转入气压给水转换时机的确定方法：绘制所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图，在该图中标出所述供水系统的恒压线，做所述最后关闭的一台供水主泵在额定转速运行时高效区左端点处的相似工况抛物线，该抛物线与所述供水系统的恒压线交于一点，该点即为所述最后关闭的一台供水主泵的停泵点，所对应的流量即为所述最后关闭的一台供水主泵的停泵流量；所述联合供水系统在恒压供水模式下，当所述联合供水系统的供水量达到停泵流量时，关闭最后一台供水主泵，转入气压给水模式；所述气压给水转入恒压供水转换时机的确定方法：在所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图中，做所述最后关闭的一台供水主泵停泵流量的恒流量线，该恒流量线与管路特性曲线交于一点，该点即为所述最先启动的一台供水主泵的启泵点，所对应的压力值即为所述最先启动的一台供水主泵的启泵压力值，所述联合供水系统在气压给水模式下，当所述联合供水系统的供水压力达到供水主泵启泵点的压力值时，启动一台供水主泵，转入恒压供水模式。
在所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图中绘制所述气压给水泵的水泵特性曲线，所述最先启动的一台供水主泵的启泵点位于所述气压给水泵的水泵特性曲线高效区的下部。
本发明具有的优点和积极效果是：利用叶片式水泵的相似理论和恒压给水理论，科学地确定了最后关闭的一台供水主泵的高效区范围，在保证正常给水的前提下，本着确保供水主泵在高效区内运行的原则，确定最后关闭的一台供水主泵的停泵流量和最先启动的一台供水主泵的启泵压力，保证联合供水系统的供水主泵始终在高效区范围内运行，不仅可以降低联合供水系统的运行能耗，提高能源的利用效率，还可以提高系统运行的可靠性和安全性，达到节能的目的。并且通过选用水泵特性曲线高效区下半部分过启泵点的气压给水泵，能够进一步缩小联合供水系统的规模，降低建设成本。
附图说明
图1为一种联合供水系统模型示意图；
图2为确定图1所示联合供水系统供水主泵停、启泵参数的曲线图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，在本实施例中，供水系统选用三台型号相同的离心泵，并配有变频调速器组成变频调速恒压供水部分，其中一台离心泵9为备用泵，另外两台离心泵8、10为供水主泵，供水系统配备有气压给水泵7和气压水罐6组成的气压给水部分，是一种变频调速恒压供水与气压给水联合供水系统。
请参阅图2，上述变频调速恒压给水部分的工作过程：当系统的用水量达到设计流量Qs（两台供水主泵并联后的特性曲线4与管路特性曲线5的交点所对应的流量）时，系统中两台供水主泵8、10在额定转数下同时工作；当系统的用水量下降至
Figure BDA00001686323100031
时，关闭供水主泵8，另一台供水主泵10在额定转数下工作；当系统的用水量进一步下降至小于
Figure BDA00001686323100032
时，仅保持供水主泵10工作并通过变频调速器在恒定压力Hs下调速运行；当系统的用水量继续下降至停泵流量时，关闭供水主泵10，变频恒压给水工作方式结束，改用气压给水工作方式。
恒压供水转入气压给水转换时机的确定方法：
绘制供水主泵10的水泵装置特性曲线图，画出供水主泵10在额定转速n0下的Q-H曲线1，并标出高效区的左右两个端点a、b，由点a（Qa,Ha），计算相似工况抛物线的曲率
Figure BDA00001686323100033
值，绘制出相似工况抛物线Ka；由点b（Qb,Hb），计算
Figure BDA00001686323100034
值，绘制出相似工况抛物线Kb；依据供水系统的恒压值Hs在该图中画出所述供水系统的恒压线，与相似工况抛物线Ka交于点c（Qc,Hc），过点c（Qc,Hc）做调速后供水主泵10在转速n1时的水泵特性曲线2，n1为供水主泵10调速后的转速，利用水泵相似定律，供水主泵10调速后的转速
Figure BDA00001686323100035
并满足n1/n0≥0.70。曲线1、相似工况抛物线Ka、曲线2及相似工况抛物线Kb共同划定了供水主泵10运行的高效区范围。当系统用水量下降至小于
Figure BDA00001686323100036
时，供水主泵10工作，并通过变频调速器在恒定压力Hs下调速运行，调速后的水泵运行工况点在Hs的恒压线上变化，并且工况点随用水量减小而向左移动。当系统用水量减小至Qc时，工况点移动到供水主泵10高效区左边界线（相似工况抛物线Ka）上，即点c（Qc,Hc），所对应的流量表示在恒压供水条件下水泵运行在高效区上所能提供的最小流量。若系统供水量继续减小，恒压供水工况点落在供水主泵高效区界线（相似工况抛物线Ka）左侧，工况点不在水泵运行的高效区的范围内，水泵运行能耗增加，大量的能量转换为无功功率而浪费。因此，当供水主泵10运行工况点不在高效区的范围内时，应关闭供水主泵10，供水系统转入气压给水方式，点c（Qc,Hc）即为最后关闭的一台供水主泵10的停泵点，所对应的流量Qc即为最后关闭的供水主泵10的停泵流量。
上述气压给水部分的工作过程：利用气压罐6内气体的压力将水送至给水系统，罐内压力随之下降，当达到气压给水的最低工作压力时，由压力传感器11将信号传送到控制柜13，控制柜13控制气压给水泵7启动，气压给水泵7将水输送至用水管网的同时，多余的水进入气压水罐6，若气压水罐6内压力上升并最终达到最高工作压力时，停止气压给水泵7工作，重复气压给水过程；若气压水罐6中的压力没有升高反而下降，则表明气压给水无法满足管网所需水量和水压的要求。需启动一台供水主泵，转入变频恒压供水工作方式。否则不能满足管网系统所需的允许最低压力的要求。
气压给水转入恒压供水转换时机的确定方法：在供水主泵10的水泵装置特性曲线图中，做供水主泵10停泵流量Qc的恒流量线，与管路特性曲线5交于点e（Qe，He），Qe=Qc，He表示系统用水量为Qe时，管网系统所需的允许最低压力。当气压给水泵7给水的压力继续下降至He时，需启动一台供水主泵，否则不能满足管网系统所需的允许最低压力的要求，供水系统应转入变频调速恒压供水模式，点e（Qe，He）即为最先启动的一台供水主泵8的启泵点，所对应的压力He即为最先启动的一台供水主泵8的启泵压力。当点e位于所述气压给水泵7的水泵特性曲线3高效区的下部时，在恒压供水部分规模相同的情况下，联合供水系统的规模最小，建设成本较为经济。
上述供水系统的供水量由流量传感器12感知获得。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法，
该联合供水系统包括恒压供水部分和气压给水部分，所述恒压供水部分包括最后关闭的一台供水主泵和最先启动的一台供水主泵，所述气压给水部分包括气压给水泵，
其特征在于，
该确定方法包括恒压供水转入气压给水转换时机的确定方法和气压给水转入恒压供水转换时机的确定方法；
所述恒压供水转入气压给水转换时机的确定方法：
绘制所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图，在该图中标出所述供水系统的恒压线，做所述最后关闭的一台供水主泵在额定转速运行时高效区左端点处的相似工况抛物线，该抛物线与所述供水系统的恒压线交于一点，该点即为所述最后关闭的一台供水主泵的停泵点，所对应的流量即为所述最后关闭的一台供水主泵的停泵流量；所述联合供水系统在恒压供水模式下，当所述联合供水系统的供水量达到停泵流量时，关闭最后一台供水主泵，转入气压给水模式；
所述气压给水转入恒压供水转换时机的确定方法：
在所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图中，做所述最后关闭的一台供水主泵停泵流量的恒流量线，该恒流量线与管路特性曲线交于一点，该点即为所述最先启动的一台供水主泵的启泵点，所对应的压力值即为所述最先启动的一台供水主泵的启泵压力值，所述联合供水系统在气压给水模式下，当所述联合供水系统的供水压力达到供水主泵启泵点的压力值时，启动一台供水主泵，转入恒压供水模式。
2.根据权利要求1所述的联合供水系统恒压供水和气压给水转换时机的确定方法，其特征在于，在所述最后关闭的一台供水主泵的水泵装置特性曲线图中绘制所述气压给水泵的水泵特性曲线，所述最先启动的一台供水主泵的启泵点位于所述气压给水泵的水泵特性曲线高效区的下部。
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