CN104141330B - 补偿式稳流供水装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及补偿式稳流供水装置及其控制方法。该装置包括设置有第一腔体和第二腔体的调节罐、进水管、真空抑制器、第一压力传感器、第二压力传感器、进水电磁阀、出水电磁阀和控制器；第二腔体依次通过导气管和真空抑制器与第一腔体连通；进水管的出口位于所述第一腔体内，进水管的进口位于所述调节罐外并用于与供水管道连接，进水电磁阀安装在进水管内并用于控制进水管的启闭，第一压力传感器安装在进水管内并位于进水电磁阀的进水端与进水管的进口之间；第一腔体的底部开设有出水口，出水电磁阀安装在出水口内并用于控制所述出水口的启闭；第二压力传感器安装在第二腔体内；调节罐内充有惰性气体。本发明有效防止大气污染。

Description

补偿式稳流供水装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及无负压供水技术。

背景技术

随着高层建筑的不断增多，以及城市自来水管网设施的不断完善，直接串接在自来水管网上叠压供水的无负压设备应运而生。无负压供水设备与传统的二次供水设备相比具有节能、卫生、占地面积小、管理方便等优点。在用水高峰时，自来水进水压不足时，还可以实现差量补偿。现有的方法是当用户用水量大于自来水进水量，流量补偿罐内的压力低于一个大气压时，安装在流量补偿罐上的真空抑制器自动打开，使空气进入补偿罐内，消除真空。当补偿罐内压力升高时，又可以将多余的空气排出，使补偿罐内蓄满水，以备下次用水高峰期时使用，当补偿罐内蓄满水后，安装在补充罐顶部的真空抑制器自动关闭，防止溢流。上述方法的最大缺点就是在流量补偿时，补偿罐内的储水是与大气直接接触的，带来了二次污染的隐患，而且补偿罐相当于一只断流的水箱，此时水泵的进口压为零压，水泵在低效工况下运行。

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种补偿式稳流供水装置，其能解决储水污染的问题。

为了达到上述目的之一，本发明所采用的技术方案如下：

补偿式稳流供水装置，其包括调节罐、进水管、真空抑制器、第一压力传感器、第二压力传感器、进水电磁阀、出水电磁阀和控制器；所述调节罐内间隔设置有第一腔体和第二腔体，第二腔体依次通过导气管和真空抑制器与第一腔体连通，所述真空抑制器位于所述第一腔体的顶部；进水管的出口位于所述第一腔体内，进水管的进口位于所述调节罐外并用于与供水管道连接，所述进水电磁阀安装在进水管内并用于控制进水管的启闭，所述第一压力传感器安装在进水管内并位于进水电磁阀的进水端与进水管的进口之间；所述第一腔体的底部开设有出水口，所述出水电磁阀安装在出水口内并用于控制所述出水口的启闭；所述第二压力传感器安装在第二腔体内；所述调节罐内充有惰性气体；第一压力传感器、第二压力传感器、进水电磁阀和出水电磁阀均与控制器电性连接。

优选的，所述第一腔体内还安装有一液位传感器，所述液位传感器与控制器电性连接。进一步优选的，该补偿式稳流供水装置还包括弯头，弯头的一端与进水管的出口连接，弯头与进水管的出口的连接位置低于所述液位传感器。再进一步优选的，该补偿式稳流供水装置还包括挡板，弯头的另一端与所述挡板的顶部铰接。所述弯头为45°弯头。

优选的，第一压力传感器与进水管的进口之间还安装有一自动排气阀。

优选的，调节罐的容积与第二腔体的容积之间的关系为：P2*V＝P1*V2，P1为供水管道的第一供水压力，P2为供水管道的第二供水压力，V为调节罐的容积，V2为第二腔体的容积，P2>P1。

优选的，第二腔体上还开设有一充气口。

本发明的目的之二在于提出一种补偿式稳流供水装置的控制方法，其能解决储水污染的问题。

为了达到上述目的之二，本发明所采用的技术方案如下：

补偿式稳流供水装置的控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、对调节罐内充入惰性气体，以使所述调节罐内的第一气体压力与供水管道的第一供水压力相等，此时所述调节罐内均为所述惰性气体；

步骤2、控制器根据第一压力传感器输出的压力信号，判断供水管道的当前供水压力是否大于第一供水压力，若是，则执行步骤3，否则，关闭所述进水电磁阀；

步骤3、打开进水电磁阀，以使水沿进水管进入第一腔体，从而将第一腔体内的惰性气体依次沿真空抑制器、导气管压进第二腔体内，直到水充满第一腔体，真空抑制器自动关闭，此时第二腔体内的第二气体压力与供水管道的第二供水压力相等，其中，第二供水压力大于第一供水压力；

步骤4、控制器根据第一压力传感器和第二压力传感器输出的压力信号，当判断到供水管道的当前供水压力大于或等于第一供水压力，且当前的第二腔体内的气体压力为第二气体压力时，打开出水电磁阀；

步骤5、当供水管道的当前供水压力小于或等于第二气体压力时，真空抑制器自动开启，以使第二腔体内的惰性气体依次沿导气管、真空抑制器进入第一腔体内，直到第二腔体内的气体压力与第一腔体内的气体压力相等。

优选的，步骤5之后还有步骤6：当第一腔体内的液位下降至液位传感器的测量位置时，控制器关闭出水电磁阀；其中，所述液位传感器安装在第一腔体内，所述液位传感器与控制器电性连接。进一步优选的，步骤6之后还有以下步骤：当出水电磁阀关闭，第二压力传感器输出的压力信号小于第一气体压力时，控制器向一报警模块输出第一报警信号，以提示调节罐内的惰性气体减少。

优选的，在执行步骤2至步骤5的过程中，还同时执行以下步骤：当供水管道的当前供水压力大于第二气体压力且第二压力传感器输出的压力信号小于第一压力传感器输出的压力信号时，或者当供水管道的当前供水压力小于第二气体压力且第二压力传感器输出的压力信号等于第一压力传感器输出的压力信号时，控制器向一报警模块输出第二报警信号，以提示真空抑制器工作异常。

本发明具有如下有益效果：

调节罐的真空消除是由真空抑制器来实现的，当调节罐内第一腔体水位下降时，真空抑制器自动开启，从而达到第一腔体和第二腔体之间的压力平衡，由第二腔体预先置入的惰性气体来消除第一腔体的负压，抑制真空的产生，因此不会对市政供水管网造成负压影响，不影响其它管网用户的正常用水。调节罐是完全封闭的结构，调节罐内的水并不与外界大气接触，只与调节罐内具有保鲜作用且难溶于水的惰性气体接触，从而有效防止大气污染。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的补偿式稳流供水装置的结构示意图。

附图标记：1、第一压力传感器；2、进水电磁阀；3、真空抑制器；4、第二压力传感器；5、进水管；6、第二腔体；7、第一腔体；8、液位传感器；9、充气口；10、排水口；11、弯头；12、出水电磁阀；13、调节罐；14、导气管；15、挡板；16、自动排气阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做进一步描述。

如图1所示，一种补偿式稳流供水装置，其包括调节罐13、进水管5、真空抑制器3、第一压力传感器1、第二压力传感器4、进水电磁阀2、出水电磁阀12、液位传感器8、弯头11、挡板15、自动排气阀16和控制器。

所述调节罐13内间隔设置有第一腔体7和第二腔体6，第二腔体6依次通过导气管14和真空抑制器3与第一腔体7连通，所述真空抑制器3位于所述第一腔体7的顶部。

进水管5的出口位于所述第一腔体7内，进水管5的进口位于所述调节罐13外并用于与供水管道(图未画出)连接，所述进水电磁阀2安装在进水管内并用于控制进水管5的启闭，所述第一压力传感器1安装在进水管5内并位于进水电磁阀2的进水端与进水管5的进口之间。自动排气阀16安装在第一压力传感器1与进水管5的进口之间。

所述第一腔体7的底部开设有出水口和排水口10，所述出水电磁阀12安装在出水口内并用于控制所述出水口的启闭。排水口10内也安装有排水阀门(图未标出)。

所述第二压力传感器4安装在第二腔体6内。所述调节罐13内充有惰性气体，本实施例的惰性气体可以是氮气。

液位传感器8安装在第一腔体7内。弯头11的一端与进水管5的出口连接，弯头11的另一端与所述挡板15的顶部铰接，弯头11与进水管5的出口的连接位置低于所述液位传感器8。本实施例的弯头11采用45°弯头。

调节罐13的容积与第二腔体6的容积之间的关系符合波义耳定律(在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压力和体积成反比关系)。调节罐13的容积与第二腔体6的容积之间的关系为：P2*V＝P1*V2，P1为供水管道的第一供水压力，P2为供水管道的第二供水压力，V为调节罐13的容积，V2为第二腔体6的容积，P2>P1。

第二腔体6上还开设有一充气口9，所述充气口9内也安装有充气阀门。

第一压力传感器1、第二压力传感器4、液位传感器8、进水电磁阀2和出水电磁阀12均与控制器电性连接。

调节罐13的真空消除是由真空抑制器3来实现的，当调节罐13内第一腔体7水位下降时，真空抑制器3自动开启，从而达到第一腔体7和第二腔体6之间的压力平衡，由第二腔体6预先置入的惰性气体来消除第一腔体7的负压，抑制真空的产生，因此不会对市政供水管网造成负压影响，不影响其它管网用户的正常用水。调节罐13是完全封闭的结构，调节罐13内的水并不与外界大气接触，只与调节罐13内具有保鲜作用且难溶于水的惰性气体接触，从而有效防止大气污染。

本实施例还公开了一种补偿式稳流供水装置的控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、当通入市政水之前，通过排水口10对第一腔体7进行清洗，关闭进水电磁阀2和出水电磁阀12，通过充气口9对调节罐13内预先充入惰性气体，以使所述调节罐13内的第一气体压力与供水管道的第一供水压力相等，此时所述调节罐13内均为所述惰性气体。

步骤2、控制器根据第一压力传感器1输出的压力信号，判断供水管道的当前供水压力是否大于第一供水压力，若是，则执行步骤3，否则，关闭所述进水电磁阀2。

步骤3、打开进水电磁阀2，以使水沿进水管5进入第一腔体7，从而将第一腔体7内的所有惰性气体依次沿真空抑制器3、导气管14压进第二腔体6内，直到水充满第一腔体7，真空抑制器3自动关闭，此时第二腔体6内的第二气体压力与供水管道的第二供水压力相等，其中，第二供水压力大于第一供水压力。第一供水压力为供水管道的保护压力，第二供水压力为供水管道的正常供水压力。

步骤4、控制器根据第一压力传感器1和第二压力传感器4输出的压力信号，当判断到供水管道的当前供水压力大于或等于第一供水压力，且当前的第二腔体6内的气体压力为第二气体压力时，打开出水电磁阀12，供水管道通过调节罐13对外供水。

步骤5、当在供水过程中，若供水管道的水量不足时，第一腔体7的压力下降，也就是供水管道的当前供水压力小于或等于第二气体压力时，真空抑制器3自动开启，以使第二腔体6内的惰性气体依次沿导气管14、真空抑制器3进入第一腔体7内，直到第二腔体6内的气体压力与第一腔体7内的气体压力相等。

步骤6、若供水管道的当前供水压力小于或等于第一气体压力时或供水管道停水而导致调节罐13的第一腔体7内的水位不断下降，当第一腔体7内的液位下降至液位传感器8的测量位置时，控制器关闭出水电磁阀12。由于调节罐13预先充入惰性气体而具有第一气体压力，所以供水管道的当前供水压力小于或等于第一气体压力时，供水管道内的水无法进入调节罐13内，外部的设备无法通过调节罐13抽取供水管道内的水，因此不会对市政管网产生负压影响。

真空抑制器3的作用一是在供水管道的供水压力不足以将第一腔体7预先充入的气体压入第二腔体6时，保持调节罐13的第二腔体6、第一腔体7之间的压力平衡。真空抑制器3的作用二是在供水管道的供水压力足以将第一腔体7预先充入的气体压入第二腔体6时，保证第一腔体7的水不会进入到第二腔体6内，保证第二腔体6内永远只有气体。

步骤7、当出水电磁阀12关闭，第二压力传感器4输出的压力信号小于第一气体压力时，控制器向一报警模块输出第一报警信号，以提示调节罐13内的惰性气体减少，需要通过充气口9对调节罐13进行充气，以补充惰性气体。

为了判断真空抑制器3是否工作异常，在执行步骤2至步骤5的过程中，还可以同时执行以下步骤：当供水管道的当前供水压力大于第二气体压力且第二压力传感器4输出的压力信号小于第一压力传感器1输出的压力信号时，或者当供水管道的当前供水压力小于第二气体压力且第二压力传感器4输出的压力信号等于第一压力传感器1输出的压力信号时，控制器向一报警模块输出第二报警信号，以提示真空抑制器3工作异常。

本实施例的报警模块可以是显示器、喇叭等。

调节罐13内部预先充入的气体实现防污染防泄漏的技术原理如下：。

(1)调节罐13分为两个腔室：第二腔体6和第一腔体7。其中第二腔体6为储气腔，第一腔体7为储水腔，两者通过真空抑制器3相连通，其中第一腔体7内气体为具有保鲜作用且难溶于水的惰性气体，第二腔体6预留的气体起着抑制负压的作用。当第一腔体7内水位下降时第二腔体6内的气体就会因压力差的作用而被导入到第一腔体7内，实现压力平衡。当第一腔体7内液位不断上升，第一腔体7内的气体又重新被压缩回第二腔体6内进行贮存待用。

(2)为防止市政管网在停水后外部的气体进入调节罐13，第一压力传感器1检测到供水管道的供水压力低于第一供水压力时，进水电磁阀2关闭。当市政水再次供应时，自动排气阀16将进水电磁阀2前端管网可能存在的气体自动排放。第一压力传感器1检测到供水管道的供水压力大于第一供水压力时，进水电磁阀2开启，市政水进入调节罐13。

(3)为防止市政管网在停水后调节罐13内的气体泄露，本实施例具有以下三方面的保护措施：

(A)为防止调节罐13内的气体由出水口泄露，设置液位传感器8。当第一腔体7内的水位不断下降到液位传感器8的液位保护值，出水电磁阀12关闭，停止向外部供水，调节罐13底部仍然留有水，阻止气体从出水口泄露。

(B)为防止调节罐13内的气体由进水管5的进口泄露，进水管5垂直延伸至调节罐13底部，进水管5的末端采用45°弯头11与挡板15连接，进水管5的末端45°弯头11的最高点必须低于液位传感器8的液位保护值。当第一腔体7内的水位不断下降到液位传感器8的保护值时，进水管5的底部内仍然充满水，调节罐13内的气体不会从进水管5的进口泄露。

(C)进水电磁阀2和出水电磁阀12均采用断电关闭型电磁阀。目的是进水电磁阀2、出水电磁阀12在断电的情况下能够关闭，保护调节罐13内的气体不会因为突然断电而泄露。

进水管5的末端采用45°弯头11连接，一方面防止市政水进入调节罐13时直接冲击罐体底部产生噪音。另一方面通过45°弯头11引导市政水进入罐内，减少市政水进入罐内的阻力，充分利用市政水原有的压力。

因为电磁阀在出口压力大于进口压力时是无法关闭的。所以当供水管道的供水压力小于第一气体压力时，进水电磁阀2需要关闭。但由于罐内的气体压力大于供水压力，进水电磁阀2是无法关闭的。此时在45°弯头11的末端增加一块挡板15可以阻止罐内的气体压力通过进水管5传递到进水电磁阀2处。有了挡板15，进水电磁阀2的关闭就容易实现。

此外，上述实施例还可以不设置充气口9和排水口10。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.补偿式稳流供水装置的控制方法，所述补偿式稳流供水装置包括调节罐、进水管、真空抑制器、第一压力传感器、第二压力传感器、进水电磁阀、出水电磁阀和控制器；所述调节罐内间隔设置有第一腔体和第二腔体，第二腔体依次通过导气管和真空抑制器与第一腔体连通，所述真空抑制器位于所述第一腔体的顶部；进水管的出口位于所述第一腔体内，进水管的进口位于所述调节罐外并用于与供水管道连接，所述进水电磁阀安装在进水管内并用于控制进水管的启闭，所述第一压力传感器安装在进水管内并位于进水电磁阀的进水端与进水管的进口之间；所述第一腔体的底部开设有出水口，所述出水电磁阀安装在出水口内并用于控制所述出水口的启闭；所述第二压力传感器安装在第二腔体内；所述调节罐内充有惰性气体；第一压力传感器、第二压力传感器、进水电磁阀和出水电磁阀均与控制器电性连接，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对调节罐内充入惰性气体，以使所述调节罐内的第一气体压力与供水管道的第一供水压力相等，此时所述调节罐内均为所述惰性气体；

步骤2、控制器根据第一压力传感器输出的压力信号，判断供水管道的当前供水压力是否大于第一供水压力，若是，则执行步骤3，否则，关闭所述进水电磁阀；

步骤3、打开进水电磁阀，以使水沿进水管进入第一腔体，从而将第一腔体内的惰性气体依次沿真空抑制器、导气管压进第二腔体内，直到水充满第一腔体，真空抑制器自动关闭，此时第二腔体内的第二气体压力与供水管道的第二供水压力相等，其中，第二供水压力大于第一供水压力；

步骤4、控制器根据第一压力传感器和第二压力传感器输出的压力信号，当判断到供水管道的当前供水压力大于或等于第一供水压力，且当前的第二腔体内的气体压力为第二气体压力时，打开出水电磁阀；

步骤5、当供水管道的当前供水压力小于或等于第二气体压力时，真空抑制器自动开启，以使第二腔体内的惰性气体依次沿导气管、真空抑制器进入第一腔体内，直到第二腔体内的气体压力与第一腔体内的气体压力相等。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，步骤5之后还有步骤6：当第一腔体内的液位下降至液位传感器的测量位置时，控制器关闭出水电磁阀；其中，所述液位传感器安装在第一腔体内，所述液位传感器与控制器电性连接。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，步骤6之后还有以下步骤：当出水电磁阀关闭，第二压力传感器输出的压力信号小于第一气体压力时，控制器向一报警模块输出第一报警信号，以提示调节罐内的惰性气体减少。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在执行步骤2至步骤5的过程中，还同时执行以下步骤：当供水管道的当前供水压力大于第二气体压力且第二压力传感器输出的压力信号小于第一压力传感器输出的压力信号时，或者当供水管道的当前供水压力小于第二气体压力且第二压力传感器输出的压力信号等于第一压力传感器输出的压力信号时，控制器向一报警模块输出第二报警信号，以提示真空抑制器工作异常。