CN104846945A - 设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备主要由流量调节阀、稳流补偿罐、负压消除器、补偿泵、小流量泵、主泵和控制柜组成，所述稳流补偿罐包括由稳流腔、储水腔、高压水室和高压气室组成的双腔双室卧式结构，储水腔顶部装有负压消除器，储水腔底部设有储水口，高压水室底部设有储能口，配水管通过装设有电磁阀的连接管一与储水口连接，且连接管一在电磁阀与储水口之间还设有差量补偿管与连接管二连接，在差量补偿管上还装设有补偿泵及止回阀一，供水管通过旁通管及连接三与储能口连接。本发明的有益效果是，本发明具有结构紧凑、占地少、维护管理方便、节能、卫生等优点，而且保护功能齐全，使用效果好，寿命长。

Description

设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备

技术领域

本发明涉及二次供水技术领域，具体地说是一种设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备。

背景技术

随着高层建筑越来越多，二次供水日益普遍。目前，市场上的高层建筑二次供水主要包括高位水箱供水、气压给水、变频供水和水泵直接串接供水共4种方式，与前几种方式相比，水泵直接串接供水取消了水池、水箱，并可利用自来水进水管压力节能，因而目前已广泛应用于许多二次供水领域，具有占地少、投资省、管理维护方便、卫生、节能等诸多优势。但水泵直接串接供水由于无调节容量或调节容量小，存在供水安全性差的问题，而且水泵是按照最不利设计工况下的最大流量与扬程进行选型，这导致水泵在小流量工况运行时存在偏离高效区情况，而且小流量工况在二次供水中会经常遇到、并有些甚至长达数小时，但水泵却仍需运行和维持出水压力恒压，纯属无效功耗，这不但存在能耗浪费，而且还会影响到水泵的使用寿命等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，具有占地小、节能、卫生和供水安全性好等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备主要由流量调节阀、稳流补偿罐、负压消除器、补偿泵、小流量泵、主泵和控制柜组成，所述稳流补偿罐包括由稳流腔、储水腔、高压水室和高压气室组成的双腔双室卧式结构，且在稳流补偿罐内部由内封头一、内封头二和隔膜分隔开，稳流腔和高压气室分别位于稳流补偿罐的两端，毗邻稳流腔为储水腔，毗邻高压气室为高压水室，稳流腔与储水腔之间由内封头一隔开，储水腔与高压水室由内封头二隔开，高压水室与高压气室由隔膜隔开，隔膜装设在稳流补偿罐焊制的筒体法兰之间，内封头一和内封头二呈对向焊接在稳流补偿罐的筒体上，且内封头一的凸形面与内封头二的凸形面均处于储水腔内，所述储水腔顶部装有负压消除器，储水腔底部设有水位传感器、并另设有储水口，高压水室顶部设有压力表、底部设有储能口，在高压气室设有充气嘴，稳流腔顶部设有进水口、底部设有出水口，自来水进水管与进水口串接，且在自来水进水管上沿水流方向顺次装设有压力检测表一、过滤器、流量调节阀和倒流防止器，稳流腔的出水口与配水管连接，配水管再与主泵连接，主泵出水与供水管连接，绕过主泵、在配水管与供水管之间设有旁通管，且在旁通管上装有止回阀三，在旁通管的止回阀三之后设有连接管三与稳流补偿罐的储能口连接，所述配水管在旁通管及主泵之前另设有连接管一和连接管二，连接管一将稳流补偿罐的储水口与配水管连通，在连接管一上装有电磁阀，且连接管一在电磁阀与储水口之间还设有差量补偿管与连接管二连接，连接管二在连接管一之后连接在配水管上，差量补偿管通过连接管二与配水管连通，在差量补偿管上还装设有补偿泵及止回阀一，所述补偿泵从储水腔取水，经加压后可以由差量补偿管经过连接管二补偿给配水管；通过连接管二与配水管连通还有小流量补压管，小流量补压管和差量补偿管均与连接管二连接，小流量补压管的另一端与连接管三连接，在小流量补压管上装设有小流量泵及止回阀二，小流量泵通过连接管二从配水管取水，并经加压后由小流量补压管、连接管三和旁通管送至供水管供水，所述供水管上装设有水质处理装置，水质处理装置之后还装有流量检测装置，水质处理装置用于水质杀菌、吸附及消毒，包括紫外线消毒器、载银活性炭过滤器、光催化氧化处理装置中的一种，流量检测装置用于在线测定出水瞬时流量和累计流量，供水管上还设有压力检测表二。

所述压力检测表一、流量调节阀、电磁阀、补偿泵、小流量泵、主泵、流量检测装置、水质处理装置、压力检测表二和水位传感器分别敷有电缆线与控制柜连接。所述补偿泵用于对储水腔的出水补偿压力，以确保向配水管顺利补水，小流量泵用于小流量变频供水，而主泵则在中、大流量时自动投入运行和变频恒压供水；所述主泵为1～4台并联设置，优选2～3台，补偿泵和小流量泵各设置1台，且补偿泵流量按主泵流量15%～100%选用，补偿泵扬程按0.10～0.30MPa、且不低于自来水进水管的最低服务压力值选用，小流量泵流量按照主泵流量25%～40%选用，小流量泵扬程按主泵扬程75%～100%选用。

本发明的工作原理是，流量调节阀用于控制自来水进水管的进水压力不低于设定的最低服务压力值，正常供水，流量调节阀处于全开状态，自来水经过流量调节阀进入稳流补偿罐的稳流腔缓冲，再由稳流腔出水到主泵，然后再通过主泵相对于压力检测表二予以变频恒压输出供水，流量检测装置在线测定出水瞬时流量，同时稳流补偿罐的储水腔通过连接管一储水，电磁阀打开，自来水进入储水腔，装设在储水腔的负压消除器打开，且负压消除器在储水腔储满水之后自动关闭，随着用水高峰期的来临，当自来水进水管压力降低、且通过压力检测表一检测到进水压力低于设定的最低服务压力值时，流量调节阀将随即动作和关小进水，以减小自来水的失压降，达到限流、限压降效果，使自来水进水管压力维持在设定的最低服务压力值以上，保证自来水进水管在流量调节阀之前始终处于正压进水状态，当自来水进水管压力低于设定的最低服务压力值而无法通过关小流量调节阀予以调节时，流量调节阀将自动关闭，在流量调节阀关小调节、直至最终关闭的过程中，稳流补偿罐的储水腔则通过连接管一、差量补偿管、补偿泵及止回阀一向配水管补充自来水进水管的供水量不足，补偿泵启动，电磁阀关闭，负压消除器将随储水腔水位下降而自动打开和补入空气，以消除真空，待自来水进水管压力恢复、且供水量充足和流量调节阀全开时，补偿泵关闭、电磁阀打开，储水腔经过连接管一及电磁阀又开始储水，储水腔水位上升，当储水腔满水时负压消除器自动关闭，如此反复，完成对自来水进水管的限流、限压降以及稳流、储水、补水补压调节的过程；随着用水高峰期的退去，出水瞬时流量随之减少到小流量用水状态，当通过流量检测装置检测到出水瞬时流量低于设定小流量值、且持续5s～30s时，系统将停止主泵并自动切换为小流量泵相对于压力检测表二变频供水，运行小流量泵比主泵变频节能，待小流量过后，运行小流量泵无法满足供水管因出水流量增大的水压要求时，系统将自动切换为主泵变频恒压供水状态，小流量泵停止，如此反复，以达到高效节能效果。

在主泵及小流量泵运行过程中，稳流补偿罐的高压水室由连接管三储备调节水量，此时高压水室利用隔膜受力膨胀原理压缩高压气室，高压气室由充气嘴提前预充或补充一定量的可压缩气体，在主泵启停、切换、小流量泵转换以及出水流量瞬时突变导致供水管出现压力波动、流量变化时，高压气室的可压缩气体膨胀将高压水室内的调节水量压送至供水管缓冲，以起到稳压调节效果；

所述稳流补偿罐的高压水室与高压气室配合的另一种供水方案是，当通过流量检测装置检测到出水瞬时流量低于设定小流量值、且持续5s～30s时，系统将停止主泵并自动切换为小流量泵通过连接管二从配水管取水进行加压变频供水，且提高小流量泵扬程使供水管压力较压力检测表二设定的出水恒压值高出0.02～0.05MPa、并稳压5s～10s时间之后，小流量泵停机和进入节能休眠待机状态，此时由稳流补偿罐的高压水室通过高压气室的可压缩气体膨胀将调节水量压送至供水管进行小流量保压供水，随着高压水室的调节水量减少，高压气室容积相应增大、压力降低，当通过压力检测表二检测供水管压力低于设定的最低工作压力值时，小流量泵自动唤醒、并启动供水，如此反复，以达到小流量间歇式停泵和连续供水的节能效果；待小流量过后，当通过流量检测装置检测到出水瞬时流量高于设定小流量值时，系统将停止小流量泵供水、并自动恢复为主泵变频恒压供水状态。

所述水位传感器用于保护补偿泵、主泵及小流量泵。在补偿泵、主泵或小流量泵工作时，由于稳流补偿罐的储水腔因补水致使其水位下降，当检测到储水腔内的水位下降至低于水位传感器设定的缺水水位及以下时，系统判定缺水、并停止运行中的补偿泵、主泵及小流量泵、且报警，当自来水进水管压力恢复、且高于设定的最低服务压力值0.03～0.10MPa以上以及流量调节阀全开时，系统将自动启动主泵、并恢复正常供水。

本发明的有益效果是，本发明具有结构紧凑、占地少、维护管理方便、节能、卫生等优点，而且保护功能齐全，使用效果好，寿命长。

附图说明

附图1为本发明的结构示意图。

图中，1、自来水进水管，2、压力检测表一，3、过滤器，4、流量调节阀，5、倒流防止器，6、稳流补偿罐，7、负压消除器，8、连接管一，9、差量补偿管，10、电磁阀，11、补偿泵，12、止回阀一，13、连接管二，14、小流量泵，15、止回阀二，16、小流量补压管，17、连接管三，18、配水管，19、旁通管，20、止回阀三，21、主泵，22、供水管，23、流量检测装置，24、水质处理装置，25、压力检测表二，26、控制柜，27、电缆线，601、进水口，602、内封头一，603、内封头二，604、稳流腔，605、储水腔，606、高压水室，607、出水口，608、储水口，609、水位传感器，610、储能口，611、充气嘴，612、隔膜，613、压力表，614、筒体法兰，605、高压气室。

具体实施方式

下面就附图1对本发明的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备作以下详细地说明。

如附图1所示，本发明的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备主要由流量调节阀4、稳流补偿罐6、负压消除器7、补偿泵11、小流量泵14、主泵21和控制柜26组成，所述稳流补偿罐6包括由稳流腔604、储水腔605、高压水室606和高压气室615组成的双腔双室卧式结构，且在稳流补偿罐6内部由内封头一602、内封头二603和隔膜612分隔开，稳流腔604和高压气室615分别位于稳流补偿罐6的两端，毗邻稳流腔604为储水腔605，毗邻高压气室615为高压水室606，稳流腔604与储水腔605之间由内封头一602隔开，储水腔605与高压水室606由内封头二603隔开，高压水室606与高压气室615由隔膜612隔开，隔膜612装设在稳流补偿罐6焊制的筒体法兰614之间，内封头一602和内封头二603呈对向焊接在稳流补偿罐6的筒体上，且内封头一602的凸形面与内封头二603的凸形面均处于储水腔605内，所述储水腔605顶部装有负压消除器7，储水腔605底部设有水位传感器609、并另设有储水口608，高压水室606顶部设有压力表613、底部设有储能口610，在高压气室615设有充气嘴611，稳流腔604顶部设有进水口601、底部设有出水口607，自来水进水管1与进水口601串接，且在自来水进水管1上沿水流方向顺次装设有压力检测表一2、过滤器3、流量调节阀4和倒流防止器5，稳流腔604的出水口607与配水管18连接，配水管18再与主泵21连接，主泵21出水与供水管22连接，绕过主泵21、在配水管18与供水管22之间设有旁通管19，且在旁通管19上装有止回阀三20，在旁通管19的止回阀三20之后设有连接管三17与稳流补偿罐6的储能口610连接，所述配水管18在旁通管19及主泵21之前另设有连接管一8和连接管二13，连接管一8将稳流补偿罐6的储水口608与配水管18连通，在连接管一8上装有电磁阀10，且连接管一8在电磁阀10与储水口608之间还设有差量补偿管9与连接管二13连接，连接管二13在连接管一8之后连接在配水管18上，差量补偿管9通过连接管二13与配水管18连通，在差量补偿管9上还装设有补偿泵11及止回阀一12，所述补偿泵11从储水腔605取水，经加压后可以由差量补偿管9经过连接管二13补偿给配水管18；通过连接管二13与配水管18连通还有小流量补压管16，小流量补压管16和差量补偿管9均与连接管二13连接，小流量补压管16的另一端与连接管三17连接，在小流量补压管16上装设有小流量泵14及止回阀二15，小流量泵14通过连接管二13从配水管18取水，并经加压后由小流量补压管16、连接管三17和旁通管19送至供水管22供水，所述供水管22上装设有水质处理装置24，水质处理装置24之后还装有流量检测装置23，水质处理装置24用于水质杀菌、吸附及消毒，包括紫外线消毒器、载银活性炭过滤器、光催化氧化处理装置中的一种，流量检测装置23用于在线测定出水瞬时流量和累计流量，供水管22上还设有压力检测表二25。

所述压力检测表一2、流量调节阀4、电磁阀10、补偿泵11、小流量泵14、主泵21、流量检测装置23、水质处理装置24、压力检测表二25和水位传感器609分别敷有电缆线27与控制柜26连接。所述补偿泵11用于对储水腔605的出水补偿压力，以确保向配水管18顺利补水，小流量泵14用于小流量变频供水，而主泵21则在中、大流量时自动投入运行和变频恒压供水；所述主泵21为1～4台并联设置，优选2～3台，补偿泵11和小流量泵14各设置1台，且补偿泵11流量按主泵21流量15%～100%选用，补偿泵11扬程按0.10～0.30MPa、且不低于自来水进水管1的最低服务压力值选用，小流量泵14流量按照主泵21流量25%～40%选用，小流量泵14扬程按主泵21扬程75%～100%选用。

本发明的工作原理是，流量调节阀4用于控制自来水进水管1的进水压力不低于设定的最低服务压力值，正常供水，流量调节阀4处于全开状态，自来水经过流量调节阀4进入稳流补偿罐6的稳流腔604缓冲，再由稳流腔604出水到主泵21，然后再通过主泵21相对于压力检测表二25予以变频恒压输出供水，流量检测装置23在线测定出水瞬时流量，同时稳流补偿罐6的储水腔605通过连接管一8储水，电磁阀10打开，自来水进入储水腔605，装设在储水腔605的负压消除器7打开，且负压消除器7在储水腔605储满水之后自动关闭，随着用水高峰期的来临，当自来水进水管1压力降低、且通过压力检测表一2检测到进水压力低于设定的最低服务压力值时，流量调节阀4将随即动作和关小进水，以减小自来水的失压降，达到限流、限压降效果，使自来水进水管1压力维持在设定的最低服务压力值以上，保证自来水进水管1在流量调节阀4之前始终处于正压进水状态，当自来水进水管1压力低于设定的最低服务压力值而无法通过关小流量调节阀4予以调节时，流量调节阀4将自动关闭，在流量调节阀4关小调节、直至最终关闭的过程中，稳流补偿罐6的储水腔605则通过连接管一8、差量补偿管9、补偿泵11及止回阀一12向配水管18补充自来水进水管1的供水量不足，补偿泵11启动，电磁阀10关闭，负压消除器7将随储水腔605水位下降而自动打开和补入空气，以消除真空，待自来水进水管1压力恢复、且供水量充足和流量调节阀4全开时，补偿泵11关闭、电磁阀10打开，储水腔605经过连接管一8及电磁阀10又开始储水，储水腔605水位上升，当储水腔605满水时负压消除器7自动关闭，如此反复，完成对自来水进水管1的限流、限压降以及稳流、储水、补水补压调节的过程；随着用水高峰期的退去，出水瞬时流量随之减少到小流量用水状态，当通过流量检测装置23检测到出水瞬时流量低于设定小流量值、且持续5s～30s时，系统将停止主泵21并自动切换为小流量泵14相对于压力检测表二25变频供水，运行小流量泵14比主泵21变频节能，待小流量过后，运行小流量泵14无法满足供水管22因出水流量增大的水压要求时，系统将自动切换为主泵21变频恒压供水状态，小流量泵14停止，如此反复，以达到高效节能效果。

在主泵21及小流量泵14运行过程中，稳流补偿罐6的高压水室606由连接管三17储备调节水量，此时高压水室606利用隔膜612受力膨胀原理压缩高压气室615，高压气室615由充气嘴611提前预充或补充一定量的可压缩气体，在主泵21启停、切换、小流量泵14转换以及出水流量瞬时突变导致供水管22出现压力波动、流量变化时，高压气室615的可压缩气体膨胀将高压水室606内的调节水量压送至供水管22缓冲，以起到稳压调节效果；

所述稳流补偿罐6的高压水室606与高压气室615配合的另一种供水方案是，当通过流量检测装置23检测到出水瞬时流量低于设定小流量值、且持续5s～30s时，系统将停止主泵21并自动切换为小流量泵14通过连接管二13从配水管18取水进行加压变频供水，且提高小流量泵14扬程使供水管22压力较压力检测表二25设定的出水恒压值高出0.02～0.05MPa、并稳压5s～10s时间之后，小流量泵14停机和进入节能休眠待机状态，此时由稳流补偿罐6的高压水室606通过高压气室615的可压缩气体膨胀将调节水量压送至供水管22进行小流量保压供水，随着高压水室606的调节水量减少，高压气室615容积相应增大、压力降低，当通过压力检测表二25检测供水管22压力低于设定的最低工作压力值时，小流量泵14自动唤醒、并启动供水，如此反复，以达到小流量间歇式停泵和连续供水的节能效果；待小流量过后，当通过流量检测装置23检测到出水瞬时流量高于设定小流量值时，系统将停止小流量泵14供水、并自动恢复为主泵21变频恒压供水状态。

所述水位传感器609用于保护补偿泵11、主泵21及小流量泵14。在补偿泵11、主泵21或小流量泵14工作时，由于稳流补偿罐6的储水腔605因补水致使其水位下降，当检测到储水腔605内的水位下降至低于水位传感器609设定的缺水水位及以下时，系统判定缺水、并停止运行中的补偿泵11、主泵21及小流量泵14、且报警，当自来水进水管1压力恢复、且高于设定的最低服务压力值0.03～0.10MPa以上以及流量调节阀4全开时，系统将自动启动主泵21、并恢复正常供水。

Claims (7)

1.一种设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备主要由流量调节阀、稳流补偿罐、负压消除器、补偿泵、小流量泵、主泵和控制柜组成，其特征在于，所述稳流补偿罐包括由稳流腔、储水腔、高压水室和高压气室组成的双腔双室卧式结构，且在稳流补偿罐内部由内封头一、内封头二和隔膜分隔开，储水腔顶部装有负压消除器，高压水室底部设有储能口，稳流腔顶部设有进水口、底部设有出水口，自来水进水管与进水口串接，稳流腔出水口与配水管连接，配水管再与主泵连接，主泵出水与供水管连接，绕过主泵、在配水管与供水管之间设有旁通管，且在旁通管上装有止回阀三，在旁通管的止回阀三之后设有连接管三与稳流补偿罐的储能口连接，配水管在旁通管及主泵之前另设有连接管一和连接管二，连接管一将稳流补偿罐的储水口与配水管连通，在连接管一上装有电磁阀，且连接管一在电磁阀与储水口之间还设有差量补偿管与连接管二连接，在差量补偿管上还装设有补偿泵及止回阀一，通过连接管二与配水管连通还有小流量补压管，小流量补压管和差量补偿管均与连接管二连接，小流量补压管的另一端与连接管三连接，在小流量补压管上装设有小流量泵及止回阀二，供水管上装设有压力检测表二及水质处理装置，在水质处理装置之后还装有流量检测装置。

2.根据权利要求1所述的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，其特征在于，稳流腔和高压气室分别位于稳流补偿罐的两端，毗邻稳流腔为储水腔，毗邻高压气室为高压水室，稳流腔与储水腔之间由内封头一隔开，储水腔与高压水室由内封头二隔开，高压水室与高压气室由隔膜隔开，隔膜装设在稳流补偿罐焊制的筒体法兰之间，内封头一和内封头二呈对向焊接在稳流补偿罐的筒体上，且内封头一的凸形面与内封头二的凸形面均处于储水腔内。

3.根据权利要求1所述的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，其特征在于，储水腔底部设有水位传感器。

4.根据权利要求1所述的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，其特征在于，高压水室顶部设有压力表。

5.根据权利要求1所述的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，其特征在于，在高压气室设有充气嘴。

6.根据权利要求1所述的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，其特征在于，在自来水进水管上沿水流方向顺次装设有压力检测表一、过滤器、流量调节阀和倒流防止器。

7.根据权利要求1所述的设置辅泵的管网差量补偿节能供水设备，其特征在于，所述主泵为1～4台并联设置，补偿泵和小流量泵各设置1台。