CN105735424A - 一种给水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有能量回收装置的无负压给水系统，包括：稳流补偿器、真空抑制器、透平式能量回收装置、控制器、负压表、压力传感器、过滤器、倒流防止器、清洗排污阀、止回阀、阀门、旁通管和水泵。能量回收装置利用废水的能量给给水系统增压，降低了整个给水系统系统的能耗。给水系统通过旁通管路充分利用自来水管网的压力，进一步降低给水系统的能耗。另外给水系统中的水泵电机采用变频电机，给水系统由控制器通过调节水泵电机的转速控制给水系统的流量和系统压力，相对与传统的给水系统，降低了给水系统运行成本，降低了给水系统的能耗。本发明的给水系统是一种低能耗节能环保的给水系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种给水系统，尤其设计一种具有能量回收装置的给水系统，以及一种用于该给水系统的能量回收装置。能量回收装置为离心原理工作的透平，给水系统为一种与市政供水管网联接的无负压给水系统。
背景技术
无负压给水系统是一种直接与市政供水管网联接、在市政管网剩余压力基础上串联叠压供水而确保市政管网压力不小于设定保护压力的二次加压给水系统，其充分利用管网压力，系统封闭，杜绝水质二次污染，是高层建筑供水设计的新型增压稳流装置。根据稳流补偿器的类型，目前市场上主要有罐式无负压给水系统与箱式无负压给水系统。目前环境污染越来越严重，这就迫切的需要开发更加节能环保的低耗能产品，对给水系统的要求也是一样。本发明的目的是提供一种低能耗的给水系统。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有能量回收装置的无负压给水系统，所述无负压给水系统包括：
稳流补偿器,作为自来水的缓冲，保证给水系统不产生负压；
安装在所述稳流补偿器上的负压表，用于测量所述稳流补偿器中的真空度；
安装在所述稳流补偿器上的真空抑制器，防止所述稳流补偿器出现真空状态；
安装在所述稳流补偿器底部的清洗排污阀，用做清洗所述稳流补偿器的排水阀；
所述稳流补偿器分别通过进水管路与出水管路连接至给水管网与增压系统，所述增压系统连接至用户管网；
所述进水管路上设置有过滤器及倒流防止器，所述过滤器用于过滤水中的固态颗粒物，所述倒流防止器用于防止给水系统中的水倒流入给水管网；
所述增压系统包括：变频水泵机组与能量回收装置；
所述变频水泵机组包括：并列设置的水泵，用于所述给水系统增压流体的机械；阀门，用于连通或断开所述水泵与用户管网；止回阀，防止所述变频水泵机组中的水倒流入稳流补偿器；压力传感器，测量所述变频水泵机组上游和下游的压力；
还包括与所述变频水泵机组并列的旁通管，用于不经过所述水泵直接连通所述稳流补偿器与用户管网；
所述能量回收装置，其用于回收废水管网中的能量，并通过能量输出端将回收的能量输送至所述变频水泵机组以增加用户管网的压力并降低系统能耗；
还包括控制器，用于检测所述稳流补偿器真空度，接受所述变频水泵机组上游和下游压力传感器的信号，并通过对所述压力传感器信号的处理控制所述水泵启停的台数和调节所述水泵的转速。
其中，所述控制器分别与所述稳流补偿器的负压表及真空抑制器连接，通过检测所述负压表的真空度以通过真空抑制器调节所述稳流补偿器的真空度。
其中，所述控制器分别与所述变频水泵机组上游和下游的压力传感器连接，通过接受上游及下游的压力传感信号实现对所述水泵的启停及转速控制。
其中，所述变频水泵机组由2-6台并列的变频水泵组成。
其中，所述能量回收装置为透平式能量回收装置，其包括透平端和水泵端；所述透平端包括蜗壳以及设置在所述蜗壳内的透平，所述水泵端包括泵壳以及设置在所述泵壳内的叶轮，所述蜗壳与泵壳通过中间体连接，所述中间体内沿轴向通过轴承设置有转子轴，所述转子轴的两端分别与所述叶轮和透平连接。
从市政管网引来的进水管直接联接到稳流补偿器的进水口，稳流补偿器的出水口联接到变频水泵机组的进水管，变频水泵机组的出水管与用户管网联接，直接向用户管网供水。给水系统的主要功能包括：
(1)变频恒压供水：当市政管网供水量大于用户用水量时，无负压给水系统变频恒压供水，此时稳流补偿器中存储一定量的承压水；
(2)消除负压：当用户用水量增加导致市政管网与稳流补偿器联接处压力下降，当压力降低到相对压力以下时，在稳流补偿器中形成负压，真空抑制器的进气阀门打开，大气进入稳流补偿器，压力与大气相同，负压被消除；当水位下降到设定值时，液位控制器将控制信号传递给控制器中的控制系统，控制变频水泵机组停止工作，用户停水；当用户用水量减小时，稳流补偿器中水位上升，气体从真空抑制器排气阀门排除，压力恢复正常后，变频水泵机组重新自动启动，恢复供水；
(3)停水停机功能：当市政管网停水时，变频水泵机组在控制器控制下自动停止运行，市政管网供水恢复后，自动启动重新恢复正常供水；
(4)小流量休眠功能：用户不用水或用水量很小时设备自动进入休眠状态(停机)并保持供水压力，用户恢复用水时系统自动唤醒，恢复正常供水；
(5)停电继续供水：当小区停电时，由市政管网继续向低区用户供水，停电不停水；设备恢复供电后，自动启动，恢复正常供水。
本发明的无负压给水系统由于结构紧凑，占地面积相对较小，因而节约设备投资成本；给水系统为全密封结构，采用食品级不锈钢对过流部件进行制作，因而不会有水质污染的现象发生；设备和自来水管网的联接属于直接串接，也就是在自来水厂进行一次供水管网压力的条件下在对所需的压力进行叠加，根据压力的不足进行适当的增加，促使管网的余压得到充分利用；无负压给水系统一般采用水泵并联供水的方法，在用户用水低峰期时，能够对城市一次供水压力进行利用，可以不对泵进行启动或只对一台泵进行启动并升高或降低转速的方法，从而实现用户用水的需求，当用水高峰期来临时可启动其他泵，所以设备整个运行过程中运行成本得到有效的降低；无负压叠压给水系统属于微机全自动变频控制，对故障检测、技术诊断及报警提醒等较为完善，促使设备管理及维护过程相对简便。
无负压叠压给水系统属于成套供应体系，因此用户只需对进出口水管进行联接即可使用，安装简单，施工周期短且安装便捷。
本发明的一个重要特点是水力透平式能量回收装置利用废水能量进一步降低了无负压给水系统的能耗，因而本发明的无负压给水系统是低能耗的环保给水系统。
水力透平式能量回收装置采用离心泵工作原理，其由安装叶轮的水泵侧和安装透平的透平侧组成，叶轮和透平之间通过一根中心转子轴相联接，经过“压能-机械能-压能”两步转换过程，废水系统排出的废水直接冲击透平驱动转子轴把压力能转换为机械能，通过转子轴把机械能传递到水泵侧的叶轮，叶轮再通过转动把机械能转换为压力能，对管网给水实施增压，通过泵壳流道送入用户管网系统，废水冲击透平驱动转子轴后，通过蜗壳进入废水管网：一方面，废水系统和给水系统物理上是独立的，防止了给水系统的污染；另一方面，水力透平式能量回收装置完全由废水提供能量，不需要外加电能。水力透平的一个特点是流程简易，安装维护方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例所公开的一种给水系统结构示意图；
图2为本发明实施例所公开的透平式能量回收装置结构示意图。
图中数字表示：
1.稳流补偿器2.真空抑制器3.透平式能量回收装置
4.控制器5.负压表6.压力传感器
7.过滤器8.倒流防止器9.清洗排污阀
10.止回阀11.阀门12.旁通管
13.水泵30.泵壳31.水泵叶轮
32.转子轴33.轴承34.透平
35.蜗壳36.中间体
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明一种给水系统的示意图，如图所示，本发明的一种给水系统具体包括：稳流补偿器1、真空抑制器2、透平式能量回收装置3、控制器4、负压表5、压力传感器6、过滤器7、倒流防止器8、清洗排污阀9、止回阀10、阀门11、旁通管12及对应的数台并列的水泵13。
具体的，一种给水系统，其入口与市政给水管网相连，水流由过滤器7过滤后经过倒流防止器8进入稳流补偿器1入口，稳流补偿器1的顶部装有真空抑制器2和负压表5，稳流补偿器1的底部装有清洗排污阀9；稳流补偿器1出口与变频水泵机组联接，变频水泵机组由一般由2-6台水泵13、联接管路、压力传感器6、阀门11和止回阀10组成；变频水泵机组的上游和下游都配置了压力传感器6；透平式能量回收装置3与废水管网联接，利用废水的能量给给水系统增压。根据变频水泵机组压力传感器6传回的信号与给水系统设定压力信号比较的差值，控制器4调节变频水泵13启停的台数和水泵13的转速，从而调节变频水泵机组的输出压力，直到输出压力达到设定压力的容许范围为止，变频水泵机组从而根据系统要求把水送入用户管网；给水系统利用透平式能量回收装置3回收的废水机械能，从而降低了给水系统的能耗。
其具体控制原理为：
水泵13进水口与稳流补偿器1联接，控制器4时刻检测给水系统的输入和输出压力，通过稳流补偿器1与压力检测保证稳流补偿器1内不产生负压，保证自来水管网压力的正常；当出口流量大于入口流量时，稳流补偿器1液位下降，下降到一定低水位位置，水泵13将延时停机，当水位恢复后，水泵13自动恢复运行。
当自来水的管网压力p1低于用户需要的设定压力p时，控制器4自动的控制变频水泵13启停的台数和水泵13的转速运行，直到给水系统输出压力p2＝p；当p2＞p时，水泵13减速运行；当p2＜p时，水泵加速运行；当p2＝p时，给水系统进行自动的无用水检测，然后自动停机；当p2＜p时，水泵自动恢复运行；当需要的设定压力p小于入口压力p1时，系统不启动，由市政给水管网通过旁通管12直接给用户管网供水。
当用户用水量增加导致市政管网与稳流补偿器1联接处压力下降，在稳流补偿器1中形成负压，控制系统根据负压表5反馈的信号打开真空抑制器2的进气阀门，大气进入稳流补偿器1，稳流补偿器1内的压力与大气压力相同，负压被消除；当水位下降到设定值时，液位控制器将控制信号传递给控制器4中的控制系统，变频水泵机组停止工作，用户停水；当用户用水量减小时，稳流补偿器1中水位上升，气体从真空抑制器2排气阀门排出，压力恢复正常后，变频水泵机组重新自动启动，恢复供水。
图2为本发明透平式能量回收装置3的示意图，透平式能量回收装置3由安装叶轮31的水泵侧和安装透平34的透平侧组成，叶轮31和透平34间由一根转子轴32通过一对轴承33支撑在回收装置的中间体36上；废水系统排出的废水直接冲击透平34驱动转子系统把压力能转换为机械能(轴功)，透平34通过转子轴32把机械能传递到水泵侧的叶轮31，叶轮31再通过转动把机械能转换为压力能，对管网给水实施增压并通过泵壳30送入用户管网系统；废水冲击透平34驱动转子系统后，通过蜗壳35进入废水管网：一方面，废水系统和给水系统物理上是独立的，防止了给水系统的二次污染；另一方面，水力透平式能量回收装置完全由废水提供能量。本发明的给水系统是一种低能耗环保节能的给水系统。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种给水系统，其特征在于，包括：
稳流补偿器，作为自来水的缓冲，保证给水系统不产生负压；
安装在所述稳流补偿器上的负压表，用于测量所述稳流补偿器中的真空度；
安装在所述稳流补偿器上的真空抑制器，防止所述稳流补偿器出现真空状态；
安装在所述稳流补偿器底部的清洗排污阀，用做清洗所述稳流补偿器的排水阀；
所述稳流补偿器分别通过进水管路与出水管路连接至市政给水管网与增压系统，所述增压系统连接至用户管网；
所述进水管路上设置有过滤器及倒流防止器，所述过滤器用于过滤水中的固态颗粒物，所述倒流防止器用于防止给水系统中的水倒流入市政给水管网；
所述增压系统包括：变频水泵机组与能量回收装置；
所述变频水泵机组包括：并列设置的水泵，用做所述给水系统增压流体的机械；阀门，用于连通或断开所述水泵与用户管网；止回阀，防止所述变频水泵机组中的水倒流入所述稳流补偿器；压力传感器，测量所述变频水泵机组上游和下游的压力；
还包括与所述变频水泵机组并列的旁通管，用于不经过所述水泵直接连通所述稳流补偿器与用户管网；
所述能量回收装置，其用于回收废水管网中的能量，并通过能量输出端将回收的能量输送至所述变频水泵机组以增加用户管网的压力并降低系统能耗；
还包括控制器，用于检测所述稳流补偿器真空度，接受所述变频水泵机组上游和下游压力传感器的信号，并通过对所述压力传感器信号的处理控制所述水泵启停的台数和调节所述水泵的转速。
2.根据权利要求1所述的一种给水系统，其特征在于，所述控制器分别与所述稳流补偿器的负压表及真空抑制器连接，通过检测所述负压表的真空度以通过所述真空抑制器调节所述稳流补偿器的真空度。
3.根据权利要求1所述的一种给水系统，其特征在于，所述控制器分别与所述变频水泵机组上游和下游的压力传感器连接，通过接受上游及下游的压力传感信号实现对所述水泵的启停及转速控制。
4.根据权利要求3所述的一种给水系统，其特征在于，所述变频水泵机组由2-6台并列的变频的所述水泵组成，用于单独或同时工作。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种给水系统，其特征在于，所述能量回收装置为透平式能量回收装置，其包括透平端和水泵端；
所述透平端包括蜗壳以及设置在所述蜗壳内的透平，所述水泵端包括泵壳以及设置在所述泵壳内的叶轮，所述蜗壳与泵壳通过中间体连接，所述中间体内沿轴向通过轴承设置有转子轴，所述转子轴的两端分别与所述叶轮和透平连接。
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