CN106320452A - 一种自动控制供水系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动控制供水系统及方法，包括水池、供水主管及自动控制系统，其中自动控制系统包括基座、设于基座上的水泵、设于基座上且与水泵相连的稳压罐及控制柜，水泵包括大水泵及小水泵，大水泵及小水泵并联后一端与水池相连接，且另一端与稳压罐相连接，大水泵及小水泵与稳压罐之间分别设有压力表，压力表设有双向触发器。本发明能实现智能化供水，有用水需求时水泵自动启动，不用水不启动，用水量小时启动小水泵，用水量大时启动大水泵，本发明设备系统安全可靠，结构简单，便于安装，方便运输，易于制作与操作，技术难度小，设备运行智能化，节约成本，减少浪费。

Description

一种自动控制供水系统及方法

技术领域

本发明属于工程生产供水领域，具体的说涉及一种自动控制供水系统及方法。

背景技术

传统的工程施工生产用水都是由市政供水至水池后采用一台大功率增压水泵增压供水到施工楼层，由于必须满足工地最大建筑高度和消防用水要求，经常出现“大马拉小车”现象，特别是晚上少量工人加班水泵仍然要不停运转，下班后常常无人关水泵，容易造成电能的极大浪费，增压水泵无输出运转过热损坏，给工程造成较大损失。

上述缺陷，值得解决。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种自动控制供水系统及方法。

本发明技术方案如下所述：

一种自动控制供水系统的装置，包括水池及供水主管，其特征在于，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括基座、设于所述基座上的水泵、设于所述基座上且与所述水泵相连的稳压罐及控制柜，所述水泵包括大水泵及小水泵，所述大水泵及所述小水泵并联后一端与所述水池相连接，且另一端与所述稳压罐相连接，所述大水泵及所述小水泵与稳压罐之间分别设有压力表，所述压力表设有双向触发器。

进一步的，所述大水泵及所述小水泵通过所述压力表分别与所述控制柜相连。

进一步的，所述水泵与所述压力表之间分别设有止回阀，所述压力表与稳压罐之间分别设有检修阀。

进一步的，所述基座设有吊耳、万向轮。

进一步的，所述水池设有低位浮球控制阀。

一种自动控制供水系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据最大供水高度，计算出压力表处最大静水压强，P＝ρgh；

(2)设定最大用水量，计算流体速度及流体压强，利用伯努利方程式，设定压力表最大压力值；

(3)设定水泵触发压力值包括小水泵触发压力值及大水泵触发压力值，设定水泵终止压力值，包括小水泵终止压力值及大水泵终止压力值；

(4)通过压力表区间范围值实现所述压力表铜指针进行所述水泵开关触发；当压力表值达到小水泵触发值时，压力表铜指针触发小水泵开关，进行小水泵供水；当压力表值达到大水泵触发值时，压力表铜指针触发大水泵开关，进行大水泵供水；当压力表值达到水泵终止压力值，水泵开关断开，水泵停止供水。

进一步的，所述压力表最大压力值大于所述最大静水压强。

进一步的，所述步骤(2)中：

计算流体速度，v＝V÷V₁÷T，其中V为每小时供水量体积，V₁为供水管内径1米圆柱体积，T为时间，单位为秒；

伯努利方程式：p+1/2ρv2+ρgh＝C，式中p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量；根据伯努利方程式可知，流速越快，管内压强反而降低，根据伯努利方程式可知，流速越快，管内压强反而降低；

计算流体压强：

根据加速度a＝(v-0)/t＝v/t；

m＝ρV＝ρQt；

Q＝Av；

F＝ma＝ρQt×v/t＝ρQv＝ρAv²；

可得出：P＝F/A＝ρv²

其中P为压强，F为受力，ρ为密度，a为加速度，v为流速，V为体积，m为质量，Q为流量，A为截面积，单位均为国际标准单位。

根据上述方案的本发明，其有益效果在于本发明能实现智能化供水，有用水需求时水泵自动启动，不用水不启动，用水量小时启动小水泵，用水量大时启动大水泵，本发明设备系统安全可靠，结构简单，便于安装，方便运输，易于制作与操作，技术难度小，设备运行智能化，节约成本，减少浪费。

附图说明

图1为本发明的自动控制供水系统原理图；

图2为本发明的基座结构示意图；

图3为本发明的工艺流程图；

图4为本发明的控制柜接线原理图。

在图中，1、大水泵安装区；2、小水泵安装区；3、稳压罐安装区；P1、大水泵压力表；P2、小水泵压力表；S、止回阀；C、检修阀；H1、压力表接线点；H2、自动合闸；H3、手动合闸；H4、启动指示；H5、停止指示；KM、接触器；KT、时间继电器；KA、中间继电器；FR、热继保护器；SB、按钮。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：

如图1-3所示，一种自动控制供水系统的装置，包括水池及供水主管及自动控制系统，自动控制系统包括基座、设于基座上的水泵、设于基座上且与水泵相连的稳压罐及控制柜，水泵包括大水泵及小水泵，大水泵及小水泵通过并联分别与水池及稳压罐相连，大水泵及小水泵与稳压罐之间分别设有大水泵压力表P1及小水泵压力表P2，大水泵压力表P1及小水泵压力表P2分别设有双向触发器。

大水泵及小水泵分别通过大水泵压力表P1及小水泵压力表P2与控制柜相连。水泵与压力表之间分别设有止回阀S，大水泵压力表P1及小水泵压力表P2与稳压罐之间分别设有检修阀C。基座设有吊耳、万向轮，方便运输安装。水池设有低位浮球控制阀，实时监控水池水位，以免出现水池供水不及时造成水泵空转。

一种自动控制供水系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据最大供水高度，计算出压力表处最大静水压强，P＝ρgh，以我司施工过的工程4#住宅楼为例，用水量最大时间段为早上6-8时，平均每小时用水量达到7.2m³，采用Φ50镀锌管供水，建筑物最大高度81米，根据液体压强公式，楼底静水压强P＝ρgh＝1000*10*81＝0.81Mpa；

(2)设定最大用水量，计算流体速度及流体压强，利用伯努利方程式，设定压力表最大压力值，工程用水量通过实际使用情况而定，以上述工程4#住宅楼为例，用水量为7.2m³/小时，以内径Φ50镀锌管为供水管计算，

计算流体速度，v＝V÷V₁÷T；

出水口流体速度：v＝V÷V₁÷T＝7.2÷(3.14*0.025*0.025*1)÷3600＝1.0526m/s

其中V为每小时供水量体积，V₁为供水管内径1米圆柱体积，T为时间(单位为秒)；

伯努利方程式：p+1/2ρv²+ρgh＝C，式中p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量，根据伯努利方程式可知，流速越快，管内压强反而降低

计算流体压强：

根据加速度a＝(v-0)/t＝v/t；

m＝ρV＝ρQt；

Q＝Av；

可得出F＝ma＝ρQt×v/t＝ρQv＝ρAv²

即：P＝F/A＝ρv²＝1000×1.0526×1.0526＝1107.96676pa＝0.0011Mpa

(3)设定水泵触发压力值包括小水泵触发压力值及大水泵触发压力值，设定水泵终止压力值，包括小水泵终止压力值及大水泵终止压力值；

根据上述步骤(2)中1)、2)及3)可知，流速越快，管内压强反而降低，流体压强对压力表处压力影响不大，理论上小水泵触发压力值为0.8111Mpa，考虑压力表灵敏度，设置小水泵触发压力值为0.82Mpa；小水泵终止压力值为水泵最大扬程值得静水压强，以上述工程4#楼泵组为例，小水泵最大扬程高度为120m，则小水泵终止压力值为1.2Mpa；

设置大水泵触发压力值为0.81Mpa，当消防用水时，小水泵启动补水不足以满足要求，压力表压强持续降低，达到0.81Mpa启动大水泵，进行快速补水，以上述工程4#住宅楼泵组为例，大水泵最大扬程高度为150m，则大水泵终止压力值为1.5Mpa，达到1.5Mpa时，大水泵开关断开，大水泵停止供水。

(4)通过压力表区间范围值实现压力表铜指针进行水泵开关触发；采用压力表最大压力值大于最大静水压强即可，压力表内置双向触发器，当压力表值达到小水泵触发值时，压力表铜指针触发小水泵开关，进行小水泵供水；当压力表值达到大水泵触发值时，压力表铜指针触发大水泵开关，进行大水泵供水；当压力表值达到水泵终止压力值，水泵开关断开，水泵停止供水；

根据上述，当压力表值为0.82Mpa时，启动小水泵，当压力表值为1.2Mpa时，小水泵开关断开；当压力值为0.81Mpa时，启动大水泵，当压力表值为1.5Mpa时，大水泵开关断开。

综上所述，当压力表值大于0.82Mpa时，大、小水泵均不会启动；当压力表值小于0.81Mpa时，大小水泵均会启动；当压力表值处于0.81Mpa～0.82Mpa小水泵启动，大水泵不启动。

本发明设备系统安全可靠，极少出现故障，避免设备长期运行，延迟设备使用寿命；安装简单、方便，运输、吊装简单；大部分设备元件均可在市面上买到，易操作，技术难度小；一次加工成型后，可多次周转利用，节约成本；设备运行智能化，减少专人值班巡查，降低管理成本；提高设备供水电能利用率，最大限度减少浪费。

本发明具体工艺流程为：

1、基座加工，a、可采用14#槽钢焊接制作，焊接制作尺寸可根据选用水泵及气压水罐尺寸确定，以上述工程4#住宅楼为例的基座，采用矩形框基础，外围尺寸2m*1.5m，框内焊接3条横档以固定设备，横档间距根据水泵的、稳压罐等固定螺栓孔间距确定，完成大水泵安装区1、小水泵安装区2及稳压罐安装区3的制作。b、基础框加工完成后采用直径18圆钢焊接4个或者6个“U”型吊耳，采用6个吊耳可避免整体吊装时重心偏心造成倾覆。c、为降低使用过程总水泵运转噪音过大，在基座底板可安装4或6个橡胶万向轮，以便运输，万向轮应带锁死功能，并采用机械弹簧作为减震，避免使用过程中振动移位及噪音过大问题，基座结构示意图如图2所示。

2、稳压罐安装，稳压罐采用成品气压水罐，上述工程4#住宅楼中采用0.9m³容积气压水罐，通常为三个支腿，将气压罐水管口朝向水泵一侧，基础固定点采用高弹力橡胶垫减震，采用配套螺栓将气压水罐固定在基座上的稳压罐安装区3。安装完成后检查气压水罐压力表，检查是否气压失效。

3、水泵安装，上述工程4#住宅楼大水泵采用功率为18kw的水泵，小水泵采用功率为4.5kw的水泵，水泵安装区加设两条横档，并冲孔安装大水泵，为避免基座尺寸冲突，小水泵采用立式离心泵，将水泵固定在其中一条横档上。水泵安装同样采用橡胶垫减震，使用配套螺栓及钢垫片固定。

4、管件组装，通过镀锌管件、止回阀S、压力表P1、压力表P2、转换头及检修阀C等实现两台水泵出水管进行并联，再与气压水罐管口通过法兰连接。若存在管径差异当采用球阀或其他转化接头相连。

5、控制系统，控制柜采用普通配电箱，购买成品控制器进行组装，如图4所示，将压力表接线点H1、自动合闸H2、手动合闸H3、启动指示H4、停止指示H5、接触器KM、时间继电器KT、中间继电器KA、热继保护器FR及按钮SB按图连接好，压力表接线方法为YX-100。

6、调试运行，安装完成后进行试运行，安装完成后进行试运行，接通电源，大水泵高速运转，气压水罐压力快速达到设计压力值，5分钟后水泵停止运行，管网及气压罐内全部充水完毕，屋顶出水管口放水流速是否满足施工生产及外墙淋水试验水压要求，在防水试运行一段时间后，气压罐压力值减小，小水泵启动补水，说明运行正常。

7、巡检与维保，a、设备运行过程中，定期检查设备运行情况，检查气压罐压力表情况，确认气压水罐是否气体失效，若出现压力偏小，说明气压失效，此时应停止设备运行，采用补气设备对气压水罐进行补气至压力达到设计值。b、观察水泵是否频繁启动或长时间运转。若水泵频繁启动则说明气压水罐容积偏小，可选择是否增加大容积气压水罐。若水泵长时间运转不停歇，则为小水泵功率偏小，应加大功率。c、为验证设备是否节电，可安装电表，定期进行数据统计。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自动控制供水系统，包括水池及供水主管，其特征在于，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括基座、设于所述基座上的水泵、设于所述基座上且与所述水泵相连的稳压罐及控制柜，所述水泵包括大水泵及小水泵，所述大水泵及所述小水泵并联后一端与所述水池相连接，且另一端与所述稳压罐相连接，所述大水泵及所述小水泵与稳压罐之间分别设有压力表，所述压力表设有双向触发器。

2.根据权利要求1所述的自动控制供水系统，其特征在于，所述大水泵及所述小水泵通过所述压力表分别与所述控制柜相连。

3.根据权利要求1所述的自动控制供水系统，其特征在于，所述水泵与所述压力表之间分别设有止回阀，所述压力表与稳压罐之间分别设有检修阀。

4.根据权利要求1所述的自动控制供水系统，其特征在于，所述基座设有吊耳、万向轮。

5.根据权利要求1所述的自动控制供水系统，其特征在于，所述水池设有低位浮球控制阀。

6.一种自动控制供水方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)根据最大供水高度，计算出压力表处最大静水压强，P＝ρgh；

(2)设定最大用水量，计算流体速度及流体压强，利用伯努利方程式，设定压力表最大压力值；

(3)设定水泵触发压力值包括小水泵触发压力值及大水泵触发压力值，设定水泵终止压力值，包括小水泵终止压力值及大水泵终止压力值；

(4)通过压力表区间范围值实现所述压力表铜指针进行所述水泵开关触发；当压力表值达到小水泵触发值时，压力表铜指针触发小水泵开关，进行小水泵供水；当压力表值达到大水泵触发值时，压力表铜指针触发大水泵开关，进行大水泵供水；当压力表值达到水泵终止压力值，水泵开关断开，水泵停止供水。

7.根据权利要求6所述的自动控制供水系统的方法，其特征在于，所述压力表最大压力值大于所述最大静水压强。

8.根据权利要求6所述的自动控制供水系统的方法，其特征在于，所述步骤(2)中：

计算流体速度，v＝V÷V₁÷T，其中V为每小时供水量体积，V₁为供水管内径1米圆柱体积，T为时间，单位为秒；

伯努利方程式：p+1/2ρv²+ρgh＝C，式中p为流体中某点的压强，v为流体该点的流速，ρ为流体密度，g为重力加速度，h为该点所在高度，C是一个常量；根据伯努利方程式可知，流速越快，管内压强反而降低；

计算流体压强：

根据a＝(v-0)/t＝v/t；

m＝ρV＝ρQt；

Q＝Av；

F＝m.a＝ρQt×v/t＝ρQv＝ρAv²；

可得出：P＝F/A＝ρv²

其中P为流体压强，F为受力，ρ为密度，a为加速度，v为流速，V为体积，m为质量，Q为流量，A为截面积，单位均为国际标准单位。