CN112343808B - 一种户外双水泵防冻控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种户外双水泵防冻控制系统，包括由并联的两台水泵组成的机组，其特征在于，在机组入口管路上设置压力变送器A和温度变送器；在机组出口管路上设置压力变送器B和气压罐；所述的机组入口管路和机组出口管路之间还连接一条内循环管路，内循环管路上设置电磁阀；机组入口管路、机组出口管路和内循环管路上都包覆加热模块；两台水泵、压力变送器A、压力变送器B、温度变送器、加热模块和电磁阀电连接控制柜中的控制系统；所述控制系统通过对压力变送器A、压力变送器B和温度变送器监测数据的比对，控制两台水泵、加热模块和电磁阀的开启与关闭，以实现管路内的自来水不结冰。

Description

一种户外双水泵防冻控制系统

技术领域

本发明涉及一种户外双水泵防冻控制系统，属于户外水泵泵站防冻技术领域。

背景技术

目前户外景观机组(泵站)防冻措施均采用橡塑棉包裹管道、阀门及水泵，此种方式虽然能起到一定的防冻作用，但仍有冻结风险，尤其是在北方地区凌晨时刻，居民小区基本没有用水的情况下，自来水结冰风险会极大提升，户外景观机组被破坏的风险也将极大提升，尤其是在夜间的时候，因为用户端不使用自来水，在北方低温地区，管路十分容易发生冰冻的情况，从而影响到居民小区生活用水供水。

发明内容

本发明针对北方低温地区，采用传统保温方式，泵站依然存在很高的冰冻风险的问题，提供一种户外双水泵防冻控制系统。本发明要解决的主要技术问题是为确保户外景观机组管道、阀门、水泵在使用过程中，尤其是在夜间无用户使用的时候，保证管道中无冻结风险，以彻底保障居民小区生活用水供水。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种户外双水泵防冻控制系统，包括由并联的两台水泵组成的机组，其特征在于，在机组入口管路上设置压力变送器A和温度变送器；在机组出口管路上设置压力变送器B和气压罐；所述的机组入口管路和机组出口管路之间还连接一条内循环管路，内循环管路上设置电磁阀；机组入口管路、机组出口管路和内循环管路上都包覆加热模块；两台水泵、压力变送器A、压力变送器B、温度变送器、加热模块和电磁阀电连接控制柜中的控制系统；所述控制系统通过对压力变送器A、压力变送器B和温度变送器监测数据的比对，控制两台水泵、加热模块和电磁阀的开启与关闭，以实现管路内的自来水不结冰。其中控制系统采用PLC控制系统。

在上述技术方案的基础上，本发明为了达到使用的方便以及装备的稳定性，还可以对上述的技术方案作出如下的改进：

进一步，压力变送器A检测机组入口管路上自来水管网实测压力Pn，压力变送器B检测机组出口管路上机组出口实测压力Px，温度变送器实测管路内自来水的温度T；另设定自来水管网超低压报警压力P0、自来水管网设定压力P1、供水启动压力P2、供水设定压力P3和超高报警停泵压力P4；当自来水温度范围1.5℃＜T≤3℃时，机组运行方式为加热模式运行和Ⅰ级防冻模式运行；当自来水温度范围T≤1.5℃时，机组运行方式为加热模式运行和Ⅱ级防冻模式运行。

进一步，所述Ⅰ级防冻模式为：

a1强制启动1台水泵，延时3s后，开启内循环管路上的电磁阀，机组出口管路内自来水由内循环管路泄压至机组入口管路，水泵通过变频运转将机组入口管路自来水输送至机组出口管路，维持机组出口管路压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰；

a2自动调整水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3；

a3水泵运转时需轮换运转，轮换时间1min。

进一步，所述Ⅱ级防冻模式为：

b1强制启动2台水泵，延时3s后，开启内循环管路上的电磁阀，机组出口管路自来水由内循环管路泄压至机组入口管路，水泵通过变频运转将机组入口管路自来水输送至机组出口管路，维持机组出口管路压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰；

b2自动调整2台水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3。

进一步，所述的加热模式运行：

c1机组运行时，通过温度变送器实时检测自来水温度；

c2当自来水温度T＜4℃时，延时一段时间后，加热模块启动，对机组管路、水泵进行加热；

c3当自来水温度T＞6℃时，延时一段时间后，加热模块关闭，停止加热。

进一步，所述的机组入口管路上沿进水流向依次设置检修闸阀、Y型过滤器和倒流防止器。

进一步，所述的两台水泵各自的支路上分别设置有一对检修阀和一个止回阀；所述内循环管路上还设置有电磁阀。

本发明的优点在于：

1.户外景观机组户外放置、内部空间有限，传统保温棉防冻方式施工困难，本发明防冻系统施工便捷，减少操作难度。

2.本发明防冻系统较传统保温棉防冻方式，更加安全可靠，实用性更强，能彻底解决户外景观机组防冻问题。

附图说明

图1为本申请一种户外双水泵防冻控制系统的结构示意图；

图2为泵性能曲线图。

附图标记记录如下：1-水泵，2-压力变送器A，3-温度变送器，4-压力变送器B，5-气压罐，6-加热模块，7-电磁阀，8-控制柜，9-检修阀，10-止回阀，11-检修闸阀，12-Y型过滤器，13-倒流防止器，21-机组入口管路，22-机组出口管路，23-内循环管路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种户外双水泵防冻控制系统(参见图1、图2)，包括由并联的两台水泵1组成的机组，在机组入口管路21上设置压力变送器A2和温度变送器3；在机组出口管路22上设置压力变送器B4和气压罐5；所述的机组入口管路21和机组出口管路22之间还连接一条内循环管路23，内循环管路23上设置电磁阀7；机组入口管路21、机组出口管路22和内循环管路23上都包覆加热模块6；两台水泵1、压力变送器A2、压力变送器B4、温度变送器3、加热模块6和电磁阀7电连接控制柜8中的控制系统；所述控制系统通过对压力变送器A2、压力变送器B4和温度变送器3监测数据的比对，控制两台水泵1、加热模块6和电磁阀7的开启与关闭，以实现管路内的自来水不结冰。

在上述的实施例中：

压力变送器A2检测机组入口管路21上自来水管网实测压力Pn，压力变送器B4检测机组出口管路22上机组出口实测压力Px，温度变送器3实测管路内自来水的温度T；另设定自来水管网超低压报警压力P0、自来水管网设定压力P1、供水启动压力P2、供水设定压力P3和超高报警停泵压力P4；当自来水温度范围1.5℃＜T≤3℃时，机组运行方式为加热模式运行和Ⅰ级防冻模式运行；当自来水温度范围T≤1.5℃时，机组运行方式为加热模式运行和Ⅱ级防冻模式运行；

所述Ⅰ级防冻模式为：

a1)强制启动1台水泵，延时3s后，开启内循环管路23上的电磁阀7，机组出口管路22内自来水由内循环管路23泄压至机组入口管路21，水泵1通过变频运转将机组入口管路21自来水输送至机组出口管路22，维持机组出口管路22压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰；

a2)自动调整水泵1的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3；

a3)水泵运转时需轮换运转，轮换时间1min。例：其中第一台水泵启动，连续运转1min后，第二台水泵停止运转；第二台水泵启动，连续运转1min后，第二台水泵停止运转，第一台水泵启动，交替运转；

所述Ⅱ级防冻模式为：

b1)强制启动2台水泵，延时3s后，开启内循环管路23上的电磁阀7，机组出口管路22自来水由内循环管路23泄压至机组入口管路21，水泵1通过变频运转将机组入口管路21自来水输送至机组出口管路22，维持机组出口管路22压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰；

b2)自动调整2台水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3。

所述的加热模式运行：

c1)机组运行时，通过温度变送器3实时检测自来水温度；

c2)当自来水温度T＜4℃时，延时一段时间后，加热模块6启动，对机组管路、水泵进行加热；

c)3当自来水温度T＞6℃时，延时一段时间后，加热模块关闭，停止加热。

为了便于机组的检修维护：

机组入口管路21上沿进水流向依次设置检修闸阀11、Y型过滤器12和倒流防止器13；两台水泵1各自的支路上分别设置有一对检修阀9和一个止回阀10；所述内循环管路23上还设置有电磁阀7。

以下，以户外景观机组具体解释系统的运行原理：

一、参数值解释：

如图2所示，Qx机组出口实测流量，Px机组出口实测压力，Pn自来水管网实测压力，P0自来水管网超低压报警压力，P1自来水管网设定压力，P2供水启动压力，P3供水设定压力，P4超高报警停泵压力，T温度变送器实测自来水温度。

二、系统设置了四种运行模式：

1.基础模式运行：

a.景观机组运行时，应根据当地自来水管网压力最低值，设定限定压力P1；根据用户要求供水压力，设定出口压力恒定值P3。控制柜(采用变频控制柜)通过机组进口压力变送器A2实时检测自来水管网压力，通过机组出口压力变送器B4实时检测机组出口供水压力Px。

b.当自来水管网实测压力Pn≥P1时(具体控制流程请参照c.步骤①～⑧)；

当自来水管网实测压力P0＜Pn＜P1时，景观机组报警，提示自来水管网供水压力不足；当自来水管网实测压力Pn＜P0时，延时一段时间，设备停止运转；当Pn≥P0时，设备恢复运转。

c.景观机组通过机组出口压力变送器B4，实时检测机组出口压力Px，控制泵的启停及泵运转台数，维持机组出口压力Px＝P3，控制流程如下：

①随着用水流量的增大，出口压力逐渐降低，当出口压力Px低于启动压力P2，并持续启动延时时间后，启动第1台水泵变频运转；

②自动调整第1台水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3；

③当第1台水泵达到最大转速，仍达不到设定压力P3时，持续启动延时时间后，变频启动第2台水泵；

④自动调整2台水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3；

⑤当用水需求量减少了，水泵的运转速度降到了最低频率(Fmin)，持续停止延时时间后，自动停止一台水泵；

⑥随着用水需求量的继续减少，只有一台水泵运转时，当速度降到了最低频率(Fmin)，持续停止延时时间后，停止此水泵，景观机组停止运行；

⑦水泵运行时需轮换运行，轮换时间间隔1h。例：第1台水泵连续运转时间达到1h，且第2台水泵未启动，则第1台水泵停止运行，第2台水泵启动；

⑧当机组出口压力PX达到P4时，并持续停止延时时间后，水泵停止运行。

2.加热模式运行：

c1.景观机组运行时，通过温度变送器3实时检测自来水温度；

c2.当自来水温度T＜4℃时，延时一段时间后，加热模块2启动，对机组管路、泵进行加热；

c3.当自来水温度T＞6℃时，延时一段时间后，加热模块2关闭，停止加热。

3.Ⅰ级防冻模式运行：

a1.强制启动1台水泵，延时3s后，开启内循环管路23电磁阀7，机组出口管路22自来水由内循环管路23泄压至机组入口管路21，水泵通过变频运转将机组入口管路21自来水输送至机组出口管路22，维持机组出口管路22压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰，因为当机组能的自来水始终处于流动状态的时候，机组内的自来水就不会结冰，整条管路中的水，也不容易结冰；

a2.自动调整水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3。

a3.水泵运转时需轮换运转，轮换时间1min。例：第一台水泵启动，连续运转1min后，第一台水泵停止运转；第二台水泵启动，连续运转1min后，第二台水水泵停止运转，第一台水泵启动，交替运转。

4.Ⅱ级防冻模式运行：

b1.强制启动2台水泵，延时3s后，开启内循环管路23电磁阀7，机组出口管路自来水由内循环管路泄压至机组入口管路，水泵通过变频运转将机组入口管路自来水输送至机组出口管路，维持机组出口管路压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰。

b2.自动调整2台水泵的运转速度，使出口压力稳定在设定压力值P3。

三、运行：

1.当自来水温度范围T≥4℃时，机组运行方式为基础运行。

2.当自来水温度范围3℃＜T＜4℃时，机组运行方式为基础运行结合加热模式运行。

3.当自来水温度范围1.5℃＜T≤3℃时，机组运行方式为加热模式运行结合Ⅰ级防冻模式运行或基础模式运行。

1)当自来水温度T≤3℃时，加热模式已经启动。(加热模块启动条件：自来水温度T＜4℃，停止条件：自来水温度T＞6℃)。

2)当自来水温度T≤3℃时，判断是否所有泵均停止运行，若有泵持续运转供水，则此时机组运行方式为加热模式结合基础模式运行，保持现有运行模式不变。若所有泵均停止运行，则跳出基础运行进入Ⅰ级防冻模式运行，此时机组运行方式为加热模式结合Ⅰ级防冻模式运行。

3)Ⅰ级防冻模式退出条件：

当机组出口检测压力PX＜P2时，并持续停止延时时间后，关闭内循环管路电磁阀，系统退出Ⅰ级防冻模式运行，进入基础模式结合加热模式运行。

若自来水温度T≥6℃，则关闭内循环管路电磁阀，系统退出Ⅰ级防冻模式运行，同时加热模块关闭退出加热模式，系统进入基础运行模式。

若自来水温度T≥4℃，且系统处于Ⅰ级防冻模式连续运行时间≥1h，则关闭内循环管路电磁阀，系统退出Ⅰ级防冻模式运行，进入基础运行模式结合加热模式运行。

4.自来水温度范围T≤1.5℃时，机组运行方式为加热模式运行结合Ⅱ级防冻模式运行。

当自来水温度T≤1.5℃时，加热模式已经启动。(加热模块启动条件：自来水温度T＜4℃，停止条件：自来水温度T＞6℃)。

当自来水温度T≤1.5℃时，则跳出基础运行或Ⅰ级防冻模式运行，进入Ⅱ级防冻模式运行。此时内循环管路电磁阀开启或保持开启，两台水泵同时启动、同频运转，维持出口压力恒定。

Ⅱ级防冻模式退出判断条件：

当自来水温度T＞3℃，则系统退出Ⅱ级防冻模式，进入Ⅰ级防冻模式结合加热模式运行。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种户外双水泵防冻控制系统，包括由并联的两台水泵(1)组成的机组，其特征在于，在机组入口管路(21)上设置压力变送器A(2)和温度变送器(3)；在机组出口管路(22)上设置压力变送器B(4)和气压罐(5)；所述的机组入口管路(21)和机组出口管路(22)之间还连接一条内循环管路(23)，内循环管路(23)上设置电磁阀(7)；机组入口管路(21)、机组出口管路(22)和内循环管路(23)上都包覆加热模块(6)；两台水泵(1)、压力变送器A(2)、压力变送器B(4)、温度变送器(3)、加热模块(6)和电磁阀(7)电连接控制柜(8)中的控制系统；所述控制系统通过对压力变送器A(2)、压力变送器B(4)和温度变送器(3)监测数据的比对，控制两台水泵(1)、加热模块(6)和电磁阀(7)的开启与关闭，以实现管路内的自来水不结冰；

压力变送器A(2)检测机组入口管路(21)上自来水管网实测压力Pn，压力变送器B(4)检测机组出口管路(22)上机组出口实测压力Px，温度变送器(3)实测管路内自来水的温度T；另设定自来水管网超低压报警压力P0、自来水管网设定压力P1、供水启动压力P2、供水设定压力P3和超高报警停泵压力P4；当自来水温度范围1.5℃＜T≤3℃时，机组运行方式为加热模式运行和Ⅰ级防冻模式运行；当自来水温度范围T≤1.5℃时，机组运行方式为加热模式运行和Ⅱ级防冻模式运行；

所述Ⅰ级防冻模式为：

a1)强制启动1台水泵，延时3s后，开启内循环管路(23)上的电磁阀(7)，机组出口管路(22)内自来水由内循环管路(23)泄压至机组入口管路(21)，水泵(1)通过变频运转将机组入口管路(21)自来水输送至机组出口管路(22)，维持机组出口管路(22)压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰；

a2)自动调整水泵(1)的运转速度，使出口压力稳定在供水设定压力P3；

a3)水泵运转时需轮换运转，轮换时间1min。

2.根据权利要求1所述的户外双水泵防冻控制系统，其特征在于，所述Ⅱ级防冻模式为：

b1)强制启动2台水泵，延时3s后，开启内循环管路(23)上的电磁阀(7)，机组出口管路(22)自来水由内循环管路(23)泄压至机组入口管路(21)，水泵(1)通过变频运转将机组入口管路(21)自来水输送至机组出口管路(22)，维持机组出口管路(22)压力恒定，往复运行从而形成闭式循环加热系统，防止系统结冰；

b2)自动调整2台水泵的运转速度，使出口压力稳定在供水设定压力P3。

3.根据权利要求1所述的户外双水泵防冻控制系统，其特征在于，所述的加热模式运行为：

c1)机组运行时，通过温度变送器(3)实时检测自来水温度；

c2)当自来水温度T＜4℃时，延时一段时间后，加热模块(6)启动，对机组管路、水泵进行加热；

c3)当自来水温度T＞6℃时，延时一段时间后，加热模块关闭，停止加热。

4.根据权利要求1所述的户外双水泵防冻控制系统，其特征在于，所述的机组入口管路(21)上沿进水流向依次设置检修闸阀(11)、Y型过滤器(12)和倒流防止器(13)。

5.根据权利要求1所述的户外双水泵防冻控制系统，其特征在于，所述的两台水泵(1)各自的支路上分别设置有一对检修阀(9)和一个止回阀(10)。

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