CN112942488A - 一种节能型无负压设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能型无负压设备，包括：供水干管，管体上设有双阀位浮球阀；稳压罐，连接于双阀位浮球阀前的供水干管上；稳压罐连接有用于向用水管线供水的第一水泵，稳压罐用于保持第一水泵的进水压力稳定；水箱，与供水干管连接，设于双阀位浮球阀后方，双阀位浮球阀能根据水箱内的液位以打开或关闭；水箱连接有第二水泵，第二水泵用于将水箱内的水泵送至用户的用水管线。一种节能型无负压设备的设计方法。根据本发明实施例的二次供水节能装置及设计方法，能使供需双方实现整体优化，既保护供水企业的利益又节约箱式泵站的运行电费，节约社会资源。

Description

一种节能型无负压设备及控制方法

技术领域

本发明涉及供水装置领域，特别涉及一种节能型无负压设备及控制方法。

背景技术

当前的城市化建设中，受土地资源的限制，高层建筑已越来越普及，城市供水管网受建设成本、漏损管理等多方限制，其市政直接供水压力无法满足高层需求，因此高层建筑的供水必须实施二次加压。

当前的二次加压供水有多种方式，总体而言可分为无负压变频供水形式和箱式泵站供水形式。就当前应用情况来说，带水箱形式由于存在占地较大、水箱后期维护清理麻烦，及存在水质二次污染等风险的原因，用水单位多不愿采用，投建了水箱设备的也有闲置情况。无负压叠压供水形式，充分利用了市政压力，封闭运行又可避免污染风险，后期运行费用也低，成为优先方案；但对于供水单位来说，不设水箱的叠压抽水，会给市政供水带来极大的扰动，特别是高峰时段，易发生抢水状况，造成周边市政直供水用户压力波动过大，甚至出现无水可用的情况，其原因是管网高峰负荷全部叠加到供水系统，导致管网和水厂负荷过大，无法满足用水需求。管网压力不足迫使供水企业提高出厂压力，大大消耗了水厂的产能，增加了水厂能耗成本和管网漏损量。为此，供水企业建议用户尽可能采用水箱+泵站方式，期望水箱发挥高峰调节作用。但水箱的使用，除了水质安全隐患，还存在有压力扰动和能量浪费的问题：市政管网压力水向水箱补水时，一方面安装在供水干管上同管径浮球阀直接开启，会造成主管压力迅速下降，扰动上游管网压力；另一方面泄入到水箱内介质所蕴含的大量压力能又被白白的消耗了，没有得到利用，造成社会资源的浪费。因此，急需要一个既能全时段保障用户卫生、可靠用水，又能良好维持并充分利用供水干管压力，最大限度不浪费管网压力能的装置。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种节能型无负压设备及控制方法，将箱式泵站供水方式与无负压叠压供水方式并列运行，在促进水箱介质循环，保障水质安全的同时，又能充分利用了供水干管的管网进水水头，降低了二次供水的运行成本。

根据本发明的第一方面实施例的节能型无负压设备，包括：供水干管，连接有主进水管，所述供水干管与所述主进水管之间设有双阀位浮球阀，所述供水干管设于所述双阀位浮球阀的进水端，所述主进水管设于所述双阀位浮球阀的出水端；稳压罐，与所述供水干管连通；所述稳压罐连接有用于向用水管线供水的第一水泵，所述稳压罐用于保持所述第一水泵的进水压力稳定；水箱，设于所述主进水管远离所述双阀位浮球阀的一端，所述主进水管用于向所述水箱供水，所述双阀位浮球阀能根据所述水箱内的液位高度和双阀位浮球阀的开度设置提供不同的单位供水量；所述水箱连接有第二水泵，所述第二水泵用于将水箱内的水泵送至用户的用水管线。

根据本发明实施例的节能型无负压设备，至少具有如下有益效果：充分利用管网的富余水头向水箱供水，并将无负压叠压供水和箱式泵站组合运行，使供需双方实现整体优化，既保护供水企业的利益又节约箱式泵站的运行电费，节约社会资源。

根据本发明的一些实施例，所述水箱内设有主浮球导阀和副浮球导阀，所述主浮球导阀和所述副浮球导阀均根据所述水箱内的液位高度动作；所述双阀位浮球阀包括主阀塞和副阀塞，所述主浮球导阀用于控制所述主阀塞移动，所述副浮球导阀用于控制所述副阀塞移动。

根据本发明的一些实施例，所述双阀位浮球阀包括主阀体、副阀体和阀盖，所述副阀体设于所述双阀位浮球阀的进口端，所述阀盖压盖于所述副阀体；所述主阀塞安装于所述主阀体内，所述副阀塞安装于所述副阀体与所述阀盖的间隔内。

根据本发明的一些实施例，所述主阀体内设有阀塞座，所述主阀塞安装于所述阀塞座且能相对所述阀塞座滑动；所述主阀塞与所述阀塞座形成第一控制腔，所述第一控制腔设有与其连通的第一引压孔和第一外接孔，所述第一引压孔与所述供水干管连通，所述第一外接孔与所述主浮球导阀连接，所述主浮球导阀用于控制所述第一外接孔的通断，进而控制所述主阀塞移动。

根据本发明的一些实施例，所述副阀塞远离所述主阀体的一端与所述副阀体和所述阀盖之间形成第二控制腔，所述阀盖设有与所述第二控制腔连通的第二引压孔，所述第二引压孔与所述供水干管连通；所述副阀体设有与所述第二控制腔连通的第二外接孔，所述第二外接孔与所述副浮球导阀连接，所述副浮球导阀用于控制所述第二外接孔的通断，进而控制所述副阀塞移动。

根据本发明的一些实施例，所述第一水泵设有与之并联的第一备用水泵，所述第二水泵设有与之并联的第二备用水泵。

根据本发明第二方面实施例的节能型无负压设备控制方法，包括：多次采集区域一个时间段内的总用水量，并根据时间轴画出区域实时用水的曲线，能得到区域用水量最大的高峰时段，并根据实时用水曲线能得出一个相对稳定的区域小时平均用水量；通过比对区域实时用水量与区域小时平均用水量的大小，以控制如权利要求1～6所述的节能型无负压设备中所述第一水泵与所述第二水泵的运转。

根据本发明的控制方法，区域实时用水量不大于区域小时平均用水量时，所述第一水泵变频运行，所述第二水泵停转；区域实时用水量大于区域小时平均用水量时，所述第一水泵与所述第二水泵并列运行。

根据本发明的控制方法，所述第一水泵的额定流量按区域小时平均用水量设计，扬程按泵后出口扬程减去进水平均压力设计。

根据本发明的控制方法，所述第二水泵的额定流量按区域高峰时段最大用水量减去区域小时平均用水量设计，扬程按泵后出口扬程设计。

根据本发明实施例的二次供水节能设计方法，至少具有如下有益效果：一般用水总量包括高峰期和低谷期，将无负压叠压供水和箱式泵站组合运行，大部分时间采用无负压叠压运行，能最大限度利用市政供水压力，节约二次增压运行成本；同时，能利用管网的富余水头向水箱供水，供水端实现平稳、恒流供水，在需求端可以充分利用管网余压，节约运行电费，且不会造成管网额外扰动。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明节能型无负压设备的结构及运行示意图；

图2是区域各时点用水量；

图3是区域的时变化系数情况图；

图4是区域的小时用水量变化曲线图；

图5是本发明节能型无负压设备的主阀塞关闭时的结构示意图；

图6是图5中A处的放大图；

图7是图5中B处的放大图；

图8是本发明节能型无负压设备的主阀塞开启时的结构示意图。

附图标记：

供水干管100、总流量计110、主进水管120；

稳压罐200、罐体进水管210、第一水泵220、第一备用水泵230；

水箱300、主浮球导阀310、主导管311、第二水泵320、第二备用水泵330、副浮球导阀340、副导管341；

双阀位浮球阀400、主阀体410、阀塞座411、副阀体420、渐变面421、限位块422、第一阶梯面423、第二阶梯面424、调节孔425、阀盖430、延伸部431、主阀塞440、限位台阶441、主弹簧442、第一控制腔443、第一引压孔444、第一外接孔445、副阀塞450、第二控制腔451、第二引压孔452、第二外接孔453、副弹簧454、第一轴肩455、第二轴肩456、密封端457、空气腔460、排空孔461、驱动腔470、第三引压孔471、偏心轮480、调节杆481、锁紧螺母482。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1至图8，本发明实施例的一种节能型无负压设备，包括：供水干管100，连接有主进水管120，供水干管100与主进水管120之间设有双阀位浮球阀400，供水干管100设于双阀位浮球阀400的进水端，主进水管120设于双阀位浮球阀400的出水端；供水干管100上还设有总流量计110用于检测供水干管100的水流量。

稳压罐200，与总流量计110后的供水干管100连通；稳压罐200连接有用于向用水管线供水的第一水泵220，稳压罐200用于保持第一水泵220的进水压力稳定；即用水高峰期的时候可出现供水干管100的管网压力波动，进而第一水泵220的进水口的压力波动，会导致第一泵体在运转过程中会出现超速或者空泡现象，对泵体的损伤较大，因此设有稳压罐200以保证第一水泵220的进水压力稳定，延长第一泵体的使用寿命；同时，通过供水干管100和第一水泵220叠压供水，充分利用了市政压力，降低了二次供水运行费用。

水箱300，设于主进水管120远离双阀位浮球阀400的一端，主进水管120用于向水箱300供水；双阀位浮球阀400能根据水箱300内的液位高度和双阀位浮球阀400的开度设置提供不同的单位供水量；水箱300连接有第二水泵320，第二水泵320用于将水箱300内的水泵送至用户的用水管线。水箱300设有溢流管和放残管，溢流管用于防止水位过高，放残管用于放空水箱300内的水，以便于对水箱300进行清洁等操作。第二水泵320的进水口连接于水箱300靠近下部位置。

一般区域日常用水总量包括高峰期和低谷期，本发明的节能型无负压设备是通过将供水干管100和水箱300并联运行向用户供水，大部分时间采用第一水泵220供水，能最大限度利用市政供水压力，节约二次增压运行成本；进入用水高峰时段，第二水泵320启动，吸取水箱300内的存水，避免第一水泵220对供水干管100抢水抢压，保障用户需求的同时，避免对主管内压力和流量的扰动。因此，可以理解的是，水箱300是实现“削峰填谷”的重要设备，排放时能满足下游需求，充蓄时又不影响上游压力，其进水控制十分关键。

在本发明的一些实施例中，水箱300内设有主浮球导阀310和副浮球导阀340，主浮球导阀310和副浮球导阀340均根据水箱300内的液位高度动作；双阀位浮球阀400包括主阀塞440和副阀塞450，主浮球导阀310用于控制主阀塞440移动，副浮球导阀340用于控制副阀塞450移动。具体的，双阀位浮球阀400具有大流量供水和小流量供水两种补水方式，两种补水方式通过主浮球导阀310和副浮球导阀340控制双阀位浮球阀400的开度来进行切换；如图1、图5所示，副浮球导阀340设于主浮球导阀310的上方，水箱300设有最高设定水位和最低设定水位两个水位，当水位低于最高设定水位高度时，副浮球导阀340开启，驱动副阀塞450动作，进而控制双阀位浮球阀400开启小流量方式补水，有效避免了对供水干管100的压力扰动；当水箱300内的水位降至最低设定水位高度时，主浮球导阀310开启，驱动主阀塞440动作，进而控制双阀位浮球阀400开启大流量方式补水，保障用户供水需求。

需要注意的是，实际运行中，通过一定时间内对用户用水数据的收集应用，可通过调整设定实现在大部分周期内，仅通过长时间恒定开度的小流量方式补水，除非季节转换或消防用水等异常情况而导致水箱300水位非正常减少，才需要启动大流量方式补水；由此实现在水箱300增压供水端、水箱300内介质周期轮换时能实现最低量泄放主管压力和最大程度恒定上游主管压力与流量，也就实现了保证用户端水质安全、水量充足的同时、维护供水端压力与流量的稳定；直连的叠压供水端充分利用管网余压，节约了二供运行电费，且不造成管网额外扰动。

在本发明的一些实施例中，双阀位浮球阀400还包括主阀体410、副阀体420和阀盖430，副阀体420设于双阀位浮球阀400的进口端，阀盖430压盖于副阀体420；主阀塞440安装于主阀体410内，副阀塞450安装于副阀体420与阀盖430的间隔内。具体的，如图5、图8所示，副阀体420设于主阀体410朝向供水干管100的一端；主阀塞440的密封面朝向副阀体420，副阀体420内壁包括渐变面421，第一阶梯面423和第二阶梯面424，渐变面421朝向主阀体410，且渐变面421上设有朝向主阀体410方向凸出的限位块422，限位块422设有多个且沿副阀体420的内侧壁均匀间隔设置；主阀塞440的密封面上设有与限位块422相对应的限位台阶441，限位块422能嵌入限位台阶441内与主阀塞440相抵，以实现限位块422对主阀塞440进行限位。副阀塞450安装于副阀体420内侧，副阀塞450外周设有第一轴肩455和第二轴肩456，第一轴肩455朝向第一阶梯面423，第二轴肩456朝向第二阶梯面424；阀盖430安装于副阀体420远离主阀体410的一端，阀盖430设有一延伸部431，延伸部431朝主阀体410的方向延伸，并与副阀塞450的外周壁接触，以对副阀塞450进行限位。但是阀盖430朝向主阀体410一侧的内壁面并不与副阀塞450远离主阀体410一端的端面接触，且两个面之间仍有部分间距，同时，第一轴肩455并不与第一阶梯面423相抵，第二轴肩456同样也不与第二阶梯面424接触，而是都留有部分间距，因此副阀塞450可以相对副阀体420滑动。

在本发明进一步的实施例中，副阀塞450朝向主阀体410的一端为密封端457，密封端457的端面与主阀塞440的密封面弧度一致，用于与主阀塞440密封连接。由于多个限位块422之间设有间隔，且限位块422凸出渐变面421，因此限位孔嵌入限位台阶441内后，主阀塞440的密封面与副阀体420的内壁之间仍有部分间距，供水干管100的水从这部分间距内流入主进水管120，并进一步流入水箱300以向水箱300补水时，为小流量补水方式；当限位孔与限位台阶441脱离接触，且主阀塞440远离副阀体420时，为大流量补水方式。因此，当主阀塞440处于小流量补水方式的位置，即限位块422与限位台阶441相抵时，如果副阀塞450的密封端457朝主阀体410的方向移动至与主阀体410密封连接，双阀位浮球阀400将实现完全关闭，彻底切断供水干管100与主进水管120的连通，水箱300将停止补水。

在本发明的一些实施例中，主阀体410内设有阀塞座411，主阀塞440安装于阀塞座411且能相对阀塞座411滑动；主阀塞440与阀塞座411形成第一控制腔443，第一控制腔443设有与其连通的第一引压孔444和第一外接孔445，第一引压孔444与供水干管100连通，第一外接孔445与主浮球导阀310连接，主浮球导阀310用于控制第一外接孔445的通断，进而控制主阀塞440移动。具体的，如图5、图8所示，阀塞座411固定设于主阀体410内，第一外接孔445设于阀塞座411并与第一控制腔443连通；第一控制腔443内还设有主弹簧442，主弹簧442的两端分别与阀塞座411和主阀塞440相抵。主浮球导阀310连接有主导管311，主导管311与第一控制腔443连通；主浮球导阀310根据液位浮动打开或关闭，进而打开或关闭第一控制腔443与大气的连通。第一引压孔444设于主阀塞440朝向供水干管100的一侧，与第一控制腔443连通。

当水箱300内的水位高于最低设定水位时，主浮球导阀310浮于水箱300内的水位线下方，处于关闭状态，第一外接孔445被关闭、第一控制腔443不与大气连通，供水干管100内的压力介质经第一引压孔444进入第一控制腔443并最终达到第一控制腔443与供水干管100的压力平衡，但是由于主弹簧442的存在，主阀塞440将移动至与限位块422相抵的位置，关闭大流量补水方式。当水箱300内的水位低于最低设定水位时，主浮球导阀310打开，第一外接孔445与大气连通，第一控制腔443内的压力介质将经过第一外接孔445，并顺着主导管311流入水箱300内；由于第一引压孔444的孔径较小，第一外接孔445的孔径大于第一引压孔444，第一控制腔443内的压力将会下降至接近大气压，因此供水干管100内的压力介质将推动主阀塞440朝远离副阀体420的方向移动，双阀位浮球阀400切换至大流量补水方式。

在本发明的一些实施例中，副阀塞450远离主阀体410的一端与副阀体420和阀盖430之间形成第二控制腔451，阀盖430设有与第二控制腔451连通的第二引压孔452，第二引压孔452与供水干管100连通；副阀体420设有与第二控制腔451连通的第二外接孔453，第二外接孔453与副浮球导阀340连接，副浮球导阀340用于控制第二外接孔453的通断，进而控制副阀塞450移动。具体的，如图6所示，副浮球导阀340连接有副导管341，副导管341与第二外接孔453连接，从而与第二控制腔451连通；副浮球导阀340用于控制第二外接孔453与大气的通断。第二控制腔451内还设有副弹簧454，副弹簧454两端分别与副阀塞450和阀盖430相抵。此外，第一阶梯面423与第一轴肩455之间形成驱动腔470，第二阶梯面424与第二轴肩456之间形成空气腔460，空气腔460设有排空孔461与大气连通，副阀塞450的密封端457设有第三引压孔471与驱动腔470连通。

当水箱300内的水位达到最高设定水位时，副浮球导阀340关闭，从而第二外接孔453关闭，第二控制腔451不与外界连通，供水干管100内的压力介质从第二引压孔452进入第二控制腔451、从第三引压孔471进入驱动腔470，由于第二控制腔451不与大气连通且而空气腔460与大气连通，同时第二控制腔451与驱动腔470内的压力介质一致，并且第二控制腔451内设置有副弹簧454，因此副阀塞450将朝主阀体410的方向移动，直至副阀塞450的密封端457与主阀塞440的密封面接触，实现密封连接，双阀位浮球阀400被完全封关闭，供水干管100内的水无法进入主进水管120，水箱300停止进水。当水箱300内的水位低于最高设定水位且高于最低设定水位时，主浮球导阀310不动作，副浮球导阀340开启，第二控制腔451与大气连通，由于第二外接孔453的孔径大于第二引压孔452的孔径，因此第二控制腔451内的压力介质将通过副导管341流入水箱300，同时第二控制腔451内的压力降低至接近大气压，而驱动腔470不连通大气，因此驱动腔470内的压力介质将驱动副阀塞450朝远离主阀塞440的方向移动，压缩副弹簧454，并使得副阀塞450的密封端457脱离与主阀塞440的接触，水箱300开启小流量方式补水。

需要注意的是，在副阀塞450动作导致双阀位浮球阀400在完全关闭和小流量补水之间切换时，主阀塞440始终与副阀体420相抵。

在本发明进一步的实施例中，第二控制腔451内还设有偏心轮480，副阀体420设有与第二控制腔451连通的调节孔425，调节孔425的孔径小于第二外接孔453的孔径，且调节孔425与第二外接孔453间隔设置，偏心轮480与副弹簧454也间隔设置。调节孔425内穿设有调节杆481，调节杆481一端穿入偏心轮480内，另一端沿副阀体420的径向方向延伸出副阀体420的外周面，延伸出副阀体420的端部上设有锁紧螺母482。副阀塞450为一环形台阶套筒，副阀塞450朝向阀盖430的端面与偏心轮480相抵。偏心轮480是用于控制小流量补水时的单位补水量，通过设定副阀塞450朝背离主阀塞440的方向移动时的行程止点，即控制了副阀塞450的密封端457与主阀塞440的密封面之间的最大间距，也就是副阀塞450的开度，进而调节单位补水量。通过调节杆481调节好副阀塞450的开度后，通过锁紧螺母482将调节杆481锁紧。

需要注意的是，副阀塞450开度设定可根据水箱300调蓄容积和进水压力手动调节设定，或用电动，依靠PLC采集分析数据做出的指令，实现副阀塞450长期开启，不开启或很少开启主阀塞440，充分利用上游压力的同时进一步减少对管网的扰动。一般将副阀塞450的开度设定在使得小流量补水的过流能力是双阀位浮球阀400最大通径的0～50％，常用范围在5％～20％。

在本发明的一些实施例中，第一水泵220为无负压泵。

在本发明的一些实施例中，第一水泵220设有与之并联的第一备用水泵230，第二水泵320设有与之并联的第二备用水泵330。具体的，为了防止发生用水高峰时期断水给用户造成困扰，一般水泵均采用的是双并联方案，当其中一台泵故障无法使用的时候，另一台能够自动启动；或者对其中一台泵进行维护的时候能够进行切换以确保用户不会断水。第一水泵220与第二水泵320的进口管路上均设有止回阀，用于防止水倒流；出口管路上也设有截止阀。

本发明实施例的一种节能型无负压设备控制方法，适用于上述的节能型无负压设备，多次采集区域一个时间段内的总用水量，并根据时间轴画出该区域实时用水的曲线，能得到该区域用水量最大的高峰时段，并根据实时用水曲线能得出一个相对稳定的区域小时平均用水量；通过比对该区域实时用水量与区域小时平均用水量的大小以控制第一水泵220与第二水泵320的运转。

区域实时用水量不大于区域小时平均用水量时，第一水泵220变频运行，第二水泵320停转、供水干管100向水箱300内供水；区域实时用水量大于区域小时平均用水量时，第一水泵220与第二水泵320并列运行。具体的，如图2、图3所示，图2为区域24小时内各时段用水量情况，图2中阴影部分面积表示为区域用水量为低于平均流量的总流量，我们发现该部分用水量占总用水量约76％左右。图3表示该区域的时变化系数情况，其中最高值为2.35，最低值为0.25，时变化系数表示该区域的用水特征，从图2或图3中可以看出区域用水有两个明显的用水高峰。如果该区域水箱300足够大，区域以平均小时流量向水箱300补水，对市政管网而言，该区域是24小时均恒进水，对市政管网的扰动是最小的。同样的道理，如果以平均流量为限，设置无负压叠压供水，则76％的水量管网余压可以得到利用，且不会造成对管网的不合理扰动。

通过用户用水区域进水总管上的总流量计110的统计，获得如图4所示的区域的“小时用水量变化曲线图”，图4中，字母Q表示水量，其余下标分别表示的含义为：Qmax：高峰时段最大用水量；Qmi n：低谷时段最小用水量；Qp:区域小时平均用水量；Qs:区域实时用水量。受人们作息习惯影响，该Qs日实时用水总量曲线将天然存在用水的日间高峰期和夜间低谷期；计算小时平均用水量Qp，Qs/Qp可以得出时变化系数，经统计，在区域的一段时间内，区域时变化系数具有规律性，其时变化系数曲线趋于相同。利用此特性依据统计数据在一段时间内可以得出一个相对稳定的小时平均流量值Qp。实际应用时可按不同地区的用水特性及户均用水量进行核定。

图1中的第一水泵220额定流量按Qp进行设计，扬程按泵后出口扬程减去进水平均压力设计。第二水泵320额定流量按Qmax-Qp进行设计，扬程按泵后出口扬程设计。具体的，水泵的流量是泵在单位时间内输送出去的液体量，用Q表示，单位是m3/H，L/S；泵的额定流量是指泵在其额定转速(往复次数)和额定工况下的流量。水泵的扬程是指水泵能够扬水的高度，通常用H表示，单位是m。例如，离心泵的扬程以叶轮中心线为基准，分由两部分组成。从水泵叶轮中心线至水源水面的垂直高度，即水泵能把水吸上来的高度，叫做吸水扬程，简称吸程；从水泵叶轮中心线至出水池水面的垂直高度，即水泵能把水压上去的高度，叫做压水扬程，简称压程。即：水泵扬程＝吸水扬程+压水扬程。应当指出，铭牌上标示的扬程是指水泵本身所能产生的扬程，它不含管道水流受摩擦阻力而引起的损失扬程。在选用水泵时，注意不可忽略，否则将会抽不上水来。

水泵扬程＝净扬程+水头损失净扬程就是指水泵的吸入点和高位控制点之间的高差，如从清水池抽水，送往高处的水箱300。净扬程就是指清水池吸入口和高处的水箱300之间的高差。额定流量和扬程是理论值，也就是泵的效率最高点，水泵的实际流量是和管路特性有关的，比如说阀门的开度等。第一水泵220额定流量按Qp进行设计即指在其额定转速和额定工况下的流量等于Qp；扬程按泵后出口扬程减去进水平均压力设计，意思是本身泵的进水就有压力，在进水压力的基础上加上泵的扬程能够将水送至用户所需用水的高度，通过叠加管网的进口压力，第一水泵220只需选用较小功率的水泵即可满足用户用水需求，实现节能。第二水泵320额定流量按Qmax-Qp进行设计意思是第二水泵320只需要提供第一水泵220供应不足的部分，因此其额定流量等于Qmax-Qp；扬程按泵后出口扬程设计意思是第二水泵320的扬程要能够直接将水从水池泵送至用户所需的高度。水泵控制逻辑如下：

Qs≤Qp时，第一水泵220变频运行；

Qs>Qp时，第一水泵220全频运行，与第一水泵220并列的第二水泵320变频运行；

为确保第一水泵220优先运行，可以采取以下两种控制逻辑：

1.可以根据时变化系数的规律，在特定时段优先启动第一水泵220，只有当第一水泵220投运后出口压力不能满足用水需求时，与水箱300相连的第二水泵320才投入运行。

2.将第一水泵220的出口压力设置略高于第二水泵320的出口压力，当用户端的压力达到高限值时会自动先停第二水泵320，停机启动时则首先启动第一水泵220。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种节能型无负压设备，其特征在于，包括：

供水干管(100)，连接有主进水管(120)，所述供水干管(100)与所述主进水管(120)之间设有双阀位浮球阀(400)，所述供水干管(100)设于所述双阀位浮球阀(400)的进水端，所述主进水管(120)设于所述双阀位浮球阀(400)的出水端；

稳压罐(200)，与所述供水干管(100)连通；所述稳压罐(200)连接有用于向用水管线供水的第一水泵(220)，所述稳压罐(200)用于保持所述第一水泵(220)的进水压力稳定；

水箱(300)，设于所述主进水管(120)远离所述双阀位浮球阀(400)的一端，所述主进水管(120)用于向所述水箱(300)供水，所述双阀位浮球阀(400)能根据所述水箱(300)内的液位高度提供不同的单位供水量；所述水箱(300)连接有第二水泵(320)，所述第二水泵(320)用于将水箱(300)内的水泵送至用户的用水管线。

2.根据权利要求1所述的一种节能型无负压设备，其特征在于：所述水箱(300)内设有主浮球导阀(310)和副浮球导阀(340)，所述主浮球导阀(310)和所述副浮球导阀(340)均根据所述水箱(300)内的液位高度动作；所述双阀位浮球阀(400)包括主阀塞(440)和副阀塞(450)，所述主浮球导阀(310)用于控制所述主阀塞(440)移动，所述副浮球导阀(340)用于控制所述副阀塞(450)移动。

3.根据权利要求2所述的一种节能型无负压设备，其特征在于：所述双阀位浮球阀(400)包括主阀体(410)、副阀体(420)和阀盖(430)，所述副阀体(420)设于所述双阀位浮球阀(400)的进口端，所述阀盖(430)压盖于所述副阀体(420)；所述主阀塞(440)安装于所述主阀体(410)内，所述副阀塞(450)安装于所述副阀体(420)与所述阀盖(430)的间隔内。

4.根据权利要求3所述的一种节能型无负压设备，其特征在于：所述主阀体(410)内设有阀塞座(411)，所述主阀塞(440)安装于所述阀塞座(411)且能相对所述阀塞座(411)滑动；所述主阀塞(440)与所述阀塞座(411)形成第一控制腔(443)，所述第一控制腔(443)设有与其连通的第一引压孔(444)和第一外接孔(445)，所述第一引压孔(444)与所述供水干管(100)连通，所述第一外接孔(445)与所述主浮球导阀(310)连接，所述主浮球导阀(310)用于控制所述第一外接孔(445)的通断，进而控制所述主阀塞(440)移动。

5.根据权利要求4所述的一种节能型无负压设备，其特征在于：所述副阀塞(450)远离所述主阀体(410)的一端与所述副阀体(420)和所述阀盖(430)之间形成第二控制腔(451)，所述阀盖(430)设有与所述第二控制腔(451)连通的第二引压孔(452)，所述第二引压孔(452)与所述供水干管(100)连通；所述副阀体(420)设有与所述第二控制腔(451)连通的第二外接孔(453)，所述第二外接孔(453)与所述副浮球导阀(340)连接，所述副浮球导阀(340)用于控制所述第二外接孔(453)的通断，进而控制所述副阀塞(450)移动。

6.根据权利要求1所述的一种节能型无负压设备，其特征在于：所述第一水泵(220)设有与之并联的第一备用水泵(230)，所述第二水泵(320)设有与之并联的第二备用水泵(330)。

7.一种节能型无负压设备控制方法，其特征在于：多次采集区域一个时间段内的总用水量，并根据时间轴画出区域实时用水的曲线，能得到区域用水量最大的高峰时段，并根据实时用水曲线能得出一个相对稳定的区域小时平均用水量；通过比对区域实时用水量与区域小时平均用水量的大小，以控制如权利要求1～6所述的节能型无负压设备中所述第一水泵(220)与所述第二水泵(320)的运转。

8.根据权利要求7所述的一种节能型无负压设备控制方法，其特征在于：区域实时用水量不大于区域小时平均用水量时，所述第一水泵(220)变频运行，所述第二水泵(320)停转；区域实时用水量大于区域小时平均用水量时，所述第一水泵(220)与所述第二水泵(320)并列运行。

9.根据权利要求8所述的一种节能型无负压设备控制方法，其特征在于：所述第一水泵(220)的额定流量按区域小时平均用水量设计，扬程按泵后出口扬程减去进水平均压力设计。

10.根据权利要求9所述的一种节能型无负压设备控制方法，其特征在于：所述第二水泵(320)的额定流量按区域高峰时段最大用水量减去区域小时平均用水量设计，扬程按泵后出口扬程设计。

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