CN116025035A - 一种同压保量的多机组供水系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同压保量的多机组供水系统及控制方法，供水系统包括供水机组、导流结构和控制系统，供水机组连接在进水口上，导流结构连接在供水机组的出水口上，供水机组和导流结构均与控制系统连接。本发明设置不同功率的多台供水机组实现了多档不同流量的灵活供水，提升了供水能效比，水泵利用效率更高，同时具有更稳定的水压和流量；多台供水机组互为备用，降低设置成本的同时节省建设成本和占地面积；设置导流结构避免不同机组间供水汇流时的水头损失，在保证供水压力的情况下，降低流量损失，保证供水的水压及流量；设置不同档的供水流量适应不同时段下不同情况的用水量，实现精确供水并且能够有效保证供水机组的高效利用。

Description

一种同压保量的多机组供水系统及控制方法

技术领域

本发明涉及供水系统技术领域，具体涉及一种同压保量的多机组供水系统及控制方法。

背景技术

日常生活中供水设备应用只要涉及自来水、中水、消防等，涉及的供水方式有二次供水、无负压供水和分区供水等。高层建筑的生活用水供水方案一般是分成三部分，其中六层以下采用市政供水，六层以上分为高低区供水，并且设置高区供水机组和地区供水机组共两组，并且需要采用一备一用的方式设置供水装置以保证稳定供水，而采用的控制方式一般是为变频配合压力进行控制。但是在实际使用时存在较大的缺陷，一是供水管网需要设计三路：6层以下、低区和高区，该设置方法大大增加了管网的建设投资，同时挤占供排水、风管、电管和通讯管网空间；二是供水机房内需要设置高区和低区两套供水机组，导致机房占地面积较大；三是出水管路用汇总管连接方式，当两台水泵同时启动时，由于两路水头汇在三通位置时会有水头对冲的现象，导致水头损失较大；四是压力和时间配合变频器的使用切实的提高了水泵的运行效率，但运行相对机械，控制逻辑简单，无法灵活适应多变的生活用水情况，导致消耗较高。本发明提供一种同压保量的多机组供水系统及控制方法解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种同压保量的多机组供水系统及控制方法，采用多台不同功率的供水机组实现灵活供水，实现高效、精确、节能的供水。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种同压保量的多机组供水系统，包括供水机组、导流结构和控制系统，所述供水机组连接在进水口上，所述导流结构连接在供水机组的出水口上，所述供水机组和导流结构均与控制系统连接；

所述供水机组包括水泵组一、水泵组二、水泵组三和进水主管，所述水泵组一、水泵组二和水泵组三的流量不同，且并联设置，使用时，根据流量不同启用不同组合的水泵组，所述进水主管设置在水泵组一、水泵组二和水泵组三的进水口上，所述导流结构设在水泵组一、水泵组二和水泵组三的出水口上。

进一步地，所述导流结构包括进水支管、导流管、束流口、外壳体和出水主管，所述导流管和束流口设在外壳体内，所述进水支管水平设置，并分别连接在水泵组一、水泵组二和水泵组三的出水口上，所述束流口竖向设置，所述导流管的下端口分别与进水支管的出口连接，所述导流管的上端口连接在同一个束流口上，所述出水主管连接在束流口的出水口上。

进一步地，所述水泵组一、水泵组二和水泵组三均包括水泵和变频器，所述变频器连接在水泵上，并与控制系统连接。

进一步地，所述供水机组中还设有稳压罐，所述稳压罐与水泵组一、水泵组二和水泵组三联通。

进一步地，所述导流管的上下端口的流向分别与束流口的进口流向和进水支管的出口流向相同。

进一步地，所述水泵的进水管和出水管上设有阀门。

进一步地，所述出水主管上设有流量计和压力传感器，所述流量计和压力传感器与控制系统连接。

一种同压保量的多机组供水系统的控制方法，包括以下步骤：

S1，初始启动：同时启动水泵组一、水泵组二和水泵组三，并全功率运行，在压力传感器的数值达到设定数值后，此时流量计的流量显示大于Q1，水泵组一、水泵组二和水泵组三进行工频运行；

S2，大流量运行：流量计的流量显示处于Q2-Q1之间时，系统压力稳定后，水泵组一的变频器启动，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组一变频运行，水泵组二和水泵组三工频运行，然后进入节能模式；

S3，中大流量运行：流量计的流量显示处于Q3-Q2之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组三停止运行，在系统压力稳定后，水泵组一变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组二工频运行，然后进入节能模式；

S4，中流量运行：流量计的流量显示处于Q4-Q3之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组二停止运行，此时水泵组二及水泵组三同时处于停止运行状态，系统压力稳定后，水泵组一变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式；

S5，中小流量运行：流量计的流量显示处于Q5-Q4之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组一停止运行，并同时启动水泵组二和水泵组三，系统压力稳定后，水泵组二变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组三工频运行，然后进入节能模式；

S6，小流量运行：流量计的流量显示处于Q6-Q5之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组三停止运行，此时水泵组一和水泵组三同时处于停止运行状态，系统压力稳定后，水泵组二变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式；

S7，低流量运行：流量计的流量显示小于Q6时，流量处于此区间并稳定后，水泵组二停止运行，启动水泵组三，此时水泵组一和水泵组二同时处于停止运行状态，系统压力稳定后，水泵组三变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式。

本发明有益效果如下：

设置不同功率的多台供水机组实现了多档不同流量的灵活供水，提升了供水能效比，水泵利用效率更高，同时具有更稳定的水压和流量；多台供水机组互为备用，取消了备用供水机组，降低设置成本的同时仍然具有较高的供水稳定性；

设置导流结构避免不同机组间供水汇流时的水头损失，在保证供水压力的情况下，降低流量损失，保证供水的水压及流量；

设置不同档的供水流量适应不同时段下不同情况的用水量，实现精确供水并且能够有效保证供水机组的高效利用，降低能耗以及浪费。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为传统供水系统结构示意图；

图3为本发明的供水机组设置状态主视示意图；

图4为本发明的供水机组设置状态俯视示意图；

图5为本发明的导流结构主视示意图；

图6为本发明的导流结构俯视示意图；

图7为本发明的供水系统运行功率对照示意图；

图8为本发明的供水系统运行效率对比示意图。

附图标记：1-供水机组，11-水泵组一，12-水泵组二，13-水泵组三，14-进水主管，15-稳压罐，2-导流结构，21-进水支管，22-导流管，23-束流口，24-外壳体，25-出水主管。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，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专利的限制。

如图2、7、8所示，本发明应用的具体实施例为小区的生活二次供水，设计最大用水量为30m³/h，最高供水压力为110米。传统供水系统在六层以上采用高区供水和低区供水，设置高区供水机组和低区供水机组共两套机组，高区供水机组的参数为流量15m³/h，扬程110米，功率11KW，一用一备设置两台水泵，低区供水机组的参数为流量15m³/h，扬程65米，功率5.5KW，一用一备设置两台水泵，供水系统共设置四台水泵。采用变频配合压力的控制方式，具体是在出水管路上设置压力传感器，当水泵启动，变频器介入，供水压力随水泵功率提升而增加，达到要求水压后，电机功率降低，电机转速下降，进行低频供水保压；稳压达到一定时间后，水泵进行休眠；当用水量较大导致供水压力持续降低至启动压力时，启动另一台水泵保证供水压力；采用上述控制逻辑进行循环控制，以保证供水压力；若一台水泵到达额定频率时但系统长时间不能满足供水压力时，此时另一台水泵启动，保证供水压力。但是实际应用时，高区和低区不管是否处于最大用水量，高区供水机组和低区供水机组两套机组均需要运行，只有到保压阶段，水泵才会低频运行直至进入休眠状态；两套机组一直处于运行状态，能耗较高，且会导致故障频发，需要频繁维护。而本发明采用的多机组供水系统只有在最大用水量阶段，才会将大泵和中泵同时启动，随着用水量的降低对应唤醒三台水泵中的一台或几台，从而达到高效用泵的目的，相较于传统供水系统，整体能耗降低48.8%。

如图1、3、4所示，一种同压保量的多机组供水系统，包括供水机组1、导流结构2和控制系统，所述供水机组1连接在进水口上，所述导流结构2连接在供水机组1的出水口上，所述供水机组1和导流结构2均与控制系统连接。

所述供水机组1包括水泵组一11、水泵组二12、水泵组三13和进水主管14，所述水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13的流量不同，且并联设置，使用时，根据流量不同启用不同组合的水泵组，所述进水主管14设置在水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13的进水口上，所述导流结构2设在水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13的出水口上。

优选的，所述水泵组一11为大水量泵，其参数为流量20m³/h，扬程110米，功率11KW，设置一台，所述水泵组二12为中水量泵，其参数为流量10m³/h，扬程110米，功率5.5KW，设置一台，所述水泵组三13为小水量泵，其参数为流量5m³/h，扬程110米，功率3KW，设置一台。

如图2所示，传统供水系统的出水口一般是采用弯头、三通和联通管进行连接，而不同供水机组的出水口的水流会在连接处出现对流对冲，对流对冲会导致较大的能量消耗，会造成较大的水头损失，在保证供水压力的情况，流量损失在15%左右。本发明设置导流结构2降低对流对冲导致的流量损失，利用导流管22改变水流方向，将相向的水流改为通向，同时通过设置束流口23汇集水流，既降低流量损失，同时能够增强水压。

如图5、6所示，进一步地，所述导流结构2包括进水支管21、导流管22、束流口23、外壳体24和出水主管25，所述导流管22和束流口23设在外壳体24内，所述进水支管21水平设置，并分别连接在水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13的出水口上，所述束流口23竖向设置，所述导流管22的下端口分别与进水支管21的出口连接，所述导流管22的上端口连接在同一个束流口23上，所述出水主管25连接在束流口23的出水口上。

优选的，所述束流口23为上小下大的喇叭状结构。

优选的，所述导流管22为L型弯管。

进一步地，所述水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13均包括水泵和变频器，所述变频器连接在水泵上，并与控制系统连接。

进一步地，所述供水机组1中还设有稳压罐15，所述稳压罐15与水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13联通。

进一步地，所述导流管22的上下端口的流向分别与束流口23的进口流向和进水支管21的出口流向相同。

进一步地，所述水泵的进水管和出水管上设有阀门，所述阀门为蝶阀。

进一步地，所述出水主管25上设有流量计和压力传感器，所述流量计和压力传感器与控制系统连接。

一种同压保量的多机组供水系统的控制方法，包括以下步骤：

S1，初始启动：同时启动水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13，并全功率运行，在压力传感器的数值达到设定数值后，此时流量计的流量显示＞35m³/h，水泵组一11、水泵组二12和水泵组三13进行工频运行；

S2，大流量运行：流量计的流量处于≥30m³/h、＜35m³时，系统压力稳定5min后，水泵组一11的变频器启动，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组一11变频运行，水泵组二12和水泵组三13工频运行，然后进入节能模式；

S3，中大流量运行：流量计的流量处于≥20m³/h、＜30m³/h时，流量处于此区间并稳定5min后，水泵组三13停止运行，在系统压力稳定后，水泵组一11变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组二12工频运行，然后进入节能模式；

S4，中流量运行：流量计的流量处于≥15m³/h、＜20m³/h时，流量处于此区间并稳定5min后，水泵组二12停止运行，此时水泵组二12及水泵组三13同时处于停止运行状态，系统压力稳定5min后，水泵组一11变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式；

S5，中小流量运行：流量计的流量处于≥10m³/h、＜15m³/h之间时，流量处于此区间并稳定5min后，水泵组一11停止运行，并同时启动水泵组二12和水泵组三13，系统压力稳定5min后，水泵组二12变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组三13工频运行，然后进入节能模式；

S6，小流量运行：流量计的流量处于≥5m³/h、＜10m³/h之间时，流量处于此区间并稳定5min后，水泵组三13停止运行，此时水泵组一11和水泵组三13同时处于停止运行状态，系统压力稳定5min后，水泵组二12变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式；

S7，低流量运行：流量计的流量＜5m³/h时，流量处于此区间并稳定5min后，水泵组二12停止运行，启动水泵组三13，此时水泵组一11和水泵组二12同时处于停止运行状态，系统压力稳定5min后，水泵组三13变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式。

本发明采用的控制方法设置了多档不同流量，满足24不同的用水情况，适应白天早中晚水量的剧烈波动和夜间的零星用水多种不同档位用水，灵活性更强，并且水泵的利用率高，能耗更低。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (8)

1.一种同压保量的多机组供水系统，其特征是，包括供水机组（1）、导流结构（2）和控制系统，所述供水机组（1）连接在进水口上，所述导流结构（2）连接在供水机组（1）的出水口上，所述供水机组（1）和导流结构（2）均与控制系统连接；

所述供水机组（1）包括水泵组一（11）、水泵组二（12）、水泵组三（13）和进水主管（14），所述水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）的流量不同，且并联设置，使用时，根据流量不同启用不同组合的水泵组，所述进水主管（14）设置在水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）的进水口上，所述导流结构（2）设在水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）的出水口上。

2.根据权利要求1所述的一种同压保量的多机组供水系统，其特征是：所述导流结构（2）包括进水支管（21）、导流管（22）、束流口（23）、外壳体（24）和出水主管（25），所述导流管（22）和束流口（23）设在外壳体（24）内，所述进水支管（21）水平设置，并分别连接在水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）的出水口上，所述束流口（23）竖向设置，所述导流管（22）的下端口分别与进水支管（21）的出口连接，所述导流管（22）的上端口连接在同一个束流口（23）上，所述出水主管（25）连接在束流口（23）的出水口上。

3.根据权利要求1所述的一种同压保量的多机组供水系统，其特征是：所述水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）均包括水泵和变频器，所述变频器连接在水泵上，并与控制系统连接。

4.根据权利要求1所述的一种同压保量的多机组供水系统，其特征是：所述供水机组（1）中还设有稳压罐（15），所述稳压罐（15）与水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）联通。

5.根据权利要求2所述的一种同压保量的多机组供水系统，其特征是：所述导流管（22）的上下端口的流向分别与束流口（23）的进口流向和进水支管（21）的出口流向相同。

6.根据权利要求3所述的一种同压保量的多机组供水系统，其特征是：所述水泵的进水管和出水管上设有阀门。

7.根据权利要求2所述的一种同压保量的多机组供水系统，其特征是：所述出水主管（25）上设有流量计和压力传感器，所述流量计和压力传感器与控制系统连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种同压保量的多机组供水系统的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

S1，初始启动：同时启动水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13），并全功率运行，在压力传感器的数值达到设定数值后，此时流量计的流量显示大于Q1，水泵组一（11）、水泵组二（12）和水泵组三（13）进行工频运行；

S2，大流量运行：流量计的流量显示处于Q2-Q1之间时，系统压力稳定后，水泵组一（11）的变频器启动，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组一（11）变频运行，水泵组二（12）和水泵组三（13）工频运行，然后进入节能模式；

S3，中大流量运行：流量计的流量显示处于Q3-Q2之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组三（13）停止运行，在系统压力稳定后，水泵组一（11）变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组二（12）工频运行，然后进入节能模式；

S4，中流量运行：流量计的流量显示处于Q4-Q3之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组二（12）停止运行，此时水泵组二（12）及水泵组三（13）同时处于停止运行状态，系统压力稳定后，水泵组一（11）变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式；

S5，中小流量运行：流量计的流量显示处于Q5-Q4之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组一（11）停止运行，并同时启动水泵组二（12）和水泵组三（13），系统压力稳定后，水泵组二（12）变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，水泵组三（13）工频运行，然后进入节能模式；

S6，小流量运行：流量计的流量显示处于Q6-Q5之间时，流量处于此区间并稳定后，水泵组三（13）停止运行，此时水泵组一（11）和水泵组三（13）同时处于停止运行状态，系统压力稳定后，水泵组二（12）变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式；

S7，低流量运行：流量计的流量显示小于Q6时，流量处于此区间并稳定后，水泵组二（12）停止运行，启动水泵组三（13），此时水泵组一（11）和水泵组二（12）同时处于停止运行状态，系统压力稳定后，水泵组三（13）变频运行，保持供水流量和流量计流量相匹配，然后进入节能模式。

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