CN1216793A - 高层建筑物的变频调速恒压供水设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种高层建筑物的变频调速恒压供水设备和方法,该设备并联有扬程相近,流量逐级变大、高效区递增相接的过渡水泵,其供水方法是根据不同用水量,分别由气压罐供水、并联水泵单泵变频供水、并联水泵同时恒速、变频供水,结合过渡泵的运行,可以消除水泵运行的“低效区”和“流量失调区”,使供水泵在其高效区内运行,提高设备运行的稳定性和效率,实现恒压供水,节省电能,并且供水连续。

Description

高层建筑物的变频调速恒压供水设备和方法

本发明涉及供水设备，特别涉及全自动异型泵组合的变频调速恒压供水设备，该设备可应用于高层建筑或多层建筑物的生活、消防供水，并可用于其它领域的生活、生产供水。并且还涉及高层建筑物的供水方法。

现有用于高层建筑物的供水设备，一般具有气压罐1和并联的一个小水泵2以及若干个较大的水泵3(图1)。气压罐内设的压力水仅只在夜间极少需水时供水，而并联的小水泵和若干个大水泵则是采用变频调速来供给较大的日常所需水量。这种现有的变频调速恒压供水设备是通过改变电流频率来改变水泵电机的输入电流频率，使水泵在不同转速下运行，从而达到改变水泵运行工况(图2)，图2中曲线1表示不同转速n₀、n₁、n₂……大水泵的扬程H和流量Q的关系曲线，而曲线2之间为表示水泵运行最佳区域。

现有所述变频调速恒压供水设备，根据不同用水量和楼层高度设置若干台相同型号的水泵和一台小水泵，例如，设置1^#、2^#、3^#三台型号相同的水泵3和一台小水泵2，举例来说，见图1，图2，小水泵2在恒速运转时满足扬程为H₁，供水流量为Q₁，大水泵3在不同转速下满足扬程为H₁的流量为Q_A、Q_B、Q_C……。

随着用水量的改变可以启动不同台数的水泵，但是，其中因为只有一台变频器，所以只有一台水泵以变频运行，其他水泵均为恒速运行。其供水运行方法如下：

1、当用水量在0～Q₁时，只有小水泵2运行供水。

2。当用水量在Q₁～Q_A时，小泵停止运行，1^#泵变频(即变转速)运行，当转速最大为n₀时，流量为Q_A，扬程满足为H₁；

3、当用水量在Q_A～2Q_A时，1^#水泵以最大转速n₀恒速运行，其流量为Q_A，扬程为H₁，但是，2^#泵则变频调速运行，在满足扬程为H₁的情况下其流量在0～Q_A之间变化；

4、当用水量在2Q_A～3Q_A时，1^#,2^#泵恒速运行，其扬程为H₁，供水量2Q_A，但是，3^#则变频调速运行，在满足扬程为H的情况下，其流量在0～Q_A之间变化。

当用水量减少时，上述运行方法则相反进行。

如果不采用变频调速水泵，以恒定转速n₀运行，如图2所示，当流量为Q_B时，水泵的工作点在A′B′C′上的B′点，扬程为H_B，实际所需扬程为H₁，(即建筑物的高度不变)，这时就有一段过高的扬程BB′浪费了，同样，当流量需求为Q_C时，有一段更大的扬程CC′浪费了，所以采用变频调速水泵，满足扬程H₁时，改为n₁的转速运行其流量为Q_B，改为n₂转速运行其流量为Q_C，这样就可节省能源，采用变频调速，水泵工作点由A到D变化，扬程始终为H₁，而流量可有不同。

但是，实际水泵的H-Q曲线如图3和图4所示，变频调速后较小转速n₃运行时H-Q曲线可能与恒压线H₁D相切，这时的最低供水量为Q′，如果流量小于Q′，则水泵不能稳定供水；而且H-Q曲线可能与恒压线H₁D有两个交点则右侧变点为工作点，例如图3中转速为n₂运行时。又如图4，流量从0～Q′时流量虽然变化，但扬程基本不变，转速n₃时只能供出Q′流量。

此外，请注意，如图5所示，调频后的工作点在A、B之间，即流量在Q_B-Q_A之间时，水泵为正常高效工作区，转速下降工作点在B、c之间则为低效工作区，当然必须保证在高效工作区内调频运行以使之节省能源。

通过以上说明可以看到现有变频调速恒压供水设备存在以下问题和不足，现以上述第3种供水情况来予以说明。

(1)、当用水量在Q_A～(Q_A+Q_C)之间时，1^#泵以恒速运行供水，其供水量为Q_A,2^#为变频调速供水，其供水量在0～Q_C之间，但水泵调速后的最低供水量为Q_C，所以2^#不能稳定运行，出现反复启动的现象，耗电严重，设备在“流量失调区”工作；

(2)、当用水量在(Q_A+Q_c)～(Q_A+Q_B)之间时，1^#泵仍以恒速运行，供水量为Q_A，而2^#泵变频调速地运行，供水量为Q_C～Q_B，这是在水泵的“低效区”工作，效率低耗电多。

因此，本发明的目的是提供一种全自动异型泵组合的变频调速恒压供水设备及供水方法，以消除水泵运行的“低效区”和“流量失调区”，提高设备运行的稳定性和效率，使水泵在高效区工作以节省电能。

为达到上述目的，本发明提出一种全自动异型泵组合的变频调速恒压供水设备，见图6图7，该设备具有水源、气压罐、自动控制装置和调频器以及若干并联的水泵，其特征是，所述若干并联的水泵由1^#、2^#、3^#水泵和N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵组成，其中，1^#、2^#、3^#水泵为扬程相近，流量逐级变大高效区递增相接的不同规格的水泵，3^#、N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#为相同型号的水泵。

本发明还提出一种高层建筑物的供水方法，该方法的步骤如下：

1、其特征是：还包括以下步骤：设置气压罐其内储存压力水；

2、设置若干并联的可控调频水泵；

3、设置并联的1^#、2^#、3^#水泵和N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵，其中3^#、N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵为相同型号的水泵，其数目按最大要求供水量配定，1^#、2^#、3^#水泵为水泵扬程相近、流量逐级变大、高效区递增相接的不同规格的水泵，而且在满足供水要求的扬程H₁的情况下，1^#水泵最大转速时的流量Q₁高效区中的最小流量为Q₁′,2^#水泵最大转速时的流量为Q₂,3^#水泵最大转速时的流量为Q₃，其中：Q₁＜Q₂＜Q₃；

4、执行供水运行

(1)当用水量为0～Q₁′时，由气压罐内储存的压力水供应；

(2)当用水量Q₁′～Q₁时，1^#水泵在其高效区内变频供水；

(3)当用水量为Q₁～Q₂时，1^#水泵停止运行，2^#水泵在其高效区内变频供水；

(4)当用水量为Q₂～Q₃,1^#、2^#水泵停止运行，3^#水泵在其高效区内变频供水；

(5)当用水量为Q₃～(Q₃+Q₁)时，1^#水泵以其高效区的最大供水量Q₁恒速运行，3^#水泵在其高效区以流量为(Q₃-Q₁)～Q₃范围内运行；

(6)当用水量为(Q₃+Q₁)～(Q₂+Q₃)时，1^#水泵停止运行，2^#水泵在其高效区内以流量为Q₂而恒速运行，3^#水泵在其高效区内以供水量在(Q₃+Q₂)-Q₃之间变频运行；

(7)当用水量为(Q₂+Q₃)～(Q₁+Q₂+Q₃)时，1^#、2^#水泵在其高效区内恒速运行而供水量为Q₁和Q₂,3^#水泵在其高效区内以流量为(Q₃-Q₁)～Q₃之间变频运行；

(8)当用水量继续增大时，将并联的N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵以上述(1)--(6)步骤运行。

上述本发明提出的供水设备及方法，其中的1^#、2^#、3^#水泵为过流用小型水泵，可完全消除工作水泵3^#、N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵运行的“流量失调区”和“低效运行区”，使水泵在高效区工作，因此，不仅节能，而且供水量是连续的，非间断跳跃的，水泵的启动也不会带来对电网过大的冲击，从而提高了设备运行的稳定性和效率。以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，其中，

图1是现有变频调速恒压供水设备的示意图；

图2为水泵运行特性曲线的原理说明示图，其中曲线2之间为水泵运行高效区；

图3及图4表示实际水泵的运行特性曲线；

图5为实际水泵的运行特性曲线，其中阴影区表示高效区；

图6为本发明的供水设备的示意图；

图7为用来说明本发明的水泵运行的水泵特性曲线。

附图编号：

1．压气罐    2．稳压泵

水泵(包括1^#、2^#、3^#泵及N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#泵)

4．水龙头    5．电控柜

6．建筑物    7．水池

请参考图6和图7，本发明的供水设备具有自动控制装置调频器，以及为气压罐1中补气加压和补水的补气罐及稳压泵等，这些均为现有技术，故在图6中没有示出。本发明的供水装备也具有气压罐1，其中储存有压力水以供夜间少量用水的需要，并且在水源和供水龙头4之间并联有1^#、2^#、3^#、N₁ ^#水泵，设1^#为50LG×3泵，2^#为65LG×3泵，3^#为80LG×3泵，建筑物所需扬程为H₁=50m。

1^#泵满足扬程50m的最大流量为Q₁=28m³/h,2^#泵为Q₂=44m³/h,3^#泵为Q₃=64.7m³/h。

请见图7和图6，本发明还提出一种高层建筑物的供水方法，该方法的步骤如下：

1．设置气压罐其内储存的压力水：

2．设置若干并联的可控调频水泵，即1^#、2^#、3^#、N^#泵，其中1^#、2^#、3^#水泵为扬程相近，流量逐级变大，高效区递增相接的不同规格的水泵。3^#、N^#为相同水泵，设现有三个泵，即1^#为50LG×3泵，2^#为65LG×3泵，3^#为80LG×3泵，建筑物所需扬程为H₁=50m。图7中阴影部分ⅠⅡ Ⅲ分别为1^#、2^#、3^#的高效运行区。

Claims (2)

1、一种高层建筑物的变频调速恒压供水设备，该设备具有水源、气压罐、自动控制装置和调频器以及若干并联的水泵，其特征是，所述若干并联的水泵由1^#、2^#、3^#水泵和N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵组成，其中，1^#、2^#、3^#水泵为扬程相近，流量逐级变大高效区递增相接的不同规格的水泵，3^#、N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#为相同型号的水泵。

2、一种高层建筑物的变频调速恒压供水方法，该方法的步骤如下：

1．其特征是：还包含以下步骤，设置气压罐其内储存压力水；

2．设置若干并联的可控调频水泵；

3．设置并联的1^#、2^#、3^#水泵和N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵，其中3^#、N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#为相同型号的水泵，其数目按最大要求供水量配定，1^#、2^#、3^#水泵为水泵扬程相近、流量逐级变大、高效区递增相接的不同规格的水泵，而且在满足供水要求的扬程H₁的情况下，1^#水泵最大转速时的流量Q₁高效区中的最小流量为Q₁′,2^#水泵最大转速时的流量为Q₂,3^#水泵最大转速时的流量为Q₃，其中，Q₁＜Q₂＜Q₃；

4．执行供水运行

(1)当用水量为0～Q₁′时，由气压罐内储存的压力水供应；

(2)当用水量Q₁′～Q₁时，1^#水泵在其高效区内变频供水；

(3)当用水量为Q₁～Q₂时，1^#水泵停止运行，2^#水泵在其高效区内变频供水；

(4)当用水量为Q₂～Q₃,1^#、2^#水泵停止运行，3^#水泵在其高效区内变频供水；

(5)当用水量为Q₃～(Q₃+Q₁)时，1^#水泵以其高效区的最大供水量Q₁，恒速运行，3^#水泵在其高效区以流量为(Q₃-Q₁)～Q₃范围内运行；

(6)当用水量为(Q₃+Q₁)～(Q₂+Q₃)时，1^#水泵停止运行，2^#水泵在其高效区内以流量为Q₂而恒速运行，3^#水泵在其高效区内以供水量在(Q₃+Q₂)～Q₃之间变频运行；

(7)当用水量为(Q₂+Q₃)～(Q₁+Q₂+Q₃)时，1^#、2^#水泵在其高效区内恒速运行而供水量为Q₁和Q₂,3^#水泵在其高效区内以流量为(Q₃-Q₁)～Q₃之间变频运行；

(8)当用水量继续增大时，将并联的N₁ ^#、N₂ ^#……N_x ^#水泵以上述(1)-(6)步骤运行。

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