CN204040111U - 高效节能恒压供水系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供水系统。本实用新型针对通用变频器内置了很多与恒压供水无关使得变频器投资较多，及需要外置PLC的问题，提供一种高效节能恒压供水系统，包括水泵及监测单元，还包括工频变频切换单元及供水变频器，所述供水变频器包括通信接口模块、控制模块，人机交互模块、端口隔离电路、通信隔离电路及模拟信号采集模块，所述通信接口模块分别与监测单元、端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及控制模块连接，所述控制模块分别与端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及人机交互模块连接，工频变频切换模块分别与端口隔离电路及水泵连接。通过使用专用供水变频器时恒压供水系统在达到同样的供水效果的同时不使用PLC控制柜。适用于恒压供水系统。

Description

高效节能恒压供水系统

技术领域

本实用新型涉及供水系统，特别涉及高效节能恒压供水系统。

背景技术

随着人们生活质量的提高，在生活用水方面的质量要求也越来越高。同时，由于工厂工艺的要求，对供水质量也提出了更高的要求。变频恒压供水以其环保、节能和供水质量高等优点在供水行业中越来越得到认同。供水系统先后经历了水塔供水、恒速泵直接供水、恒速泵+水箱供水、变频恒压供水、叠压变频供水方式。目前比较主流的是叠压变频供水系统又称无负压供水系统。叠压供水系统最大的优点在于它省去了传统变频恒压供水系统中的蓄水箱有效的降低了设备占地面积，同时新的供水系统结构更为简单方便维护。

叠压变频恒压供水代替传统恒压供水的优点：

1、变频恒压供水能自动24小时维持恒定压力，并根据压力信号自动启动备用泵，无级调整压力，供水质量好，与传统供水比较，不会造成管网破裂及开水笼头时的共振现象。

2、避免了泵的频繁启动及停止，而且启动平滑，减少了电机水泵的启动冲击，增加了电机水泵的使用寿命，也避免了传统供水中的水锤现象。

3、传统供水中设计有水箱，不但浪费了资金，占用了较大的空间，而且水压不稳定，水质有污染，不符合卫生标准，而采用变频恒压供水，此类问题也就迎刃而解了。

4、采用叠压变频恒压供水，系统可以根据用户实际用量，自动进行检测，控制马达转速，达到节能效果。由于采用的叠压方式，可以利用现有市政供水压力节能效果非常显著。

5、变频恒压供水系统保护功能齐全，运行可靠，具有欠压、过流、过载、过热、缺相、短路保护等功能。

工作原理，变频恒压供水系统采用一电位器设定压力(也可采用面板内部设定压力)，采用一个压力传感器(反馈为4～20mA或0-10V)检测管网中压力，压力传感器将信号送入变频器PID回路，PID回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制马达转速。如在一定延时时间内，压力还是不足或过大，则继续通过PID算法进行控制，使实际管网压力与设定压力相一致。另外，随着用水量的减少，变频器自动减少输出频率，达到了节能的目的。

适用范围，采用变频恒压供水，具有高效节能，压力稳定，运行可靠，操作简单，安装方便，占地少，噪音低，无污染，投资低，效益高等优点。特别适用于：

1、宾馆、写字楼、公寓、居民小区等场所的生活给水和热水采暖系统。

2、高层建筑、大型民用建筑的消防给水系统。

3、工矿生产企业。

4、各类自来水厂。

叠压式变频恒压供水系统，主要由通用变频器、PLC、压力传感器、水泵组成。压力传感器将信号送给PLC，PLC根据控制算法计算控制数据发给变频器，通用变频器根据PLC设定的频率和电压进行变频变压控制水泵，以上2个部件是恒压供水的控制核心，决定着系统的控制精度和可靠性，占系统成本的很大一部分。通用变频器中有很多与恒压供水无关的接口或器件，使得变频器投资较多，另外通用变频器不是为恒压供水设计很多输入信号采集、输出控制接口没有，因此需要外置PLC。由于采用PLC进行数据采样和控制导致连线较多，系统容易受到干扰造成不可靠，另外PLC的使用增加了系统成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种高效节能恒压供水系统，以达到系统在不使用PLC控制的情况下，同样达到恒压供水的效果，同时，系统能够在恶劣的电磁环境下稳定的工作。

本实用新型解决所述技术问题，采用的技术方案是，高效节能恒压供水系统，包括水泵及监测单元，还包括工频变频切换单元及供水变频器，所述供水变频器包括通信接口模块、控制模块，人机交互模块、端口隔离电路、通信隔离电路及模拟信号采集模块，所述通信接口模块分别与监测单元、端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及控制模块连接，所述控制模块分别与端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及人机交互模块连接，工频变频切换模块分别与端口隔离电路及水泵连接。

具体的，所述模拟信号采集模块包括输入端、发光二极管一、光电二极管一、光电二极管二、放大器一、电容一、电容二、电阻一、电容三、放大器二、电阻二、电容四、电阻三、可变电阻、放大器三、电容五、电容六、电感、电容七、电容八、电阻四、输出端、电源一、电源二、地电位一及地电位二，所述输入端与放大器一的正极输入端连接，放大器一的负极输入端分别与放大器的输出端及电阻一连接，放大器一的电源端分别与电源一、电容一及电容二的一端连接，电容一及电容二的另一端分别连接到地电位一、放大器一的接地端连接到电位一，电阻一的另一端分别与放大器二的负极输入端、电容三的一端及光电二极管一的负极连接，光电二极管一的正极及放大器二的正极输入端分别连接到地电位一，放大器二的输出端分别与电容三的另一端及电阻二的一端连接，电阻二的另一端与发光二极管一的阴极连接，发光二极管一的的阳极与电源一连接，光电二极管二的阴极分别与电阻三的一端、电容四的一端及放大器三的负极输入端连接，电容四的另一端分别与电阻四的一端、放大器三的输出端、可变电阻的一端及可变电阻的调节端连接，电阻四的另一端分别与输出端口及电容八的一端连接，电容八的另一端连接到地电位二，可变电阻的另一端与电阻三的另一端连接、放大器三的正及输入端与光电二极管二的阳极分别连接到地电位二，放大器三的电源端分别与放大器二的电源端、电容五的一端、电容六的一端及电感的一端连接，电容五的另一端及电容六的另一端分别连接到地电位二，电感的另一端分别与电源二及电容七的一端连接，电容七的另一端连接到地电位二。

具体的，所述监测单元为压力传感器。

具体的，所述压力传感器的数量至少为一个。

具体的，所述控制模块为微处理器。

具体的，所述工频变频切换模块为交流接触器。

本实用新型的有益效果是，通过使用一种基于恒压供水的需要，设计的专用的恒压供水变频器，使高效节能恒压供水系统在不需要PLC的情况下达到同样地恒压供水效果，同时，由于采用PLC进行数据采样和控制导致连线较多，系统容易受到干扰造成不可靠，不使用PLC后，可提高系统的抗干扰能力，减少使用PLC，降低了供水系统的成本及减少了不必要元器件的浪费。另外，模拟信号采集模块使用高速模拟光耦对模拟信号进行数据采集，大大提高了对模拟系统采集中引入干扰的抑制能力，使得该系统能够在恶劣的电磁环境下稳定的工作。并且，PLC系统往往需要重新编写通讯程序，而PLC系统与仪表之间的通讯复杂，且不够灵活，使用方法复杂，采用本系统可大大降低操作难度。

附图说明

图1为本实用新型高效节能恒压供水系统的实施例的系统结构图；

图2为本实用新型高效节能恒压供水系统的实施例的供水变频器的结构图；

图3为本实用新型高效节能恒压供水系统的实施例的模拟信号采集模块电路图；

其中，A1为放大器一、A2为放大器二、A3为放大器三、C1为电容一、C2为电容二、C3为电容三、C4为电容四、C5为电容五、C6为电容六、C7为电容七、C8为电容八、R1为电阻一、R2为电阻二、R3为电阻三、R4为电阻四、R为可变电阻、L为电感、VDD为电源一、VCC为电源二、GND-1为地电位一、AGND为地电位二、LED为发光二极管一、PD1为光电二极管一、PD2为光电二极管二。

具体实施方式

下面结合附图及实施例详细描述本实用新型的技术方案：

本实用新型针对通用变频器内置了很多与恒压供水无关使得变频器投资较多，及需要外置PLC的问题，提供一种高效节能恒压供水系统包括水泵及监测单元，还包括工频变频切换单元及供水变频器，所述供水变频器包括通信接口模块、控制模块，人机交互模块、端口隔离电路、通信隔离电路及模拟信号采集模块，所述通信接口模块分别与监测单元、端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及控制模块连接，所述控制模块分别与端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及人机交互模块连接，工频变频切换模块分别与端口隔离电路及水泵连接。通过使用一种基于恒压供水的需要，设计的专用的恒压供水变频器，使高效节能恒压供水系统在不需要PLC的情况下达到同样地恒压供水效果，同时，由于采用PLC进行数据采样和控制导致连线较多，系统容易受到干扰造成不可靠，不使用PLC后，可提高系统的抗干扰能力，减少使用PLC，降低了供水系统的成本及减少了不必要元器件的浪费。另外，模拟信号采集模块使用高速模拟光耦对模拟信号进行数据采集，大大提高了对模拟系统采集中引入干扰的抑制能力，使得该系统能够在恶劣的电磁环境下稳定的工作。并且，PLC系统往往需要重新编写通讯程序，而PLC系统与仪表之间的通讯复杂，且不够灵活，使用方法复杂，采用本系统可大大降低操作难度。

实施例

本例的高效节能恒压供水系统，如图1所示，包括水泵及监测单元，还包括工频变频切换单元及供水变频器。监测单元、供水变频器、工频变频切换单元及水泵依次连接。

现有技术中，多采用叠压式变频高效节能恒压供水系统，主要由通用变频器、PLC、压力传感器、水泵组成。压力传感器将信号送给PLC，PLC根据控制算法计算控制数据发给变频器，通用变频器根据PLC设定的频率和电压进行变频变压控制水泵，以上2个部件是恒压供水的控制核心，决定着系统的控制精度和可靠性，占系统成本的很大一部分。通用变频器中有很多与恒压供水无关的接口或器件，使得变频器投资较多，另外通用变频器不是为恒压供水设计很多输入信号采集、输出控制接口没有，因此需要外置PLC。由于采用PLC进行数据采样和控制导致连线较多，系统容易受到干扰造成不可靠，另外PLC的使用增加了系统成本。并且，PLC系统往往需要重新编写通讯程序，而PLC系统与仪表之间的通讯复杂，且不够灵活，使用方法复杂。而本例中，采用基于恒压供水的需要，设计的专用的恒压供水变频器，能够在使高效节能恒压供水系统在不需要PLC的情况下达到同样地恒压供水效果，由于不需要采用PLC控制系统，本例的高效节能恒压供水系统即可避免由于采用PLC进行数据采样和控制导致连线较多，系统容易受到干扰造成不可靠。不使用PLC后，本例的高效节能恒压供水系统的抗干扰能力可大大增强。同时，减少使用PLC，降低了供水系统的成本及减少了不必要元器件的浪费，并且大大降低了系统的操作难度。

本例的供水变频器，具体的，如图2所示，包括工频变频切换单元及供水变频器，所述供水变频器包括通信接口模块、控制模块，人机交互模块、端口隔离电路、通信隔离电路及模拟信号采集模块，所述通信接口模块分别与监测单元、端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及控制模块连接，所述控制模块分别与端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及人机交互模块连接，工频变频切换模块分别与端口隔离电路及水泵连接。优选的，本例的监测单元为压力传感器，且该压力传感器的数量至少为一个。同时，本例通过交流接触器实现工频变频切换。现有技术中，通用的供水变频器，本身抗干扰能力不强，不能够在电磁环境下稳定的工作。而本例的供水变频器，为解决这一问题，在其中的模拟信号采集模块，使用高速模拟光耦对模拟信号进行数据采集，大大提高了对模拟系统采集中引入干扰的抑制能力，使得该系统能够在恶劣的电磁环境下稳定的工作。

本例的模拟信号采集模块，由模拟隔离电路及放大调制电路组成。具体的，如图3所示，包括输入端、发光二极管一LED、光电二极管一PD1、光电二极管二PD2、放大器一A1、电容一C1、电容二C2、电阻一R1、电容三C3、放大器二A2、电阻二R2、电容四C4、电阻三R3、可变电阻R、放大器三A3、电容五C5、电容六C6、电感L、电容七C7、电容八C8、电阻四R4、输出端、电源一VDD、电源二VCC、地电位一GND-1及地电位二AGND，所述输入端与放大器一A1的正极输入端连接，放大器一A1的负极输入端分别与放大器的输出端及电阻一R1连接，放大器一A1的电源端分别与电源一VDD、电容一C1及电容二C2的一端连接，电容一C1及电容二C2的另一端分别连接到地电位一GND-1、放大器一A1的接地端连接到电位一，电阻一R1的另一端分别与放大器二A2的负极输入端、电容三C3的一端及光电二极管一PD1的负极连接，光电二极管一PD1的正极及放大器二A2的正极输入端分别连接到地电位一GND-1，放大器二A2的输出端分别与电容三C3的另一端及电阻二R2的一端连接，电阻二R2的另一端与发光二极管一LED的阴极连接，发光二极管一LED的的阳极与电源一VDD连接，光电二极管二PD2的阴极分别与电阻三R3的一端、电容四C4的一端及放大器三A3的负极输入端连接，电容四C4的另一端分别与电阻四R4的一端、放大器三A3的输出端、可变电阻R的一端及可变电阻R的调节端连接，电阻四R4的另一端分别与输出端口及电容八C8的一端连接，电容八C8的另一端连接到地电位二AGND，可变电阻R的另一端与电阻三R3的另一端连接、放大器三A3的正及输入端与光电二极管二PD2的阳极分别连接到地电位二AGND，放大器三A3的电源端分别与放大器二A2的电源端、电容五C5的一端、电容六C6的一端及电感L的一端连接，电容五C5的另一端及电容六C6的另一端分别连接到地电位二AGND，电感L的另一端分别与电源二VCC及电容七C7的一端连接，电容七C7的另一端连接到地电位二AGND。

优选的，控制模块为MCU，主要是由主控芯片及外围电路组成；端口隔离电路及通信隔离电路内部结构一致，分别主要由光耦隔离芯片及驱动放大芯片组成；人机交互模块主要是人机互动模块及数码管驱动电路组成；通信接口模块主要是由各种通信转换电路组成。

综上所述，本例的高效节能恒压供水系统，通过使用一种基于恒压供水的需要，设计的专用的恒压供水变频器，使高效节能恒压供水系统在不需要PLC的情况下达到同样地恒压供水效果。同时，由于采用PLC进行数据采样和控制导致连线较多，系统容易受到干扰造成不可靠，不使用PLC后，可提高系统的抗干扰能力，减少使用PLC，降低了供水系统的成本及减少了不必要元器件的浪费。另外，模拟信号采集模块使用高速模拟光耦对模拟信号进行数据采集，大大提高了对模拟系统采集中引入干扰的抑制能力，使得该系统能够在恶劣的电磁环境下稳定的工作。并且，PLC系统往往需要重新编写通讯程序，而PLC系统与仪表之间的通讯复杂，且不够灵活，使用方法复杂，采用本系统可大大降低操作难度。

Claims (5)

1.高效节能恒压供水系统，包括水泵及监测单元，其特征在于，还包括工频变频切换单元及供水变频器，所述供水变频器包括通信接口模块、控制模块，人机交互模块、端口隔离电路、通信隔离电路及模拟信号采集模块，所述通信接口模块分别与监测单元、端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及控制模块连接，所述控制模块分别与端口隔离电路、通信隔离电路、模拟信号采集模块及人机交互模块连接，工频变频切换模块分别与端口隔离电路及水泵连接，所述模拟信号采集模块包括输入端、发光二极管一、光电二极管一、光电二极管二、放大器一、电容一、电容二、电阻一、电容三、放大器二、电阻二、电容四、电阻三、可变电阻、放大器三、电容五、电容六、电感、电容七、电容八、电阻四、输出端、电源一、电源二、地电位一及地电位二，所述输入端与放大器一的正极输入端连接，放大器一的负极输入端分别与放大器一的输出端及电阻一连接，放大器一的电源端分别与电源一、电容一及电容二的一端连接，电容一及电容二的另一端分别连接到地电位一、放大器一的接地端连接到电位一，电阻一的另一端分别与放大器二的负极输入端、电容三的一端及光电二极管一的负极连接，光电二极管一的正极及放大器二的正极输入端分别连接到地电位一，放大器二的输出端分别与电容三的另一端及电阻二的一端连接，电阻二的另一端与发光二极管一的阴极连接，发光二极管一的的阳极与电源一连接，光电二极管二的阴极分别与电阻三的一端、电容四的一端及放大器三的负极输入端连接，电容四的另一端分别与电阻四的一端、放大器三的输出端、可变电阻的一端及可变电阻的调节端连接，电阻四的另一端分别与输出端口及电容八的一端连接，电容八的另一端连接到地电位二，可变电阻的另一端与电阻三的另一端连接、放大器三的正及输入端与光电二极管二的阳极分别连接到地电位二，放大器三的电源端分别与放大器二的电源端、电容五的一端、电容六的一端及电感的一端连接，电容五的另一端及电容六的另一端分别连接到地电位二，电感的另一端分别与电源二及电容七的一端连接，电容七的另一端连接到地电位二。 

2.根据权利要求1所述的高效节能恒压供水系统，其特征在于，所述监测单元为压力传感器。 

3.根据权利要求2所述的高效节能恒压供水系统，其特征在于，所述压力传感器的数量至少为一个。 

4.根据权利要求1所述的高效节能恒压供水系统，其特征在于，所述控制模块为微处理器。 

5.根据权利要求1所述的高效节能恒压供水系统，其特征在于，所述工频变频切换模块为交流接触器。