CN204898781U - 给水管道放空防冻胀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开给水管道放空防冻胀装置，它包括依次连通的供水管道、给水主线管道和给水支线管道，给水主线管道由第一给水主线管道和两根第二给水主线管道组成，第一给水主线管道一端与供水管道连通、另一端通过三通分别与两根第二给水主线管道连通，第一给水主线管道上从左至右依次安装有第一温度传感器、伸缩节、检修闸阀、第一电动球阀和电磁流量计，两根第二给水主线管道中其中一根与市政排水连通、另一根与给水支线管道连通，并且在与市政排水连通的第二给水主线管道上还安装有第二电动球阀，给水支线管道从上至下依次安装有自动排气阀、第三温度传感器和第二温度传感器，本实用新型有效解决西藏高寒高海拔地区给水末端冻胀问题。

Description

给水管道放空防冻胀装置

技术领域

本实用新型涉及供水管道技术领域，具体涉及一种给水管道放空防冻胀装置。

背景技术

现有在低温条件下的给水管道防冻主要采取管道保温、伴热等方式。在西藏高寒高海拔地区，部分县城年极端气温低于零下40℃，给水水源温度普遍较低，基本在1-2℃，给水主管主要靠埋设在冻土层以下以保证管道内的水不冻胀，在给水支管穿越冻土层及冻土层以上部分的管道无很好的技术措施来解决管道冻胀问题。

目前西藏高寒地区主要采取管道保温，主管道放空和保持管道水流处于常流状态的方式。部分县建成给水系统后经过一个冬季支管都遭受冻胀破坏而导致系统瘫痪。

管道保温：目前针对给水管道的冬季冻胀问题主要采取管道保温措施。采用的保温材料有岩棉管、玻玻璃棉管、橡塑海棉、聚乙烯保温材料、复合硅酸盐保温材料、硅酸铝保温材料，其中岩棉管、玻玻璃棉管、硅酸铝保温材料比较耐高温，但保温效果不好；橡塑海棉、聚乙烯保温材料保温效果好尤其是低温防冻效果很好，不耐高温。橡塑海棉、聚乙烯保温材料的导热系数为0.035-0.056W/m·K。管道在内的水在低温静止状态下，即使用较厚的保温材水的热量也会很快损失，造成管道冻胀。

管道伴热：管道伴热目前主要有两种方式，一种是供水管道同供暖管道敷设在一起，利用供暖管道的热量加热供水管道，保持管道内水热量。但西藏高寒县现有能源不足，无集中供暖，没有像东北一样给水管伴着供暖管一起敷设解决冻胀的条件。第二种是采用电加热管道。利用电网电能或太阳能，对管道缠绕发热电阻丝等方式进行加热。

现有技术的不足主要如下：

管道保温：管道在内的水在低温静止状态下，即使用较厚的常规保温材水的热量也会很快损失，造成管道冻胀。

管道伴热：利用供暖管道的热量加热供水管道，保持管道内水热量。但西藏高寒县现有能源不足，无集中供暖，没有像东北一样给水管伴着供暖管一起敷设解决冻胀的条件。利用电网电能或太阳能，对管道缠绕发热电阻丝等方式进行加热，这种方式对管材耐温条件有明显要求，而且能耗较高，投资大，建一个供水点投资约15-30万元。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术中采用管道保温和管道伴热等方式存在容易造成管道冻胀以及成本过高的不足，提供解决一种可以有效解决西藏高寒高海拔地区给水末端冻胀问题的给水管道放空防冻胀装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种给水管道放空防冻胀装置，它包括铺设在地下的供水管道和给水主线管道以及安装在建筑物外墙壁上的给水支线管道，所述供水管道、给水主线管道和给水支线管道依次连通，所述给水主线管道由第一给水主线管道和两根第二给水主线管道组成，所述第一给水主线管道一端与供水管道连通、另一端通过三通分别与两根第二给水主线管道连通，所述第一给水主线管道上从左至右依次安装有第一温度传感器、伸缩节、检修闸阀、第一电动球阀和电磁流量计，两根第二给水主线管道中其中一根与市政排水连通、另一根与给水支线管道连通，并且在与市政排水连通的第二给水主线管道上还安装有第二电动球阀，所述给水支线管道从上至下依次安装有自动排气阀、第三温度传感器和第二温度传感器，所述自动排气阀位于给水支线管道的顶部，所述第二温度传感器距离地面的高度为1.5m。

更进一步的技术方案是，还包括PLC，所述PLC分别与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一电动球阀、第二电动球阀和电磁流量计电连接。

更进一步的技术方案是，在所述供水管道上安装有手动闸阀。

更进一步的技术方案是，所述供水管道的公称直径为250mm。

更进一步的技术方案是，所述第一给水主线管道的公称直径为60mm。

更进一步的技术方案是，所述第二给水主线管道和给水支线管道的公称直径为50mm。

本技术方案中通过在给水主线管道和给水支线管道上分别设置第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一电动球阀、第二电动球阀、电磁流量计等部件，再通过将各个部件与PLC电连接，实现PLC对温度传感器温度信号、电磁流量计流量信号的接收以及对电动球阀的执行控制等功能，当第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器检测的温度同时高于0℃时，PLC就会控制第二电动球阀关闭，当该球阀关闭到位时，再控制第一电动球阀打开，然后将供水管道的水引入给水支线管道，然后自动排气阀工作将管道中的空气排出，最后既能使用户用水，当温度低于0℃时，即当支管上三个温度传感器检测的温度任意一个低于0℃时，PLC就会控制第一电动球阀关闭，当该球阀关闭到位时，再控制第二电动球阀将给水主线管道中的水通过市政排水排出。

目前西藏高寒高海拔地区还有许多县城没有给水系统，许多给水系统按照内地模式设计建设后不能正常运行，居民任然无法享受自来水的便利，需要到河流、泉眼或者机井处取水用。少数地区采取长流水的方式防止冬季管道冻胀，或者冻胀后在管道未涨裂的情况下采用堆烧牛羊粪加热的方式融冰，这些给居民的生活带来极大的不便。本实用新型在给水系统配水管网建设时，对从主干管安装出来的支管处加装自动放空装置，在夜间环境温度低于临界值时，装置自动将支管进水切断，并将支管内余水放空。从而保护管道不受到冻胀破坏，而在白天环境温度超过临界值后装置自动启动，打开进水系统供水。

本实用新型主要用于三层及以上当体建筑给水水源控制，安装地点可选在给水支管阀门井处；或者一定片区的给水控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型装置可应用在温度范围为-50℃-70℃条件下的给水系统中，可有效的应用在能源不足，无伴热，保温措施无法满足要求等条件下的独立给水系统。可有效解决西藏高寒高海拔地区给水末端冻胀问题。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例中给水管道放空防冻胀装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种实施例中给水管道放空防冻胀装置中控制原理图。

如图所示，其中对应的附图标记名称为：

1供水管道，2手动闸阀，3第一给水主线管道，4第一温度传感器，5伸缩节，6检修闸阀，7第二电动球阀,8第一电动球阀,9电磁流量计,10第二给水主线管道,11第二温度传感器,12给水支线管道,13第三温度传感器,14自动排气阀,15PLC。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1和图2所示的一种给水管道放空防冻胀装置，它包括铺设在地下的供水管道1和给水主线管道以及安装在建筑物外墙壁上的给水支线管道12，所述供水管道1、给水主线管道和给水支线管道12依次连通，所述给水主线管道由第一给水主线管道3和两根第二给水主线管道10组成，所述第一给水主线管道3一端与供水管道1连通、另一端通过三通分别与两根第二给水主线管道(10)连通，所述第一给水主线管道3上从左至右(也就是从第一给水主线管道3与供水管道1连接的一端到第一给水主线管道3与第二主线给水管道10连接的一端方向上)依次安装有第一温度传感器4、伸缩节5、检修闸阀6、第一电动球阀8和电磁流量计9，两根第二给水主线管道10中其中一根与市政排水连通、另一根与给水支线管道12连通，并且在与市政排水连通的第二给水主线管道10上还安装有第二电动球阀7，所述给水支线管道12从上至下依次安装有自动排气阀14、第三温度传感器13和第二温度传感器11，所述自动排气阀14位于给水支线管道12的顶部，所述第二温度传感器11距离地面的高度为1.5m，还包括PLC15，所述PLC15分别与第一温度传感器4、第二温度传感器11、第三温度传感器13、第一电动球阀8、第二电动球阀7和电磁流量计9电连接，在所述供水管道1上安装有手动闸阀2。

根据本实用新型的一个实施例，所述供水管道1的公称直径为250mm，所述第一给水主线管道3的公称直径为60mm，所述第二给水主线管道10和给水支线管道12的公称直径为50mm。

本实用新型的工作原理如下：

设定临界温度为0℃。当温度高于0℃时(即白天环境)，即当管道上的三个温度传感器(例如，第一温度传感器4、第二温度传感器11和第三温度传感器13)检测温度同时高于0℃时，PLC15就会控制第二电动球阀7关闭，当该阀关闭到位后，PLC15再控制第一电动球阀8打开，此时，供水管道对给水主线管道充水，将水输送到给水支线管道12，然后自动排气阀14工作排出空气，用户就可以用水。

当温度低于0℃时(即晚上环境)，即当管道上的三个温度传感器(例如，第一温度传感器4、第二温度传感器11和第三温度传感器13)检测温度任意一个低于0℃时，PLC15就会控制第一电动球阀8关闭，待该球阀关闭到位后，PLC15再打开第二电动球阀7将给水主线管道和给水支线管道12中的水全部排入排水系统，这样就有效的避免了在温度过低时，由于给水主线管道和给水支线管道12会存在温度较低的水时，容易使水结冰，导致给水主线管道和给水支线管出现冻胀现象。

PLC15上还可以设置人工强制启动，在温度低于临界条件下，可人工强制启动，即可将第二电动球阀7关闭，待该阀关闭到位后，再将第一电动球阀8打开，供水管道对给水主线管道充水，将水输送到给水支线管道12，然后自动排气阀14工作排出空气，用户就可以用水，待电磁流量计9反馈流量信号显示流量低于设定临界值时，PLC15将自动关闭第一电动球阀8，待该阀关闭到位后，再打开第二电动球阀7将给水主线管道和给水支线管道12中的水全部排入排水系统。

流量临界值计算的过程如下：

本设计第一电动球阀8采用DN50的管径。经计算，加压管流速一般在2.6m/s左右，DN50管道的流量为Q＝πr²×流速×时间＝πr²×3600×2.6＝18.369m³/h，可以设定流量计的量程为20m³/h，同理一个10mm的水龙头每小时流量约为Q＝0.734m³/h，取水龙头的的流量为小流量，即Q＝0.1m×0.734m³/h＝0.0734m³/h。由于模拟量输入模块的分辨率为12位，单极性数据格式的全量程范围是0～32000，在单极性格式中，最低位是3个连续的0，也就是8以上才可以测到。由于流量计电流为4～20mA，电流变化为16mA，流量计量程为20m³/h，所以没放水对应电流为8mA，小流量时电流增量为8mA×0.0734＝0.059mA，小流量时对应的电流为4+0.059＝4.059mA，次电流经模数变换后的数字量为：6494，此数基本可认为小流量了(当然也可以经实践调整)。温度传感器0℃时，模数转换值可以假定为10000，此数可因所选传感器的不同经实测而确定。

以上具体实施方式对本实用新型的实质进行详细说明，但并不能对本实用新型的保护范围进行限制，显而易见地，在本实用新型的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种给水管道放空防冻胀装置，它包括铺设在地下的供水管道(1)和给水主线管道以及安装在建筑物外墙壁上的给水支线管道(12)，所述供水管道(1)、给水主线管道和给水支线管道(12)依次连通，其特征在于，所述给水主线管道由第一给水主线管道(3)和两根第二给水主线管道(10)组成，所述第一给水主线管道(3)一端与供水管道(1)连通、另一端通过三通分别与两根第二给水主线管道(10)连通，所述第一给水主线管道(3)上从左至右依次安装有第一温度传感器(4)、伸缩节(5)、检修闸阀(6)、第一电动球阀(8)和电磁流量计(9)，两根第二给水主线管道(10)中其中一根与市政排水连通、另一根与给水支线管道(12)连通，并且在与市政排水连通的第二给水主线管道(10)上还安装有第二电动球阀(7)，所述给水支线管道(12)从上至下依次安装有自动排气阀(14)、第三温度传感器(13)和第二温度传感器(11)，所述自动排气阀(14)位于给水支线管道(12)的顶部，所述第二温度传感器(11)距离地面的高度为1.5m。

2.根据权利要求1所述的给水管道放空防冻胀装置，其特征在于，还包括PLC(15)，所述PLC(15)分别与第一温度传感器(4)、第二温度传感器(11)、第三温度传感器(13)、第一电动球阀(8)、第二电动球阀(7)和电磁流量计(9)电连接。

3.根据权利要求1所述的给水管道放空防冻胀装置，其特征在于，在所述供水管道(1)上安装有手动闸阀(2)。

4.根据权利要求1或3所述的给水管道放空防冻胀装置，其特征在于，所述供水管道(1)的公称直径为250mm。

5.根据权利要求1所述的给水管道放空防冻胀装置，其特征在于，所述第一给水主线管道(3)的公称直径为60mm。

6.根据权利要求1所述的给水管道放空防冻胀装置，其特征在于，所述第二给水主线管道(10)和给水支线管道(12)的公称直径为50mm。