专利名称：双恒压支管增压器及控制方法
技术领域：
本发明涉及一种恒压供水技术，尤其涉及一种双恒压支管增压器及控制方法。
背景技术：
城市供水系统一般由市政供水主管网和连接在市政供水主管网上的供水支管组成，供水支管将市政供水主管网送来的水输送至各个用水点，市政供水主管网的水压对用水点的出水压力有重要影响；随着城区规模的不断扩展，市政供水主管网的供水水压存在波动，其具体表现有:
1、在用水高峰时，市政供水主管网未端在用水高峰时，会出现水压严重不足的问题。2、由于地理环境的限制，市政供水主管网在地理位置相对较高的地方存在水压严重不足的问题。3、对市政供水主管网进行加压的设备只能从源头上对主管网进行加压，这种对进行加压的方式难以有效控制市政供水主管网未端和供水支管的水压。4、由于市政供水主管网固有的管损，也会造成水压不足。5、现有 的增压设备会对市政供水主管网的正常供水造成影响，甚至在市政供水主管网上造成负压。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种双恒压支管增压器，包括连接在市政供水主管网上的多条供水支管，其改进在于:采用内置式安装方式在每条供水支管内设置一台水泵，每台水泵都单独配置有一控制单元，所述控制单元由进水压力传感器、出水压力传感器、变频器、PLC控制模块、人机对话装置和GPRSDTU模块组成；
水泵与变频器连接；变频器、进水压力传感器、出水压力传感器、人机对话装置和GPRSDTU (物联网无线数据终端)模块五者都与PLC控制模块连接，
其中，进水压力传感器设置于对应供水支管的进水端，对供水支管的进水压力进行监测；出水压力传感器设置于对应供水支管的出水端，对供水支管的出水压力进行监测；
PLC控制模块根据进水压力传感器和出水压力传感器采集到的压力数据，对变频器的运行参数进行调整；
变频器根据PLC控制模块的指令对水泵的运行状态进行调整；
人机对话装置用于操作人员与PLC控制模块的人机对话；具体应用时，操作人员可通过操作人机对话装置对PLC控制模块的运行参数、控制策略进行修改、调整；
GPRSDTU模块用于操作人员对PLC控制模块运行状态的远程监控。本发明还提出了一种与前述双恒压支管增压器配合使用的控制方法，其具体方案为:PLC控制模块内预存有进水目标压力、出水目标压力；根据如下方法对双恒压支管增压器进行控制:
1)PLC控制模块控制水泵低速运转待命；进入步骤2)；
2)进水压力传感器和出水压力传感器对对应位置处的水压进行实时监测，并将监测到的水压数据发送至PLC控制模块；进入步骤3)；3)PLC控制模块将出水压力与出水目标压力进行比较:若出水压力低于出水目标压力时，控制水泵停机；否则进入步骤4)；
4)PLC控制模块将进水压力与进水目标压力进行比较:若进水压力低于进水目标压力时，达到设定的延迟时间后，控制水泵停机；否则进入步骤5)；
5)水泵投入正常运行，PLC控制模块定期对一定时间段内出水压力的变化值进行计算，同时将出水压力和出水目标压力进行实时比较，当符合下述某一控制策略中设定的条件时，采用相应的控制策略对水泵进行控制:
控制策略A:若某一采样周期内，出水压力的变化值为正值，且当前出水压力大于出水目标压力，则降低水泵转速；
控制策略B:若某一采样周期内，出水压力的变化值为负值，且当前出水压力大于出水目标压力，则提高水泵转·速；
控制策略C:若水泵转速达到转速控制下限后，一定时间段内出水压力的变化值仍为正值或无变化，则控制水泵停机；
控制策略D:若水泵转速达到转速控制上限后，一定时间段内出水压力的变化值仍为负值，则返回步骤2);
正常情况下，PLC控制模块对水泵的控制在A、B、C三种控制策略间互相切换。进一步地，PLC控制模块处于控制策略A或控制策略B时，PLC控制模块采用PID算法计算获得输出至变频器的控制信号，变频器根据控制信号对水泵的转速进行调节，以使供水支管的出水压力保持平稳。本发明的有益技术效果是:双恒压支管增压器可根据水压变化对水泵的运行状态进行动态、实时控制，使供水支管的出水压力保持相对恒定，使市民享受到优质的供水服务。
图1、本发明的系统结构示意图。
具体实施例方式一种双恒压支管增压器，包括连接在市政供水主管网上的多条供水支管(如图中标记D所示)，采用内置式安装方式在每条供水支管内设置一台水泵1，每台水泵I都单独配置有一控制单元，所述控制单元由进水压力传感器2、出水压力传感器3、变频器4、PLC控制模块5、人机对话装置6和GPRSDTU模块7组成；
水泵I与变频器4连接；变频器4、进水压力传感器2、出水压力传感器3、人机对话装置6和GPRSDTU模块7五者都与PLC控制模块5连接，
其中，进水压力传感器2设置于对应供水支管的进水端，对供水支管的进水压力进行监测；出水压力传感器3设置于对应供水支管的出水端，对供水支管的出水压力进行监测；PLC控制模块5根据进水压力传感器2和出水压力传感器3采集到的压力数据，对变频器4的运行参数进行调整；
变频器4根据PLC控制模块5的指令对水泵I的运行状态进行调整；
人机对话装置6用于操作人员与PLC控制模块5的人机对话；GPRSDTU模块7用于操作人员对对PLC控制模块5运行状态的远程监控。前述双恒压支管增压器的控制方法为:PLC控制模块5内预存有进水目标压力、出水目标压力；根据如下方法对双恒压支管增压器进行控制:
1)PLC控制模块5控制水泵I低速运转待命；进入步骤2)；
2)进水压力传感器2和出水压力传感器3对对应位置处的水压进行实时监测，并将监测到的水压数据发送至PLC控制模块5 ;进入步骤3)；
3)PLC控制模块5将出水压力与出水目标压力进行比较:若出水压力低于出水目标压力时，此种情况一般出现在供水支管存在破损、泄露或爆管的时候，应控制水泵I马上停机，待检修人员对现场进行勘测后再作处理；否则进入步骤4)；
4)PLC控制模块5将进水压力与进水目标压力进行比较:若进水压力低于进水目标压力时，此种情况一般出 现在市政供水主管网供水不足的时候，这种情况有可能是短时现象，也有可能是因水源缺水造成的长时现象，因此可设定一延迟时间，若达到设定的延迟时间后进水压力恢复正常(可判定为短时现象)，则PLC控制模块5继续进行后续控制，若达到设定的延迟时间后进水压力仍未恢复至进水目标压力(可判定为长时现象，应考虑是水源缺水)，为避免进一步增加市政供水主管网负担，应控制水泵I停机；当不满足前述条件时，进入步骤5)；
5)水泵I投入正常运行，PLC控制模块5定期对一定时间段内出水压力的变化值进行计算，同时将出水压力和出水目标压力进行实时比较，当符合下述某一控制策略中设定的条件时，采用相应的控制策略对水泵I进行控制:
控制策略A:若某一采样周期内，出水压力的变化值为正值，且当前出水压力大于出水目标压力(正常情况下，此种情况一般为因用水量下降而导致的出水压力回升)，则降低水泵I转速，以避免用水点水压出现高压；
控制策略B:若某一采样周期内，出水压力的变化值为负值，且当前出水压力大于出水目标压力(正常情况下，此种情况一般为因用水量增大而导致的出水压力下降)，则应提高水泵I转速，以弥补因用水量增大而导致的水压下降；
控制策略C:若水泵I转速达到转速控制下限后，一定时间段内出水压力的变化值仍为正值或无变化，正常情况下，此种情况一般为用水量为零，无需对供水支管增压，则应控制水泵I停机；
控制策略D:若水泵I转速达到转速控制上限后，一定时间段内出水压力的变化值仍为负值，则应该考虑是否出现了步骤2)或3)中设定的情形，故返回步骤2)，重新对市政供水主管网的来水情况和供水支管的情况进行判定；
正常情况下，PLC控制模块5对水泵I的控制在A、B、C三种控制策略间互相切换。进一步地，PLC控制模块5处于控制策略A或控制策略B时，PLC控制模块5采用PID算法计算获得输出至变频器4的控制信号，变频器4根据控制信号对水泵I的转速进行调节，以使供水支管的出水压力保持平稳。
权利要求
1.一种双恒压支管增压器，包括连接在市政供水主管网上的多条供水支管，其特征在于:采用内置式安装方式在每条供水支管内设置一台水泵(I)，每台水泵(I)都单独配置有一控制单元，所述控制单元由进水压力传感器(2)、出水压力传感器(3)、变频器(4)、PLC控制模块(5 )、人机对话装置(6 )和GPRSDTU模块(7 )组成； 水泵(I)与变频器(4)连接；变频器(4)、进水压力传感器(2)、出水压力传感器(3)、人机对话装置(6)和GPRSDTU模块(7)五者都与PLC控制模块(5)连接， 其中，进水压力传感器(2)设置于对应供水支管的进水端，对供水支管的进水压力进行监测；出水压力传感器(3)设置于对应供水支管的出水端，对供水支管的出水压力进行监测； PLC控制模块(5 )根据进水压力传感器(2 )和出水压力传感器(3 )采集到的压力数据，对变频器(4)的运行参数进行调整； 变频器(4)根据PLC控制模块(5)的指令对水泵(I)的运行状态进行调整； 人机对话装置(6)用于操作人员与PLC控制模块(5)的人机对话； GPRSDTU模块(7)用于操作人员对PLC控制模块(5)的运行状态进行远程监控。
2.权利要求1所述双恒压支管增压器的控制方法，其特征在于:PLC控制模块(5)内预存有进水目标压力、出水目标压力；根据如下方法对双恒压支管增压器进行控制: 1)PLC控制模块(5)控制水泵(I)低速运转待命；进入步骤2)； 2)进水压力传感器(2)和出水压力传感器(3)对对应位置处的水压进行实时监测，并将监测到的水压数据发送至PLC控制模块(5);进入步骤3)； 3)PLC控制模块(5)将出水压力与出水目标压力进行比较:若出水压力低于出水目标压力时，控制水泵(I)停机；否则进入步骤4); 4)PLC控制模块(5)将进水压力与进水目标压力进行比较:若进水压力低于进水目标压力时，达到设定的延迟时间后，控制水泵(I)停机；否则进入步骤5)； 5)水泵(I)投入正常运行，PLC控制模块(5)定期对一定时间段内出水压力的变化值进行计算，同时将出水压力和出水目标压力进行实时比较，当符合下述某一控制策略中设定的条件时，采用相应的控制策略对水泵(I)进行控制: 控制策略A:若某一采样周期内，出水压力的变化值为正值，且当前出水压力大于出水目标压力，则降低水泵(I)转速； 控制策略B:若某一采样周期内，出水压力的变化值为负值，且当前出水压力大于出水目标压力，则提高水泵(I)转速； 控制策略C:若水泵(I)转速达到转速控制下限后，一定时间段内出水压力的变化值仍为正值或无变化，则控制水泵(I)停机； 控制策略D:若水泵(I)转速达到转速控制上限后，一定时间段内出水压力的变化值仍为负值，则返回步骤2); 正常情况下，PLC控制模块(5)对水泵(I)的控制在A、B、C三种控制策略间互相切换。
3.根据权利要求2所述的双恒压支管增压器的控制方法，其特征在于:PLC控制模块(5)处于控制策略A或控制策略B时，PLC控制模块(5)采用PID算法计算获得输出至变频器(4)的控制信号，变频器(4)根据控制信号对水泵(I)的转速进行调节，以使供水支管的出水压力保持平稳。
全文摘要
一种双恒压支管增压器，包括连接在市政供水主管网上的多条供水支管，其改进在于采用内置式安装方式在每条供水支管内设置一台水泵，每台水泵都单独配置有一控制单元，从而使每条供水支管具备对水压调节的能力，再配合本发明的控制方法，最终实现供水支管末端出水压力保持恒定；本发明的有益技术效果是双恒压支管增压器可根据水压变化对水泵的运行状态进行动态、实时控制，使供水支管的出水压力保持相对恒定，使市民享受到优质的供水服务。
文档编号E03B5/00GK103243778SQ201310207229
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月30日 优先权日2013年5月30日
发明者陈沛中, 李玲, 熊代鹏 申请人:重庆成峰二次供水设备有限责任公司