具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备的制作方法

本实用新型涉及一种供水设备，特别涉及一种具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备。

背景技术：

我国在八十年代前，自来水所采用的楼顶水箱重力供水方式，以蓄能供水效率高及水压平稳的优点得到普遍应用，但该供水方式也存在以下两大缺陷：一、由于楼顶水箱与大气相通，易造成水质二次污染。二、由于采用楼顶水箱重力供水，故顶层区域住户用水压力偏低。

在九十年代为克服以上缺陷，故去掉楼顶水箱，改由变频恒压方式供水，此方式虽然解决了楼顶水箱存在的问题，但同时又产生了新的供水效率偏低的问题。为解决这一问题，通常会在变频恒压供水设备出水端配置一个空气蓄能罐，当用水低谷小流量水泵停机时，由蓄能罐内的压缩空气挤出罐内的水，以实现不间断供水，直至蓄能罐内压力降低到供水压力下限，将再次启动水泵供水并同时再次蓄能。这在低层建筑供水时，蓄能罐的供水效能与体积的矛盾并不十分突出，但是沿用至高层建筑时，在相同供水压力差的条件下，要维持同等的水量，必须成倍的增加蓄能罐的体积，相应的还有蓄能罐承压等级的提高。

目前自来水加压供水设备将空气蓄能罐安装在一层或负一层，这是因为：其一，自来水加压供水设备最初的产品配置形式被习惯地一直沿用保留下来，习惯成自然。其二，如果要将蓄能罐安装到建筑物的顶端，必须要有其相应的安装建筑空间。而现有《建筑给水排水设计规范》中，关于气压蓄能罐的描述均为供水设备的组成部件，安装于地面一层或负一层的水泵房内，相应的建筑结构和管道设计也是一样。也就是说，从产品到设计，气压蓄能罐都是与水泵一同安装的，这与供水设备产品性能是一致的。究其根本原因，是对现有气压蓄能罐存在的问题缺乏足够的认识。

目前，出于成本和安装空间的原因，安装于设备出水端的空气蓄能罐的体积一般在0.06-3.53m³之间，若供水压力范围0.9-1.0mpa，对应压力差0.1mpa时的蓄能伸缩供水体积只有整个罐体的十分之一，即0.006-0.353m³。目前广泛应用的气压罐，在同等体积的条件下，根据p1*v1=p2*v2，供水压力越高，其蓄能调节供水量就越小。传统供水设备在0.9-1.0mpa气压蓄能罐供水条件下，一小时需要启动水泵5次。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低、蓄能效率高的具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，包括隔膜式气压罐、电控柜、供水主管、供水支管，隔膜式气压罐安装在建筑物顶端，所述供水主管从地面延伸至建筑物顶端，供水主管的进水端位于地面，供水主管的出水端与隔膜式气压罐相连，供水主管上位于地面部分设有主水泵，所述供水支管两端并接在主水泵两端，供水支管上设有辅助水泵，所述供水主管上主水泵两侧、供水支管上辅助水泵两侧均分别设置止回阀和流量开关，所述供水主管上位于主水泵与供水主管进水端之间位置处设有流量计和进水压力传感器，所述供水主管上位于主水泵与供水主管出水端之间位置处设有出水压力传感器，所述流量开关、流量计、进水压力传感器出水压力传感器，均连接电控柜。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述供水主管出水端上设有自动排气阀。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述电控柜包括变量变压控制单元、智能用水感知单元、电子无负压控制单元、中心控制单元、辅变频器、主变频器、触摸屏和无线通讯模块，所述出水压力传感器的输出端分别与变量变压控制单元的输入端、智能用水感知单元的输入端相连，所述流量计的输出端分别与变量变压控制单元的输入端、智能用水感知单元的输入端相连，所述变量变压控制单元的输出端、智能用水感知单元的输出端均连接中心控制单元，所述进水压力传感器的输出端经电子无负压控制单元后连接中心控制单元，所述流量开关、触摸屏、无线通讯模块与中心控制单元连接，所述中心控制单元经辅变频器后连接辅助水泵，中心控制单元经主变频器后连接主水泵。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述中心控制单元的主芯片采用plcⅰ，型号为s7-200smart。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述变量变压控制单元的主芯片采用plcⅱ，型号为s7-200。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述智能用水感知单元的主芯片采用plcⅲ，型号为s7-200。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述辅变频器型号为ev1000，主变频器型号为ev2000。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述流量开关型号为vh500。

上述具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，所述无线通讯模块主芯片型号为grm203。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的隔膜式气压罐直接安装于每栋高层建筑的管道井中，以替代楼顶水箱和空气蓄能罐，由于隔膜式气压罐完全密闭且有0.1mpa空气压力，因而避免了水质二次污染且增加了顶层用户的用水压力，提升了蓄能效率，不但保证了水质安全，而且提升了供水设备运行效率。隔膜式气压罐供水与水泵供水、辅助水泵供水与主水泵供水之间转换平稳，提高了供水品质。

2、本实用新型设有电子无负压控制单元，电子无负压控制单元始终保持自来水进水管网压力不低于设定门限值，充分利用自来水原有压力，提高供水效率并维护管网安全。

3、本实用新型设有变量变压控制单元，变量变压控制单元将根据用户流量变化自动调整供水压力，保持末端用户水压稳定。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1中电控柜的结构框图。

图3为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，一种具有高位蓄能及智能感知的变量变压供水设备，包括隔膜式气压罐1、电控柜3、供水主管、供水支管，隔膜式气压罐1安装在建筑物顶端，所述供水主管从地面延伸至建筑物顶端，供水主管的进水端位于地面，供水主管的出水端与隔膜式气压罐1相连，供水主管上位于地面部分设有主水泵6，所述供水支管两端并接在主水泵6两端，供水支管上设有辅助水泵5，所述供水主管上主水泵6两侧、供水支管上辅助水泵5两侧均分别设置止回阀7和流量开关8，所述供水主管上位于主水泵6与供水主管进水端之间位置处设有流量计9和进水压力传感器10，所述供水主管上位于主水泵6与供水主管出水端之间位置处设有出水压力传感器4，所述流量开关8、流量计9、进水压力传感器10出水压力传感器4，均连接电控柜3。

所述供水主管出水端上设有自动排气阀2。

如图2所示，所述电控柜3包括变量变压控制单元11、智能用水感知单元12、电子无负压控制单元13、中心控制单元14、辅变频器15、主变频器16、触摸屏17和无线通讯模块18，所述出水压力传感器4的输出端分别与变量变压控制单元11的输入端、智能用水感知单元12的输入端相连，所述流量计9的输出端分别与变量变压控制单元11的输入端、智能用水感知单元12的输入端相连，所述变量变压控制单元11的输出端、智能用水感知单元12的输出端均连接中心控制单元14，所述进水压力传感器10的输出端经电子无负压控制单元13后连接中心控制单元14，所述流量开关8、触摸屏17、无线通讯模块18与中心控制单元14连接，所述中心控制单元14经辅变频器15后连接辅助水泵5，中心控制单元14经主变频器16后连接主水泵6。

如图3所示，所述中心控制单元14的主芯片采用plcⅰ，型号为s7-200smart。所述变量变压控制单元11的主芯片采用plcⅱ，型号为s7-200。所述智能用水感知单元12的主芯片采用plcⅲ，型号为s7-200，所述的电子无负压控制单元13采用ai-519bpid控制器。所述辅变频器15型号为ev1000，主变频器16型号为ev2000。所述流量开关8型号为vh500。所述无线通讯模块18主芯片型号为grm203。

出水压力传感器4-20ma信号由emai04模拟量模块的1+端输入，供中心控制单元14的plcⅰ和变量变压控制单元11的plcⅱ及智能用水感知单元12的plcⅲ共享。进水压力传感器4-20ma信号经in1/com接入ai-519bpid控制器，其电子无负压控制信号经a/b端传送至中心控制单元14。流量计9瞬时流量和累积流量数据由rs485串口传输至变量变压控制单元11的plcⅱ、智能用水感知单元12的plcⅲ以及中心控制单元14的plcⅰ。流量开关8的开关量信号分别接入中心控制单元14的plcⅰ的.3和.5输入端。辅变频器15ev1000和主变频器16ev2000的运行信号分别由继电器ka1和ka2的常开触点控制，ka1和ka2继电器线圈分别接入中心控制单元14的plcⅰ的.0和.2输出端。触摸屏17hmi的ethernet端口与中心控制单元14的plcⅰ的ethernet端口连接，实现两者之间的通讯。中心控制单元14的plcⅰ的rs485串口与变量变压控制单元11的plcⅱ、智能用水感知单元12的plcⅲ、无线通讯模块18grm203的rs485串口连接，以实现通讯。中心控制单元14的plcⅰ的rs485串口与辅变频器15ev1000及主变频器16ev2000的rs485串口连接，以实现通讯及控制。

本实用新型的工作原理为：当智能用水感知单元12感知到用户无用水或用水量很小时，该信息经中心控制单元14读取后，控制辅助水泵5在隔膜式气压罐1蓄能完成后减速停止运行，供水设备将进入高位蓄能供水状态。当隔膜式气压罐1向用户供水时，智能用水感知单元12可以感知到用户用水速率，计算出最佳加压补水点，提前启动辅变频器15驱动辅助水泵5，在高隔膜式气压罐1能量下降至下限之前，平滑转换为辅助水泵5为用户供水。当智能用水感知单元12感知到用户用水量进一步增大至辅助水泵5额定流量以上，将启动主变频器16驱动主水泵6运行，同时控制辅助水泵5减速，直至其流量为零时退出运行。当用户用水量降低到辅助水泵5额定流量范围之内，开始启动辅助水泵5运行，同时控制主水泵6减速，直至其流量为零时退出运行。当智能用水感知单元12感知到用户无用水或用水量很小时，辅助水泵5将对隔膜式气压罐1进行蓄能，蓄能完成后供水设备将自动进入高位蓄能保压状态。电子无负压控制单元13、变量变压控制单元11将全程自动参与到运行之中，以保证高质量供水。电子无负压控制单元13始终保持自来水进水管网压力不低于设定门限值，充分利用自来水原有压力，提高供水效率并维护管网安全。变量变压控制单元11将根据用户流量变化自动调整供水压力，保持末端用户水压稳定。所有运行水泵退出，均采用变频驱动减速至零流量停机，减少供水压力波动，防止水锤产生。