一种梯级流量调节泵功率节能方法与流程

1.本发明涉及供水设备技术领域，尤其涉及一种梯级流量调节泵功率节能方法。


背景技术：

2.最早的城镇供水，由于楼层较低，采用水塔式供水方式。随着时代的发展，楼层越来越高，用水量越来越大，水塔式被淘汰，转而进化至现在的二次增压设备，二次增压设备的核心部件：增压水泵；较早的二次增压设备，对于水泵控制，只有工频(即50hz三相供电)运行，配合末端的压力表，实现压力到达停机，压力回落到一定程度，再次工频开机，随着新世纪电子技术的普及及发展，变频器(一种调频调速驱动设备)运用的普及，二次供水，精准，高效，节能成为新的设备诉求，节能为研究点，现有技术，在变频器应用作为一个基础的节能前提下，开发了一些运行工艺来节能，最常用的一种：休眠停机；二次供水设备运行中，通过检测所运行泵的数量，和运行变频器的输出功率，人为的认定出一种用水流量极少情景，这时设备停止运行，达到节能的目的。
3.现有技术同时在设备末端设置一定存储压力和容积的稳压罐，来延长设备休眠的时间，但是其在使用时存在问题：
4.1、现有的供水设备关于小流量模式的设备界定误差较大，经常正常供水的情况下，设备反复休眠，反复重启，造成来供水压力的波动和设备的不稳定；
5.2、现有的设备中泵的运行功率存在问题，现有的流量泵结构多是三个功率为7.5kw的泵(两用一备)，为传统模式，当流量较小的时候，水泵为了维持泵的一个基本扬程，运转的频率较高，无效做功很大，造成较大的能源浪费。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的供水效果不稳定，压力波动大和无用功能耗大的缺点，而提出的一种梯级流量调节泵功率节能方法。
7.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种梯级流量调节泵功率节能方法，包括以下步骤：
8.步骤a：机构组装，机构包括水箱、用户供水管道、泵a、泵b、泵c和泵d，所述水箱与用户供水管道之间连接有四个分流管，所述泵a、泵b、泵c和泵d分别与四个分流管连通，且泵a、泵b、泵c和泵d分别与用户供水管道连通，所述泵a、泵b、泵c和泵d在设计流量60立方/时、90米扬程的供水环境下的功率分别为11kw、7.5kw、3.0kw和1.1kw，所述用户供水管道末端连接有可提取瞬时流量和总流量的电磁流量计；
9.步骤b：用户用水，设备启动，按常规标准启动一台泵(7.5kw)，进行恒压供水，水流经过水泵进入用户供水管道；
10.步骤c：电磁流量计计算水流量，电磁流量计测量出水瞬时流量及总用水量，待出水压力稳定后在用户供水管道的末端进行瞬时流量比较；
11.步骤d：延时判断，瞬时流量在流量切换阈值附近时，做时间20s的延时判断；
12.步骤e：分流供水，根据判断后的流量，采取相应的单台泵或多台泵组合模式，匹配相对应流量所对应功率泵，进行分流供水，且流量区间对应各水泵电机的运行关系为：
13.小于10％流量时，一台1.1kw泵运行；
14.10％
‑
25％流量区间时，一台3kw泵运行；
15.25％
‑
35％流量区间时，一台1.1kw水泵或一台3kw水泵运行；
16.35％
‑
45％流量区间时，一台7.5kw水泵运行；
17.45％
‑
55％流量区间时，一台7.5kw水泵或外加一台1.1kw水泵运行；
18.55％
‑
75％流量区间时，一台11kw水泵运行；
19.75％
‑
85％流量区间时，一台11kw水泵外加一台1.1kw水泵运行；
20.85％
‑
100％流量区间时，一台11kw外加3kw二台水泵运行。
21.优选的，所述步骤a中，泵a、泵b、泵c和泵d在设计流量60立方/时、90米扬程的供水环境下的扬程一致均为90米，单泵流量占比总流量分别为泵a：75％(45方/时)；泵b：45％(25方/时)；泵c：25％(15方/时)；泵d：10％(6方/时)。
22.优选的，所述步骤d中，泵a、泵b、泵c和泵d对应电机型号分别为ye2
‑
160m
‑
4、ye2
‑
132m
‑
4、ye2
‑
100l2
‑
4和ye2
‑
90s
‑
4，且各电机型号的参数如下表。
[0023][0024]
优选的，所述泵a、泵b、泵c和泵d的电机输出功率和转速的三次方成正比，则：其中，p1:电机工频时的功率，p2:电机变频时功率；n1:电机工频时的转速，n2：电机变频时的转速。
[0025]
优选的，所述步骤d中，延迟判断的时间可进行调节。
[0026]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027]
1、本发明通过各个部件之间的相互协作，保证了供水过程中的压力稳定，从而保证稳定的供水效果，且有效避免设备反复休眠，延长装置的实用寿命；
[0028]
2、本发明使得节能机构的各个泵进行有效快速转换工作，在保证泵的基本扬程下，根据当前用水的流量值，自动投入相应流量内的水泵，最大限度的减少了无用功能耗，降低资源浪费；
[0029]
3、本发明通过泵对应电机的工作，有效降低供水成本。
[0030]
本发明保证了用户供水过程中的压力稳定，并在压力稳定基础上进行流量比较，
从而保证稳定的供水效果，且最大限度的减少了无用功能耗，降低资源浪费，满足了人们在供水过程中的使用需求。
附图说明
[0031]
图1为本发明流程结构示意图；
[0032]
图2为本发明中节能机构的立体结构示意图；
[0033]
图3为本发明中节能机构的主视结构示意图。
[0034]
图中：水箱1、用户供水管道2、泵a3、泵b4、泵c5、泵d6。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
实施例一
[0037]
请参阅图1
‑
3，一种梯级流量调节泵功率节能方法，包括以下步骤：
[0038]
步骤a：机构组装，机构包括水箱1、用户供水管道2、泵a3、泵b4、泵c5和泵d6，水箱1与用户供水管道2之间连接有四个分流管，泵a3、泵b4、泵c5和泵d6分别与四个分流管连通，且泵a3、泵b4、泵c5和泵d6分别与用户供水管道2连通，泵a3、泵b4、泵c5和泵d6在设计流量60立方/时、90米扬程的供水环境下的功率分别为11kw、7.5kw、3.0kw和1.1kw，用户供水管道2末端连接有可提取瞬时流量和总流量的电磁流量计；
[0039]
步骤b：用户用水，设备启动，按常规标准启动一台泵7.5kw，进行恒压供水，水流经过水泵进入用户供水管道2；
[0040]
步骤c：电磁流量计计算水流量，电磁流量计测量出水瞬时流量及总用水量，待出水压力稳定后在用户供水管道2的末端进行瞬时流量比较；
[0041]
步骤d：延时判断，瞬时流量在流量切换阈值附近时，做时间20s的延时判断；
[0042]
步骤e：分流供水，根据判断后的流量，采取相应的单台泵或多台泵组合模式，匹配相对应流量所对应功率泵，进行分流供水，且流量区间对应各水泵电机的运行关系为：
[0043]
小于10％流量时，一台1.1kw泵运行；
[0044]
10％
‑
25％流量区间时，一台3kw泵运行；
[0045]
25％
‑
35％流量区间时，一台1.1kw水泵或一台3kw水泵运行；
[0046]
35％
‑
45％流量区间时，一台7.5kw水泵运行；
[0047]
45％
‑
55％流量区间时，一台7.5kw水泵或外加一台1.1kw水泵运行；
[0048]
55％
‑
75％流量区间时，一台11kw水泵运行；
[0049]
75％
‑
85％流量区间时，一台11kw水泵外加一台1.1kw水泵运行；
[0050]
85％
‑
100％流量区间时，一台11kw外加3kw二台水泵运行；
[0051]
人们在使用水时，根据水流量的实际情况，通过末端的流量计检测到用水量的上升(如瞬时流量持续大于总流量10％，20s后)，将自动切换到3.0kw水泵维持运转，停止1.1kw泵，当3.0kw水泵不能满足供水流量时(瞬时流量持续大于总流量25％，20s后)，将投
入1.1kw泵，依此类推，最终达到单台或多台水泵组合供水模式来满足供水的需求操控不同的泵进行供水工作，代替现有的相同泵供水方法，保证供水过程中的压力稳定，且具有明显的节能效果。
[0052]
实施例二
[0053]
参照图1
‑
2，本实施例中，与实施例一基本相同，更优化的在于，步骤a中，泵a5、泵b6、泵c7和泵d8在设计流量60立方/时、90米扬程的供水环境下的扬程一致均为90米，单泵流量占比总流量分别为泵a5：75％(45方/时)；泵b6：45％(25方/时)；泵c7：25％(15方/时)；泵d8：10％(6方/时)，有效避免在一个泵损坏的情况下，供水仍然能满足基本的事故时供水设计要求，即最大泵发生故障(极不利)的情况下，其余泵总流量达到设计流量的80％。
[0054]
实施例三
[0055]
步骤d中，泵a3、泵b4、泵c5和泵d6对应电机型号分别为ye2
‑
160m
‑
4、ye2
‑
132m
‑
4、ye2
‑
100l2
‑
4和ye2
‑
90s
‑
4，通过各电机之间的配合工作，与三个7.5kw的电机工作相比，极大地降低电机的所需的能源损耗，使得该装置更加节能。
[0056]
步骤四
[0057]
泵a3、泵b4、泵c5和泵d6的电机输出功率和转速的三次方成正比，则：其中，p1:电机工频时的功率，p2:电机变频时功率；n1:电机工频时的转速，n2：电机变频时的转速，通过公式方便直接计算出各个用水区间的电能能耗。
[0058]
实施例五
[0059]
用户供水管道2水流量小于10％时，取电机运行频率在20hz：变频器和电机本身的效率分别取0.75和0.7,则p2＝0.07/0.75/0.7＝0.133(kw)，而传统的三个7.5kw水泵在流量小于10％时，其电机变频功率：变频器和电机本身的效率(分别取0.8和0.8),则p2＝0.48/0.8/0.8＝0.75(kw)，两者之差为0.617kw，保证用户供水管道2水流量小于10％时，其泵对应电机所耗功率低于传统供水泵所耗的功率。
[0060]
实施例六
[0061]
用户供水管道2水流量在10％—35％时，此时由于供水量的增大，电机的运行频率上升，取电机的运行频率在30hz：变频器和电机本身的效率分别取0.78和0.72,则p2＝0.24/0.78/0.72＝0.427(kw)，而传统的三个7.5kw水泵在流量在10％—35％时，其电机变频功率：变频器和电机本身的效率(分别取0.82和0.8),则p2＝1.62/0.82/0.8＝2.47(kw)，两者之差为2.04kw，保证用户供水管道2水流量在10％—35％时，其泵对应电机所耗功率低于传统供水泵所耗的功率。
[0062]
实施例七
[0063]
用户供水管道2水流量在35％—55％时，此时由于供水量的继续增大，超过一个泵负荷时，需要用两个泵，取7.5kw和3kw泵组合，而传统的泵只能采用两个7.5kw的组合，此时3kw泵功率：变频器和电机本身的的效率分别取0.83和0.8,则p2＝1.04/0.83/0.8＝1.57(kw)，而传统的三个7.5kw水泵在流量在35％—55％时，一个在30hz频率下7.5kw泵电机的功率：变频器和电机本身的效率(分别取0.82和0.8),则p2＝1.62/0.82/0.8＝2.47(kw)，两者之差为0.9kw，保证用户供水管道2水流量在35％—55％时，其泵对应电机所耗功率低于传统供水泵所耗的功率。
[0064]
实施例八
[0065]
步骤d中，延迟判断的时间可进行调节，方便根据实际的用户用水情况进行设定，增加方法的适用性；
[0066]
实时例九
[0067]
假定用户供水管道水流量在小于10％、10％—35％和35％—55％的时长分别为八小时、八小时和四小时，方便与传统的方法进行节能对比，并方便计算该方法节省的用电成本。
[0068]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0069]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。