专利名称：变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供水地下输水管道(可用于油或其他液体)的破裂进行报警和检测的处理装置。
背景技术：
中国专利《半封闭式二次加压供水装置》ZL00241980.7公开了一种利用城市公共给水管道一次供水压力进行接力式二次加压供水的技术(即无负压二次加压供水)，对传统的二次加压供水方式进行了改革，使二次加压供水在节能、节水、环保指标上有了突破性的进展，是对二次加压供水技术的重大贡献，所以得到了国家有关部门的认可和推广使用。所以得到了国家有关部门的认可和社会的推广使用。该专利无负压二次加压供水发明所解决的只是二次供水系统中以机泵为界——机泵吸程前的节能节水环保等关键问题，机泵后的扬程(即二次加压供水段)仍存在不少浪费能源和水资源问题。
二次加压供水输水管道常年埋在地下，而且一般管道较长，常常因沉降、外力、质量等问题发生破裂，又因为地下输水管道是二次加压供水系统中的压力最高点，如不及时发现和处理将导致大量水资源白自流失，造成水资源的严重浪费。目前，当管道破裂后，还没有有效的方法来及时发现和处理，往往要经过相对较长的时间才能发现，解决的方法也只是比较盲目或是凭借一定经验来进行挖掘，寻找破裂口，这样，不仅延误抢修的时间，进一步造成资源浪费，也对地面的设施造成无为的破坏。
发明内容
为了解决现有技术无法检测地下输水管道破裂的问题，本发明提供了恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置，该装置不仅能够及时发现管道破裂进行报警并及时关闭破裂管道防止继续跑水，而且能够检测到破裂管道的位置。
本发明的原理是在正常供水情况下，二次加压供水压力自动维持在设计供水压力值，供水机泵的运转台数、频率和工作时间随着用户用水量的增减相应变化，一般不会达到设备最大供水量，即使达到机泵全部全速运转，时间也不会过长，否则，设计的最大供水量不合理。依据变频恒压供水设备最大供水量大于用户最大用水量的设计原则和供水压力恒定的特点，开发了供水运转失常自动报警、检测和处理装置。
自动报警处理装置将自动采集正常供水数据(开机台数、频率、时间、压力等)进行储存。一旦运转数据出现失常现象1、远传压力表数值低于设计供水压力值；2、机泵全部全速长时间运转。自动报警处理装置经控制运算发现异常现象将进行自动检测。检测过程如下先关闭第一(按预先设计编号)地下输水管道末端电磁阀(均为常开型)，稳定后采集运转数据；再关闭该管道始端电磁阀，采集运转数据与末端电磁阀关闭的运转数据进行对比。如果两个电磁阀采集的运转数据有较大不同，且末端电磁阀关闭时的供水压力小于始端电磁阀关闭时的供水压力，判断该管道已破裂跑水，自动显示破裂管道编号，同时为防止该管道继续跑水关闭始端电磁阀并报警。如果数据差值在小范围内，判断为第一地下输水管道无破裂，开启电磁阀，然后进行第二地下输水管道的检测。地下输水管道检测程序依此类推。如果某一地下输水管道过长或中间有支路可分段加电磁阀进行统一编号检测处理和显示报警。如果经过全部地下输水管道检测后未发现破裂但仍失常运转，自动检测报警处理装置将初步判定、显示为机泵故障或其他故障(包括设计不合理)并报警(包括通讯等)。一旦供水压力等于或低于设计停泵压力时将自动停泵待命。
本发明专利的有益效果是，可以自动检测地下输水管道破裂的位置并报警的同时，对二次加压设备进行故障检测并采取有效的措施，可大量节约能源和宝贵的水资源。
图1变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置的结构图；图2变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置的控制器硬件结构图；图3变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置的控制器控制流程图。
在图1中，1.蓄水容器，2.二次加压水泵，3.旁通管电磁阀，4.远传压力表，5.电接点压力表，6.水位控制器，7.浮球式密封阀，8.单向止回阀，9.主管道，10.控制箱(地下输水管道破裂检测报警处理控制器、变频器)，11.第一条地下管道始端常开型电磁阀，12.第一条地下管道末端常开型电磁阀，13.电磁阀，14.电磁阀，15.第二条地下管道始端常开型电磁阀，16.第二条地下管道末端常开型电磁阀，17.地面，18.主管输水管道闸门开关，19.单向止回阀，20.水泵管道闸门开关，21.水泵管道闸门开关，22.单向止回阀，23.旁通管。
具体实施例方式
实施例在蓄水容器(1)顶盖上装设浮球式密封阀7、水位控制器6和电接点压力表5，供水管经单向止回阀8向蓄水容器1供水；二次加压水泵2的进水口通过水泵管道闸门开关21、单向止回阀22与蓄水容器1连通；二次加压水泵2的出水口通过水泵管道闸门开关20、单向止回阀19与主管道9连通，带有电磁阀3的旁通管23一端与蓄水容器1连通，另一端与主管道9相连通；主管道9上设置远传压力表4，主管道9依次与第一条地下管道、第二条地下管道和第三条地下管道相连通；在第一条地下管道的始端设置始端常开型电磁阀11末端设置末端常开型电磁阀12，在始端常开型电磁阀11和末端常开型电磁阀12之间设置两干个电磁阀(13、14)。在第二条地下管道的始端设置始端常开型电磁阀15末端设置末端常开型电磁阀16，在第三条地下管道的始端设置始端常开型电磁阀末端设置末端常开型电磁阀。二次加压水泵2、水位控制器6、电接点压力表5，远传压力表4和安装在地下管道的电磁阀电信号线与控制箱10的控制器硬件连接。
在蓄水容器1顶盖上装设浮球式密封阀7，组成半封闭式二次加压供水装置。浮球式密封阀7根据容器内的水位配合敞开或封闭整个蓄水容器1。在蓄水容器1上装设与二次加压水泵2并列连接主管道9的带有电磁阀3的旁通管23，并在蓄水容器1上装连电接点压力表5，电接点压力表5输出开关信号接到控制箱10。装置启动时，通过公共供水管道的阀门7向蓄水容器1内送水。当蓄水容器1内进水量小于或等于出水量时，浮球式密封阀7处于敞开状态，与传统的敞开式加压供水装置相同；当蓄水容器1的进水量大于出水量时，水位上升，导致浮球式密封阀7关闭，整个蓄水容器1封闭，随着一次供水继续进入使蓄水容器1内水压逐渐上升，二次加压水泵2仅需做接力功变可达到设定压力；在蓄水容器1内水压升到或大于设定压力时，蓄水容器1上的电接力压力表5通过控制箱10自动转换控制，将水泵2停止，自动打开电磁阀3开通旁通管23，由公共管线的一次供水压力通过蓄水容器1直接经旁通管23向用户送水。装置通过水位控制器6设定水箱水位最低点，当水位达到最低点，水位控制器6传输信号到控制箱10，控制箱10关闭二次加压水泵2进行保护。
远传压力表4将压力值转换成电压值传输到控制箱10作为控制箱的输入。二次加压水泵2的控制信号由控制箱10输出，二次加压水泵2连接输水主管道9，主管道9埋入地下变为地下输水管道输水，在地下管道两端分别安装始末端常开型电磁阀(进水端为始端电磁阀，出水端为末端电磁阀)，电磁阀接入控制箱10，由控制箱10的输出信号进行开关控制。当埋入地下的主管道分成多个管道时，可在每个分支管道的始末端安装电磁阀。
控制箱10中的自动报警处理装置将自动采集正常供水数据(开机台数、频率、压力等)采样储存，进行实时监控数据与正常数据对比一旦运转数据出现失常现象1、远传压力表4数值低于设计供水压力值；2、二次加压水泵2全部全速长时间运转，此时，自动报警处理装置将对输水管道和设备进行自动检测。检测过程如下先关闭第一(按预先设计编号)地下输水管道末端常开型电磁阀12，稳定后采集运转数据；再关闭该管道始端常开型电磁阀11，采集运转数据与末端常开型电磁阀12关闭的运转数据进行对比。如果末端常开型电磁阀12运转数据(运转机泵台数、频率)远远大于始端常开型电磁阀11运转数据，只有压力小于始端常开型电磁阀11的压力，判断该管道已破裂跑水，自动显示破裂管道编号，同时关闭始端常开型电磁阀11并报警。如果数据基本相同，判断为第一条地下输水管道无破裂，并开启始端电磁阀11和末端常开型电磁阀12，然后进行第二条地下输水管道的检测，即先关闭第二条管道的末端常开型电磁阀16，控制箱采集数据，再关闭始端常开型电磁阀15，采集数据，两组数据进行对比如果数据不同，表明管道破裂，自动显示破裂管道编号，同时关闭始端常开型电磁阀15并报警；如果数据基本相同，判断为第二条地下输水管道无破裂，并开启始端常开型电磁阀15和末端常开型电磁阀16，其余地下输水管道检测程序依此类推。如果某一地下输水管道过长或中间有支路可分段加电磁阀进行统一编号检测处理和显示报警，例如第一管道始末端常开型电磁阀运转数据不同，初步认定该条管道破裂，可先检查该管道中电磁阀14与末端常开型电磁阀12之间管道情况。此时可关掉电磁阀14，控制箱10采集相关数据并与关闭末端常开型电磁阀12时的数据对比，若数据相同，表明电磁阀14与末端常开型电磁阀12之间的管道正常，否则，此段破裂，关闭电磁阀14。同理，电磁阀13与电磁阀14之间，始端常开型电磁阀11与电磁阀13之间管道判断同上。检查某一段管道，都是先关闭该段后端电磁阀并记录数据，再关闭该段前端电磁阀并记录数据，然后进行数据对比。依次类推，可继续安装电磁阀，用相同的方法可以较为精确的找到管道破裂处。如果经过全部地下输水管道检测后未发现破裂但仍失常运转，控制箱10自动检测报警处理装置将初步判定并显示为水泵故障或其他故障(包括系统设计不合理)并报警(包括通讯等)。一旦供水压力等于或低于设计的停泵压力时控制箱10将自动停二次加压水泵2待命。
本发明的控制箱10中的地下输水管道破裂检测报警处理控制器是实现系统功能的核心，主要采用单片机来完成控制运算(见图2)。单片机8031完成正常数据的存储，实施数据对比和处理，驱动地下管道的电磁阀的开通和报警装置，以及LED显示的控制；3个采样变量经过数值转化后输入ADC08098完成模数转换送入单片机；8155驱动6位LED显示。地下输水管道破裂检测报警处理控制器的控制流程图见图3所示。
权利要求
1.一种变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置，在蓄水容器(1)顶盖上装设浮球式密封阀(7)、水位控制器(6)和电接点压力表(5)，供水管经单向止回阀(8)向蓄水容器(1)供水，其特征是所述二次加压水泵(2)的进水口通过水泵管道闸门开关(21)、单向止回阀(22)与蓄水容器(1)连通；二次加压水泵(2)的出水口通过水泵管道闸门开关(20)、单向止回阀(19)与主管道(9)连通，带有电磁阀(3)的旁通管(23)一端与蓄水容器(1)连通，另一端与主管道(9)相连通；主管道(9)上设置远传压力表(4)，主管道(9)还要依次与每条地下管道相连通；每条地下管道的始端设置始端常开型电磁阀(11、15)末端设置末端常开型电磁阀(12、16)。
2.根据权利要求1所述的变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置，其特征是在始端常开型电磁阀(11)和末端常开型电磁阀(12)之间设置若干个电磁阀(13、14)。
3.根据权利要求1或2所述的变频恒压二次供水地下输水管道破裂自动报警处理装置，其特征是二次加压水泵(2)、水位控制器(6)、电接点压力表(5)，远传压力表(4)和安装在地下管道的电磁阀的电信号线与控制箱(10)的控制器硬件连接。
全文摘要
本发明涉及一种供水地下输水管道(可用于油或其他液体)的破裂进行报警和检测的处理装置。其特征是所述二次加压水泵(2)的进水口通过水泵管道闸门开关(21)、单向止回阀(22)与蓄水容器(1)连通；二次加压水泵(2)的出水口通过水泵管道闸门开关(20)、单向止回阀(19)与主管道(9)连通，带有电磁阀(3)的旁通管(23)一端与蓄水容器(1)连通，另一端与主管道(9)相连通；主管道(9)上设置远传压力表(4)，主管道(9)还要依次与每条地下管道相连通；每条地下管道的始端设置始端常开型电磁阀(11、15)末端设置末端常开型电磁阀(12、16)。该发明不仅能够及时发现管道破裂进行报警并及时关闭破裂管道防止继续跑水，而且能够检测到破裂管道的位置。可节约能源和宝贵的水资源。
文档编号F17D5/00GK1877189SQ20061001288
公开日2006年12月13日 申请日期2006年6月27日 优先权日2006年6月27日
发明者冯建周, 王晓寰, 邵玉良, 王俊恒 申请人:燕山大学