专利名称：建筑给水系统用水器具节水性能测试装置的制作方法
技术领域：
建筑给水系统用水器具节水性能测试装置属于给排水领域，涉及一种测试建筑给 水系统用水器具节水性能的实验教学装置。
背景技术：
建筑给水系统用水器具节水性能测试装置，是用于测试建筑给水系统中部分器具 在不同工作压力下节水性能的一个重要的实验教学装置。随着城市水资源的日益短缺，节约用水已经成为我国节能减排国策重要组成部 分。在城市用水中，建筑用水占城市用水量的40% 60%，所以做好建筑节水显得尤为必 要。给水系统用水器具作为建筑给水系统的重要组成部分和配水终端(减压阀、过滤器、水 表、水龙头、淋浴喷头等)，其在不同工况下的节水性能对于真正实现建筑节水具有十分重 要的意义，应用本装置可对减压阀、水龙头等不同类型、不同规格、不同种类的建筑内部用 水器具进行不同工况下的性能试验，测试结果将为今后的建筑给水系统的工程设计、运行 管理提供合理化建议，更进一步推进我国的节约用水工作。目前国内外尚没有一套完整的用于对建筑给水系统用水器具节水性能测试的实 验教学装置，造成这种现象的原因在于缺少一套完整的可以模拟用水器具实际用水时压力 工况和对实验数据精确采集的实验装置。
发明内容
本发明提供一套可以模拟用水器具实际用水时压力工况和对实验数据精确采集 的实验装置，以弥补建筑给水系统用水器具节水性能测试的实验教学装置在院校实验教学 中的空白。为了实现上述目的，本发明设计了一套建筑给水系统用水器具节水性能测试装 置，包括压力提供和控制系统、供水管网和用水器具测试系统、数据采集和处理系统。所述 压力提供和控制系统由高压变频泵和低压变频泵各1台并行工作组成的变频水泵及控制 变频水泵2的调频水泵控制柜组成。所述供水管网和用水器具测试系统包括横向给水管段 和竖向给水管段及与竖向给水管段连接的循环水箱；横向给水管段设置两层，由竖向给水 管段连接，每层横向给水管段可设置两条以上的支路，每条支路分别设置有手动阀门、流量 计、压力传感器、用水器具；用水器具包括减压阀、过滤器、普通水表、水龙头、淋浴喷头，每 条支路各包含一种或多种用水器具；用水器具中的减压阀、过滤器、普通水表的两端分别设 置压力传感器。所述数据采集和处理系统由数据采集卡、电缆和利用LAB view软件开发的 给水系统测试软件构成。其中，压力提供和控制系统中的变频水泵与循环水箱连接，变频水 泵的出水经过止回阀向供水管网和用水器具测试系统供水；供水管网和用水器具测试系统 中的各流量计和压力传感器分别接至数据采集卡，数据采集卡的数据经电缆传至含有水系 统测试软件的电脑。其中，所述流量计4采用电磁流量计，能够实时准确地反映测试节点的流量。所述数据采集卡采用16路PCI6220采集卡，可以同时对各个节点同时采集。本发明具有以下有益效果及优点1.压力提供和控制系统中采用2个变频水泵提供水压，用于模拟给水系统用水器 具的不同压力值。2台水泵中高压变频泵、低压变频泵各1台，分别提供管网所需的高压和 低压，保证压力值的稳定，使其压力的波动处于允许范围之内(士0. OlMpa)；通过连续变频 和调节手动阀门，可以对实验所需的压力点进行精确控制。2.数据采集和处理系统中采用16路PCI6220采集卡，可以同时对实验装置中各个 测试节点的工作性能进行同时测定，也可对单个节点单独测试。给水系统测试软件即时绘 制的各种曲线可以观 察数据的变化趋势和过程，整套装置的各个节点用水器具的实际运行 工况反映在画面上，让学生更直观的去认识，掌握。 3.本装置具有占地小，经济实用，环保无污染，安全可靠，运行稳定的特点，有利于 其推广使用。
图1为本发明一优选实施例的整体结构框图；图2为本发明一优选实施例的总体节点系统示意图；图3为图1所示实施例中的调频水泵控制柜示意图。图中，1-循环水箱，2-调频水泵及配件，3-手动阀门，4-电磁流量计，5-压力传感 器，6-减压阀，7-淋浴喷头，8-水龙头，9-横向给水管段，10-竖向给水管段，11-过滤器， 12-水表。
具体实施例方式下面结合附图1 附图3对本发明的以优选实施例进行说明。本实施例分为三部分，一是压力提供和控制系统，二是供水管网和用水器具测试 系统，三是数据采集和处理系统。本实施例整体结构框图见图1。压力提供和控制系统压力提供和控制系统是由与循环水箱1相连接的两台变频水泵2构成水源部分并 提供模拟用水器具实际工况的不同压力，水泵2的出水经过止回阀向测试管网供水，管网 的供水压力可以通过变频水泵连续变频和手动阀门的调节来控制。变频泵控制柜示意图见 图3，其中1#按钮为2台水泵的总电源开关，2#按钮为高压泵电源开关，3#按钮为低压泵电 源开关。调频按钮可以分别对2台变频泵连续变频，以控制水泵的出水压力。供水管网和用水器具测试系统供水管网和用水器具测试系统由横向给水管段9和竖向给水管段10分为上、下两 个测试管网。在上管网中设置了两条支路，其中一条支路设置了手动阀门3，电磁流量计4， 压力传感器5，减压阀6，当水泵向管网中供水时，可以通过手动阀门3调节通过减压阀6的 流量，流量数据的采集通过电磁流量计4完成，压力传感器5测试减压阀6前后的压力值， 以测定减压阀6的减压效果；另外一条支路设置了手动阀门3，电磁流量计4，压力传感器 5，水龙头8，过滤器11，普通水表12，通过手动阀门3调节通过过滤器6和水表12的流量， 电磁流量计4可以校正水表12的流量，测定水表的计量准确性，同时可以测定水龙头在不同工作压力下的出流量，压力传感器5可以测试过滤器11、水表12前后的压力，压力差值可 以反应水流经过过滤器11和水表12的水头损失。下层管网在横向给水管段上设置手动阀 门3，电磁流量计4，压力传感器5，淋浴喷头7，水龙头8，当水泵向管网中供水时，可以通过 手动阀门3调节淋浴喷头7和水龙头8的出流量和出流压力，出流压力通过水龙头和淋浴 喷头前的压力传感器5测定，出流量由电磁流量计4测定。3)数据采集和处理系统数据采集和处理系统是由数据采集卡、电缆和利用LAB view软件开发的给水系统测试软件构成。电磁流量计4和压力传感器5输出的数据信号，通过数据电缆经接线板传 送给电脑上安装的PCI6220采集卡，利用电脑上安装的给水系统测试软件将电磁流量计4 和压力传感器5输出的电信号转换为测试器具的压力值和流量值，并能将数值即时显示在 软件界面，与此同时计算机利用本软件可以即时生成压力-时间曲线，流量-时间曲线。给水系统测试软件界面主要分为4个功能区1)压力-时间曲线，流量-时间曲 线显示区；2)压力和流量数据实时显示区；3)数据保存区；4)采样率调节区(1)压力-时间曲线，流量-时间曲线显示区本区可以同时显示全部压力传感器，电磁流量计的数值随时间变化的曲线压 力_时间曲线、流量_时间曲线，也可根据测试要求选择指定压力传感器，电磁流量计显示。(2)压力和流量数据实时显示区本区可以对采集的压力传感器和电磁流量计数值实时显示，同时为实验装置的调 节提供指导。(3)数据保存区实验数据的采集从运行软件开始，到点击数据保存按钮结束。通过本区可以选择 数据保存路径。(4)采样率调节区本区可以对数据采集的频率进行设置，最小采集周期0. 02s，保证了采集数据的精 确性。给水系统测试软件让整套装置的各个节点用水器具的实际运行工况，反映在画面 上，让学生更直观的去认识，掌握。显示主要通过一、通过电磁流量计4、压力传感器5，二、 通过采集的各即时数据反映在动态的画面上，实现历史数据曲线的观察和实时数据曲线的 观察，实现各工况下的压力-时间曲线，压力-流量曲线，流量-时间曲线在电脑上的动态 演示和过程改变的演示；也可以将历史数据和实时数据进行文本输出，以便于进行数据整 理、分析。本着占地小，经济实用且能达到预期目的的要求，本实施例由2台变频水泵作为 管网供水装置，其中高压泵和低压泵各1台，水源采用不锈钢循环水箱。采用2种不同管径(DN15mm，DN20mm)的铸铁管模拟供用户使用的给水管网；设置 4个相同管径的电磁流量计来测定经过给水系统器具的出流量；5个用水节点处设置8个压 力传感器来测定节点水压；水泵的供水除一部分经配水终端(水龙头、淋浴喷头)回流到水 源水箱，其余部分由回流管回流至水箱；整套装置右下端设有泄水阀，可放空管路，水箱下 部也设有放空阀，以备在装置不运行时，排空水箱。管路当中设置有10个手动阀门，通过调节用水阀门开启度不同来实现各个支路水量的变化，从而使得各个节点的压力值变化，模拟各个节点在实际使用中的工况；与此同 时利用水泵控制柜变频按钮连续变频实现水泵的供水压力和供水量的变化来改变节点处 的工作压力。 本实施例设计的装置可以完成以下测试和试验功能1)减压阀在不同工况下的减压效果以及能量损失规律；2)过滤器在不同工况下的水头损失规律；3)水表在不同工况 下的水头损失和计量准确性；4)水龙头、淋浴喷头在不同工况下的出流特征；5)各种室内 给水阀门性能及阻力规律。具有测定方法方便快捷，测定结果精确；设备拆装方便，试验范 围广等特点。
权利要求
建筑给水系统用水器具节水性能测试装置，包括压力提供和控制系统、供水管网和用水器具测试系统、数据采集和处理系统，其特征在于所述压力提供和控制系统由高压变频泵和低压变频泵各(1)台并行工作组成的变频水泵(2)及控制变频水泵(2)的调频水泵控制柜组成；所述供水管网和用水器具测试系统包括横向给水管段(9)和竖向给水管段(10)及与竖向给水管段(10)连接的循环水箱(1)，横向给水管段(9)设置两层，由竖向给水管段(10)连接，每层横向给水管段(9)可设置两条以上的支路，每条支路分别设置有手动阀门(3)、流量计(4)、压力传感器(5)、用水器具，用水器具包括减压阀(6)、过滤器(11)、普通水表(12)、水龙头(8)、淋浴喷头(7)，每条支路各包含一种或多种用水器具，用水器具中的减压阀(6)、过滤器(11)、普通水表(12)的两端分别设置压力传感器(5)；所述数据采集和处理系统由数据采集卡、电缆和利用LAB view软件开发的给水系统测试软件构成；其中，压力提供和控制系统中的变频水泵(2)与循环水箱(1)连接，变频水泵(2)的出水经过止回阀向供水管网和用水器具测试系统供水；供水管网和用水器具测试系统中的各流量计(4)和压力传感器5)分别接至数据采集卡，数据采集卡的数据经电缆传至含有水系统测试软件的电脑。
2.如权利要求1所述的建筑给水系统用水器具节水性能测试装置，其特征在于所述 流量计(4)采用电磁流量计。
3.如权利要求1所述的建筑给水系统用水器具节水性能测试装置，其特征在于所述 数据采集卡采用16路PCI6220采集卡。
全文摘要
建筑给水系统用水器具节水性能测试装置属于给排水领域，涉及一种测试建筑给水系统用水器具节水性能的实验教学装置。包括压力提供和控制系统、供水管网和用水器具测试系统、数据采集和处理系统。其中，压力提供和控制系统由高压变频泵和低压变频泵各1台并行工作组成的变频水泵(2)及控制变频水泵(2)的调频水泵控制柜组成，提供管网所需的高压和低压，并通过连续变频和调节手动阀门(3)，对实验所需的压力点进行精确控制。给水系统测试软件即时绘制的各种曲线可以观察数据的变化趋势和过程，将各个节点用水器具的实际运行工况反映在画面上，让学生更直观的去认识，掌握。本装置具有占地小，经济实用，环保无污染，安全可靠，运行稳定的特点。
文档编号G01M99/00GK101799371SQ20101012879
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月22日 优先权日2010年3月22日
发明者刘红, 吕鑑, 吕青, 孟光辉, 张英, 步春峰, 赵昕, 高原 申请人:北京工业大学