专利名称：城市给水多级变压水泵的制作方法
技术领域：
城市给水多给变压水泵及其控制，系工业建筑给水系统机电设备领域，实现水泵自身调节节能。在原有水泵仅有一个出水口，输出单一水压的基础上，在调节的范围内，设置多级叶轮泵，及多级分压出水口，实现多级变压输出，根据供水压力及取水水位的变压，有级调节水泵的供水压力，使其提高水泵的运行效率，节约电能消耗。
水泵被称之为“工业的心脏”，在我国工农业生产及人民生活中应用极为广泛。据统计，全国已有三千多万台水泵，约占全国总耗电量21％以上，而水泵的能源利用效率却很低，其综合效率平均只有41％，如果水泵节约用电量6％，就能节电66亿度，相当于近100万千瓦发电厂的一年发电量。
据发明人所知，现有的给水水泵均为单一的出水口，在电机恒速的情况下，仅输出单一的出水压力(扬程)。水泵构造的固有效率，在恒速的情况下，要获得很宽扬程的高效率区是很困难的。设计中选择水泵的型号及台数，是按设计最大供水量及设计最高扬程来确定。选用的水泵，其扬程～流量，流量～效率关系特性，仅仅是在很窄的一段扬程范围内水泵效率是最高的，当场程变化时，大于或小于此段场程，水泵效率即急骤降低，这就使得泵组偏离高效率区运行，从而导致每方水量的电耗增大，泵组的振动和气蚀恶化，使得寿命缩短等不经济及不安全的后果。由于现有水泵存在上述问题，因而，进一步促使发明人去寻求解决这些问题的方法，这就是本发明的出发点。
电机调速，是解决上述问题较好的方法之一，采用电机无级调速，可以获得比较好的节电效果，平均可节电30％左右。现有水泵电机调速的方式有，液力耦合器调速、电磁滑差调速、可控硅串级调速、变频器调速等数种。目前技术比较先进的变频调速应用较多(绝大多数从国外引进)，而变频调速价格非常高，技术相当复杂，运行维护条件要求高，难以推广应用。如北京某水厂引进2500千瓦电机变频调速装置每套价格125万美元，南京某水厂引进710千瓦电机变频装置每套价格190万元，武汉某水厂引进315千瓦电机水泵组及变频装置每套价格100万元。本实用新型的目的在于设计一种结构简单、可靠性高、造价低及性能好的多级变压水泵，以提高水泵的运行效率。本装置既可以取代电机调速运行，又可与电机调速泵机组合同时运行，采用与调速泵组合运行时，可减少调速泵机的台数，减少投资，获得较好的节电效果。
发明人已于2000年6月24日申请《无减压伐消防供水系统多级变压消防水泵及其控制》专利，申请号为00241383.3。本实用新型的设计思想是，在原有给水泵的基础上，设定调节范围在出水压力70～100％之间，即出水压力0～70％为第一级泵，出水压力于80％、90％、100％为二至四多级分压泵，于70％、80％、90％、100％分压处设分压出水空腔及出水口，实现四级变压输出。根据实际需要，调节范围亦可在出水压力60～100％之间，设置五级变压输出。出水口与分压出水管连接，出水管的另一端与母管连接。每根出水管中装设一个电动伐，电动伐均处于常闭状态。开泵前按给定的出水压力，先启动泵机，后打开对应的出水管电动伐，当管网压力及取水水位变化至设定的另一个级差压力时，开启对应的分压出水管电动伐，关闭前一级电动伐，实现按水压及水位的变化有级调节水泵的运行工况，达到提高水泵运行效率，节约电能消耗的目的。其节电效果，与可控硅串级调速及变频调速比较，本实用新型比前者的节电效果(计入调速装置自身的电能消耗)低5％左右，平均可节电20～25％。多给变压水泵的控制，可采用摸拟运算优化控制的方式(见发明人于1993年5月6日申请的专利项目《水泵电机转子并接双向可控硅摸拟运算调速器，专利号93211929.8》，及《中国给水排水》杂志1985年4期《水泵摸拟运算优化控制自动无级调速》一文)，结合本实用新型水泵有级调节的特点自动及手动进行控制操作。
下面结合实施例，对本实用新型作进一步的说明
图1是多级变压水泵实施例，水泵型号32SA-10JB，额定扬程45米，额定流量1300升/秒，效率89％，配套电机功率710千瓦。其中1-0～70％扬程一级叶轮泵；2-80％扬程二级叶轮泵；3-90％扬程三级叶轮泵4-100％扬程四级叶轮泵；5-第一分压出水空腔及出水口；6-第二分压出水空腔及出水口；7-第三分压出水空腔及出水口；8-第四分压出水空腔及出水口；9～12-第一至第四分压出水管；13～16-第一至第四分压出水管电动伐；17-母管；18-送水管。由图一可知，水泵分四级变压，于每级叶轮泵之间设置一出水空腔及出水口。四级的分压比为全压的70％、80％、90％、100％，即扬程31.5米、36.0米、40.5米、45米四种，以满足管网供水压力及取水水位变化分压选择的需要。于每根出水管9～12中装设电动伐13～16，以满足电气控制实施分压输出的选择如图2所示，出水管电动伐处于常闭状态，开泵前，由压力变送器或水位变送器输出电讯号至水泵摸拟运算运行控制器，输出分级压力控制指令，启动水泵并打开对应的分压出水管电动伐，向输水管供水。当供水压力及取水水位变化达到另一级压力或水位时，控制器发出指令，打开对应的分压管电动伐，并关闭前者电动伐，实现按需要的压力选择进行供水。
与现有的供水水泵仅输出单一的压力(扬程)供水系统比较，本实用新型具有以下优点及效益1、投资省，节电效果好。以某市某水厂供水泵为例，水厂设计供水量一期工程15万吨/日，初期日供水量4～9万吨，日最少最大供水量之比为0.35，一期选用三台水泵(两用一备)，水泵型号32SA-10JB，配套电机710千瓦，额定扬程45米，额定流量1300升/秒，效率89％，扬程变化范围26～45米，定速运行最高效率89％，最低效率65％。设计采用一台水泵电机变频调速运行，一台定速运行。变频调速装置引进价格190万元。与不调速比较，一台调速与一台定速组合运行，减少电耗214千瓦，年节约电能180万度，按每度电0.64元计，年节约电费115万元，节电率15.1％。(以上数据引自全国水泵调速研究会论文集)。若两台泵均采用本实用新型多级变压水泵，水泵增加的投资，按现有水泵32SA-10JB每台价格的100％计，为8万元×1.0×2＝16万元，年节约电费超过采用的一台泵变速一台泵定速运行年节约电费115万元，投资可减少190-16＝174万元。由此可见，采用多级变压水泵，投资省，节电效果好，经济效益佳。
2、装置结构及电气系统简单，可靠性高，易于实施。
3、系统运行效率高，能耗低，本装置不增加电耗，平均可节电20～25％。
本实用新型，系工业建筑城市给水机电设备，具有技术含量高、实用性广、生命力强的产品。
权利要求1.城市给水多级变压水泵包括水泵、分压出水口、出水管、叶轮泵、母管、电动阀，其特征在于在原有给水泵的基础上，设定变压调节范围在出水压力的70～100％之间，即于出水压的0～70％为第一级泵，于出水压的80％、90％、100％为第二至第四级泵，于出水压力的70％、80％、90％、100％处设置分压出水空腔及出水口分压出水口分别与分压出水管连接，出水管的另一端与母管连接，每根分压出水管装设一个电动阀。
2.根据权利要求1所述的水泵，其特征在于在出水压力的60-100％之间可设置五级变压输出水泵。
专利摘要城市给水多级变压水泵及其控制,系工业建筑给水机电设备技术领域,实现水泵自身调节节能。现有的水泵调速节能,技术复杂、造价高、可靠性差。本实用新型,在原有水泵仅输出单一水压的基础上,在调节的范围内,设置多级叶轮泵,及多级分压出水口,实现多级变压输出,根据供水扬程的变化,有级调节水泵的供水压力,使其提高水泵的运行效率。该项目结构及电气系统简单、可靠性高、造价低、节电效益好,是一项技术含量高、实用性广、生命力强的城市给水机电设备。
文档编号E03B5/00GK2517790SQ00230879
公开日2002年10月23日 申请日期2000年9月15日 优先权日2000年9月15日
发明者赖宣芹 申请人:赖宣芹