专利名称：恒压供水设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及供水设备领域，特别是涉及一种恒压供水设备。
背景技术：
恒压供水是指在供水网系用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水网系的出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高水位箱、 气压罐等设施实现的。这种方式运行不稳定，投资运行费用高。近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到了广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求。与传统的恒压供水方式比较，具有系统稳定可靠、自动化程度高的优势。在现有恒压供水设备的技术中，通常采用三相交流异步电动机作驱动装置，变频控制器为恒压控制系统，变频器远距离安放在控制柜内。虽然该系统可以实现恒压供水的目的，但其还存在以下缺陷1、三相交流异步电动机的效率和功率因素低，电机的高效率区域窄。水泵运行在小流量或大流量时，电机的效率更低，能源消耗更多。2、变频控制器系统响应速度慢，变频器为自保护需设置延时。当用户用水量瞬间变化较大时，变频器控制会出现在设定压力附近反复振荡的现象。变频器控制需较长时间才能稳定在设置的压力点。这样使水泵的输出压力波动大、不稳定，严重影响供水的质量。 尤其用户配套使用燃气热水器时，水温将会或冷或热，甚至会烫伤用户。3、三相交流异步电动机与变频控制器的过载能力差，工作环境、使用条件要求高， 三相交流异步电动机与变频控制器容易损坏。4、变频恒压供水系统安装调试复杂，操作不方便。水泵与变频控制器的距离远，水泵运行的反馈控制信号易受干扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中电机效率低，变频控制器系统响应速度慢以及反馈控制信号易受干扰的缺陷，提供了一种恒压供水设备，通过将水泵、交流永磁同步伺服电动机和伺服控制器集成一体实现自动恒压供水。本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的一种恒压供水设备，包括一水泵、一压力传感器、一驱动装置和一控制装置，其特点在于，所述驱动装置为一交流永磁同步伺服电动机，所述控制装置为一伺服控制器，所述交流永磁同步伺服电动机的轴和所述水泵的轴相互连接，所述伺服控制器紧固安装于所述交流永磁同步伺服电动机的上方， 形成一体化结构。较佳地，所述恒压供水设备还包括一编码器，所述编码器设置于所述交流永磁同步伺服电动机的轴端。这样可以实现编码器与交流永磁同步伺服电动机的一体化设置，能量转换效率高于变频器控制方式。较佳地，所述编码器采用光电式编码器或磁性式编码器。编码器可以监测所述交流永磁同步伺服电动机的转速，然后将转速参数传送给所述伺服控制器。较佳地，所述压力传感器安装于所述水泵上。缩短了所述压力传感器和所述水泵之间的传输距离，从而减少不正常的干扰，控制系统工装的可靠性得到了提高。较佳地，所述伺服控制器安装于所述交流永磁同步伺服电动机的轴向或侧向。其中轴向和侧向为常规的安装方式，较便于实施和装卸。较佳地，所述交流永磁同步伺服电动机的轴和所述水泵的轴通过一夹壳联轴器夹持联接。夹壳联轴器可以方便牢固地夹紧所述的轴，且装卸很便捷。较佳地，所述伺服控制器上设有一输入信号接口、一设定输入接口和一通讯接口。较佳地，所述输入信号接口与所述压力传感器连接。所述输入信号接口用于连接所述压力传感器，接收水泵内的工作压力参数；所述设定输入接口用于输入人为预先设定的压力值，作为与实际压力参数比较的值，从而保持所述水泵正常工作所需的恒定压力值。所述通讯接口可以实现远距离控制所述水泵的运行参数。通过以上的设置，所述伺服控制器可以现场设置水泵的压力参数，或经通信由中央控制室集中控制，从而有效地实现恒压状态下的自动控制供水。较佳地，所述水泵和所述支架、所述支架和所述交流永磁同步伺服电动机以及所述交流永磁同步伺服电动机和所述伺服控制器之间均采用螺栓连接。螺栓为常用的紧固连接方式，其能达到较好的紧固强度，起到稳固效果。本发明的积极进步效果在于1、配置交流永磁同步伺服电动机效率高，高效率区域宽。交流伺服控制器采用编码器、同周期控制技术控制电机速度，能量转换效率高于变频器变频控制方式。这样使得整个泵装置效率高，可为用户降低运行成本，节约能源。2、交流伺服控制器响应速度快、精度高，在用户用水量瞬间变化较大时亦能瞬时保持压力的恒定。可满足用户对用水的高舒适度、高精确度的要求。3、交流永磁同步伺服电动机的过载能力高，短时间内可达三相交流异步电动机的 3倍以上。而且，伺服控制器可设置的保护功能多，使得电动机运行可靠、寿命长。4、泵体上安装压力传感器。传感器、伺服控制器、电动机紧靠在一起，减少了不正常的信号干扰，控制系统工作可靠性高。5、泵、压力传感器、交流永磁伺服电动机及伺服控制器一体化设计，可等同于普通水泵，实现“即插即通”。水泵可自闭环控制，自动保持恒压供水。6、用户不仅可以在现场设定调整泵的输出压力，也可以远距离中央集中控制泵的运行、运行状况的监控及运行数据的采集。
图1为本发明恒压供水设备的正视图。图2为本发明恒压供水设备的左视图。图3为本发明恒压供水设备的伺服控制系统原理图。
具体实施例方式下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。图1为本发明恒压供水设备的正视图。如图1所示，本发明恒压供水设备包括一水泵1、一交流永磁同步伺服电动机3和一伺服控制器4。水泵1的上方架设一支架2，将交流永磁同步伺服电动机3采用螺栓紧固连接于支架2上。交流永磁同步伺服电动机3的轴和水泵1的轴由一夹壳联轴器5夹持联接，从而形成一体化结构。由图1可见，支架2为中空结构，前部为一窗口，交流永磁同步伺服电动机3的轴和水泵1的轴在支架2的中空空间内连接。夹壳联轴器5在该空间内夹持住所述轴，从而将交流永磁同步伺服电动机3和水泵1连为一体。该夹壳联轴器5可以方便牢固地夹紧所述的轴，且装卸很便捷。伺服控制器4通过螺栓紧固安装于交流永磁同步伺服电动机的上方，其可以设置在交流永磁同步伺服电动机3的轴向或侧向。按常规设计方法，轴向和侧向为常规的安装方式，便于实施和装卸。伺服控制器4上设有一输入信号接头41、一设定输入接口 42和一通讯接口 43。输入信号接头41通过数据线连接所述压力传感器6，而该压力传感器6安装于水泵1上，这样伺服控制器4就可以接收到水泵1内的工作压力参数。设定输入接口 42用于输入人为预先设定的压力值，作为与实际压力参数比较的值，从而保持水泵1正常工作所需的恒定压力值。通讯接口 43可以实现远距离控制水泵1的运行参数。通过以上的设置，伺服控制器4可以现场设置水泵的压力参数，或经通信由中央控制室集中控制，从而有效地实现恒压状态下的自动控制供水。此外，泵1和支架2、支架2和交流永磁同步伺服电动机3以及交流永磁同步伺服电动机3和伺服控制器4之间均采用螺栓连接。图2为本发明恒压供水设备的左视图。如图2所示，在交流永磁同步伺服电动机3的轴端设置一编码器8，其采用光电式编码器或磁性式编码器。编码器8可以监测交流永磁同步伺服电动机3的转速，然后将转速参数传送给所述伺服控制器4，从而实现反馈信息的传输。由于，交流永磁同步伺服电动机3和伺服控制器4轴向连成一体，因此所述电动机和控制器可共用一台电机风扇7进行冷却。图3本发明恒压供水设备的伺服控制系统原理图。如图3所示，恒压供水设备的原理为首先，由用户将水泵1的自动恒压供水的压力设定值预先输入到伺服控制器4。由水泵1上的压力传感器6将水泵1工作时的输出压力参数输入到伺服控制器4。然后，交流永磁同步伺服电动机3的转速参数由编码器8输入到伺服控制器4。接着，伺服控制器4将水泵1的工作压力参数与压力设定值进行比较计算，再输出转速指令给交流永磁同步伺服电动机3，通过调整电动机驱动泵的转速改变水泵1输出的压力值。改变后的压力参数重新输入到伺服控制器4，再重复以上的比较计算过程，直到与压力设定值一致为止。
当然，电动机转子部件由稀土永磁体制造，定子线圈采用集中绕组工艺，可以大幅度降低了电机运行中的铁耗和铜耗，消除了铝耗。综上所述，本发明的突出特点在于水泵在运转时输出的压力参数由泵体上的压力传感器采集传输给伺服控制器。交流永磁同步伺服电动机的运转参数由编码器采集传输给伺服控制器。伺服控制器对比水泵的即时输出压力与水泵的设定压力，闭环控制该电动机运转速度的变化，从而保证泵输出压力的恒定。虽然以上描述了本发明的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种恒压供水设备，包括一水泵、一压力传感器、一驱动装置和一控制装置，其特征在于，所述驱动装置为一用于接收控制信号并驱动所述水泵的交流永磁同步伺服电动机， 所述控制装置为一用于控制水泵的伺服控制器，所述交流永磁同步伺服电动机的轴和所述水泵的轴相互连接，形成一体化结构。
2.如权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述恒压供水设备还包括一编码器，所述编码器设置于所述交流永磁同步伺服电动机的轴端。
3.如权利要求2所述的恒压供水设备，其特征在于，所述编码器采用光电式编码器或磁性式编码器。
4.如权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述压力传感器安装于所述水泵上。
5.如权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述伺服控制器安装于所述交流永磁同步伺服电动机的轴向或侧向。
6.如权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述交流永磁同步伺服电动机的轴和所述水泵的轴通过一夹壳联轴器夹持联接。
7.如权利要求1所述的恒压供水设备，其特征在于，所述伺服控制器上设有一用于接收水泵内的工作压力参数的输入信号接口、一用于输入人为预先设定的压力值的设定输入接口和一可以实现远距离控制所述水泵的运行参数的通讯接口。
8.如权利要求7所述的恒压供水设备，其特征在于，所述输入信号接口与所述压力传感器连接。
9.如权利要求1-8任意一项所述的恒压供水设备，其特征在于，所述水泵和所述支架、 所述支架和所述交流永磁同步伺服电动机以及所述交流永磁同步伺服电动机和所述伺服控制器之间均采用螺栓连接。
全文摘要
本发明公开了一种恒压供水设备，包括一水泵、一压力传感器、一驱动装置和一控制装置，所述驱动装置为一用于接收控制信号并驱动所述水泵的交流永磁同步伺服电动机，所述控制装置为一用于控制水泵的伺服控制器，所述交流永磁同步伺服电动机的轴和所述水泵的轴相互连接，形成一体化结构。本发明将水泵、交流永磁同步伺服电动机和伺服控制器集成一体实现自动恒压供水，该设备效率高、反应速度快且避免了反馈控制信号受到干扰的情况，提高了泵的运行精度。
文档编号E03B5/00GK102465545SQ201010544799
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者忻元钊 申请人:上海凯泉泵业(集团)有限公司