一种温度可控的安全供水系统的制作方法

本发明涉及供水系统技术领域，具体涉及一种温度可控的安全供水系统。

背景技术：

供水系统中水泵的频繁启停会对水泵产生不利影响，缩短水泵的使用寿命，并且当多台水泵并联运行时，会使水泵工作远离高效区，因此通过变频器输出频率控制多台水泵，使水泵根据供水需求和水流对供水管网的压力，调整不同供水策略，可以加长水泵的使用寿命，并且保护供水管网。但是，在一些需要大量热水的工厂里，由于加热后的水分子相互作用力大，当瞬时开启或关闭水管时，会产生水锤效应，特别是当冷、热水切换时，高温加热后的热水与管道内的废冷水混合后，由于温度交换不均加大了水流的惯性冲击力，增强了供水管网的压力波动，对市政管网有很大的冲击，譬如一些管网会因为压力波动造成管网破损，导致大面积停水。当某一水泵或变频器劳损后，出水效率降低，容易产生逆流，并且设备检修时间长，影响了工厂的生产效益。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是针对现有技术中所存在的上述不足而提供一种温度可控的安全供水系统，其能够减小冷水和热水切换时对供水管网的压力波动，消除水锤效应，并且监测水泵和变频器的工作状态，水泵或变频器受损后能够有效运行，保证供水管网的压力稳定；并延长水泵的使用寿命。

为实现上述目的的一部分，本发明采用了如下的技术方案：

一种温度可控的安全供水系统，包含系统控制柜和一组水泵；一组水泵分别设有变频器；其特征在于，还包含设于一组水泵进水端的第一缓冲水箱，设于一组水泵出水端的第二缓冲水箱和混合水箱；第一缓冲水箱的进水端和第二缓冲水箱的出水端均设有压力传感器和开关电磁阀；一组水泵包含用于传送热水的热水泵和用于传送冷水的冷水泵；热水泵、冷水泵与第一缓冲水箱之间均连接有转换电磁阀；热水泵和冷水泵的出水口通过混合水箱连通至第二缓冲水箱；压力传感器与系统控制柜通信连接；各变频器、开关电磁阀和转换电磁阀的控制端分别与系统控制柜连接。

进一步的，所述热水泵与第一缓冲水箱之间设有加热装置；加热装置与热水泵之间设有储备水箱；热水泵包含高温水泵和控温水泵；两个转换电磁阀分别设于高温水泵/控温水泵和储备水箱之间；高温水泵通过恒温水箱与第二缓冲水箱相连；控温水泵和冷水泵通过混合水箱与第二缓冲水箱连接。

进一步的，一组水泵还包含冗余水泵；热水泵和冷水泵的监测端设有电流传感器；第二缓冲水箱进水端设有出水流量计；在热水泵和冷水泵对应的转换电磁阀的流入端分别连通有备用管道；各备用管道另一端由冗余水泵分别连接至对应的热水泵/冷水泵的流出端，且分别设有用于与热水泵/冷水泵的流出端择一连通或全部断开的替换电磁阀；替换电磁阀的控制端与系统控制柜连接；电流传感器和出水流量计与系统控制柜通信连接。

进一步的，所述系统控制柜包含控制器、d/a转换模块和a/d转换模块；所述控制器与各变频器通信连接；所述d/a转换模块的输入与控制器相连；所述d/a转换模块的输出与各变频器的控制端相连；所述a/d转换模块的输入端与各压力传感器相连；所述a/d转换模块的输出端与控制器相连。

进一步的，所述系统控制柜还包含触摸屏和用于存储历史数据的数据存储模块；触摸屏和数据存储模块分别与系统控制柜通信连接。

进一步，所述第二缓冲水箱设有液位传感器；所述液位传感器与控制器通信连接。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：通过开关电磁阀控制进水端和出水端的压力，第一缓冲水箱和第二缓冲水箱作关闭进水端后的用水储备，热水泵将加热好的热水储存在储备水箱内，减小了热水在供水管网的进水压力；当需要调温时，开启控温水泵、冷水泵将热水与冷水积聚到混合水箱内调温并稳压，经过第二缓冲水箱输出供水，延长正常供水状态；当切换为纯热水/冷水时，关闭出水端的开关电磁阀，出水端处的废水由于惯性沿出水端方向流出，受到开关电磁阀的阻碍，逆流回到第二缓冲箱内，减少了供水管网的出水压力，消除了水锤效应，当出水端处的压力增大时，此时开启进水端的开关电磁阀，进行进水端、出水端的恒压，并且由热水泵或冷水泵将水流经恒温水箱/混合水箱运输至第二缓冲水箱内与废水混合后稳压，第二缓冲水箱内的热水/冷水相互混合，避免热水和冷水混合时对供水管网的冲击力，待缓冲水箱满后，打开开关电磁阀供水，减少二次使用热水时废水的产生。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为温度可控的安全供水系统示意图；

图2为所述系统控制柜连接示意图。

包含的附图标记：第一缓冲水箱1、第二缓冲水箱2、混合水箱3、进水压力传感器4、出水压力传感器5、第一开关电磁阀6、高温水泵7、控温水泵8、冷水泵9、转换电磁阀10、加热装置11、储备水箱12、恒温水箱13、冗余水泵14、出水流量计15、备用管道16、三通换向阀17、四通换向阀18、替换电磁阀19、第二开关电磁阀20、液位传感器21、防逆单向阀22、系统控制柜23。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：

如图1～2所示，温度可控的安全供水系统，包含系统控制柜23和一组水泵；一组水泵分别设有变频器；其特征在于，还包含设于一组水泵进水端的第一缓冲水箱1，设于一组水泵出水端的第二缓冲水箱2和混合水箱3；第一缓冲水箱的1进水端和第二缓冲水箱2的出水端均设有进水压力传感器4/出水压力传感器5和第一开关电磁阀6/第二开关电磁阀20；一组水泵包含用于传送热水的热水泵和用于传送冷水的冷水泵9；热水泵、冷水泵9与第一缓冲水箱1之间均连接有转换电磁阀10；热水泵和冷水泵的出水口通过混合水箱3连通至第二缓冲水箱2；进水压力传感器4、出水压力传感器5与系统控制柜23通信连接；各变频器、第一开关电磁阀6、第二开关电磁阀20和转换电磁阀10的控制端分别与系统控制柜23连接。

所述热水泵与第一缓冲水箱1之间设有加热装置11；加热装置11与热水泵之间设有储备水箱12；热水泵包含高温水泵7和控温水泵8；两个转换电磁阀10分别设于高温水泵7/控温水泵8和储备水箱12之间；高温水泵7通过恒温水箱13与第二缓冲水箱2相连；控温水泵8和冷水泵9通过混合水箱3与第二缓冲水箱2连接。

一组水泵还包含冗余水泵14；热水泵和冷水泵9的监测端设有电流传感器；第二缓冲水箱2进水端设有出水流量计15；在热水泵和冷水泵9对应的转换电磁阀10的流入端分别连通有备用管道16；各备用管道16另一端通过三通换向阀17连接至冗余水泵14，备用管道16从冗余水泵14出口端通过四通换向阀18分别连接至对应的热水泵/冷水泵9的流出端，且分别设有用于与热水泵/冷水泵9的流出端择一连通或全部断开的替换电磁阀19；替换电磁阀19的控制端与系统控制柜23连接；电流传感器和出水流量计与系统控制柜23通信连接。

其中，出水流量计15与混合水箱3、恒温水箱13之间分别设有出水方向的防逆单向阀22，高温水泵7、控温水泵8、冷水泵9和冗余水泵14分别由变频器a、变频器b、变频器c和变频器d控制。

所述系统控制柜23包含控制器、d/a转换模块和a/d转换模块；所述控制器与各变频器检测端的电流传感器、出水流量计15由modbus总线连接至控制器的通讯接口；所述d/a转换模块的输入与控制器相连；所述d/a转换模块的输出与各水泵及变频器的控制端相连；所述a/d转换模块的输入端与进水压力传感器4、出水压力传感器5相连；所述a/d转换模块的输出端与控制器相连。

所述系统控制柜23还包含触摸屏和用于存储历史数据的数据存储模块；触摸屏和数据存储模块分别与控制器的通信连接，其中，触摸屏通过rj45接口与控制器相连，数据存储模块为移动u盘。

所述第二缓冲水箱设有液位传感器21，液位传感器21由modbus总线连接至控制器的通讯接口。

所述控制器为plc控制器。

当本发明使用时，打开进水端的第一开关电磁阀6，水流通过第一缓冲水箱1进入供水系统，若需要高温热水，控制器将高温水泵7对应的转换电磁阀10打开，水流通过加热装置11加热后进入储备水箱12，并由高温水泵7传输，依次经过恒温水箱13和第二缓冲水箱2，随第二开关电磁阀20打开从出水端输出供水；若需要切换为冷水时，控制器将高温水泵7和控温水泵8对应的转换电磁阀10关闭，冷水泵9对应的转换电磁阀10打开，第一开关电磁阀6关闭，第二缓冲水箱2出水端的废水由于第二开关电磁阀20的阻碍，往回逆流，此时出水压力传感器5感应到出水端的水流压力增大，则控制器将第一开关电磁阀6打开进行恒压，在出水端水压稳定后将第二开关电磁阀20打开，由第二缓冲水箱2输出端供水，第一缓冲水箱1内的水流由冷水泵9传输经过混合水箱3至第二缓冲水箱2出水端供水；若切换为较低温度范围内的热水，控制器将高温水泵7对应的转换电磁阀10关闭，控温水泵8和冷水泵9对应的转换电磁阀10打开，第一开关电磁阀6关闭，第二缓冲水箱2出水端的废水受到第二开关电磁阀20的阻碍，往回逆流，此时出水压力传感器5感应到出水端的水流压力增大，则控制器将第一开关电磁阀6打开进行恒压，在出水端水压稳定后将第二开关电磁阀20打开，由第二缓冲水箱2输出端供水，加热装置11将第一缓冲水箱1内的冷水加热后经过储备水箱12稳压，储备水箱12内的热水和第一缓冲水箱1内的冷水通过控温水泵8和冷水泵9输出，控制器通过控温水泵8和冷水泵9各自的变频器改变相应水泵的转速来调节热水和冷水的用水供应，以调节温度，控温水泵8和冷水泵9输出的水在混合水箱3内均匀混合后，传送至第二缓冲水箱2，随第二开关电磁阀20打开而正常供水。通过进水压力传感器4和出水压力传感器5将第一缓冲水箱1进水端和第二缓冲水箱出水端的压力信号传送给系统控制柜23，压力信号经过a/d转换模块将压力信号转换为数字信号，并将数字信号传送给plc控制器，plc控制器根据数字信号控制第一开关电磁阀6、第二开关电磁阀20和相应转换电磁阀10开启或关闭。具体的，当第一开关电磁阀6开启时，进水压力较小，关闭第二缓冲水箱2出口端的第二开关电磁阀20，增加第二缓冲水箱2的储水量。当液位传感器21感应到第二缓冲水箱2的水量储满后，控制器开启出水端的第二开关电磁阀20，以延长第二缓冲水箱2在停水故障后的正常供水时间。当进水端的进水压力较大时，系统控制柜23控制第一开关电磁阀6关闭，第一缓冲水箱1和第二缓冲水箱2内存储的用水可满足在一段时间内的用水补充，待进水端和出水端压力稳定后，开启进水端的第一开关电磁阀6。

plc控制器的电平控制与信号传输为现有技术，在此不作赘述。通过d/a转换模块将plc控制器输出的数字信号转换为模拟信号，并输出模拟信号至各变频器，各变频器接收的信号频率不同，则与变频器对应连接的水泵转速不同，变频器的输入信号为数字信号时，可省略d/a转换模块，直接与plc控制器相连。plc控制器控制变频器的正反转和频率，变频器输出相应频率的交流电控制电机运转。利用变频器来改变水泵的转速，调节水泵的流量和压力，变频器上一般具有闭环控制功能，可以根据压力信号自动控制运行，达到恒压供水，使水泵工作状态更稳定，并可降低水泵转速以达到节能的效果。当水泵对应的电流传感器的输出和第二流量传感器进水端的输出流量计匹配时则表示各水泵工作正常，当有水泵或变频器工作异常时，plc控制器接收到异常信号，系统控制柜23发出指令，将异常水泵对应的备用通道上的替换电磁阀19打开，使冗余水泵14替换异常水泵加入工作，便于异常水泵的日常维护。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。