全自动罐式管网差压补偿节能供水设备.pdf

本发明公开了全自动罐式管网差压补偿节能供水设备主要由流量调节阀、稳流补偿罐、负压消除器、水泵一、水泵二和控制柜组成，所述稳流补偿罐包括由稳流腔、储水腔、高压储能腔构成的三腔卧式结构，高压储能腔顶部设有安装口，且安装口内配套装设有水位传感器，在安装口上还连接有呼吸管，配水管上设有连接管与稳流补偿罐的储水口连接。本发明的有益效果是，本发明具有结构紧凑、占地小、安装维护方便、水质卫生等优点，而且储水腔可以对自来水进水量不足进行差压补偿调节，加大了调节容量，提高了供水安全性，同时高压储能腔在小流量停泵时仍能保证正常供水和达到节能效果，高压储能腔自动补气方便。

1.  一种全自动罐式管网差压补偿节能供水设备主要由流量调节阀、稳流补偿罐、负压消除器、水泵一、水质消毒器、水泵二、流量检测装置和控制柜组成，其特征在于，所述稳流补偿罐包括由稳流腔、储水腔、高压储能腔构成的三腔卧式结构，在储水腔顶部装有负压消除器，储水腔底部设有储水口，高压储能腔顶部设有安装口，且安装口内配套装设有水位传感器，在安装口上还连接有呼吸管，高压储能腔底部设有小流量口，稳流腔顶部设有进水口、底部设有出水口，自来水进水管与进水口串接，且在自来水进水管上沿水流方向顺次装设有压力检测表一、水质过滤器、流量调节阀和倒流防止器，稳流腔的出水口与配水管连接，配水管再与水泵二连接，水泵二出水与供水管连接，供水管上装设有流量检测装置，在供水管上还设有压力检测表二，绕过水泵二、在配水管与供水管之间设有旁通管，且在旁通管上装有止回阀五，在旁通管的止回阀五之后还连接有小流量管，小流量管的另一端与并联设置的补水管和出水管连接，补水管和出水管的另一端由连通管与稳流补偿罐的小流量口连接，在连通管上设有电磁阀二的支管，所述配水管在旁通管及水泵二之前设有水质消毒器，在水质消毒器之前的配水管还设有连接管与稳流补偿罐的储水口连接，连接管上装设有电磁阀一，在电磁阀一与储水口之间还设有差压补偿管连接在连接管之后和水质消毒器之前的配水管上，差压补偿管上装设有水泵一和止回阀二。

2.  根据权利要求1所述的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备，其特征在于，在稳流补偿罐内设有内封头一和内封头二，内封头一和内封头二呈对向焊接在稳流补偿罐的筒体上，内封头一与内封头二构成的中间部分为储水腔，且内封头一的凸形面和内封头二的凸形面均处于储水腔内，由内封头一的凹形面构成的空间为稳流腔，由内封头二的凹形面构成的空间为高压储能腔，稳流腔和高压储能腔分别位于稳流补偿罐的两端。

3.  根据权利要求1所述的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备，其特征在于，储水腔底部装有缺水信号变送器和放空阀。

4.  根据权利要求1所述的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备，其特征在于，呼吸管的另一端装有空气过滤器与外界连通，空气过滤器之后装有止回阀一。

5.  根据权利要求1所述的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备，其特征在于，高压储能腔的补水管上还装设有止回阀四，止回阀四之后设有电磁阀三，出水管沿水流设有止回阀三。

6.  根据权利要求1所述的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备，其特征在于，所述水泵一设置1台，水泵二为1～4台并联设置。

全自动罐式管网差压补偿节能供水设备
技术领域
本发明涉及二次供水技术领域，具体地说是一种全自动罐式管网差压补偿节能供水设备。
背景技术
随着高层建筑越来越多，二次供水日益普遍。目前，市场上的高层建筑二次供水主要包括高位水箱或水塔供水、气压给水、变频供水和直连串接供水共4种方式，与前几种方式相比，直连串接供水由于能够利用了自来水进水管压力，而且占地少、投资省、管理维护方便、节能卫生等优点，因而在二次供水中占据了主导地位，但直接串接供水由于调节容量小、供水安全性差等缺陷，限制其应用，而且直接串接供水通常配置多台相同水泵并联供水，水泵选用依据最不利设计工况下的最大流量和最高扬程，这将导致水泵在小流量工况运行时存在严重偏离高效区和不节能现象，而且小流量工况在高层建筑二次供水中会时常出现，有时甚至长达数小时，如凌晨，因此直接串接供水在小流量供水的节能问题也不能忽视。如何提高直接串接供水的调节水容量以及如何有效解决直接串接供水的小流量节能问题将成为社会研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、可直接串接且调节容量大、卫生和小流量供水节能的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：全自动罐式管网差压补偿节能供水设备主要由流量调节阀、稳流补偿罐、负压消除器、水泵一、水质消毒器、水泵二、流量检测装置和控制柜组成，所述稳流补偿罐包括由稳流腔、储水腔、高压储能腔构成的三腔卧式结构，且在稳流补偿罐内设有内封头一和内封头二，内封头一和内封头二呈对向焊接在稳流补偿罐的筒体上，内封头一与内封头二构成的中间部分为储水腔，且内封头一的凸形面和内封头二的凸形面均处于储水腔内，由内封头一的凹形面构成的空间为稳流腔，由内封头二的凹形面构成的空间为高压储能腔，稳流腔和高压储能腔分别位于稳流补偿罐的两端，所述储水腔顶部装有负压消除器，储水腔底部装有缺水信号变送器和放空阀、并另设有储水口，高压储能腔顶部设有安装口，且安装口内配套装设有水位传感器，在安装口上还连接有呼吸管，呼吸管的另一端装有空气过滤器与外界连通，空气过滤器之后装有止回阀一，止回阀一用于防止高压储能腔内的流体外泄，在高压储能腔底部设有小流量口，所述稳流腔顶部设有进水口、底部设有出水口，自来水进水管与进水口串接，且在自来水进水管上沿水流方向顺次装设有压力检测表一、水质过滤器、流量调节阀和倒流防止器，稳流腔的出水口与配水管连接，配水管再与水泵二连接，水泵二出水与供水管连接，绕过水泵二、在配水管与供水管之间设有旁通管，且在旁通管上装有止回阀五，在旁通管的止回阀五之后还连接有小流量管，小流量管的另一端与并联设置的补水管和出水管连接，补水管和出水管的另一端由连通管与稳流补偿罐的小流量口连接，补水管上还装设有止回阀四，止回阀四之后设有电磁阀三，出水管沿水流设有止回阀三，在连通管上设有电磁阀二的支管，用于排水控制，所述配水管在旁通管及水泵二之前设有水质消毒器，水质消毒器装设在配水管上，在水质消毒器之前的配水管还设有连接管与稳流补偿罐的储水口连接，连接管上装设有电磁阀一，在电磁阀一与储水口之间还设有差压补偿管连接在连接管之后和水质消毒器之前的配水管上，差压补偿管上装设有水泵一和止回阀二，所述供水管上装设有流量检测装置，流量检测装置用于在线测定出水瞬时流量和累计流量，在供水管上还设有压力检测表二。
所述压力检测表一、流量调节阀、水位传感器、缺水信号变送器、电磁阀一、水泵一、电磁阀二、水质消毒器、水泵二、电磁阀三、流量检测装置和压力检测表二分别敷有电缆线与控制柜连接，所述水泵一设置1台，水泵二为1～4台并联设置，优选2～3台，且每台水泵二均可变频调速控制，所述水质消毒器为紫外线杀菌器，且水质消毒器由控制柜相应的继电器控制。
本发明的工作原理是，流量调节阀用于控制自来水进水管的进水压力不低于设定的最低服务压力值，正常供水，流量调节阀处于全开状态，自来水经过水质过滤器、流量调节阀、倒流防止器、稳流补偿罐的稳流腔之后，通过水质消毒器到水泵二，再由水泵二相对于压力检测表二进行变频恒压供水，流量检测装置在线测定出水瞬时流量，同时稳流补偿罐的储水腔通过连接管储水，电磁阀一打开，自来水进入储水腔，装设在储水腔的负压消除器打开排气，当储水腔储满水之后、负压消除器将自动关闭，随着用水高峰期的来临，当自来水进水管压力降低、且通过压力检测表一检测到进水压力低于设定的最低服务压力值时，流量调节阀将随即动作和关小进水，以减小自来水的失压降，达到限流、限压降效果，使自来水进水管压力维持在设定的最低服务压力值以上，保证自来水进水管在流量调节阀之前始终处于正压进水状态，当自来水进水管压力低于设定的最低服务压力值而无法通过关小流量调节阀予以调节时，流量调节阀将自动关闭，在流量调节阀关小调节、直至最终关闭的过程中，稳流补偿罐的储水腔则通过连接管、差压补偿管、水泵一及止回阀二向配水管补充自来水进水管的供水量不足，水泵一启动，电磁阀一关闭，负压消除器将随储水腔水位下降而自动打开和补入空气，以消除真空，待自来水进水管压力恢复、且供水量充足和流量调节阀全开时，水泵一关闭、电磁阀一打开，储水腔经过连接管及电磁阀一又开始储水，储水腔水位上升，当储水腔满水时负压消除器自动关闭，如此反复，完成对自来水进水管的限流、限压降以及稳流、储水、补水补压调节的全过程，并且水泵二在此过程中均处于正常状态；
在水泵二运行过程中，供水管通过旁通管、小流量管、补水管和连通管向稳流补偿罐的高压储能腔充水，电磁阀三打开，高压储能腔通过呼吸管充装有空气，水压在高压储能腔内压缩空气以储备调节水量，随着用水高峰期的退去，出水瞬时流量随之减少到小流量用水状态，当检测到水泵二变频频率低于小流量设定频率、且通过流量检测装置检测到出水瞬时流量低于设定小流量值并持续5s～30s时，系统将提高水泵二扬程使供水管压力较水泵二正常变频恒压供水高出0.02～0.05MPa压力值、并稳压5s～10s时间之后，水泵二自动停机和进入节能休眠待机状态，此时由稳流补偿罐的高压储能腔内的压缩空气膨胀将调节水量压送至供水管进行小流量保压供水，随着高压储能腔的调节水量减少，压缩空气容积相应增大、压力降低，当通过压力检测表二检测供水管压力低于设定的最低工作压力值时，水泵二自动唤醒、并启动供水，如此反复，以达到小流量间歇式停泵和连续供水的节能效果；此外，高压储能腔还具有稳流和稳压作用，当水泵二启停、切换或出水流量瞬时突变导致供水压力波动、流量变化时，高压储能腔内的调节水量将起到缓冲和调节的作用。
所述电磁阀二用于稳流补偿罐的高压储能腔自动排水补气，正常时，电磁阀二处于关闭状态，电磁阀二打开则高压储能腔排水和通过呼吸管吸入空气，电磁阀二打开或关闭是依据稳流补偿罐的水位传感器检测到不同水位予以控制，且电磁阀二在失电或停电时也将处于关闭状态。所述水位传感器设有高水位点和低水位点两个控制点，高水位点用于控制电磁阀二打开排水补气，低水位点用于控制电磁阀二关闭，由于高压储能腔内充装的空气与水直接接触，将有微量的空气因溶于水而损耗掉，长时间将导致高压储能腔因空气量减少而失去储能功效，因此为了确保高压储能腔的运行工况，需定时向高压储能腔内补充空气，当高压储能腔水位因空气量减少而上升至水位传感器设定的高水位点及以上时，首先电磁阀三关闭切断自来水水源，然而电磁阀二打开排水，此时，高压储能腔通过呼吸管从外界吸入空气补充，高压储能腔水位下降，当水位传感器检测到其水位处于低水位点及以下时，电磁阀二关闭，此时高压储能腔完成自动补气，电磁阀三打开和重新恢复到高压储能腔储备调节水量的正常工况。所述正常工况是指电磁阀二关闭、电磁阀三打开、高压储能腔水位处于水位传感器设定的高水位点与低水位点之间的工况。
所述缺水信号变送器用于保护水泵一及水泵二。在水泵一或水泵二工作时，由于稳流补偿罐的储水腔因补水致使其水位下降，当检测到储水腔内的水位下降至低于缺水信号变送器设定的缺水水位及以下时，系统判定缺水、并停止运行中的水泵一及水泵二、并报警，电磁阀一打开，当自来水进水管压力恢复、且高于设定的最低服务压力值0.03～0.10MPa以上以及流量调节阀全开时，水泵二将自动启动、且系统恢复正常供水状态。
本发明的有益效果是，本发明将稳流补偿罐集成稳流腔、储水腔、高压储能腔的三腔结构，具有结构紧凑、占地小、安装维护方便、水质卫生等优点，而且储水腔可以对自来水进水量不足进行差压补偿调节，加大了调节容量，提高了供水安全性，同时高压储能腔在小流量停泵时仍能保证正常供水和达到节能效果，并且延长了使用寿命，高压储能腔自动补气方便，系统保护功能齐全，智能化程度高。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
图中，1、自来水进水管，2、压力检测表一，3、水质过滤器，4、流量调节阀，5、倒流防止器，6、稳流补偿罐，7、负压消除器，8、空气过滤器，9、止回阀一，10、呼吸管，11、水位传感器，12、缺水信号变送器，13、放空阀，14、连接管，16、电磁阀一，17、水泵一，18、止回阀二，19、差压补偿管，20、电磁阀二，21、出水管，22、止回阀三，23、水质消毒器，24、止回阀四，25、补水管，26、旁通管，27、止回阀五，28、配水管，29、水泵二，30、电磁阀三，31、小流量管，32、供水管，33、流量检测装置，34、压力检测表二，35、控制柜，36、电缆线，601、进水口，602、内封头一，603、内封头二，604、稳流腔，605、储水腔，606、高压储能腔，607、出水口，608、储水口，609、安装口，610、小流量口，611、连通管，1101、高水位点，1102、低水位点。
具体实施方式
下面就附图1对本发明的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备作以下详细地说明。
如附图1所示，本发明的全自动罐式管网差压补偿节能供水设备主要由流量调节阀4、稳流补偿罐6、负压消除器7、水泵一17、水质消毒器23、水泵二29、流量检测装置33和控制柜35组成，所述稳流补偿罐6包括由稳流腔604、储水腔605、高压储能腔606构成的三腔卧式结构，且在稳流补偿罐6内设有内封头一602和内封头二603，内封头一602和内封头二603呈对向焊接在稳流补偿罐6的筒体上，内封头一602与内封头二603构成的中间部分为储水腔605，且内封头一602的凸形面和内封头二603的凸形面均处于储水腔605内，由内封头一602的凹形面构成的空间为稳流腔604，由内封头二603的凹形面构成的空间为高压储能腔606，稳流腔604和高压储能腔606分别位于稳流补偿罐6的两端，所述储水腔605顶部装有负压消除器7，储水腔605底部装有缺水信号变送器12和放空阀13、并另设有储水口608，高压储能腔606顶部设有安装口609，且安装口609内配套装设有水位传感器11，在安装口609上还连接有呼吸管10，呼吸管10的另一端装有空气过滤器8与外界连通，空气过滤器8之后装有止回阀一9，止回阀一9用于防止高压储能腔606内的流体外泄，在高压储能腔606底部设有小流量口610，所述稳流腔604顶部设有进水口601、底部设有出水口607，自来水进水管1与进水口601串接，且在自来水进水管1上沿水流方向顺次装设有压力检测表一2、水质过滤器3、流量调节阀4和倒流防止器5，稳流腔604的出水口607与配水管28连接，配水管28再与水泵二29连接，水泵二29出水与供水管32连接，绕过水泵二29、在配水管28与供水管32之间设有旁通管26，且在旁通管26上装有止回阀五27，在旁通管26的止回阀五27之后还连接有小流量管31，小流量管31的另一端与并联设置的补水管25和出水管21连接，补水管25和出水管21的另一端由连通管611与稳流补偿罐6的小流量口610连接，补水管25上还装设有止回阀四24，止回阀四24之后设有电磁阀三30，出水管21沿水流设有止回阀三22，在连通管611上设有电磁阀二20的支管，用于排水控制，所述配水管28在旁通管26及水泵二29之前设有水质消毒器23，水质消毒器23装设在配水管28上，在水质消毒器23之前的配水管28还设有连接管14与稳流补偿罐6的储水口608连接，连接管14上装设有电磁阀一16，在电磁阀一16与储水口608之间还设有差压补偿管19连接在连接管14之后和水质消毒器23之前的配水管28上，差压补偿管19上装设有水泵一17和止回阀二18，所述供水管32上装设有流量检测装置33，流量检测装置33用于在线测定出水瞬时流量和累计流量，在供水管32上还设有压力检测表二34。
所述压力检测表一2、流量调节阀4、水位传感器11、缺水信号变送器12、电磁阀一16、水泵一17、电磁阀二20、水质消毒器23、水泵二29、电磁阀三30、流量检测装置33和压力检测表二34分别敷有电缆线36与控制柜35连接，所述水泵一17设置1台，水泵二29为1～4台并联设置，优选2～3台，且每台水泵二29均可变频调速控制，所述水质消毒器23为紫外线杀菌器，且水质消毒器23由控制柜35相应的继电器控制。
本发明的工作原理是，流量调节阀4用于控制自来水进水管1的进水压力不低于设定的最低服务压力值，正常供水，流量调节阀4处于全开状态，自来水经过水质过滤器3、流量调节阀4、倒流防止器5、稳流补偿罐6的稳流腔604之后，通过水质消毒器23到水泵二29，再由水泵二29相对于压力检测表二34进行变频恒压供水，流量检测装置33在线测定出水瞬时流量，同时稳流补偿罐6的储水腔605通过连接管14储水，电磁阀一16打开，自来水进入储水腔605，装设在储水腔605的负压消除器7打开排气，当储水腔605储满水之后、负压消除器7将自动关闭，随着用水高峰期的来临，当自来水进水管1压力降低、且通过压力检测表一2检测到进水压力低于设定的最低服务压力值时，流量调节阀4将随即动作和关小进水，以减小自来水的失压降，达到限流、限压降效果，使自来水进水管1压力维持在设定的最低服务压力值以上，保证自来水进水管1在流量调节阀4之前始终处于正压进水状态，当自来水进水管1压力低于设定的最低服务压力值而无法通过关小流量调节阀4予以调节时，流量调节阀4将自动关闭，在流量调节阀4关小调节、直至最终关闭的过程中，稳流补偿罐6的储水腔605则通过连接管14、差压补偿管19、水泵一17及止回阀二18向配水管28补充自来水进水管1的供水量不足，水泵一17启动，电磁阀一16关闭，负压消除器7将随储水腔605水位下降而自动打开和补入空气，以消除真空，待自来水进水管1压力恢复、且供水量充足和流量调节阀4全开时，水泵一17关闭、电磁阀一16打开，储水腔605经过连接管14及电磁阀一16又开始储水，储水腔605水位上升，当储水腔605满水时负压消除器7自动关闭，如此反复，完成对自来水进水管1的限流、限压降以及稳流、储水、补水补压调节的全过程，并且水泵二29在此过程中均处于正常状态；
在水泵二29运行过程中，供水管32通过旁通管26、小流量管31、补水管25和连通管611向稳流补偿罐6的高压储能腔606充水，电磁阀三30打开，高压储能腔606通过呼吸管10充装有空气，水压在高压储能腔606内压缩空气以储备调节水量，随着用水高峰期的退去，出水瞬时流量随之减少到小流量用水状态，当检测到水泵二29变频频率低于小流量设定频率、且通过流量检测装置33检测到出水瞬时流量低于设定小流量值并持续5s～30s时，系统将提高水泵二29扬程使供水管32压力较水泵二29正常变频恒压供水高出0.02～0.05MPa压力值、并稳压5s～10s时间之后，水泵二29自动停机和进入节能休眠待机状态，此时由稳流补偿罐6的高压储能腔606内的压缩空气膨胀将调节水量压送至供水管32进行小流量保压供水，随着高压储能腔606的调节水量减少，压缩空气容积相应增大、压力降低，当通过压力检测表二34检测供水管32压力低于设定的最低工作压力值时，水泵二29自动唤醒、并启动供水，如此反复，以达到小流量间歇式停泵和连续供水的节能效果；此外，高压储能腔606还具有稳流和稳压作用，当水泵二29启停、切换或出水流量瞬时突变导致供水压力波动、流量变化时，高压储能腔606内的调节水量将起到缓冲和调节的作用。
所述电磁阀二20用于稳流补偿罐6的高压储能腔606自动排水补气，正常时，电磁阀二20处于关闭状态，电磁阀二20打开则高压储能腔606排水和通过呼吸管10吸入空气，电磁阀二20打开或关闭是依据稳流补偿罐6的水位传感器11检测到不同水位予以控制，且电磁阀二20在失电或停电时也将处于关闭状态。所述水位传感器11设有高水位点1101和低水位点1102两个控制点，高水位点1101用于控制电磁阀二20打开排水补气，低水位点1102用于控制电磁阀二20关闭，由于高压储能腔606内充装的空气与水直接接触，将有微量的空气因溶于水而损耗掉，长时间将导致高压储能腔606因空气量减少而失去储能功效，因此为了确保高压储能腔606的运行工况，需定时向高压储能腔606内补充空气，当高压储能腔606水位因空气量减少而上升至水位传感器11设定的高水位点1101及以上时，首先电磁阀三30关闭切断自来水水源，然而电磁阀二20打开排水，此时，高压储能腔606通过呼吸管10从外界吸入空气补充，高压储能腔606水位下降，当水位传感器11检测到其水位处于低水位点1102及以下时，电磁阀二20关闭，此时高压储能腔606完成自动补气，电磁阀三30打开和重新恢复到高压储能腔606储备调节水量的正常工况。所述正常工况是指电磁阀二20关闭、电磁阀三30打开、高压储能腔606水位处于水位传感器11设定的高水位点1101与低水位点1102之间的工况。
所述缺水信号变送器12用于保护水泵一17及水泵二29。在水泵一17或水泵二29工作时，由于稳流补偿罐6的储水腔605因补水致使其水位下降，当检测到储水腔605内的水位下降至低于缺水信号变送器12设定的缺水水位及以下时，系统判定缺水、并停止运行中的水泵一17及水泵二29、并报警，电磁阀一16打开，当自来水进水管1压力恢复、且高于设定的最低服务压力值0.03～0.10MPa以上以及流量调节阀4全开时，水泵二29将自动启动、且系统恢复正常供水状态。