恒压供水控制装置及方法 技术领域
本发明涉及一种恒压供水控制装置及方法。
背景技术
一般城市中管网的水压只能保证建筑物4层以下的用水，其余上部各层均须“提升”水压才能满足用水要求。以往大多采用水塔、高位水箱或气压罐式增压设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来提升水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。变频调速恒压供水是一种节能的有效途径，它采用交流变频调速技术满足恒压供水的要求，避免了由于超压供水而造成的能量浪费。但目前变频调速恒压供水都是采用一台水泵变频，多台水泵工频的方式供水。图3中示出了一台变频水泵、两台工频水泵运行时扬程H和流量Q的关系曲线，曲线1、2为穿过A、B两点的等效曲线，曲线I为单台水泵在额定转数no时的特性曲线，曲线I为单台水泵在最小转数nmin时的特性曲线，曲线II为两台水泵在额定转数no时的特性曲线，图中A至B为工频水泵的高效区，由上述比律可知，当水泵转速由no下调至nmin时其高效区为抛物线1与2所夹的范围为，若设定恒压值为Hb，由图可知，2台水泵工频时的流量为Qc，2台工频1台变频时，在高效区内水泵并联运行的最小流量为Qd，显然Qd＞Qc，因为管网的工况点是任意的，当流量Q在Qc与Qd之间变化时，调频水泵的工况点就会落在高效区之外，也就是说调频水泵工作在低效区，从而造成能量浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、节能效果好的恒压供水控制装置及方法，以克服恒压供水系统单台调频水泵中运行在“低效区”浪费能源的缺点。
本发明地另一目的是提供一种恒压供水方法。
为实现上述目的，本发明包括PLC控制器、驱动与保护单元、第一变频器、第一水泵及至少一个工频泵，PLC控制器的输入端接有压力反馈信号，其输出端分别接驱动与保护单元、第一变频器的输入端，驱动与保护单元的输出端分别接第一变频器的输入端及至少一个工频泵，第一变频器的输出端接第一水泵，其特征在于：所述PLC控制器及驱动与保护单元的输出端还接有第二变频器，第二变频器的输出端接第二水泵。
本发明的恒压供水方法包括以下步骤：
设置气压罐，并储存压力水；
设置两台调频水泵及至少一台工频水泵；
水泵满足：α≥β，α＝Qb/Qa，β=2Hb/Ha.]]>
上述方法中水泵恒压值取水泵高效段内的最小扬程值或最小扬程值的105％-140％。
本发明的优点：采用两台调频水泵的恒压供水系统中，当水泵参数满足：α≥β时，α＝Qb/Qaβ=2Hb/Ha,]]>并联工作的水泵流量连续，且两调频水泵均工作在高效区，从而克服恒压供水系统单台调频水泵中运行在“低效区”浪费能源的缺点，提高了节能效果。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为包含两台调频水泵的恒压供水系统。
图3为型号相同的一台变频水泵、两台工频水泵并联工作的Q-H特性曲线图。
图4为型号相同的两台变频水泵、一台工频水泵并联工作的Q-H特性曲线图。
图5为水泵的Q-H特性曲线。
具体实施方式
如图1所示，本发明由PLC控制器1、驱动与保护单元2、第一变频水泵3、第二变频水泵4、第一工频水泵5、第二工频水泵6组成，PLC控制器1的输入端接有压力反馈信号及开关信号，其输出端与驱动与保护单元2的输入端耦接，驱动与保护单元2的输出端接第一变频器3、第二变频器4的输入端，驱动与保护单元2的输出端接第一变频水泵3、第二变频水泵4、第一水泵5、第二水泵6，PLC控制器1的模拟控制信号输出到第一变频水泵3、第二变频水泵4的输入端。
如图2所示，恒压供水系统的进水管道7上并联第一变频水泵3、第二变频水泵4、第一工频水泵5、第二工频水泵6，出水管道8上设有气压罐9、压力表10，控制装置11分别与第一变频水泵3、第二变频水泵4、第一工频水泵5、第二工频水泵6、压力表10。
图4是型号相同的两台变频水泵、一台工频水泵并联工作的Q-H特性曲线图。图中曲线1、2为穿过A、B两点的等效曲线；曲线I为单台水泵在额定转数no时的特性曲线；曲线I为单台水泵在最小转数nmin时的特性曲线；曲线II为两台水泵在额定转数no时的特性曲线；曲线III为3台水泵以额定转数no并联运行时的特性曲线；曲线IV为2台以额定转数no运转，1台以最小转数nmin运转时并联运行的特性曲线；曲线V为2台以最小转数nmin运转，1台以额定转数no运转时并联运行的特性曲线；曲线VI为2台以以最小转数nmin运转时的特性曲线；Hb为设计恒压值；Ha为水泵特性曲线高效段内扬程的最大值；Qb、Qa分别为Hb、Ha相对应的流量值。
如图4所示，要保证3台水泵的高效区并联工作时的流量连续，而不至使调频水泵工况点落在高效区之外，就必须使IV曲线穿过B点或在B点之下，相应的V曲线就会穿过C点或在C点之下，这样就有：
Qb≥2Qe (1)
由水泵比例律可知，相似工况点A、E的关系为：
Qa/Qe=Ha/He]]>
由图4可知，为保证3台水泵工联工作时，工频水泵与调频水泵的工况点都落在其相应的高效区内，调频水泵转数下调以后的特性曲线不能在E点以下穿过，也就是说在高效区内调频水泵以最小转数nmin运行时的特性曲线必定穿过E点，因此有：
He＝Hb
则Qa/Qe=Ha/He]]>Qe=QaHb/Ha---(2)]]>
将(2)式代入(1)就可得到(3)式Qb/Qa≥2Hb/Ha---(3)]]>
设Qb/Qa＝α2Hb/Ha=β]]>
则可得到α≥β(4)
因此，当2台变频水泵和1台工频水泵并联运行时，只要设定水泵参数满足α≥β，就可保证调频水泵和工频水泵工作在高效区，达到节能的目的。此结论同样适合3台以上水泵并联工作时的情况。
图5表示水泵的Q-H特性曲线，其中A～B段表示水泵的高效段，A、B、C三点表示水泵样本中提供的三个高效点，图中阴影部分表示调频水泵在不同恒压值的节能量，由图5可知，当调频水泵出口恒压设定值为Hc时的节能量显然要大于恒压设定值为Hb时的节能量，一般水泵恒压值取水泵高效段内的最小扬程值或最小扬程值的105％-140％。
上述的水泵可为型号相同的DL、IS、LG水泵。