應用于二次供水設備的小流量節能控制器和二次供水方法與流程

本發明涉及一種供水方法和供水設備。

背景技術：

一般供水設備原理簡介如圖1所示：設備通過第二壓力傳感器2偵測出口壓力，將偵測值和設定值進行比較，運算出在進口管網的原有壓力基礎上需要增加的壓力，確定增壓泵投入臺套數和變頻器輸出頻率以追貼用戶用水流量壓力曲線實現恒壓供水。通過流量傳感器3偵測用戶用水流量，當用戶需要的流量在小流量輔泵額定流量范圍內時，系統由小流量輔泵運行恒壓供水。增壓泵運行初始階段，系統向用戶供水的同時也給隔膜式氣壓罐1補充能量(補水蓄能)直至隔膜式氣壓罐1內氣體壓力等于系統恒壓壓力。通過流量傳感器3偵測用水量，當用水量低于輔泵額定供水流量的10％時自動切換為小流量停泵休眠的工作狀態，增壓泵全部停止運行，進入休眠，改由經過蓄能的隔膜式氣壓罐1維持小流量有限降壓供水。當管網供水壓力比設定值低1bar左右時，系統被喚醒退出休眠，由增壓泵恒壓供水。如此循環滿足用戶壓力和流量的要求。

隔膜式氣壓罐1—由罐體、隔膜、接水口及進排氣口等部分組成。罐被隔膜分為上下兩個腔，下腔蓄水，上腔預充略低于喚醒壓力的惰性氣體。可在供水系統中起到了蓄能儲水作用，當外界高于預充壓力的水進入氣壓罐下腔時，密封在罐內上腔的氣體被壓縮，根據波義耳定律：在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓強成反比，氣體受到壓縮后體積變小壓力升高，直到氣壓罐內氣體壓力與水的壓力一致且等于設定值時停止進水。休眠時，當水壓力減低時氣壓罐內氣體壓力大于水的壓力，此時氣體膨脹水被壓出。直到管網供水壓力比設定值低1bar左右時(可設定)，系統被喚醒退出休眠，由增壓泵恒壓供水。

對于同一個隔膜式氣壓罐，氣體的體積+蓄水的體積＝隔膜式氣壓罐的總容積，補水蓄能時水壓越高，氣體的體積被壓得越小，則蓄水的體積就越大，積蓄的能量越多，對于休眠時有限降壓供水釋放的水量來說，如果供水設備喚醒的壓力一定，則維持休眠的水量越多，休眠的時間越長。休眠時間長，則系統減少了休眠泵啟動次數和運行時間，減少了電能的消耗。要實現上述減少了電能的消耗，兩個關鍵問題必須解決：一是提高蓄能儲水時水壓，二是隔膜式氣壓罐里的高壓水的壓力要降到和用戶需求的恒壓設定值一致。

技術實現要素：

本發明所要解決的主要技術問題是提供一種二次供水方法，能夠增大隔膜式氣壓罐的儲水容積，從而延長增壓泵的休眠時間，達到節約能源的目的。并且該隔膜式氣壓罐的出水水壓能夠降低到用戶所需要的水壓。

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種小流量節能控制器，實現上述的控制方法。

為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種應用于二次供水設備的小流量節能控制器，其特征在于包括：止回閥k2、減壓閥k1、電動閥k3和第二壓力傳感器k4；

所述止回閥k2設置在增壓泵陣列出水端的輔泵出水側和隔膜式氣壓罐的進水端之間，并朝向隔膜式氣壓罐的方向并連通；所述減壓閥k1設置在隔膜式氣壓罐的出水端與用戶水管之間；

所述電動閥k3設置在輔泵的出水端和用戶水管之間；所述輔泵以第一出水水壓出水時，該電動閥k3打開；所述輔泵以第二出水水壓出水時，該電動閥k3關閉；

所述第二壓力傳感器k4檢測隔膜式氣壓罐中的氣壓增加至設定值時，所述輔泵休眠。

在一較佳實施例中：所述第二出水水壓可達第一出水水壓的1.5-2倍。

在一較佳實施例中：所述增壓泵陣列包括并聯連接的工作泵和輔泵。

在一較佳實施例中：所述增壓泵陣列和用戶水管之間還設有壓力傳感器和流量傳感器。

在一較佳實施例中：所述隔膜式氣壓罐內的高壓水經過減壓閥k1后水壓降至第一出水水壓

本發明提供了一種二次供水方法，所述二次供水設備設有一流量閾值，

當用戶用水量高于該閾值時，二次供水設備中的輔泵的出水端與用戶水管連通，在輔泵任務時段，輔泵對用戶水管以第一出水水壓進行恒壓出水；當用戶用水量低于該閾值時，輔泵與用戶水管的連接被斷開；隨后，所述輔泵(原來那樣寫會讓人以為是不同的輔泵)的工作頻率升高至工頻以第二出水水壓高壓出水，該高壓水全部輸送至隔膜式氣壓罐中，增加隔膜式氣壓罐中的水壓，壓縮隔膜式氣壓罐中氣體減小體積，增大隔膜式氣壓罐的蓄能儲水容積；

當隔膜式氣壓罐中的水壓與設定值相等時，所述增壓泵進入休眠狀態，由隔膜式氣壓罐對用戶水管進行供水。

在一較佳實施例中：所述隔膜式氣壓罐內的高壓水通過減壓閥k1減壓至第一出水水壓后輸送至用戶水管中。

在一較佳實施例中：當用戶水管中的水壓比第一出水水壓低1bar時，所述增壓泵重新對用戶水管以第一出水水壓進行恒壓出水。

在一較佳實施例中：所述流量閾值為輔泵額定供水量的10％。

在一較佳實施例中：所述第二出水水壓為第一出水水壓的1.5-2倍。

相較于現有技術，本發明的技術方案具備以下有益效果：

本發明提供的一種小流量節能控制器，能夠使得隔膜式氣壓罐所能提供的高壓力休眠用水容積是原來的數倍。假設用戶的流量是均衡的，那么增壓泵陣列的休眠時間是原來的數倍，可減少增壓泵啟動次數，因增壓泵在小流量和啟動時運行效率很低，小流量節能控制器縮短了小流量運行時間并減少了休眠泵啟動次數，因此顯著降低了設備電能的消耗。實際運行試驗表明，增加小流量節能控制器可使供水設備的綜合效率提高10％以上。同時也減少了夜間頻繁啟動時產生的噪聲。

附圖說明

圖1為現有技術中二次供水設備的結構圖；

圖2為本發明優選實施例中二次供水設備的結構圖。

具體實施方式

下文結合附圖對本發明的技術方案做進一步說明。

參考圖2，一種二次供水設備，包括：增壓泵陣列、隔膜式氣壓罐1以及小流量節能控制器；本實施例中，所述增壓泵陣列包括并聯連接的工作泵和輔泵。

所述小流量節能控制器包括止回閥k1、減壓閥k2、電動閥k3和第二壓力傳感器k4；所述止回閥k1設置在增壓泵陣列出水端的輔泵的出水側和隔膜式氣壓罐1的進水端之間，并朝向隔膜式氣壓罐1的方向連通；所述減壓閥k2設置在隔膜式氣壓罐1的出水端與用戶水管之間；

所述電動閥k3設置在輔泵的出水端和用戶水管之間；所述輔泵以第一出水水壓出水時，該電動閥k3打開；所述輔泵以第二出水水壓出水時，該電動閥k3關閉。所述第二壓力傳感器k4用于偵測隔膜式氣壓罐1的壓力值。

所述增壓泵陣列和用戶水管之間還設有第一壓力傳感器2和流量傳感器3。

上述的二次供水設備的供水流程如下所述：

1.通過第一壓力傳感器2偵測流入用戶水管的水流壓力，將偵測值和設定值進行比較，運算出在進口管網的原有壓力基礎上需要增加的壓力，確定增壓泵陣列中需要投入泵的臺數和變頻器輸出頻率(反應到增壓泵為轉速)，從而實現增壓泵陣列的出水追貼用戶用水流量壓力曲線實現以第一出水水壓進行恒壓供水。通過流量傳感器3偵測用戶用水流量，在輔泵任務時段，輔泵或工作泵和輔泵并聯對用戶水管以第一出水水壓進行恒壓出水，當用戶需要的流量在輔泵額定流量范圍內時，系統由輔泵運行第一出水水壓的恒壓供水，其余增壓泵待機。

2.在增壓泵以第一出水水壓進行恒壓供水的階段，輔泵向用戶供水的同時也給隔膜式氣壓罐1蓄水，直至隔膜式氣壓罐1中氣壓增大至與第一出水水壓相同。

3.當流量傳感器3偵測到用戶水管中的用水量低于輔泵額定供水流量的10％時(根據需要也可以自行設定其他比例)，控制系統關閉電動閥k3，隨后，輔泵出水端的水流無法流至用戶水管中。此時，輔泵升至最高工作頻率工頻運行，利用離心泵恒頻工作時流量小則揚程高的曲線特性，可提供第二出水水壓的出水，由于第二出水水壓大約為第一出水水壓的1.5-2倍，因此第二出水水壓的水繼續通過止回閥k1流進隔膜式氣壓罐1的下腔，繼續壓縮隔膜式氣壓罐1中的氣體。當壓力傳感器k4偵測到隔膜式氣壓罐內氣體壓力達到第二出水水壓時，系統自動將輔泵也切換到停泵休眠狀態。

4.此時，用戶水管中的水完全由隔膜式氣壓罐1供給。隔膜式氣壓罐1中的高壓力水通過減壓閥k2減壓至第一出水水壓，從而實現始終恒壓供水的目的。當隔膜式氣壓罐1中的高壓力水用完，用戶水管中的水壓開始下降，當第二壓力傳感器2偵測到用戶水管中的水壓比設定值低1bar左右時(同樣可另行設定其他值)，控制系統被喚醒退出休眠，由增壓泵陣列恢復第一出水水壓恒壓供水，此時電動閥k3重新被打開。如此循環滿足用戶對壓力和流量的要求。

對于同一個隔膜式氣壓罐1，增加小流量節能控制器后，其休眠時所能提供的高壓力水容積可達到未增加小流量節能控制器時水容積的5倍以上。例如：一個總容積100升的隔膜式氣壓罐，氣體初始壓力9bar，第一出水水壓為10bar，當增壓泵在休眠后第一出水水壓降至9bar時被喚醒，按波義耳定律P1V1＝P2V2計算：未增加小流量節能控制器時所能提供的休眠用水容積是10升；增加小流量節能控制器時，第二出水水壓可達到20bar，相應的休眠用水容積增大為55升，顯然增加小流量節能控制器后，所能提供的高壓力休眠用水容積是原來的5.5倍。假設用戶的流量是均衡，那么增壓泵陣列的休眠時間是原來的5.5倍，可減少增壓泵陣列啟動4.5次，因增壓泵在小流量和啟動時運行效率很低，小流量節能控制器縮短了小流量運行時間并減少了休眠泵啟動次數，因此顯著降低了設備電能的消耗。實際運行試驗表明，增加小流量節能控制器可使供水設備的綜合效率提高10％以上。同時也減少了夜間頻繁啟動時產生的噪聲。

本發明并不局限于前述的具體實施方式。上述實施例并不應視為限制本發明的范圍。本領域的技術人員在閱讀并理解了前述詳細說明的同時，可以進行修改和變化。具體的保護范圍應以權利要求書為準。