專利名稱：高層建筑物的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供水設(shè)備，特別涉及全自動(dòng)異型泵組合的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，該設(shè)備可應(yīng)用于高層建筑或多層建筑物的生活、消防供水，并可用于其它領(lǐng)域的生活、生產(chǎn)供水。并且還涉及高層建筑物的供水方法。
現(xiàn)有用于高層建筑物的供水設(shè)備，一般具有氣壓罐1和并聯(lián)的一個(gè)小水泵2以及若干個(gè)較大的水泵3(

圖1)。氣壓罐內(nèi)設(shè)的壓力水僅只在夜間極少需水時(shí)供水，而并聯(lián)的小水泵和若干個(gè)大水泵則是采用變頻調(diào)速來(lái)供給較大的日常所需水量。這種現(xiàn)有的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備是通過(guò)改變電流頻率來(lái)改變水泵電機(jī)的輸入電流頻率，使水泵在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，從而達(dá)到改變水泵運(yùn)行工況(圖2)，圖2中曲線1表示不同轉(zhuǎn)速n0、n1、n2……大水泵的揚(yáng)程H和流量Q的關(guān)系曲線，而曲線2之間為表示水泵運(yùn)行最佳區(qū)域。
現(xiàn)有所述變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，根據(jù)不同用水量和樓層高度設(shè)置若干臺(tái)相同型號(hào)的水泵和一臺(tái)小水泵，例如，設(shè)置1#、2#、3#三臺(tái)型號(hào)相同的水泵3和一臺(tái)小水泵2，舉例來(lái)說(shuō)，見(jiàn)圖1，圖2，小水泵2在恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滿足揚(yáng)程為H1，供水流量為Q1，大水泵3在不同轉(zhuǎn)速下滿足揚(yáng)程為H1的流量為QA、QB、QC……。
隨著用水量的改變可以啟動(dòng)不同臺(tái)數(shù)的水泵，但是，其中因?yàn)橹挥幸慌_(tái)變頻器，所以只有一臺(tái)水泵以變頻運(yùn)行，其他水泵均為恒速運(yùn)行。其供水運(yùn)行方法如下1、當(dāng)用水量在0～Q1時(shí)，只有小水泵2運(yùn)行供水。
2。當(dāng)用水量在Q1～QA時(shí)，小泵停止運(yùn)行，1#泵變頻(即變轉(zhuǎn)速)運(yùn)行，當(dāng)轉(zhuǎn)速最大為n0時(shí)，流量為QA，揚(yáng)程滿足為H1；3、當(dāng)用水量在QA～2QA時(shí)，1#水泵以最大轉(zhuǎn)速n0恒速運(yùn)行，其流量為QA，揚(yáng)程為H1，但是，2#泵則變頻調(diào)速運(yùn)行，在滿足揚(yáng)程為H1的情況下其流量在0～QA之間變化；4、當(dāng)用水量在2QA～3QA時(shí)，1#,2#泵恒速運(yùn)行，其揚(yáng)程為H1，供水量2QA，但是，3#則變頻調(diào)速運(yùn)行，在滿足揚(yáng)程為H的情況下，其流量在0～QA之間變化。
當(dāng)用水量減少時(shí)，上述運(yùn)行方法則相反進(jìn)行。
如果不采用變頻調(diào)速水泵，以恒定轉(zhuǎn)速n0運(yùn)行，如圖2所示，當(dāng)流量為QB時(shí)，水泵的工作點(diǎn)在A′B′C′上的B′點(diǎn)，揚(yáng)程為HB，實(shí)際所需揚(yáng)程為H1，(即建筑物的高度不變)，這時(shí)就有一段過(guò)高的揚(yáng)程BB′浪費(fèi)了，同樣，當(dāng)流量需求為QC時(shí)，有一段更大的揚(yáng)程CC′浪費(fèi)了，所以采用變頻調(diào)速水泵，滿足揚(yáng)程H1時(shí)，改為n1的轉(zhuǎn)速運(yùn)行其流量為QB，改為n2轉(zhuǎn)速運(yùn)行其流量為QC，這樣就可節(jié)省能源，采用變頻調(diào)速，水泵工作點(diǎn)由A到D變化，揚(yáng)程始終為H1，而流量可有不同。
但是，實(shí)際水泵的H-Q曲線如圖3和圖4所示，變頻調(diào)速后較小轉(zhuǎn)速n3運(yùn)行時(shí)H-Q曲線可能與恒壓線H1D相切，這時(shí)的最低供水量為Q′，如果流量小于Q′，則水泵不能穩(wěn)定供水；而且H-Q曲線可能與恒壓線H1D有兩個(gè)交點(diǎn)則右側(cè)變點(diǎn)為工作點(diǎn)，例如圖3中轉(zhuǎn)速為n2運(yùn)行時(shí)。又如圖4，流量從0～Q′時(shí)流量雖然變化，但揚(yáng)程基本不變，轉(zhuǎn)速n3時(shí)只能供出Q′流量。
此外，請(qǐng)注意，如圖5所示，調(diào)頻后的工作點(diǎn)在A、B之間，即流量在QB-QA之間時(shí)，水泵為正常高效工作區(qū)，轉(zhuǎn)速下降工作點(diǎn)在B、c之間則為低效工作區(qū)，當(dāng)然必須保證在高效工作區(qū)內(nèi)調(diào)頻運(yùn)行以使之節(jié)省能源。
通過(guò)以上說(shuō)明可以看到現(xiàn)有變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備存在以下問(wèn)題和不足，現(xiàn)以上述第3種供水情況來(lái)予以說(shuō)明。
(1)、當(dāng)用水量在QA～(QA+QC)之間時(shí)，1#泵以恒速運(yùn)行供水，其供水量為QA,2#為變頻調(diào)速供水，其供水量在0～QC之間，但水泵調(diào)速后的最低供水量為QC，所以2#不能穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)反復(fù)啟動(dòng)的現(xiàn)象，耗電嚴(yán)重，設(shè)備在“流量失調(diào)區(qū)”工作；(2)、當(dāng)用水量在(QA+Qc)～(QA+QB)之間時(shí)，1#泵仍以恒速運(yùn)行，供水量為QA，而2#泵變頻調(diào)速地運(yùn)行，供水量為QC～QB，這是在水泵的“低效區(qū)”工作，效率低耗電多。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種全自動(dòng)異型泵組合的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備及供水方法，以消除水泵運(yùn)行的“低效區(qū)”和“流量失調(diào)區(qū)”，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率，使水泵在高效區(qū)工作以節(jié)省電能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種全自動(dòng)異型泵組合的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，見(jiàn)圖6圖7，該設(shè)備具有水源、氣壓罐、自動(dòng)控制裝置和調(diào)頻器以及若干并聯(lián)的水泵，其特征是，所述若干并聯(lián)的水泵由1#、2#、3#水泵和N1#、N2#……Nx#水泵組成，其中，1#、2#、3#水泵為揚(yáng)程相近，流量逐級(jí)變大高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵，3#、N1#、N2#……Nx#為相同型號(hào)的水泵。
本發(fā)明還提出一種高層建筑物的供水方法，該方法的步驟如下1、其特征是還包括以下步驟設(shè)置氣壓罐其內(nèi)儲(chǔ)存壓力水；2、設(shè)置若干并聯(lián)的可控調(diào)頻水泵；3、設(shè)置并聯(lián)的1#、2#、3#水泵和N1#、N2#……Nx#水泵，其中3#、N1#、N2#……Nx#水泵為相同型號(hào)的水泵，其數(shù)目按最大要求供水量配定，1#、2#、3#水泵為水泵揚(yáng)程相近、流量逐級(jí)變大、高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵，而且在滿足供水要求的揚(yáng)程H1的情況下，1#水泵最大轉(zhuǎn)速時(shí)的流量Q1高效區(qū)中的最小流量為Q1′,2#水泵最大轉(zhuǎn)速時(shí)的流量為Q2,3#水泵最大轉(zhuǎn)速時(shí)的流量為Q3，其中Q1＜Q2＜Q3；
4、執(zhí)行供水運(yùn)行(1)當(dāng)用水量為0～Q1′時(shí)，由氣壓罐內(nèi)儲(chǔ)存的壓力水供應(yīng)；(2)當(dāng)用水量Q1′～Q1時(shí)，1#水泵在其高效區(qū)內(nèi)變頻供水；(3)當(dāng)用水量為Q1～Q2時(shí)，1#水泵停止運(yùn)行，2#水泵在其高效區(qū)內(nèi)變頻供水；(4)當(dāng)用水量為Q2～Q3,1#、2#水泵停止運(yùn)行，3#水泵在其高效區(qū)內(nèi)變頻供水；(5)當(dāng)用水量為Q3～(Q3+Q1)時(shí)，1#水泵以其高效區(qū)的最大供水量Q1恒速運(yùn)行，3#水泵在其高效區(qū)以流量為(Q3-Q1)～Q3范圍內(nèi)運(yùn)行；(6)當(dāng)用水量為(Q3+Q1)～(Q2+Q3)時(shí)，1#水泵停止運(yùn)行，2#水泵在其高效區(qū)內(nèi)以流量為Q2而恒速運(yùn)行，3#水泵在其高效區(qū)內(nèi)以供水量在(Q3+Q2)-Q3之間變頻運(yùn)行；(7)當(dāng)用水量為(Q2+Q3)～(Q1+Q2+Q3)時(shí)，1#、2#水泵在其高效區(qū)內(nèi)恒速運(yùn)行而供水量為Q1和Q2,3#水泵在其高效區(qū)內(nèi)以流量為(Q3-Q1)～Q3之間變頻運(yùn)行；(8)當(dāng)用水量繼續(xù)增大時(shí)，將并聯(lián)的N1#、N2#……Nx#水泵以上述(1)--(6)步驟運(yùn)行。
上述本發(fā)明提出的供水設(shè)備及方法，其中的1#、2#、3#水泵為過(guò)流用小型水泵，可完全消除工作水泵3#、N1#、N2#……Nx#水泵運(yùn)行的“流量失調(diào)區(qū)”和“低效運(yùn)行區(qū)”，使水泵在高效區(qū)工作，因此，不僅節(jié)能，而且供水量是連續(xù)的，非間斷跳躍的，水泵的啟動(dòng)也不會(huì)帶來(lái)對(duì)電網(wǎng)過(guò)大的沖擊，從而提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率。以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，其中，圖1是現(xiàn)有變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備的示意圖；圖2為水泵運(yùn)行特性曲線的原理說(shuō)明示圖，其中曲線2之間為水泵運(yùn)行高效區(qū)；圖3及圖4表示實(shí)際水泵的運(yùn)行特性曲線；圖5為實(shí)際水泵的運(yùn)行特性曲線，其中陰影區(qū)表示高效區(qū)；圖6為本發(fā)明的供水設(shè)備的示意圖；圖7為用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的水泵運(yùn)行的水泵特性曲線。
附圖編號(hào)1．壓氣罐2．穩(wěn)壓泵水泵(包括1#、2#、3#泵及N1#、N2#……Nx#泵)4．水龍頭5．電控柜6．建筑物7．水池請(qǐng)參考圖6和圖7，本發(fā)明的供水設(shè)備具有自動(dòng)控制裝置調(diào)頻器，以及為氣壓罐1中補(bǔ)氣加壓和補(bǔ)水的補(bǔ)氣罐及穩(wěn)壓泵等，這些均為現(xiàn)有技術(shù)，故在圖6中沒(méi)有示出。本發(fā)明的供水裝備也具有氣壓罐1，其中儲(chǔ)存有壓力水以供夜間少量用水的需要，并且在水源和供水龍頭4之間并聯(lián)有1#、2#、3#、N1#水泵，設(shè)1#為50LG×3泵，2#為65LG×3泵，3#為80LG×3泵，建筑物所需揚(yáng)程為H1=50m。
1#泵滿足揚(yáng)程50m的最大流量為Q1=28m3/h,2#泵為Q2=44m3/h,3#泵為Q3=64.7m3/h。
請(qǐng)見(jiàn)圖7和圖6，本發(fā)明還提出一種高層建筑物的供水方法，該方法的步驟如下1．設(shè)置氣壓罐其內(nèi)儲(chǔ)存的壓力水2．設(shè)置若干并聯(lián)的可控調(diào)頻水泵，即1#、2#、3#、N#泵，其中1#、2#、3#水泵為揚(yáng)程相近，流量逐級(jí)變大，高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵。3#、N#為相同水泵，設(shè)現(xiàn)有三個(gè)泵，即1#為50LG×3泵，2#為65LG×3泵，3#為80LG×3泵，建筑物所需揚(yáng)程為H1=50m。圖7中陰影部分ⅠⅡ Ⅲ分別為1#、2#、3#的高效運(yùn)行區(qū)。
權(quán)利要求
1.一種高層建筑物的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，該設(shè)備具有水源、氣壓罐、自動(dòng)控制裝置和調(diào)頻器以及若干并聯(lián)的水泵，其特征是，所述若干并聯(lián)的水泵由1#、2#、3#水泵和N1#、N2#……Nx#水泵組成，其中，1#、2#、3#水泵為揚(yáng)程相近，流量逐級(jí)變大高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵，3#、N1#、N2#……Nx#為相同型號(hào)的水泵。
2.一種高層建筑物的變頻調(diào)速恒壓供水方法，該方法的步驟如下1．其特征是還包含以下步驟，設(shè)置氣壓罐其內(nèi)儲(chǔ)存壓力水；2．設(shè)置若干并聯(lián)的可控調(diào)頻水泵；3．設(shè)置并聯(lián)的1#、2#、3#水泵和N1#、N2#……Nx#水泵，其中3#、N1#、N2#……Nx#為相同型號(hào)的水泵，其數(shù)目按最大要求供水量配定，1#、2#、3#水泵為水泵揚(yáng)程相近、流量逐級(jí)變大、高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵，而且在滿足供水要求的揚(yáng)程H1的情況下，1#水泵最大轉(zhuǎn)速時(shí)的流量Q1高效區(qū)中的最小流量為Q1′,2#水泵最大轉(zhuǎn)速時(shí)的流量為Q2,3#水泵最大轉(zhuǎn)速時(shí)的流量為Q3，其中，Q1＜Q2＜Q3；4．執(zhí)行供水運(yùn)行(1)當(dāng)用水量為0～Q1′時(shí)，由氣壓罐內(nèi)儲(chǔ)存的壓力水供應(yīng)；(2)當(dāng)用水量Q1′～Q1時(shí)，1#水泵在其高效區(qū)內(nèi)變頻供水；(3)當(dāng)用水量為Q1～Q2時(shí)，1#水泵停止運(yùn)行，2#水泵在其高效區(qū)內(nèi)變頻供水；(4)當(dāng)用水量為Q2～Q3,1#、2#水泵停止運(yùn)行，3#水泵在其高效區(qū)內(nèi)變頻供水；(5)當(dāng)用水量為Q3～(Q3+Q1)時(shí)，1#水泵以其高效區(qū)的最大供水量Q1，恒速運(yùn)行，3#水泵在其高效區(qū)以流量為(Q3-Q1)～Q3范圍內(nèi)運(yùn)行；(6)當(dāng)用水量為(Q3+Q1)～(Q2+Q3)時(shí)，1#水泵停止運(yùn)行，2#水泵在其高效區(qū)內(nèi)以流量為Q2而恒速運(yùn)行，3#水泵在其高效區(qū)內(nèi)以供水量在(Q3+Q2)～Q3之間變頻運(yùn)行；(7)當(dāng)用水量為(Q2+Q3)～(Q1+Q2+Q3)時(shí)，1#、2#水泵在其高效區(qū)內(nèi)恒速運(yùn)行而供水量為Q1和Q2,3#水泵在其高效區(qū)內(nèi)以流量為(Q3-Q1)～Q3之間變頻運(yùn)行；(8)當(dāng)用水量繼續(xù)增大時(shí)，將并聯(lián)的N1#、N2#……Nx#水泵以上述(1)-(6)步驟運(yùn)行。
全文摘要
一種高層建筑物的變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備和方法,該設(shè)備并聯(lián)有揚(yáng)程相近,流量逐級(jí)變大、高效區(qū)遞增相接的過(guò)渡水泵,其供水方法是根據(jù)不同用水量,分別由氣壓罐供水、并聯(lián)水泵單泵變頻供水、并聯(lián)水泵同時(shí)恒速、變頻供水,結(jié)合過(guò)渡泵的運(yùn)行,可以消除水泵運(yùn)行的“低效區(qū)”和“流量失調(diào)區(qū)”,使供水泵在其高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行,提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和效率,實(shí)現(xiàn)恒壓供水,節(jié)省電能,并且供水連續(xù)。
文檔編號(hào)E03B5/00GK1216793SQ9711996
公開(kāi)日1999年5月19日 申請(qǐng)日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月30日
發(fā)明者趙虎哲 申請(qǐng)人:趙虎哲