專利名稱：城市給水多級變壓供水泵的制作方法
城市給水多級變壓供水泵，系工業(yè)與民用建筑給水系統(tǒng)機電設備領域，實現(xiàn)水泵自身調節(jié)節(jié)能。在原有水泵僅有一個泵葉輪及一個出水口，輸出單一水壓的基礎上，在調節(jié)的范圍內，設置多級葉輪泵，及多級分壓出水口，實現(xiàn)多級變壓輸出，根據供水壓力及取水水位的變化，有級調節(jié)水泵的供水壓力，使其提高水泵的運行效率，節(jié)約電能消耗。
水泵被稱之為“工業(yè)的心臟”，在我國工農業(yè)生產及人民生活中應用極為廣泛。據統(tǒng)計，全國已有三千多萬臺水泵，約占全國總耗電量21％以上，而水泵的能源利用效率卻很低，其綜合效率平均只有41％，如果水泵節(jié)約用電量6％，就能節(jié)電66億度，相當于近100萬千瓦發(fā)電廠的一年發(fā)電量。
據發(fā)明人所知，現(xiàn)有的給水水泵均為單一的出水口，在電機恒速的情況下，僅輸出單一的出水壓力(揚程)。水泵構造的固有效率，在恒速的情況下，要獲得很寬揚程的高效率區(qū)是很困難的。設計中選擇水泵的型號及臺數，是按設計最大供水量及設計最高揚程來確定。選用的水泵，其揚程—流量，流量—效率關系特性，僅僅是在很窄的一段揚程范圍內水泵效率是最高的，當揚程變化時，大于或小于此段揚程，水泵效率即急驟降低，這就使得泵組偏離高效率區(qū)運行，從而導致每方水量的電耗增大，泵組的振動和氣蝕惡化，使得壽命縮短等不經濟及不安全的后果。由于現(xiàn)有水泵存在上述問題，因而，進一步促使發(fā)明人去尋求解決這些問題的方法，這就是本發(fā)明的出發(fā)點。
電機調速，是解決上述問題較好的方法之一，采用電機無級調速，可以獲得比較好的節(jié)電效果，平均可節(jié)電25％左右?，F(xiàn)有水泵電機調速的方式有，液力耦合器調速、電磁滑差調速、可控硅串級調速、變頻器調速等數種。目前技術比較先進的變頻調速應用較多(絕大多數從國外引進)，而變頻調速價格非常高，技術相當復雜，運行維護條件要求高，難以推廣應用。如北京某水廠引進2500千瓦電機變頻調速裝置每套價格700萬元，南京某水廠引進710千瓦電機變頻裝置每套價格190萬元，武漢某水廠引進315千瓦電機變頻裝置每套價格80萬元。本發(fā)明的目的在于設計一種結構簡單、可靠性高、造價低及性能好的多級變壓水泵，以提高水泵的運行效率，節(jié)約電能消耗。本裝置既可以取代電機調速運行，又可與電機調速泵機組合同時運行，采用與調速泵組合運行時，可減少調速泵機的臺數，減少投資，獲得較好的節(jié)電效果。
發(fā)明人已于2000年9月25日申請《城市給水多級變壓水泵》專利，申請?zhí)枮?0230879.7。本發(fā)明的技術方案是，在原有給水泵僅有一級葉輪泵及一個出水口的基礎上，設定調節(jié)范圍在出水壓力70-100％之間設多級分壓泵，多級泵由分壓泵、分壓進出水口、分壓出水管與出水管電動閥、分壓進水旁通管與進水管電動閥、母管等組成，多級泵為連體分隔型，第一級泵設于進水口的一端，第二之后的多級泵依次相連設于右側。根據實際需要，調節(jié)范圍亦可在出水壓力的60-100％與50-100％之間設置多級分壓泵變壓輸出。分壓泵的出水口與分壓出水管相連，出水管的另一端經出水管電動閥與母管連接，出水管的分支管經旁通進水管及電動閥與下一級分壓泵的進水口相連。每級泵體裝設有泵體水放空閥，使不工作的泵級葉輪處在無水阻力空轉狀態(tài)，提高水泵組的固有效率。每級出水閥及旁通進水閥均處在常閉狀態(tài)，泵體水放空閥處在常開狀態(tài)，開泵前按給定的出水壓力或水位，先關閉對應的運行泵級泵體水放空閥，后啟動泵機，再打開對應運行泵機的出水管電動閥及以下各級進水旁通管電動閥。減壓運行時，關閉對應泵級的進出水電動閥，打開退出運行的泵體水放空閥，將泵體水放空，實現(xiàn)按出水壓力及水位的變化有級調節(jié)水泵的運行工況，達到提高水泵運行效率，節(jié)約電能消耗的目的。其節(jié)電效果，與可控硅串級調速及變頻調速比較，本發(fā)明比前者的節(jié)電效果(計入調速裝置自身7～12％的電能消耗)低5％左右，平均可節(jié)電20-25％。多級變壓給水泵的控制，可采用摸擬運算優(yōu)化控制的方式(見發(fā)明人于1993年5月6日申請的專利項目《水泵電機轉子并接雙向可控硅模擬運算調速器，專利號93211929.8》，及《中國給水排水》雜志1985年4期《水泵模擬運算優(yōu)化控制自動無級調速》一文)，結合本發(fā)明水泵有級調節(jié)的特點自動及手動進行控制操作。
下面結合附圖及實施例，對本發(fā)明作進一步的說明

圖1、2是多級變壓給水泵實施例，水泵類型32SA-10JB，額定揚程45米，額定流量1300升/秒，效率89％，配套電機功率710千瓦。其中圖1為供水原理圖，圖2為控制方塊圖，1、0-70％揚程一級泵2、80％揚程二級泵3、90％揚程三級泵4、100％揚程四級泵5、一級泵出水管電動閥6、二級泵進水旁通管7、二級泵進水旁通管電動閥8、二級泵出水管電動閥9、三級泵進水旁通管10、三級泵進水旁通管電動閥11、三級泵出水管電動閥12、四級泵進水旁通管13、四級泵進水旁通管電動閥14、四級泵出水管電動閥15、供水母管16、泵組進水管17、泵組供水干管18、連體泵組外殼19、泵軸圖1、2實施例中，水泵分四級變壓，多級泵由分壓泵(1-4)、分壓進出水口、分壓出水管與出水管電動閥(5、8、11、14)、分壓進水旁通管(6、9、12)、進水旁通管電動閥(7、10、13)及母管(15)組成。第一級泵(1)設置于進水管(13)的一端，第二至第四級泵(2-4)依次相連設于右側，四級泵的分壓比為全壓的70％、80％、90％、100％，即揚程31.5米、36.0米、40.5米、45.0米四種，以滿足管網供水壓力及取水水位變化分壓選擇的需要。根據實際需要，調書范圍亦可于出水壓力的60-100％與50-100％之間設置五級與六級變壓輸出，分壓泵的出水口與分壓出水管相連，出水管的另一端經出水電動閥(5、8、11、14)與母管(15)相連，出水管的分支管(6、9、12)經旁通進水電動閥(7、10、13)與下一級分壓泵的進水口相連。多級變壓泵的控制如圖2所示，出水閥及旁通進水閥處在常閉狀態(tài)，泵體水放空閥處在常開狀態(tài)，開泵前按給定的出水壓力或水位，先關閉對應的運行泵級泵體水放空閥，后啟動泵機，再打開對應運行泵級的出水電動閥及進水旁通管電動閥。減壓運行時，關閉對應退出運行泵級的進出水電動閥，打開退出運行的泵體水放空閥，將泵體水放空。實現(xiàn)按需要的壓力選擇進行供水。
與現(xiàn)有的供水水泵僅輸出單一的壓力(揚程)供水系統(tǒng)變頻調速比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及效益1、投資省，節(jié)電效果好。以某市某水廠供水泵為例，水廠設計供水量一期工程15萬噸/日，初期日供水量4-9萬噸，日最少最大供水量之比為0.35，一期選用三臺水泵(兩用一備)，水泵型號32SA-10JB，配套電機710千瓦，額定揚程45米，額定流量1300升/秒，效率89％，揚程變化范圍26-45米，定速運行最高效率89％，最低效率65％。設計采用一臺水泵電機變頻調速運行，一臺定速運行。變頻調速裝置引進價格190萬元。與不調速比較，一臺調速與一臺定速組合運行，減少電耗214千瓦，年節(jié)約電能180萬度，按每度電0.64元計，年節(jié)約電費115萬元，節(jié)電率15.1％(以上數據引自全國水泵調速研究會論文集)。若兩臺泵均采用本發(fā)明多級變壓水泵，水泵增加的投資，按現(xiàn)有水泵32SA-10JB每臺價格的200％計，為10萬元×2.0×2＝40萬元，年節(jié)約電費超過采用的一臺泵變速一臺泵定速運行年節(jié)約電費115萬元，投資可減少190-40＝150萬元，投資一般可于四個月運行節(jié)電中收回，由此可見，采用多級變壓水泵，投資省，節(jié)電效果好，經濟效益佳。
2、裝置結構及電氣系統(tǒng)簡單，可靠性高，易于實施。
3、系統(tǒng)運行效率高，能耗低，本裝置沒有附加電耗，平均可節(jié)電20-25％。
本發(fā)明系工業(yè)與民用建筑城市給水機電設備，具有技術含量高、實用性廣、生命力強的產品。
權利要求
1.城市給水多級變壓供水泵包括水泵、分壓泵葉輪、分壓進出水口、分壓進出水管及電動閥、母管及泵體水放空閥，其特征在于在原有單級泵僅有一個出水口的基礎上，設定調節(jié)范圍在出水壓力的70-100％之間設多級分壓泵，即于出水壓力的0-70％為第一級泵，于出水壓力的80％、90％、100％為第二至第四級泵，第一級泵設于泵組進水口的一端，第二至第四級泵依次相連設于右側，多級泵為連體分隔型，分壓泵的出水口與分壓出水管相連，分壓出水管的另一端與母管相連，分壓出水管中裝設電動閥，分壓出水管的分支旁通進水管與下一級泵的進水口相連，旁通進水管中裝設電動閥，每級泵體裝設有泵體水放空閥。
2.根據權利要求1所述的水泵其特征在于在出水壓力的60-100％及50-100％之間設置多級分壓泵變壓輸出。
全文摘要
城市給水多級變壓供水泵，系工業(yè)與民用建筑給水機電設備技術領域，實現(xiàn)水泵自身調節(jié)節(jié)能?，F(xiàn)有的水泵調速節(jié)能，技術復雜、造價高、可靠性較差。本發(fā)明在原有水泵僅輸出單一水壓的基礎上，在調節(jié)的范圍內，設置多級葉輪泵及多級分壓出水口，實現(xiàn)多級變壓輸出，根據供水揚程的變化，有級調節(jié)水泵的供水壓力，使其提高水泵的運行效率。該項目結構及電氣系統(tǒng)較簡單、可靠性高、造價低、節(jié)電效益好，是一項技術含量高、實用性廣、生命力強的城市給水機電設備。
文檔編號E03B5/00GK1401911SQ0213001
公開日2003年3月12日 申請日期2002年8月12日 優(yōu)先權日2002年2月5日
發(fā)明者賴宣芹 申請人:賴宣芹