專利名稱：一種分時段變頻變壓供水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明及一種分時段變頻變壓供水裝置，屬于供排水系統(tǒng)供水控制設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變頻恒壓供水系統(tǒng)具有自動化程度高，設(shè)備投資少，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠， 節(jié)電節(jié)水，操作控制方便等特點，目前被國內(nèi)供水行業(yè)普遍采用，實施方法是 在自來水廠的出水管線上安裝壓力變送器檢測供水壓力，壓力信號傳送至智能
調(diào)節(jié)儀與設(shè)定的壓力值進行PID分析，由智能調(diào)節(jié)儀輸出一個電流信號控制變 頻器的輸出頻率，變頻器來控制水泵電機的轉(zhuǎn)速來改變水泵的供水壓力，這樣 形成一個閉環(huán)控制回路，使自來水廠出口的供水壓力為用水高峰時段的供水壓 力并保持恒定。此種方式的節(jié)電率為20% 50%。廣大技術(shù)人員對變頻調(diào)速供壓 供水技術(shù)的深入研究后，認為該項技術(shù)的節(jié)能效果雖好，但供水壓力是按用水 高峰時段的設(shè)置的，沒有結(jié)合供水系統(tǒng)的管路壓降特性，特別是在用戶用水低 峰時段供水管線上的壓力損失值降低后，用戶端的供水壓力高于正常用水壓 力，仍存在供水能源浪費。西安交通大學(xué)曹琦在《一種節(jié)能的變壓變頻供水系 統(tǒng)》 一文提出了一種改變壓力變送器的地理位置的技術(shù)方案，即把壓力變送器 安裝在供水管線上的最不利的用水點，用無線網(wǎng)絡(luò)的方式將壓力信號傳送至水 廠的智能調(diào)節(jié)儀，通過變頻器控制水泵電機的轉(zhuǎn)速，使最不利的用水點的供水 壓力保持在3 5m水柱，來實現(xiàn)供水系統(tǒng)節(jié)能運行的變頻變壓供水系統(tǒng)。在技 術(shù)上采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將壓力信號傳到自來水廠機房不難實現(xiàn)，但無線網(wǎng) 絡(luò)的方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不但增加了系統(tǒng)的造價成本和維護費用，而且系統(tǒng)的可靠 性比變頻恒壓供水系統(tǒng)低。 實用新型內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單且比現(xiàn)有技術(shù)更節(jié)能的一種分時段變
頻變壓供水裝置。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種分時段變頻變壓供 水裝置，是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括壓力變送器、智能調(diào)節(jié)儀、變頻器、配套 電機、水泵、供水管線，在壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀的連接線上并聯(lián)有至少一 路分流電路。
所述的每一路分流電路由電阻和可編程時間控制器的一對觸頭串聯(lián)構(gòu)成。
所述的每一路分流電路由一個并聯(lián)在壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀連接線上 的三極管和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管基極接基極電壓控制電路的電壓輸 出端，基極電壓控制電路由可編程時間控制器的一對觸頭和一個分壓電路串聯(lián) 構(gòu)成，可編程時間控制器的一對觸頭中的一個與供電電源正極連接，另一個連 接分壓電路的一端，分壓電路的另一端與供電電源負極連接，供電電源負極接 壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀負極的連接線。
所述的分壓電路由兩個定值電阻和一個滑動變阻器串聯(lián)構(gòu)成，三極管的基 極接滑動變阻器的滑動觸頭， 一個電容并聯(lián)在供電電源的負極與兩個定值電阻 的串聯(lián)點之間，可編程時間控制器其中的一個觸頭接供電電源的正極，滑動變 阻器的末端接供電電源的負極。
所述的分流電路作為智能調(diào)節(jié)儀的一部分，設(shè)置在智能調(diào)節(jié)儀的測量端之
后，PID端之前。
所述的分流電路與智能調(diào)節(jié)儀、變頻器置于變頻控制柜內(nèi)部。 裝置的工作過程是，按用水高峰時段的供水壓力整定閉環(huán)控制系統(tǒng)，分流 電路分流電流的大小等于壓力變送器用水高峰時段的電流信號與用水低峰時
段的電流信號的差值；到用水低峰時段時，可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的時 間自動接入分流電路，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號等于壓力變送器在用水高 峰時段的電流信號與分流電路的分流電流信號之和，智能調(diào)節(jié)儀判斷為供水壓 力升高，閉環(huán)控制后，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號之和回到智能調(diào)節(jié)儀預(yù)先
設(shè)定的數(shù)值并保持恒定，供水系統(tǒng)的供水壓力值降低至用水低峰時段的供水壓 力并保持恒定；從供水低峰時段再運行到用水高峰時段時，可編程時間控制器 按預(yù)先設(shè)定的吋間自動斷開分流電路，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號減小，判 斷為供水壓力下降，閉環(huán)控制后，供水壓力上升至用水高峰時段的壓力值并保 持恒定；當(dāng)可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的多個時段自動接入或斷開分流電 路，就實現(xiàn)了分時段變頻變壓供水，達到節(jié)能供水的目的；而在用水高低峰情 況復(fù)雜的環(huán)境下，可采用并入多路分流電路的辦法，通過分流電路的組合，可 以達到多種不同分流效果，即可在設(shè)定的不同供水時段，設(shè)定不同的供水壓力 值。
由于分流電路結(jié)構(gòu)簡單，成本增加很少且無需維護費用，同時不改變變頻 恒壓供水系統(tǒng)的控制方式，具有與變頻恒壓供水系統(tǒng)相同的可靠性，即當(dāng)這部 分電路出現(xiàn)故障不工作，供水系統(tǒng)工作在恒壓供水的情況下，不影響供水系統(tǒng) 的正常運行； 一般情況，變壓供水時段的節(jié)能效果與供水壓力降低的百分比相 關(guān)，在用水低峰時段的供水壓力可降低10%以上，全天的節(jié)能效果在5%左右。


圖1為本發(fā)明的原理框圖； 圖2為分流電路的第一種連接圖； 圖3為分流電路的第二種連接圖； 圖4為分流電路的第三種連接圖； 圖5為分流電路的第四種連接圖； 圖6為分流電路置于智能調(diào)節(jié)儀中的連接圖； 圖7為分流電路置于變頻控制柜中的連接圖。
具體實施例方式
圖l所示本發(fā)明的原理框圖，該裝置是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括壓力變送 器、智能調(diào)節(jié)儀、并聯(lián)在它們之間的分流電路，變頻器、配套電機、水泵、供 水管線；按用水高峰時段的供水壓力整定閉環(huán)控制系統(tǒng)，分流電路分流電流的
大小等于壓力變送器用水高峰吋段的電流信號與用水低峰時段的電流信號的 差值；到用水低峰時段時，可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的時間自動接入分流 電路，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號等于壓力變送器在用水高峰時段的電流信 號與分流電路的分流電流信號之和，智能調(diào)節(jié)儀判斷為供水壓力升高，閉環(huán)控 制后，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號之和回到智能調(diào)節(jié)儀預(yù)先設(shè)定的數(shù)值并保 持恒定，供水系統(tǒng)的供水壓力值降低至用水低峰時段的供水壓力并保持恒定； 從供水低峰時段再運行到用水高峰時段時，可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的時 間自動斷開分流電路，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號減小，判斷為供水壓力下 降，閉環(huán)控制后，供水壓力上升至用水高峰時段的壓力值并保持恒定；當(dāng)可編 程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的多個時段自動接入或斷開分流電路，就實現(xiàn)了分時 段變頻變壓供水，達到節(jié)能供水的目的；而在用水高低峰情況復(fù)雜的環(huán)境下， 可采用并入多路分流電路的辦法，通過分流電路的組合，可以達到多種不同分 流效果，即可在設(shè)定的不同供水時段，設(shè)定不同的供水壓力值。
圖2所示了第一種分流電路的連接圖，所述的分流電路由電阻R、與可編 程時間控制器J的一對輸出觸頭串聯(lián)構(gòu)成，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流大小等于 壓力變送器在用水高峰時段電流大小與分流電路分流的電流大小之和；為了適 應(yīng)用水低峰供水壓力不同的供水系統(tǒng)，可以通過改變電阻R值的大小來改變分 流電路分流電流的大小，即可設(shè)定不同用水低峰時間段里的供水壓力值。
圖3所示了第二種分流電路的連接圖，所述的分流電路用N個相同的分流 支路并聯(lián)構(gòu)成，每個分流支路都由電阻與可編程時間控制器的一對輸出觸頭串 聯(lián)構(gòu)成，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流大小等于壓力變送器用水高峰時段的電流大 小與分流支路分流的電流大小之和，例如當(dāng)N取3，在預(yù)先設(shè)定的不同用水時 段里有最多7種不同組合的分流電路接入，即可在預(yù)先設(shè)定的時間段里設(shè)置最 多7種供水壓力值，該連接方式多用于用水高低峰情況復(fù)雜的環(huán)境下。
圖4玩示了集三種分流—電路的連接圖，所述的分流電路由一個并聯(lián)在智能
調(diào)節(jié)儀輸入端的NPN三極管Q,和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管的基極接基極 電壓控制電路的輸出端；所述的基極電壓控制電路由可編程時間控制器的一對 輸出觸頭和一個分壓電路串聯(lián)構(gòu)成；所述的分壓電路由一個滑動變阻器R和兩 個定值電阻R" R3串聯(lián)構(gòu)成，三極管的基極接滑動變阻器的滑動觸頭， 一個電 容d并聯(lián)在地與兩個定值電阻的串聯(lián)點之間，可編程時間控制器1的一個輸出 節(jié)點和地之間接3 24V供電電源；在預(yù)先設(shè)定的時間段里，可編程時間控制 器將分流電路接入，因電容器的充電作用，三極管分流的電流由小逐漸變大， 直至預(yù)設(shè)的數(shù)值并穩(wěn)定，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流等于壓力變送器在用水高峰 時電流與流過三極管的電流之和；為了適應(yīng)用水低峰供水壓力不同的供水系 統(tǒng)，調(diào)節(jié)滑動電阻的觸頭，改變?nèi)龢O管的基射極的輸入電壓，改變?nèi)龢O管分流 電流的大小，即可設(shè)定不同用水低峰時間段里的供水壓力值。
圖5所示了第四種分流電路的連接圖，所述的分流電路可用N個相同的分 流支路并聯(lián)構(gòu)成，所述的分流支路由一個并聯(lián)在智能調(diào)節(jié)儀輸入端的NPN三極 管和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管的基極接基極電壓控制電路的輸出端；所 述的基極電壓控制電路由可編程時間控制器的一對輸出觸頭和一個分壓電路 串聯(lián)構(gòu)成；所述的分壓電路由一個滑動變阻器和兩個定值電阻構(gòu)成，三極管的 基極接滑動變阻器的滑動觸頭， 一個電容并聯(lián)在地與兩個定值電阻的串聯(lián)點之 間，可編程時間控制器的一個輸出節(jié)點和地之間接3 24V供電電源；因電容 器的充電作用，三極管分流的電流由小逐漸變大，直至預(yù)設(shè)的數(shù)值并穩(wěn)定，智 能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流等于壓力變送器在用水高峰時段的電流與流過三極管 的電流之和；例如當(dāng)N取3，在預(yù)先設(shè)定的不同用水時段里有7種不同組合的 分流電路接入，即可在預(yù)先設(shè)定的時間段里設(shè)置7種供水壓力值，該連接方式 多用于用水高低峰情況復(fù)雜的環(huán)境下。
圖6為分流電路置于智能調(diào)節(jié)儀中的連接圖，分流電路作為智能調(diào)節(jié)儀的 一部分，置于智能調(diào)節(jié)儀的測量端之后，PID端之前。
圖7為分流電路置于變頻控制柜中的連接圖，分流電路與智能調(diào)節(jié)儀、變 頻器共同置于變頻控制柜內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種分時段變頻變壓供水裝置，包括壓力變送器(1)，智能調(diào)節(jié)儀(2)、變頻器(3)、配套電機(4)、水泵(5)、供水管線(6)，其特征在于壓力變送器(1)與智能調(diào)節(jié)儀(2)的連接線上并聯(lián)有至少一路分流電路(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于每 一路分流電路由電阻和可編程時間控制器的一對觸頭串聯(lián)構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于每一路分流電路由一個并聯(lián)在壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀連接線上的三極管和基 極電壓控制電路構(gòu)成，三極管基極接基極電壓控制電路的電壓輸出端，基極電 壓控制電路由可編程時間控制器的一對觸頭和一個分壓電路串聯(lián)構(gòu)成，可編程 時間控制器的一對觸頭中的一個與供電電源正極連接，另一個連接分壓電路的 一端，分壓電路的另一端與供電電源負極連接，供電電源負極接壓力變送器與 智能調(diào)節(jié)儀負極的連接線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于所述的分壓電路由兩個定值電阻和一個滑動變阻器串聯(lián)構(gòu)成，三極管的基極接滑 動變阻器的滑動觸頭， 一個電容并聯(lián)在供電電源的負極與兩個定值電阻的串聯(lián) 點之間，可編程時間控制器其中的一個觸頭接供電電源的正極，滑動變阻器的 末端接供電電源的負極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于分流電路(7)作為智能調(diào)節(jié)儀(2)的一部分，設(shè)置在智能調(diào)節(jié)儀的測量端(9)之后，PID端(10)之前。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特 征在于分流電路(7)與智能調(diào)節(jié)儀(2)、變頻器(3)置于變頻控制柜內(nèi)部。
全文摘要
一種分時段變頻變壓供水裝置，是一個閉環(huán)系統(tǒng)，包括壓力變送器、智能調(diào)節(jié)儀、變頻器、配套電機、水泵、供水管線，壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀的連接線上并聯(lián)有至少一路分流電路，所述的每一路分流電路由電阻和可編程時間控制器的一對輸出觸頭串聯(lián)構(gòu)成或由一個并聯(lián)在壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀連接線上的三極管和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管基極接基極電壓控制電路的電壓輸出端；所述的基極電壓控制電路由可編程時間控制器的一對觸頭和一個分壓電路串聯(lián)構(gòu)成；通過可編程控制器按預(yù)定時間自動接入或斷開并聯(lián)的分流電路，實現(xiàn)不同時段的供水壓力不同的變頻變壓供水；該裝置用水低峰時段的供水壓力可降低10％以上，全天的節(jié)能效果在5％左右。
文檔編號E03B5/00GK101392546SQ20081014158
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者黨鍇釗, 姜俊莉, 楊明乾, 鄒仁彥 申請人:中國石化集團河南石油勘探局水電廠