專利名稱：高層建筑物的變頻調速恒壓供水設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及供水設備，特別涉及全自動異型泵組合的變頻調速恒壓供水設備，該設備可應用于高層建筑或多層建筑物的生活、消防供水，并可用于其它領域的生活、生產供水。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備，一般具有氣壓罐1和并聯(lián)的一個小水泵2以及若干個較大的水泵3(

圖1)。氣壓罐內設的壓力水僅只在夜間極少需水時供水，而并聯(lián)的小水泵和若干個大水泵則是采用變頻調速來供給較大的日常所需水量。這種現(xiàn)有的變頻調速恒壓供水設備是通過改變電流頻率來改變水泵電機的輸入電流頻率，使水泵在不同轉速下運行，從而達到改變水泵運行工況(圖2)，圖2中曲線1表示不同轉速n0、n1、n2……大水泵的揚程H和流量Q的關系曲線，而曲線2之間為表示水泵運行最佳區(qū)域。
現(xiàn)有所述變頻調速恒壓供水設備，根據不同用水量和樓層高度設置若干臺相同型號的水泵和一臺小水泵，例如，設置1#、2#、3#三臺型號相同的水泵3和一臺小水泵2，舉例來說，見圖1，圖2，小水泵2在恒速運轉時滿足揚程為H1，供水流量為Q1，大水泵3在不同轉速下滿足揚程為H1的流量為QA、QB、QC……。
隨著用水量的改變可以啟動不同臺數的水泵，但是，其中因為只有一臺變頻器，所以只有一臺水泵以變頻運行，其他水泵均為恒速運行。其供水運行方法如下1、當用水量在0～Q1時，只有小水泵2運行供水。
2。當用水量在Q1～QA時，小泵停止運行，1#泵變頻(即變轉速)運行，當轉速最大為n0時，流量為QA，揚程滿足為H1；3、當用水量在QA～2QA時，1#水泵以最大轉速n0恒速運行，其流量為QA，揚程為H1，但是，2#泵則變頻調速運行，在滿足揚程為H1的情況下其流量在0～QA之間變化；4、當用水量在2QA～3QA時，1#,2#泵恒速運行，其揚程為H1，供水量2QA，但是，3#則變頻調速運行，在滿足揚程為H的情況下，其流量在0～QA之間變化。
當用水量減少時，上述運行方法則相反進行。
如果不采用變頻調速水泵，以恒定轉速n0運行，如圖2所示，當流量為QB時，水泵的工作點在A′B′C′上的B′點，揚程為HB，實際所需揚程為H1，(即建筑物的高度不變)，這時就有一段過高的揚程BB′浪費了，同樣，當流量需求為QC時，有一段更大的揚程CC′浪費了，所以采用變頻調速水泵，滿足揚程H1時，改為n1的轉速運行其流量為QB，改為n2轉速運行其流量為QC，這樣就可節(jié)省能源，采用變頻調速，水泵工作點由A到D變化，揚程始終為H1，而流量可有不同。
但是，實際水泵的H-Q曲線如圖3和圖4所示，變頻調速后較小轉速n3運行時H-Q曲線可能與恒壓線H1D相切，這時的最低供水量為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有兩個交點則右側變點為工作點，例如圖3中轉速為n2運行時。又如圖4，流量從0～Q′時流量雖然變化，但揚程基本不變，轉速n3時只能供出Q′流量。
此外，請注意，如圖5所示，調頻后的工作點在A、B之間，即流量在QB-QA之間時，水泵為正常高效工作區(qū)，轉速下降工作點在B、c之間則為低效工作區(qū)，當然必須保證在高效工作區(qū)內調頻運行以使之節(jié)省能源。
通過以上說明可以看到現(xiàn)有變頻調速恒壓供水設備存在以下問題和不足，現(xiàn)以上述第3種供水情況來予以說明。
(1)、當用水量在QA～(QA+QC)之間時，1#泵以恒速運行供水，其供水量為QA,2#為變頻調速供水，其供水量在0～QC之間，但水泵調速后的最低供水量為QC，所以2#不能穩(wěn)定運行，出現(xiàn)反復啟動的現(xiàn)象，耗電嚴重，設備在“流量失調區(qū)”工作；(2)、當用水量在(QA+Qc)～(QA+QB)之間時，1#泵仍以恒速運行，供水量為QA，而2#泵變頻調速地運行，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異型泵組合的變頻調速恒壓供水設備及供水方法，以消除水泵運行的“低效區(qū)”和“流量失調區(qū)”，提高設備運行的穩(wěn)定性和效率，使水泵在高效區(qū)工作以節(jié)省電能。
為達到上述目的，本發(fā)明提出一種全自動異型泵組合的變頻調速恒壓供水設備，見圖6圖7，該設備具有水源、氣壓罐、自動控制裝置和調頻器以及若干并聯(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#水泵為揚程相近，流量逐級變大高效區(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置氣壓罐其內儲存壓力水；2、設置若干并聯(lián)的可控調頻水泵；3、設置并聯(lián)的1#、2#、3#水泵和N1#、N2#……Nx#水泵，其中3#、N1#、N2#……Nx#水泵為相同型號的水泵，其數目按最大要求供水量配定，1#、2#、3#水泵為水泵揚程相近、流量逐級變大、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程H1的情況下，1#水泵最大轉速時的流量Q1高效區(qū)中的最小流量為Q1′,2#水泵最大轉速時的流量為Q2,3#水泵最大轉速時的流量為Q3，其中Q1＜Q2＜Q3；
4、執(zhí)行供水運行(1)當用水量為0～Q1′時，由氣壓罐內儲存的壓力水供應；(2)當用水量Q1′～Q1時，1#水泵在其高效區(qū)內變頻供水；(3)當用水量為Q1～Q2時，1#水泵停止運行，2#水泵在其高效區(qū)內變頻供水；(4)當用水量為Q2～Q3,1#、2#水泵停止運行，3#水泵在其高效區(qū)內變頻供水；(5)當用水量為Q3～(Q3+Q1)時，1#水泵以其高效區(qū)的最大供水量Q1恒速運行，3#水泵在其高效區(qū)以流量為(Q3-Q1)～Q3范圍內運行；(6)當用水量為(Q3+Q1)～(Q2+Q3)時，1#水泵停止運行，2#水泵在其高效區(qū)內以流量為Q2而恒速運行，3#水泵在其高效區(qū)內以供水量在(Q3+Q2)-Q3之間變頻運行；(7)當用水量為(Q2+Q3)～(Q1+Q2+Q3)時，1#、2#水泵在其高效區(qū)內恒速運行而供水量為Q1和Q2,3#水泵在其高效區(qū)內以流量為(Q3-Q1)～Q3之間變頻運行；(8)當用水量繼續(xù)增大時，將并聯(lián)的N1#、N2#……Nx#水泵以上述(1)--(6)步驟運行。
上述本發(fā)明提出的供水設備及方法，其中的1#、2#、3#水泵為過流用小型水泵，可完全消除工作水泵3#、N1#、N2#……Nx#水泵運行的“流量失調區(qū)”和“低效運行區(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，水泵的啟動也不會帶來對電網過大的沖擊，從而提高了設備運行的穩(wěn)定性和效率。以下結合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明，其中，圖1是現(xiàn)有變頻調速恒壓供水設備的示意圖；圖2為水泵運行特性曲線的原理說明示圖，其中曲線2之間為水泵運行高效區(qū)；圖3及圖4表示實際水泵的運行特性曲線；圖5為實際水泵的運行特性曲線，其中陰影區(qū)表示高效區(qū)；圖6為本發(fā)明的供水設備的示意圖；圖7為用來說明本發(fā)明的水泵運行的水泵特性曲線。
附圖編號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．水池請參考圖6和圖7，本發(fā)明的供水設備具有自動控制裝置調頻器，以及為氣壓罐1中補氣加壓和補水的補氣罐及穩(wěn)壓泵等，這些均為現(xiàn)有技術，故在圖6中沒有示出。本發(fā)明的供水裝備也具有氣壓罐1，其中儲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1#為50LG×3泵，2#為65LG×3泵，3#為80LG×3泵，建筑物所需揚程為H1=50m。
1#泵滿足揚程50m的最大流量為Q1=28m3/h,2#泵為Q2=44m3/h,3#泵為Q3=64.7m3/h。
請見圖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．設置氣壓罐其內儲存的壓力水2．設置若干并聯(lián)的可控調頻水泵，即1#、2#、3#、N#泵，其中1#、2#、3#水泵為揚程相近，流量逐級變大，高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵。3#、N#為相同水泵，設現(xiàn)有三個泵，即1#為50LG×3泵，2#為65LG×3泵，3#為80LG×3泵，建筑物所需揚程為H1=50m。圖7中陰影部分ⅠⅡ Ⅲ分別為1#、2#、3#的高效運行區(qū)。
權利要求
1.一種高層建筑物的變頻調速恒壓供水設備，該設備具有水源、氣壓罐、自動控制裝置和調頻器以及若干并聯(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#水泵為揚程相近，流量逐級變大高效區(qū)遞增相接的不同規(guī)格的水泵，3#、N1#、N2#……Nx#為相同型號的水泵。
2.一種高層建筑物的變頻調速恒壓供水方法，該方法的步驟如下1．其特征是還包含以下步驟，設置氣壓罐其內儲存壓力水；2．設置若干并聯(lián)的可控調頻水泵；3．設置并聯(lián)的1#、2#、3#水泵和N1#、N2#……Nx#水泵，其中3#、N1#、N2#……Nx#為相同型號的水泵，其數目按最大要求供水量配定，1#、2#、3#水泵為水泵揚程相近、流量逐級變大、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程H1的情況下，1#水泵最大轉速時的流量Q1高效區(qū)中的最小流量為Q1′,2#水泵最大轉速時的流量為Q2,3#水泵最大轉速時的流量為Q3，其中，Q1＜Q2＜Q3；4．執(zhí)行供水運行(1)當用水量為0～Q1′時，由氣壓罐內儲存的壓力水供應；(2)當用水量Q1′～Q1時，1#水泵在其高效區(qū)內變頻供水；(3)當用水量為Q1～Q2時，1#水泵停止運行，2#水泵在其高效區(qū)內變頻供水；(4)當用水量為Q2～Q3,1#、2#水泵停止運行，3#水泵在其高效區(qū)內變頻供水；(5)當用水量為Q3～(Q3+Q1)時，1#水泵以其高效區(qū)的最大供水量Q1，恒速運行，3#水泵在其高效區(qū)以流量為(Q3-Q1)～Q3范圍內運行；(6)當用水量為(Q3+Q1)～(Q2+Q3)時，1#水泵停止運行，2#水泵在其高效區(qū)內以流量為Q2而恒速運行，3#水泵在其高效區(qū)內以供水量在(Q3+Q2)～Q3之間變頻運行；(7)當用水量為(Q2+Q3)～(Q1+Q2+Q3)時，1#、2#水泵在其高效區(qū)內恒速運行而供水量為Q1和Q2,3#水泵在其高效區(qū)內以流量為(Q3-Q1)～Q3之間變頻運行；(8)當用水量繼續(xù)增大時，將并聯(lián)的N1#、N2#……Nx#水泵以上述(1)-(6)步驟運行。
全文摘要
一種高層建筑物的變頻調速恒壓供水設備和方法,該設備并聯(lián)有揚程相近,流量逐級變大、高效區(qū)遞增相接的過渡水泵,其供水方法是根據不同用水量,分別由氣壓罐供水、并聯(lián)水泵單泵變頻供水、并聯(lián)水泵同時恒速、變頻供水,結合過渡泵的運行,可以消除水泵運行的“低效區(qū)”和“流量失調區(qū)”,使供水泵在其高效區(qū)內運行,提高設備運行的穩(wěn)定性和效率,實現(xiàn)恒壓供水,節(jié)省電能,并且供水連續(xù)。
文檔編號E03B5/00GK1216793SQ9711996
公開日1999年5月19日 申請日期1997年10月30日 優(yōu)先權日1997年10月30日
發(fā)明者趙虎哲 申請人:趙虎哲