定壓蓄能給水設備的製作方法

2023-05-02 16:36:01 1

本發明涉及二次加壓供水設備，特別是一種直接接在自來水管上為樓宇提供用水的定壓蓄能給水設備。

背景技術：

目前二次供水方式有三種：一是水池+工頻水泵和屋頂水箱的聯合供水方式；二是水池+變頻泵組的供水方式；三是無負壓或疊壓供水設備+變頻泵組的供水方式。由於採用水池存有水質汙染和市政供水壓力能量的浪費；採用屋頂水箱存在水質二次汙染、供水系統不能按高度來分區供水和頂層供水壓力不足等缺點；採用變頻水泵組供水存在設計水量與實際水量存在較大差異，水泵動行偏移高效段，甚至在低效段長期運行，造成大部分的能量浪費；由於採用無負壓或疊壓供水設備，調節容積有限，近視於秒流量來抽水，而市政管網是按設計最大時流量來設計，秒流量超過市政管網正常的供水流量，大面積使用時造成市政管網壓力降低，進而影響周邊用戶的正常供水和水質的安全。

技術實現要素：

本發明的主要目的是針對現的供水設備存在採用變頻水組運行存在能量浪費和直接向市政管網抽水時調節容積的不足而提供一種全封閉、無汙染、恆壓高效節能、供水安全可靠的定壓蓄能供水設備。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種定壓蓄能給水設備它包括：由定壓流量控制器、定壓蓄能器、壓能轉換器A、壓能轉換器B、緩存備能器、位能蓄能器、水泵、中央智能控制器以及在線壓力轉送器、管道、閥門等組成，市政管網供水經倒流防止器、在線壓力變送器、定壓流量控制器、定壓蓄能器後分成兩路，一路接加壓水泵組，加壓後分別經加壓供水總管供水給用戶和經蓄能總管與壓能轉換器B連接，一路經充放總管與壓能轉換器B連接；壓能轉換器B經低能總管與緩存備能器連接，經高能總管與總蓄能器連接；壓能轉換器A分別經低能總管與緩存備能器連接，經高能總管與位能蓄能器連接，經蓄能總管分別與定壓蓄能器和定壓流量控制器的定壓腔連接；在線壓力變送器、加壓水泵組通過控制線路與中央智能控制器相連；各個部件之間通過管道和閥門連接，成為一個全密閉系統。

本發明所涉及的定壓蓄能供水設備進水管直接與市政自來水管網相接，經倒流防止器、在線壓力變送器與定壓流量控制器相連接，定壓流量控制器由隔膜式管道、定壓腔和兩端的單向閥組成，定壓腔經管道與壓能轉換器A相連，兩端設有單向閥，分別與進出水管相連，通過定壓腔內的壓能控制隔膜式管道的通道面積大小來控制進水水量的大小和壓力的恆定。當市政進水總管的壓力大於定壓腔的壓力時，隔膜式管道的通道面積最大，通過水流量也最大；當市政進水總管的壓力等於定壓腔的壓力時，隔膜式管道的通道面積保持不變；當市政進水總管的壓力小於定壓腔的壓力時，隔膜式管道的通道面積變小，市政水通過的流量變小和水頭損失變小而使得市政水壓變大，直到市政進水總管的壓力與定壓腔的壓力相等時，隔膜式管道的通道面積停止減少；當市政進水總管的壓力繼續減小時，隔膜式管道的通道面積也相應減小，直到隔膜式管道關閉而進水流量為零時，定壓流量控制器兩端的單向球閥關閉，這樣確保了市政進水總管的壓力不低於定壓流量控制器設定的控制壓力，對市政自來水管網不產生抽吸作用，進而確保了周邊用戶的正常供水和水質的安全。

本發明所涉及的定壓蓄能器由內置囊式隔膜分隔成定壓腔和蓄水腔兩個腔室，定壓腔經管道與壓能轉換器A相連。市政進水經定壓流量控制器與蓄水腔相連，當進水壓力大於定壓腔壓力時，蓄水腔蓄水膨脹，定壓腔受到擠壓收縮，腔內水被擠壓到壓能轉換器A進行能量轉換變成低能水貯存在緩存備能器中，轉換的能量用於抽吸緩存備能器中低能水轉變為高能水貯水在位能蓄能器中，直到蓄水腔佔滿定壓蓄能器時壓能轉換器A停止運行；當進水壓力小於定壓腔壓力時，位能蓄能器中的高能水經壓能轉換器轉A進行能量轉換變成低能水貯存在緩存備能器，，轉換的能量用於壓能轉換器A抽吸緩存備能器低能水轉變為高能水壓入定壓腔中膨脹，蓄水腔受到擠壓收縮，直到蓄水腔中水壓與定壓腔壓力相同，這樣保證了水泵吸水口壓力不低於設定壓力。當進水壓力長時間小於定壓腔壓力，直到緩存備能器低能水水位為低水位時，由在線壓力變送器通過中央智能控制器控制強行停止水泵運行 ；當緩存備能器低能水水位恢復為設定水位時 ，由在線壓力變送器通過中央智能控制器控制解除強行停止水泵運行。

本發明所涉及的水泵組將由定壓蓄能器過來的市政水加壓後經出水總管恆壓供給用戶，當用戶的用水量小於水泵加壓的出水量時，多餘的高能水經蓄能總管到壓能轉換器B進行能量轉換後轉變為低能水，經充放總管流入水泵吸水口，轉換的能量用於壓能轉換器B抽吸緩存備能器中的低能水轉變為高能水貯存在位能蓄能器，直到位能蓄能器水位為高水位時，由在線壓力變送器通過中央智能控制器控制停止一臺水泵運行；當用戶的用水量等於水泵加壓的出水量時，僅由水泵加壓供水，壓能轉換器B停止運行;當用戶的用水量大於水泵加壓的出水量時，位能蓄能器貯存的高能水經高能總管流到壓能轉換器B中進行能量轉換後轉變為低能水，經低能總管到緩存備能器貯存，轉換的能量用於充放總管的低能水轉變為蓄能總管中的高能水，經出水總管補給用戶。當位能蓄能器水位為低水位時，用戶水量還不夠時，供水壓力繼續下降，中央智能控制器控制起動另一臺水泵。

本發明所涉及的緩存蓄能器和位能蓄能器為內置隔膜的密閉容器，隔膜將容器分隔為蓄水區和空氣區，蓄水區設有在線壓力變送器C和進出水管、排氣閥，空氣區設有檢修口和通氣管，通氣管內設有過濾網。蓄水區充水時，由排氣閥排除內部空氣，正常運行時不再需要排氣。蓄水區隨著進出水管的進水體積增大，空氣區的空氣由通氣管排出而減少，當蓄水區達到設定的最大值時由在線壓力變送器C傳遞信號到中央智能控制器進行控制；蓄水區隨著進出水管的出水而體積減少，空氣區的空氣由通氣管進入而增大，當溶液區達到設定的最小值時由在線壓力變送器C傳遞信號到中央智能控制器進行控制。

本發明所涉及的壓能轉換器A、B由三活塞總成、兩組低能缸、高能缸、四組壓力制導進出單向閥、兩組位置制導進出單向開關混合閥及相應管道組成。三活塞總成將兩組低能缸和高能缸分隔成四個腔室，分別為低能轉換腔A、高能轉換腔A、高能轉換腔B、低能轉換腔B。三活塞總成是由三個活塞和活塞總杆組成，三個活塞和活塞總杆與高低能缸體之間設有密閉裝置，兩端的兩個活塞截面相同。當蓄能總管內的高能水壓力小於設定壓力時，位置制導進出單向開關混合閥A處於接高能轉換腔A的閥口為單入狀態和接高能轉換腔B的閥口為關閉狀態，位置制導進出單向開關混合閥B處於接高能轉換腔的閥口B為單出狀態和接高能轉換腔的閥口A為關閉狀態，壓力制導進出單向閥A為單入狀態，壓力制導進出單向閥B為單出狀態，壓力制導進出單向閥C為單入狀態，壓力制導進出單向閥D為單出狀態，高能總管內的高能水進入高能轉換腔A並推動三活塞總成向右移動，充放總管中的低能水被抽吸進低能轉換腔A，高能轉換腔B內的水被壓進低能總管變成低能水，低能轉換腔B內的水被壓進蓄能總管變成高能水；當高能轉換腔B體積最小時，位置制導進出單向開關混合閥A處於接高能轉換腔A的閥口為關閉和接高能轉換腔B的閥口為單入狀態，位置制導進出單向開關混合閥B處於接高能轉換腔B的閥口為關閉狀態和接高能轉換腔A的閥口為單出狀態, 高能總管內的高能水進入高能轉換腔B並推動三活塞總成向左移動，充放總管中的低能水被抽吸進低能轉換腔B，高能轉換腔A內的水被壓進低能總管變成低能水，低能轉換腔A內的水被壓進蓄能總管變成高能水。當蓄能總管內的高能水壓力高於設定轉換壓力時，位置制導進出單向開關混合閥A處於接高能轉換腔B的閥口為單出狀態和接高能轉換腔A的閥口為關閉狀態，位置制導進出單向開關混合閥B處於接高能轉換腔A的閥口為單入狀態和接高能轉換腔B的閥口為關閉狀態，壓力制導進出單向閥A為單入狀態，壓力制導進出單向閥B為單入狀態，壓力制導進出單向閥C為單出狀態，壓力制導進出單向閥D為單出狀態，蓄能總管內的高能水進入低能轉換腔A並推動三活塞總成向右移動，低能總管中的低能水被抽吸進高能轉換腔A，高能轉換腔B內的水被壓進高能總管變成高能水，低能轉換腔B內的水被壓進充放總管變成低能水；當高能轉換腔B體積最小時，位置制導進出單向開關混合閥A處於接高能轉換腔A的閥口為單出狀態和接高能轉換腔B的閥口為關閉狀態，位置制導進出單向開關混合閥B處於接高能轉換腔B的閥口為單入狀態和接高能轉換腔A的閥口為關閉狀態，壓力制導進出單向閥A為單出狀態，壓力制導進出單向閥B為單出狀態，壓力制導進出單向閥C為單入狀態，壓力制導進出單向閥D為單入狀態， 蓄能總管內的高能水進入低能轉換腔B並推動三活塞總成向左移動，低能總管中的低能水被抽吸進高能轉換腔B，高能轉換A內的水被壓進高能總管變成高能水，低能轉換腔A內的水被壓進充放總管變成低能水。

本發明的有益效果是：在設備供水的整個過程中水泵始終在高效段運行，為全封閉結構，水泵的定壓抽水，充分利用市政壓力而對市政管網無抽吸作用，並能充分利用市政壓力進蓄能流量調節。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程結構示意圖。

圖2為本發明的壓能轉換器結構示意圖。

圖中：1倒流防止器、2定壓流量控制器、3定壓蓄能器、4壓能轉換器A、5位能蓄能器、6緩存備能器、7壓能轉換器B、8水泵、9定壓腔、10隔膜式管道、11單向閥、12定壓腔、13蓄水腔、14囊式隔膜、15低能轉換腔A、16高能轉換腔A、17高能轉換腔B、18低能轉換腔B、19壓力制導進出單向閥A、20壓力制導進出單向閥B、21壓力制導進出單向閥C、22壓力制導進出單向閥D、23位置制導進出單向開關混合閥A、24位置制導進出單向開關混合閥B、25出水總管、26蓄能總管、27充放總管、28高能總管A、29高能總管B、30低能總管、31中央智能控制器、32在線壓力轉送器A、33在線壓力轉送器B、34在線壓力轉送器C、35三活塞總成、36低能缸、37低能缸、38高能缸、39活塞、40活塞、41活塞、42活塞總杆、43密閉裝置、44隔膜、45、通氣管、46排氣閥、47檢修口。

具體實施方式

以下將結合以上附圖，對本發明的具體實施方式做進一步詳細的描述。

附圖1，本實施例包括：1倒流防止器、2定壓流量控制器、3定壓蓄能器、4壓能轉換器A、5位能蓄能器、6緩存備能器、7壓能轉換器B、8水泵、31中央智能控制器以及在線壓力轉送器A~C、管道、閥門等組成。市政管網供水經1倒流防止器、32在線壓力變送器、2定壓流量控制器、3定壓蓄能器後分成兩路，一路接8加壓水泵組，加壓後分別經25加壓供水總管供水給用戶和經26蓄能總管與7壓能轉換器B連接，一路經27充放總管與7壓能轉換器B連接；7壓能轉換器B經30低能總管與6緩存備能器連接，經28高能總管與5總蓄能器連接；3壓能轉換器A分別經30低能總管與6緩存備能器連接，經29高能總管與5總蓄能器連接，經30低能總管與4緩存備能器連接，經26蓄能總管分別與3定壓蓄能器和2定壓流量控制器連接；在線壓力變送器32、33、34，加壓水泵組通過控制線路與31中央智能控制器相連；各個部件之間通過管道和閥門連接，成為一個全密閉系統。

本發明所涉及的定壓蓄能供水設備進水管直接與市政自來水管網相接，經1倒流防止器、32在線壓力變送器與2定壓流量控制器相連接，2定壓流量控制器由9定壓腔、10隔膜式管道和兩端的11單向閥組成，9定壓腔經管道與4壓能轉換器A相連，兩端的11單向閥分別與進出水管相連，通過9定壓腔內的壓能控制10隔膜式管道的通道面積大小來控制進水水量的大小和水壓的恆定。當市政進水總管的壓力大於9定壓腔的壓力時，10隔膜式管道的通道面積最大，通過水流量也最大；當市政進水總管的壓力等於定壓腔的壓力時，10隔膜式管道的通道面積保持不變；當市政進水總管的壓力小於9定壓腔的壓力時，10隔膜式管道的通道面積變小，市政水通過的流量變小和水頭損失變小而使得市政水壓變大，直到與市政進水總管的壓力與9定壓腔的壓力相等時，10隔膜式管道的通道面積停止減少；當市政進水總管的壓力繼續減小時，10隔膜式管道的通道面積也相應減小，直到10隔膜式管道關閉而進水流量為零時，2定壓流量控制器兩端的11單向球閥關閉，這樣確保了市政進水總管的壓力不低於2定壓流量控制器設定的控制壓力，對市政自來水管網不產生抽吸作用。

本發明所涉及的3定壓蓄能器由內置14囊式隔膜分隔成12定壓腔和13蓄水腔兩個腔室，12定壓腔經管道與4壓能轉換器A相連。市政進水經2定壓流量控制器與13蓄水腔相連，當進水壓力大於12定壓腔壓力時，13蓄水腔蓄水膨脹，12定壓腔受到擠壓收縮，腔內水被擠壓到4壓能轉換器A進行能量轉換變成低能水，貯存在6緩存備能器中，轉換的能量被用於抽吸6緩存備能器中低能水轉變為高能水貯水在5位能蓄能器中，直到13蓄水腔佔滿3定壓蓄能器時4壓能轉換器A停止運行；當進水壓力小於12定壓腔壓力時，5位能蓄能器中的高能水經4壓能轉換器轉A進行能量轉換變成低能水貯存在6緩存備能器，並轉換的能量被用於4壓能轉換器A抽吸6緩存備能器低能水轉變為高能水壓入12定壓腔中膨脹，13蓄水腔受到擠壓收縮，直到13蓄水腔中水壓與12定壓腔壓力相同，這樣保證了8水泵吸水口壓力不低於設定壓力。當進水壓力長時間小於12定壓腔壓力，直到6緩存備能器低能水水位為低水位時，由33在線壓力變送器B通過31中央智能控制器控制強行停止8水泵運行 ；當6緩存備能器低能水水位恢復為設定水位時 ，由33在線壓力變送器B通過31中央智能控制器控制解除強行停止8水泵運行。

本發明所涉及的8水泵組將由3定壓蓄能器過來的市政水加壓後經25出水總管恆壓供給用戶，當用戶的用水量小於8水泵加壓的出水量時，多餘的高能水經26蓄能總管到7壓能轉換器B進行能量轉換後轉變為低能水經27充放總管流入8水泵吸水口，轉換的能量用於7壓能轉換器B抽吸6緩存備能器中的低能水轉變為高能水貯存在5位能蓄能器，直到5位能蓄能器水位為高水位時，由33在線壓力變送器C通過31中央智能控制器控制停止一臺8水泵運行；當用戶的用水量等於8水泵加壓的出水量時，僅由8水泵加壓供水，7壓能轉換器B停止運行;當用戶的用水量大於8水泵加壓的出水量時，5位能蓄能器貯存的28高能水經高能總管流到7壓能轉換器B中進行能量轉換後轉變為低能水，經30低能總管到6緩存備能器貯存，轉換的能量用於27充放總管的低能水轉變為26蓄能總管中的高能水，經出水總管補給用戶。當5位能蓄能器水位為低水位時，用戶水量還不夠時，供水壓力繼續下降，由33在線壓力變送器C通過31中央智能控制器控制起動另一臺8水泵。

本發明所涉及的6緩存蓄能器和5位能蓄能器為內置44隔膜的密閉容器，44隔膜將容器分隔為蓄水區和空氣區，溶液區設有34在線壓力變送器C和31進出水管、46排氣閥，空氣區設有47檢修口和45通氣管，45通氣管內設有過濾網。蓄水區充水時，由46排氣閥排除內部空氣，正常運行時不再需要排氣。蓄水區隨著31進出水管的進水體積增大，空氣區的空氣由45通氣管排出而減少，當蓄水區達到設定的最大值時由34在線壓力變送器傳遞信號到31中央智能控制器控制；蓄水區隨著進出水管的出水而體積減少，空氣區的空氣由45通氣管進入容器內而增大，當蓄水區達到設定的最小值時由34在線壓力變送器傳遞信號到31中央智能控制器控制。

圖2本發明所涉及的4壓能轉換器A、7壓能轉換器B由35三活塞總成、36低能缸、37低能缸、38高能缸、19~22四組壓力制導進出單向閥、23和24兩組位置制導進出單向開關混合閥及相應管道組成。35三活塞總成將36低能缸、37低能缸和38高能缸分隔成四個腔室，分別為15低能轉換腔A、16高能轉換腔A、17高能轉換腔B、18低能轉換腔B。35三活塞總成是由39~41三個活塞和42活塞總杆組成，39~41三個活塞和42活塞總杆與 36~38高低能缸體之間設有43密閉裝置，兩端的39、41兩個活塞截面相同。當26蓄能總管內的高能水壓力小於設定轉換壓力時，23位置制導進出單向開關混合閥A處於接16高能轉換腔A的閥口為單入狀態和接17高能轉換腔B的閥口為關閉狀態，24位置制導進出單向開關混合閥B處於接17高能轉換腔B的閥口為單出狀態和接16高能轉換腔A的閥口為關閉狀態，19壓力制導進出單向閥A為單入狀態，20壓力制導進出單向閥B為單出狀態，21壓力制導進出單向閥C為單入狀態，22壓力制導進出單向閥D為單出狀態，28高能總管內的高能水進入16高能轉換腔A並推動35三活塞總成向右移動，27充放總管中的低能水被抽吸進15低能轉換腔A，17高能轉換腔B內的水被壓進30低能總管變成低能水，18低能轉換腔B內的水被壓進26蓄能總管變成高能水；當17高能轉換腔B體積最小時，23位置制導進出單向開關混合閥A處於接16高能轉換腔A的閥口為關閉狀態和接17高能轉換腔B的閥口為單入狀態，24位置制導進出單向開關混合閥B處於接17高能轉換腔B的閥口為關閉和接16高能轉換腔B的閥口為單出狀態, 28高能總管內的高能水進入17高能轉換腔B並推動35三活塞總成向左移動，27充放總管中的低能水被抽吸進18低能轉換腔B，16高能轉換腔A內的水被壓進30低能總管變成低能水，15低能轉換腔A內的水被壓進26蓄能總管變成高能水。當26蓄能總管內的高能水壓力高於設定轉換壓力時，23位置制導進出單向開關混合閥A處於接17高能轉換腔B的閥口為單出狀態和接16高能轉換腔A的閥口為關閉狀態，24位置制導進出單向開關混合閥B處於接16高能轉換腔A的閥口為單入狀態和接17高能轉換腔B的閥口為關閉狀態，19壓力制導進出單向閥A為單入狀態，20壓力制導進出單向閥B為單入狀態，21壓力制導進出單向閥C為單出狀態，22壓力制導進出單向閥D為單出狀態，26蓄能總管內的高能水進入15低能轉換腔A並推動35三活塞總成向右移動，30低能總管中的低能水被抽吸進16高能轉換腔A，17高能轉換腔B內的水被壓進28高能總管變成高能水，18低能轉換腔B內的水被壓進27充放總管變成低能水；當17高能轉換腔B體積最小時，23位置制導進出單向開關混合閥A處於接16高能轉換腔A的閥口為單出狀態和接17高能轉換腔B的閥口為關閉狀態，24位置制導進出單向開關混合閥B處於接17高能轉換腔B的閥口為單入狀態和接16高能轉換腔A的閥口為關閉狀態, 19壓力制導進出單向閥A為單出狀態，20壓力制導進出單向閥B為單出狀態，21壓力制導進出單向閥C為單入狀態，22壓力制導進出單向閥D為單入狀態，26蓄能總管內的高能水進入18低能轉換腔B並推動35三活塞總成向左移動，30低能總管中的低能水被抽吸進17高能轉換腔B，16高能轉換A內的水被壓進28高能總管變成高能水，15低能轉換腔A內的水被壓進27充放總管變成低能水。