一種恆水壓變流量供水設備的製作方法
2023-04-27 11:56:51
專利名稱：一種恆水壓變流量供水設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種流體壓力執行機構，更確切地說是涉及一種對變流量供水系統提供恆水壓的供水設備。
高層建築居民的生活用水、採暖系統的給水、以及消防安全用水等均涉及變流量供水系統的水壓力問題，由於隨著用水量的變化，水壓力也在變化，當用水量大時導致水壓大幅度降低，從而影響了正常的供水，例如每逢夏天，五層樓以上的水管就常常流不出水或者水量很小。
保持變流量供水系統水壓的設備大體上有三種，一是採用氣壓罐，利用氣泵向罐內通壓縮空氣，用回壓保持一定水壓，氣泵在低水壓時啟動，在高水壓時停泵，雖能自動控制但水壓差大，且不能保持恆壓；二是採用高位水箱，即在高層建築物頂上建造水塔，依靠儲存的高位水，自然形成壓力，但隨著存水噸位的減少，壓力也隨之減小，而且建造水塔也是耗費人力財力的事；三是採用微機控制的普通電機變頻調速裝置，微機通過採樣反饋功能部件，根據管道中水流量、水壓的變化，自動控制水泵電機的供電電源頻率，以改變電機轉速，保持管道內水恆壓，但這種設備結構複雜，價格昂貴，普通電工不便維修，且由於在水流量小時，設備也照常運轉，因而耗能多。
本實用新型的目的是為達到生活及消防等的恆壓變流供水，設計一種交流調壓調速恆水壓變流量供水設備，能在相當大的變流量範圍內，保持可調整的恆水壓，該設備在水流量小於一定值時，自動停機以達到節約電能的目的，並避免了水泵電機因頻繁起停影響使用壽命的問題，並具有結構簡單，便於維護的優點。
本實用新型的供水設備由四大功能部件組成包括裝配有無級調速電動機的水泵；與水泵吐出口相連、用於存水以維持停泵時，流量用水的小氣壓罐；處於小氣壓罐出水段上、用於檢測管道中的水壓力並轉換為電量的壓力傳感器；接收壓力傳感器輸出電量並通過變壓輸出自動控制無級調速電動機轉速的全自動恆水壓變流量供水控制器。所述的控制器，主要包括三相可控矽及其電動機的主電源迴路，三相可控矽的觸發器和放大調整運算器，運算器對設定的壓力和檢測的壓力進行運算，生成三相可控矽觸發器的控制電壓，對電動機主電源迴路中可控矽線路實現交流相位控制，改變電動機定子電壓，實現電動機無級平滑調壓調速傳動，調整水泵出水量，保持供水管路內水壓力穩定。
在用水低峰時，電動機穩定低速運轉一段時間後，控制器控制電動機停轉、停泵，由小氣壓罐維持小流量用水，當小氣壓罐水壓力處於設定的下限值時控制器重新啟動電動機起泵，維持管路內壓力，從而既解決了電動機頻繁啟動問題，又解決了小流量不停機的耗能問題。
所述的無級調壓調速電動機採用定型產品，所述的壓力傳感器採用電阻遠傳壓力表，所述的小氣壓罐也是現有技術，但其大小尺寸因根據用水量範圍設計。
下面結合實施例附圖詳細說明本實用新型的技術。
附
圖1為恆水壓變流量供水設備結構原理方框圖。
附圖2為附
圖1中電阻遠傳壓力表結構示意圖。
附圖3為附
圖1中全自動恆水壓變流量供水控制器電氣結構原理方框圖。
附圖4為附圖3中全自動恆水壓變流量供水控制器電原理圖，包括無級調壓調速電動機電源主迴路電氣原理圖4－1、4－2和控制電路電氣原理圖4－3。
參見附
圖1，圖中1為全自動恆水壓變流量供水控制器，2為裝配有交流無級調壓調速電動機的水泵，其中21為具有與Y系列電機相同結構的籠型交流異步調壓調速電動機，22為DL型立式多級離心泵，3為小氣壓罐，4為電阻遠傳壓力表，實施例產品型號為YTZ－150。實施例中也可以不用小氣壓罐，在用水低峰時，水泵電機低速運轉，維持恆壓供水，但不能達到停機節能的發明目的。
實施中也可使用兩臺調速泵，採用雙機定時切換方式工作，在水流量較大的供水系統中，也可採用一臺調速泵與多臺恆速泵並接的逐級啟動工作方式，根據用水量大小、水壓力變化，逐級起泵或逐級停泵，維持恆水壓。
參見附圖2，電阻遠傳壓力表4用於管道中水壓力的檢測，通過水壓表內部安裝的電位器式傳感器把被測水壓值以電量傳至遠離測量點的二次儀表即全自動恆壓變流量供水控制器上，實現遠距離檢測和控制。壓力表由彈簧管壓力表和滑線電阻式傳感器組成。當被測水壓力值隨水流量變化而變化時，彈簧管端產生位移，一方面通過傳動系統使指針在度盤上指示相應壓力，以便作現場工藝檢查，另一方面帶動電刷在電阻上滑行將壓力變化轉換為電阻值變化，並輸出傳至供水控制器。圖中41為彈簧管，42為機芯，43為接線盒，44為動觸頭組件，45為電位器組件，壓力表外加電壓≤6V。
參見附圖3，全自動恆壓變流量供水控制器1是實現本實用新型恆壓供水的關鍵部件，與交流調壓調速電動機配合形成電動機自動調速裝置，用於水泵恆壓供水時，水流量隨需要而變化是通過改變電動機定子電壓進而改變轉速實現的。
控制器結構框圖包括壓力傳感器4，壓力設定器201，放大和調節運算器202，對壓力設定值和從管道中檢測的水壓力電量值進行比較、放大，作比例積分運算，產生三相觸發器控制電壓Uk，手動自動選擇203，接收Uk產生三相可控矽移相觸發脈衝的可控矽移相觸發電路204，可控矽205，電動機21、水泵22，和過電流限止電路206，過電流限止電路206檢測電動機負載電源主迴路中的電流，並反饋至移相觸發電路204的輸入端，調整控制電壓Uk，自動限制電動機的調速範圍。
參見附圖4，4－1、4－2為供水設備電源主迴路電氣結構圖，圖4－1為弱電部分，圖4－2為強電部分，圖4－1中，三相電A、B、C，零線N，經同步電源變壓器B1、B2、B3，為A相、B相、C相觸發器401、402、403提供同步電源，經變壓器B4、B5、B6輸出三相觸發脈衝。G1A、K1A、G2A、K2A接A相兩反並接可控矽SR1A、SR2A的觸發極和負極，如圖4－2中的G1A、K1A、G2A、K2A。同樣，圖4－1中的G1B、K1B、G2B、K2B、G1C、K1C、G2C、K2C與圖4－2中的同名端相接。
圖中K1為電源開關，變壓器B為控制器提供電源電壓，如圖4－3中的B。
圖4－2中，A、B、C三相電，分別串有兩反並接的可控矽(SR1A、SR2A)、(SR1B、SR2B)、(SR1C、SR2C)，輸出A′、B′、C′接電動機負載，其中任意兩相，如圖示A、C相中還串有電流互感器B7、B8，用於檢測三相負載電流，並反饋至控制電路用於過電流限止，如圖4－3中的(A1、B1)、(C1、B1)。圖中V為電壓表，RD1－RD6為保險管，電阻R41－R43、電容C41－C43組成阻容吸收電路，R44－R46為壓敏電阻，吸收浪湧幹擾。
圖4－3中，虛線框207包括變壓、全波整流、濾波和穩壓電路，為控制電路提供正、負電源，W11用於調整電源電壓。虛線框201為壓力設定器，由電位器W1和電阻R3接成電阻分壓器，並經電阻R4接至放大調節運算器202的一個輸入端，虛線框4為壓力傳感器，其輸出電量接至放大調節運算器202的另一個輸入端。虛線框202為放大調節運算器，運放器A1接成比例積分放大器，W3用於積分時間常數調整，正常工作時，其正端的壓力給定值大於其負端的傳感器輸出電壓值，經比例積分運算輸出，電位器W6用於調節自動積分輸出，產生觸發器控制電壓Uk。
虛線框203為手動自動選擇，包括開關K2和由電位器W12、W13、電阻R7接成的電阻分壓器，K2置於手動時，由手動調節電位器W12產生觸發器控制電壓Uk，虛線框401、402、403分別為圖4－1中的A相、B相、C相觸發器，具有完全相同的內部電路結構，以集成片SDKC05可控矽移相觸發器為主要部件，其8端輸出按功率擴展接法接三極體T1(T2、T3)。圖中發光二極體LED1－LED3用於指示三相觸發工作狀態，三相觸發器401、402、403根據Uk的大小生成鋸齒波觸發脈衝，對反並聯可控矽線路進行交流相位控制，實現調壓輸出。
虛線框206為過電流限止電路，電流互感器B7、B8檢測的電動機負載電流經全波整流、濾波電路，由R10輸出至運放器A2的負端，運放器A2接成電壓比較器，其正端接有電阻分壓器，電位器W4用於調整所限電流的範圍。正常工作時，A2輸出正，二極體D1截止，過電流限止電路206無輸出，當電動機負載電流大於限定值時，A2輸出為負，D1導通迫使控制電壓Uk下降。
電阻R11，電位器W5接成電阻分壓器，用於限止電動機的最低轉速，在開機時，放大調節運算器202還沒有輸出，此時二極體D2導通，給可控矽觸發器提供一個起始的自設定控制電壓Uk，使電動機低速啟動運轉，並隨著放大調節運算器202比例積分輸出增大，逐漸增速，直至正常，此時D2截止。
本實用新型採用新型的交流無級調壓調速電動機和全自動恆水壓變流量供水控制器，對需要變流量的水泵，用交流調壓調速方式代替變頻調速方式，具有控制原理簡單、節能等優點，對於水流量每小時幾噸至幾百噸的供水系統，均能保持可調整的恆水壓控制，與現有技術相比具有明顯降低造價的特點，價格為變頻調速系統的50％左右。
權利要求1.一種恆水壓變流量供水設備，包括裝配有無級調速電動機的水泵；與水泵吐出口相連，用於存水以維持停泵時小流量用水的小氣壓罐；處於小氣壓罐出水段上，用於檢測管道中的水壓力並轉換為電量的壓力傳感器；接收壓力傳感器輸出電量並通過變壓輸出自動控制無級調速電動機轉速的全自動恆水壓變流量供水控制器，其特徵在於1)所述的無級調速電動機是籠型交流異步調壓調速電動機；2)所述的控制器包括由電阻分壓器接成的壓力設定器，由運算放大器接成的比例積分放大器，對壓力設定器輸出電壓和所述的壓力傳感器輸出電壓進行放大、調節、運算，輸出觸發控制電壓Uk，以可控矽移相觸發器晶片構成的A相、B相、C相觸發器，由Uk調整可控矽移相觸發脈衝，還包括串聯有可控矽的電動機三相交流電主迴路。
2.根據權利要求1所述的一種恆水壓變流量供水設備，其特徵在於所述控制器的電動機三相交流電主迴路中還串接有檢測電動機負載電流的電流互感器。
3.根據權利要求1或2所述的一種恆水壓變流量供水設備，其特徵在於所述的控制器還包括有過電流限止電路，由所述的電流互感器、全波整流濾波器、電壓比較器順序串接而成，電壓比較器輸出經二極體接至A相、B相、C相觸發器輸入端與Uk疊加。
專利摘要本實用新型涉及一種對變流量供水系統提供恆水壓的供水設備，包括裝配有無級調速電動機的水泵、用於維持停泵時小流量用水的小氣壓罐、用於檢測管道中水壓力並轉換為電量的傳感器、通過調壓調整電機轉速的控制器。控制器主要包括可控矽、三相觸發器和放大調整運算器，該部件對設定壓力和檢測壓力進行運算，生成三相觸發器控制電壓，對電機主電源迴路中可控矽線路實現交流相位控制，改變電機定子電壓。原理簡單、節能、造價低。
文檔編號E03B11/16GK2124262SQ92222498
公開日1992年12月9日 申請日期1992年5月26日 優先權日1992年5月26日
發明者範子林, 龐幹青, 王洪貴 申請人:龐幹青, 範子林, 王洪貴