专利名称：城市给水多级变压供水泵的制作方法
城市给水多级变压供水泵，系工业与民用建筑给水系统机电设备领域，实现水泵自身调节节能。在原有水泵仅有一个泵叶轮及一个出水口，输出单一水压的基础上，在调节的范围内，设置多级叶轮泵，及多级分压出水口，实现多级变压输出，根据供水压力及取水水位的变化，有级调节水泵的供水压力，使其提高水泵的运行效率，节约电能消耗。
水泵被称之为“工业的心脏”，在我国工农业生产及人民生活中应用极为广泛。据统计，全国已有三千多万台水泵，约占全国总耗电量21％以上，而水泵的能源利用效率却很低，其综合效率平均只有41％，如果水泵节约用电量6％，就能节电66亿度，相当于近100万千瓦发电厂的一年发电量。
据发明人所知，现有的给水水泵均为单一的出水口，在电机恒速的情况下，仅输出单一的出水压力(扬程)。水泵构造的固有效率，在恒速的情况下，要获得很宽扬程的高效率区是很困难的。设计中选择水泵的型号及台数，是按设计最大供水量及设计最高扬程来确定。选用的水泵，其扬程—流量，流量—效率关系特性，仅仅是在很窄的一段扬程范围内水泵效率是最高的，当扬程变化时，大于或小于此段扬程，水泵效率即急骤降低，这就使得泵组偏离高效率区运行，从而导致每方水量的电耗增大，泵组的振动和气蚀恶化，使得寿命缩短等不经济及不安全的后果。由于现有水泵存在上述问题，因而，进一步促使发明人去寻求解决这些问题的方法，这就是本发明的出发点。
电机调速，是解决上述问题较好的方法之一，采用电机无级调速，可以获得比较好的节电效果，平均可节电25％左右。现有水泵电机调速的方式有，液力耦合器调速、电磁滑差调速、可控硅串级调速、变频器调速等数种。目前技术比较先进的变频调速应用较多(绝大多数从国外引进)，而变频调速价格非常高，技术相当复杂，运行维护条件要求高，难以推广应用。如北京某水厂引进2500千瓦电机变频调速装置每套价格700万元，南京某水厂引进710千瓦电机变频装置每套价格190万元，武汉某水厂引进315千瓦电机变频装置每套价格80万元。本发明的目的在于设计一种结构简单、可靠性高、造价低及性能好的多级变压水泵，以提高水泵的运行效率，节约电能消耗。本装置既可以取代电机调速运行，又可与电机调速泵机组合同时运行，采用与调速泵组合运行时，可减少调速泵机的台数，减少投资，获得较好的节电效果。
发明人已于2000年9月25日申请《城市给水多级变压水泵》专利，申请号为00230879.7。本发明的技术方案是，在原有给水泵仅有一级叶轮泵及一个出水口的基础上，设定调节范围在出水压力70-100％之间设多级分压泵，多级泵由分压泵、分压进出水口、分压出水管与出水管电动阀、分压进水旁通管与进水管电动阀、母管等组成，多级泵为连体分隔型，第一级泵设于进水口的一端，第二之后的多级泵依次相连设于右侧。根据实际需要，调节范围亦可在出水压力的60-100％与50-100％之间设置多级分压泵变压输出。分压泵的出水口与分压出水管相连，出水管的另一端经出水管电动阀与母管连接，出水管的分支管经旁通进水管及电动阀与下一级分压泵的进水口相连。每级泵体装设有泵体水放空阀，使不工作的泵级叶轮处在无水阻力空转状态，提高水泵组的固有效率。每级出水阀及旁通进水阀均处在常闭状态，泵体水放空阀处在常开状态，开泵前按给定的出水压力或水位，先关闭对应的运行泵级泵体水放空阀，后启动泵机，再打开对应运行泵机的出水管电动阀及以下各级进水旁通管电动阀。减压运行时，关闭对应泵级的进出水电动阀，打开退出运行的泵体水放空阀，将泵体水放空，实现按出水压力及水位的变化有级调节水泵的运行工况，达到提高水泵运行效率，节约电能消耗的目的。其节电效果，与可控硅串级调速及变频调速比较，本发明比前者的节电效果(计入调速装置自身7～12％的电能消耗)低5％左右，平均可节电20-25％。多级变压给水泵的控制，可采用摸拟运算优化控制的方式(见发明人于1993年5月6日申请的专利项目《水泵电机转子并接双向可控硅模拟运算调速器，专利号93211929.8》，及《中国给水排水》杂志1985年4期《水泵模拟运算优化控制自动无级调速》一文)，结合本发明水泵有级调节的特点自动及手动进行控制操作。
下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的说明
图1、2是多级变压给水泵实施例，水泵类型32SA-10JB，额定扬程45米，额定流量1300升/秒，效率89％，配套电机功率710千瓦。其中图1为供水原理图，图2为控制方块图，1、0-70％扬程一级泵2、80％扬程二级泵3、90％扬程三级泵4、100％扬程四级泵5、一级泵出水管电动阀6、二级泵进水旁通管7、二级泵进水旁通管电动阀8、二级泵出水管电动阀9、三级泵进水旁通管10、三级泵进水旁通管电动阀11、三级泵出水管电动阀12、四级泵进水旁通管13、四级泵进水旁通管电动阀14、四级泵出水管电动阀15、供水母管16、泵组进水管17、泵组供水干管18、连体泵组外壳19、泵轴图1、2实施例中，水泵分四级变压，多级泵由分压泵(1-4)、分压进出水口、分压出水管与出水管电动阀(5、8、11、14)、分压进水旁通管(6、9、12)、进水旁通管电动阀(7、10、13)及母管(15)组成。第一级泵(1)设置于进水管(13)的一端，第二至第四级泵(2-4)依次相连设于右侧，四级泵的分压比为全压的70％、80％、90％、100％，即扬程31.5米、36.0米、40.5米、45.0米四种，以满足管网供水压力及取水水位变化分压选择的需要。根据实际需要，调书范围亦可于出水压力的60-100％与50-100％之间设置五级与六级变压输出，分压泵的出水口与分压出水管相连，出水管的另一端经出水电动阀(5、8、11、14)与母管(15)相连，出水管的分支管(6、9、12)经旁通进水电动阀(7、10、13)与下一级分压泵的进水口相连。多级变压泵的控制如图2所示，出水阀及旁通进水阀处在常闭状态，泵体水放空阀处在常开状态，开泵前按给定的出水压力或水位，先关闭对应的运行泵级泵体水放空阀，后启动泵机，再打开对应运行泵级的出水电动阀及进水旁通管电动阀。减压运行时，关闭对应退出运行泵级的进出水电动阀，打开退出运行的泵体水放空阀，将泵体水放空。实现按需要的压力选择进行供水。
与现有的供水水泵仅输出单一的压力(扬程)供水系统变频调速比较，本发明具有以下优点及效益1、投资省，节电效果好。以某市某水厂供水泵为例，水厂设计供水量一期工程15万吨/日，初期日供水量4-9万吨，日最少最大供水量之比为0.35，一期选用三台水泵(两用一备)，水泵型号32SA-10JB，配套电机710千瓦，额定扬程45米，额定流量1300升/秒，效率89％，扬程变化范围26-45米，定速运行最高效率89％，最低效率65％。设计采用一台水泵电机变频调速运行，一台定速运行。变频调速装置引进价格190万元。与不调速比较，一台调速与一台定速组合运行，减少电耗214千瓦，年节约电能180万度，按每度电0.64元计，年节约电费115万元，节电率15.1％(以上数据引自全国水泵调速研究会论文集)。若两台泵均采用本发明多级变压水泵，水泵增加的投资，按现有水泵32SA-10JB每台价格的200％计，为10万元×2.0×2＝40万元，年节约电费超过采用的一台泵变速一台泵定速运行年节约电费115万元，投资可减少190-40＝150万元，投资一般可于四个月运行节电中收回，由此可见，采用多级变压水泵，投资省，节电效果好，经济效益佳。
2、装置结构及电气系统简单，可靠性高，易于实施。
3、系统运行效率高，能耗低，本装置没有附加电耗，平均可节电20-25％。
本发明系工业与民用建筑城市给水机电设备，具有技术含量高、实用性广、生命力强的产品。
权利要求
1.城市给水多级变压供水泵包括水泵、分压泵叶轮、分压进出水口、分压进出水管及电动阀、母管及泵体水放空阀，其特征在于在原有单级泵仅有一个出水口的基础上，设定调节范围在出水压力的70-100％之间设多级分压泵，即于出水压力的0-70％为第一级泵，于出水压力的80％、90％、100％为第二至第四级泵，第一级泵设于泵组进水口的一端，第二至第四级泵依次相连设于右侧，多级泵为连体分隔型，分压泵的出水口与分压出水管相连，分压出水管的另一端与母管相连，分压出水管中装设电动阀，分压出水管的分支旁通进水管与下一级泵的进水口相连，旁通进水管中装设电动阀，每级泵体装设有泵体水放空阀。
2.根据权利要求1所述的水泵其特征在于在出水压力的60-100％及50-100％之间设置多级分压泵变压输出。
全文摘要
城市给水多级变压供水泵，系工业与民用建筑给水机电设备技术领域，实现水泵自身调节节能。现有的水泵调速节能，技术复杂、造价高、可靠性较差。本发明在原有水泵仅输出单一水压的基础上，在调节的范围内，设置多级叶轮泵及多级分压出水口，实现多级变压输出，根据供水扬程的变化，有级调节水泵的供水压力，使其提高水泵的运行效率。该项目结构及电气系统较简单、可靠性高、造价低、节电效益好，是一项技术含量高、实用性广、生命力强的城市给水机电设备。
文档编号E03B5/00GK1401911SQ0213001
公开日2003年3月12日 申请日期2002年8月12日 优先权日2002年2月5日
发明者赖宣芹 申请人:赖宣芹