一种多泵零疲劳供水系统及方法与流程

本发明实施例涉及城市供水技术领域，具体涉及一种多泵零疲劳供水系统及方法。

背景技术：

现有成套供水技术主要以一拖多单变频供水技术和全变频供水技术，一拖多单变频技术：随用水量的不断变化，参与运行的水泵也相应的加加减减，参与运行的水泵中只有一台水泵是变频运行，其他水泵都是工频运行，工频即水泵直接50hz全速运行，此时也就是水泵的满负荷运行状态(疲劳)；随着供水技术的不断进步，现市面上也出现多泵全变频模式，但大部分的控制方式是参照原一拖多单变频模式，即只有一台是变频调速，其他是变频运行至全速50hz，也即满负荷状态(疲劳)。水泵运行在全速状态下，不光是电机处于满负荷状态，相关的机械密封也运行在高速状态，容易(疲劳)。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种多泵零疲劳供水系统及方法，能够实现供水系统的零疲劳运转，降低系统损耗，延长水泵及供水系统的使用寿命，以解决现有技术中因供水系统疲劳运行带来的损耗高，使用寿命短的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种多泵零疲劳供水系统，包括供水泵组和智能分配模块，所述智能分配模块包括供水压力检测模块和分配处理模块，所述供水压力检测模块与分配处理模块相连，所述供水泵组由若干供水泵组成，每个所述的供水泵均连接有转速限制器和变频器，所述变频器与分配处理模块相连并受其控制；

所述变频器接受分配处理模块的信号对供水泵进行速度控制，所述供水压力检测模块检测管网出水压力，并把信号传给分配处理模块，所述分配处理模块根据管网出水压力调节变频器的频率，并依此控制供水泵的转速，形成一个闭环控制系统。

本发明实施例的特征还在于，所述转速限制器与供水泵相连并控制其转速，使供水泵的最大负荷为额定负荷的85％。

本发明实施例的特征还在于，所述分配处理模块包括中央处理器、电源电路、按键显示电路、复位电路、时钟电路、通信电路、模拟量输入电路、继电器输出电路以及保护输入电路。

本发明实施例的特征还在于，所述电源电路通过整流、滤波、逆变对普通交流输入电压进行处理获得恒压控制器工作电源。

本发明实施例的特征还在于，所述模拟量输入电路用于压力信号的传输，所述模拟量输入电路是两路模拟量输入ai(4～20ma)/vi(1-5v)，用于压力信号检测。

本发明实施例的特征还在于，所述保护输入电路是1路故障继电器输出，用于外部故障报警，和4路水泵过载保护检测开关量输入，用于接热继电器的保护输出信号。

本发明还提供了本发明提供了一种多泵零疲劳供水方法，包括如下步骤：

步骤100、检测供水压力；

步骤200、根据供水压力驱动供水泵组运作，实现智能供水；

步骤300、对单个供水泵进行限速，实现水泵的零疲劳运转；

步骤400、对供水泵组进行限速，并进行轮换调节，实现供水泵组的零疲劳运转。

8.根据权利要求7所述的一种多泵零疲劳供水方法，其特征在于，所述智能供水的运作过程为：

步骤201、当用水量<单泵流量时，首先只启动一台水泵，水泵变频运行，并且随着用水量的增大，频率增大使水泵转速增大；

步骤202、当单泵流量<用水量<2台泵流量时，第二台水泵变频启动，且控制系统经过运算，将用水流量平均分配给第一和第二台水泵；

步骤203、以此类推，第三台泵变频启动时，第一、二、三台水泵平均分配用水流量运行；

步骤204、当用水量减小时，先启动的水泵按照先进先退的顺序依次退出。

9.根据权利要求7所述的一种多泵零疲劳供水方法，其特征在于，所述对单个供水泵进行限速的过程为：

在供水泵上连接转速限制器，通过转速限制器控制水泵转速，使得供水泵的工作负荷只有其额定功率的85％左右，处于水泵的高效运行区，降低设备机组的单位能耗。

10.根据权利要求7所述的一种多泵零疲劳供水方法，其特征在于，所述供水泵组进行限速，并进行轮换调节的过程为：

步骤401、供水泵组中的任一水泵的工作负荷不超过其额定功率的85％；

步骤402、根据供水需求，分配适量的水泵工作，使工作的水泵均处于高效运行区间；

步骤403、将所有的供水泵分为工作水泵和未工作水泵，按顺序关闭工作水泵；

步骤404、在上述关闭工作水泵的同时，按顺序开启未工作的水泵，且关闭水泵的运行功率与开启水泵的运行功率相等，保持供水泵组供水功率不变；

步骤405、重复步骤404。

本发明实施例具有如下优点：

(1)水泵运行时的速度上限控制在95％左右，根据水泵电机功率与电机转速成立方的关系，速度在额定转速95％时的负荷只有电机额定功率的85％左右，也即控制主泵运行时的最大负荷在电机额定负荷的85％左右，水泵的最大供水量为其极限供水量的85％，处于水泵的高效运行区，可以降低设备机组的单位能耗，避免水泵疲劳运行，从而实现水泵的零疲劳运转；

(2)随流量增加单泵不够时，进入多泵运行模式，此时供水泵组中的任一水泵的电机转速不超过额定转速的95％，使得供水泵组的最大供水量为极限供水量的85％，避免供水泵组疲劳运行，同时根据供水需求，分配适量的水泵工作，工作的水泵均处于高效运行区间，然后按顺序依次关闭运行中的水泵，同时依次开启未运行的水泵，使运行水泵的数量和供水泵组的供水量在上述过程中不变，如此循环往复，使所有的水泵都能够得到休息，避免供水泵组疲劳运行，从而实现供水泵组的零疲劳运转。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例供水系统的结构示意图；

图中：1-供水压力检测模块；2-分配处理模块；3-供水泵；4-转速限制器；5-变频器。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供了一种多泵零疲劳供水系统，包括供水泵组和智能分配模块，所述智能分配模块包括供水压力检测模块1和分配处理模块2，所述供水压力检测模块1与分配处理模块2相连，所述供水泵组由若干供水泵3组成，每个所述的供水泵3均连接有转速限制器4和变频器5，所述变频器5与分配处理模块2相连并受其控制。

如图1所示，本发明中，所述变频器5接受分配处理模块2的信号对供水泵3进行速度控制，所述供水压力检测模块1检测管网出水压力，并把信号传给分配处理模块2，所述分配处理模块2根据管网出水压力调节变频器5的频率，并依此控制供水泵3的转速，形成一个闭环控制系统。

在本发明中的供水系统中，每台供水泵3都配置了一台变频器5，当某一台变频器5或供水泵3出现故障时，其他供水泵3仍可保证正常运转，提升了供水系统的安全性，同时可以以保证每次供水泵3切换均是变频进行，使得供水系统水压波动小，供水稳定；由于可以多台供水泵3同时变频，可以确保供水泵3大部分时间在高效区运行，可以大大降低设备机组的单位能耗，节能性更高。

水泵电机功率与电机转速成立方的关系，所以水泵电机的速度在额定转速95％时的水泵电机功率为95％的三次方，也即是水泵电机功率只有其额定功率的85％左右，所以此时供水泵3运行时的最大负荷在电机额定负荷的85％左右。

如图1所示，本发明中，所述转速限制器4与供水泵3相连并控制其转速，供水泵3运行时的功率在其额定功率的85％以下，可以避免供水泵3疲劳运行，降低供水泵3损耗，延长供水泵3及供水系统的使用寿命。

本发明中，所述分配处理模块2包括中央处理器、电源电路、按键显示电路、复位电路、时钟电路、通信电路、模拟量输入电路、继电器输出电路以及保护输入电路。所述电源电路通过整流、滤波、逆变对普通交流输入电压进行处理获得恒压控制器工作电源，所述模拟量输入电路用于压力信号的传输，所述模拟量输入电路是两路模拟量输入ai(4～20ma)/vi(1-5v)，用于压力信号检测，所述保护输入电路是1路故障继电器输出，用于外部故障报警，和4路水泵过载保护检测开关量输入，用于接热继电器的保护输出信号。

本发明还提供了本发明提供了一种多泵零疲劳供水方法，包括如下步骤：

步骤100、检测供水压力，；

步骤200、根据供水压力驱动供水泵组运作；

在本发明中，当用水量<单泵流量时，首先只启动一台水泵，水泵变频运行，并且随着用水量的增大，频率增大使水泵转速增大；当单泵流量<用水量<2台泵流量时，第二台水泵变频启动，且控制系统经过运算，将用水流量平均分配给第一和第二台水泵；以此类推，第三台泵变频启动时，第一、二、三台水泵平均分配用水流量运行；同时，当用水量减小时，先启动的水泵按照先进先退的顺序依次退出；实现智能供水；

步骤300、对单个供水泵进行限速；

通过在供水泵上连接转速限制器，转速限制器控制水泵转速，使得供水泵的工作负荷只有其额定功率的85％左右，处于水泵的高效运行区，降低设备机组的单位能耗；

步骤400、对供水泵组进行限速，供水泵组中的任一水泵的电机转速不超过额定转速的95％，使得供水泵组的最大供水量为极限供水量的85％，避免供水泵组疲劳运行；

然后根据供水需求，分配适量的水泵工作，工作的水泵均处于高效运行区间：将所有的供水泵分为工作水泵和未工作水泵，按顺序关闭工作水泵，在上述关闭工作水泵的同时，按顺序开启未工作的水泵，且关闭水泵的运行功率与开启水泵的运行功率相等，保持供水泵组供水功率不变，不断重复关闭工作水泵和开启未工作的水泵，避免同一台水泵长时间工作而疲劳运行，使所有的水泵都能够得到休息，实现供水泵组的零疲劳运转。

通过上述方法，能够实现供水系统的零疲劳运转，降低系统损耗，延长水泵及供水系统的使用寿命。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。