一种中小型供水泵站及该泵站的使用方法与流程
本发明涉及供水控制系统，具体涉及一种流量分区智能供水系统及该系统的使用方法。
背景技术：
随着城市的发展和社会的进步，及国家对城乡供水一体化的要求，城镇级的日供水10万吨以下的中小泵站和加压泵站数量在不断增加，由于中小城市及大量县级市供水调蓄能力较大中城市差，给水厂时变化系数较大，又因为中小城市泵站在设计过程中，水泵选型以满足时最大扬程和时最大供水量为设计依据，各水泵的技术参数选择不合理；且泵站工作方式，包括泵站中各水泵或水泵组合使用中切换方式也存在不合理之处，从而造成中各水泵在实际运行过程中，水泵经常运行在低流量、低效区，造成极大的能源浪费。
现有节能控制技术主要体现在以下几个方面：
1、节能产品的选择与现有设备的加工改造：包括，
a、选择节能的设备，如励磁电机、微闭缓阻止回阀等；
b、水泵叶轮的车削；
2、水泵机组的配置：包括，
a、主泵配置满足最大流量和最大扬程；
b、其他泵配置规格型号没有标准化节能设计依据和导则；
3、自动化节能控制：控制方式采取变频恒压控制；包括，
a、工频+变频控制；
b、大小泵定时切换控制；
以上方案忽略了以下几个问题：
1、好的节能设备配置好的节能控制技术才能达到最佳节能效果；
2、忽略了城市供水的特点及全时段内供水量是在不断变化的，且泵房设计只满足最大需求，没有考虑流量变化的对应方案；
3、忽略了水泵变频调速后，变频恒压运行，流量调节范围与压力调节范围及功率的改变，而没有采取对应方案；
4、忽略了为解决水泵运行在低流量、低频区而人为设定的高低峰供水的大小泵定时切换，具有很大的盲目性；
5、忽略了双机并联、三机并联运行时，单纯以工频+变频恒压控制，工频运行水泵的能耗高，及变频运行水泵的效率低的问题；
6、忽略了在供水量下降时：
6.1由于中小泵站在全时段内时供水流量变化系数较大；
6.2大小水泵配置没有标准限制；
6.3水泵设计出口压力与水泵额定压力的压力比较大，且不相同，调节后的水泵上下限流量无限制标准，等一系列问题，使变频恒压供水控制方式难以保证水泵在高效区间的适时切换。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，为实现上述目的及其他相关目的，本发明的一个方面是提供一种中小型供水泵站，用于解决现有技术中的上述问题。
所述中小型供水泵站至少包括一至三台主泵、第一流量调节泵、第二流量调节泵、第三流量泵和一至两台备用泵；所述各水泵以并联方式相连接，各水泵的出水口通过管路与供水枕管相连通；所述供水泵站的出水管路上设置压力传感器和流量计；所述供水泵站的各水泵按下列方式配置：
a、单机运行模式中小型供水泵站的水泵配置，包括以下内容：
单机运行模式中小型供水泵站包括主泵、第一流量调节泵、第二流量调节泵和备用泵；各水泵之间的技术参数具有下列关系：
若所述供水泵站设计供水流量为q,设计扬程为h；则：q主＝q；q1调＝0.7q主；q2调＝0.7q1调；q备＝q主；h主＝h+δh；＝1.1h；h1调＝h；h2调＝h-δh＝0.9h；h备＝h主；其中，q主为主泵的额定流量；q1调为第一流量调节泵的额定流量；q2调为第二流量调节泵的额定流量；q备为备用泵的额定流量；h主、h1调、h2调、h备分别是主泵、第一流量调节泵、第二流量调节泵、备用泵的额定扬程；δh为安全增量，取δh＝0.1h；所述单机运行模式为供水泵站最大流量供水时一台泵运行的模式；
b、双机运行模式中小型供水泵站的水泵配置，包括以下内容：
双机并联运行模式中小型供水泵站包括两台主泵、第一流量调节泵、第二流量调节泵、第三流量调节泵和备用泵；各水泵之间的技术参数具有下列关系：
若所述供水泵站设计最大供水流量为q,设计扬程为h；则：
c、三机并联运行模式中小型供水泵站的水泵配置，包括以下内容：
三机并联运行模式中小型供水泵站包括三台主泵、第一流量调节泵、第二流量调节泵和两台备用泵；各水泵之间的技术参数具有下列关系：
若所述供水泵站设计最大供水流量为q,设计扬程为h；则：
优选的，当所述中小型供水泵站配置两台以上主泵时，其主泵间隔设置，并使主泵之间距离保持最大。可有效防止或减轻两主泵同时运行时产生的紊流现象。
优选的，所述供水枕管具有足够大的横截面积，所述横截面积可使所述供水枕管内水的流速保持在1米/秒以下。可进一步减轻两主泵同时运行时产生的紊流现象，降低水头损失。
优选的，所述中小型供水泵站还包括中央数据处理编程控制系统，所述各水泵、所述压力变送器和所述流量计与所述中央数据处理编程控制系统数据连接。
本发明的另一方面在于提供一种中小型供水泵站使用方法，包括以下内容：
1采用按流量分区切换运行模式，即在不同的流量分区运行不同的水泵，并使水泵始终处于高效区运行；
2、全时段全流量变化范围内，水泵机组根据流量变化以无缝搭接方式切换，即设置流量搭接区，在流量搭接区内，被切换水泵与待切换水泵同时运行，但被切换水泵流量逐渐减少，待切换水泵流量逐渐增加，直至待切换水泵正常运行、被切换水泵停止运行；
3、流量上升时，所述供水泵站采用恒压无极调速方式运行；流量下降时采用变压有级调速方式运行。之所以在流量下降时采用变压运行方式是因为在供水量下降时，管网阻力减小，末梢压力增大，此时，首先采取变频降压方式，将压力降到设定值，可达到节能的目的；又因为当供水量下降时，管网末梢压力与水泵出口压力降低不同步，压力信号与变频调速控制信号不同步，若仍采取无级变速方式容易造成管网内水流震荡，所以采取有级调速变频方式。
其中，所述中小型供水泵站包括单机运行模式中小型供水泵站、双机运行模式中小型供水泵站和三机并联运行模式中小型供水泵站。
优选的，所述流量搭接区为：在流量上升时，为流量分区上限流量的95％-100％；在流量下降时为流量分区下限流量的95％-100％。
优选的，单机运行模式中小型供水泵站的使用方法，包括以下内容：
设管网的实际用水流量为q用，则：
a、当0.7q主≤q用≤q主，即0.7q≤q用≤q时，主泵单独运行；
b、当0.7q1调＜q用≤q1调，即0.49q≤q用＜0.7q时，第一流量调节泵单独运行；
c、当0.7q2调＜q用≤q2调，即0.343q＜q用＜0.49q时，第二流量调节泵单独运行；
所述备用泵在所述主泵、所述第一流量调节泵或者所述第二流量调节泵不能正常工作时替代上述水泵运行。
优选的，双机并联运行模式下供水泵站的使用方法，包括以下内容：
设管网的实际用水流量为q用，则：
a、当1.4q主≤q用≤2q主，即0.7q≤q用≤q时，两台主泵同时运行；
b、当0.7q主+0.7q1调≤q用＜q主+q1调时，即0.49q≤q用＜0.7q时；1台主泵与第一流量调节泵同时运行；
c、当0.35q≤q用＜0.49q时；1台主泵运行；
d、当0.245q≤q用＜0.35q时；第二流量调节泵运行；
e、当0.1715q≤q用＜0.245q时，第三流量调节泵单独运行；
所述备用泵在所述主泵、所述第一流量调节泵或者所述第二流量调节泵、所述第三流量调节泵不能正常工作时替代上述水泵运行。
优选的，所述三机并联运行模式的供水泵站的使用方法，包括以下内容：
a、当0.7*3q主≤q用≤3q主；即0.7q≤q用≤q时，3台主泵同时运行；
b、当0.7*(2q主+q1调)≤q用＜2q主+q1调；即0.56q≤q用＜0.8q时，2台主泵和第一流量调节泵1同时运行；
c、当0.462q≤q用＜0.56q时，2台主泵同时运行；
d、当0.33q≤q用＜0.462q时，1台主泵和第一流量调节泵同时运行；
e、当0.23q≤q用＜0.33q时，1台主泵单独运行；
f、当0.7q2调≤q用＜q2调，即0.175q≤q用＜0.23q时；第二流量调节泵单独运行；
所述备用泵在所述主泵、所述第一流量调节泵或者所述第二流量调节泵不能正常工作时替代上述水泵运行。
根据水泵的特性曲线可知，当水泵的工作流量在0.7倍的额定流量至1倍额定流量之间运行时，水泵的效率较高，此时水泵处于高效区运行；水泵在0.7倍额定流量以下运行时水泵的效率较低，且流量越小效率低。本申请的中小型供水泵站及该泵站的使用方法可以保证各水泵均在高效区运行，从而大大提高了泵站的效率，节约了电能。并且利用本申请中小型供水泵站技术对旧供水泵站进行改造具有成本低廉的优点。
附图说明
图1为单机运行模式下中小型供水泵站的结构示意图；图中：1清水池、2备用泵、3第二流量调节泵、4供水枕管、5压力变送器、6流量计、7出水管路、8第一流量调节泵、9主泵、10中央数据处理编程控制系统；
图2为双机并联运行模式下中小型供水泵站的结构示意图；图中：201清水池、202备用泵、203主泵、204第二流量调节泵、205供水枕管、206压力变送器、207流量计、208出水管路、209第一流量调节泵、210主泵、211中央数据处理编程控制系统、212第三流量调节泵；
图3为三机并联模式下中小型供水泵站的结构示意图；图中：301清水池、302备用泵、303主泵、304第二流量调节泵、305供水枕管、306压力变送器、307流量计、308出水管路、309第一流量调节泵、310主泵、311备用泵、312中央数据处理编程控制系统、313主泵。
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。
请参阅图1至图3。须知，本说明书附图所绘示的结构、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所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”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。
请参阅图1至图3，本发明的一个方面是提供一种中小型供水泵站。所述中小型供水泵站包括单机运行模式中小型供水泵站、双机并联运行模式中小型供水泵站和三机并联运行模式中小型供水泵站；其中，
所述单机运行模式中小型供水泵站包括1台主泵9、第一流量调节泵8、第二流量调节泵3和备用泵2；所述各水泵以并联方式相连接，各水泵的出水口通过管路与供水枕管4相连通,各水泵的进水口连接清水池1；所述供水泵站的出水管路7上设置压力变送器5和流量计6；所述各水泵、所述压力变送器5和所述流量计6与中央数据处理编程控制系统10数据连接。
单机运行模式中小型供水泵站各水泵之间的技术参数具有下列关系：
若所述供水泵站设计最大供水流量为q,设计扬程为h；则：q主＝q；q1调＝0.7q主；q2调＝0.7q1调；q备＝q主；h主＝h+δh；＝1.1h；h1调＝h；h2调＝h-δh＝0.9h；h备＝h主；其中，q主为主泵9的额定流量；q1调为第一流量调节泵8的额定流量；q2调为第二流量调节泵3的额定流量；q备为备用泵2的额定流量；h主、h1调、h2调、h备分别是主泵9、第一流量调节泵8、第二流量调节泵3、备用泵2的额定扬程；δh为安全增量，取δh＝0.1h；所述单机运行模式为供水泵站最大流量供水时一台泵运行的模式；
所述双机并联运行模式中小型供水泵站包括两台主泵203、210第一流量调节泵209、第二流量调节泵204、第三流量调节泵212和备用泵202；各水泵的出水口通过管路与供水枕管205相连通,各水泵的进水口连接清水池201；所述供水泵站的出水管路208上设置压力变送器206和流量计207；所述各水泵、所述压力变送器206和所述流量计207与中央数据处理编程控制系统211数据连接。两台主泵203、210、分别设置于三台流量调节泵的外侧。
各水泵之间的技术参数具有下列关系：
若所述供水泵站设计最大供水流量为q,设计扬程为h；则：
c、三机并联运行模式中小型供水泵站的水泵配置，包括以下内容：
三机并联运行模式中小型供水泵站包括三台主泵303、310、313、第一流量调节泵309、第二流量调节泵304和两台备用泵302、311；所述各水泵以并联方式相连接，各水泵的出水口通过管路与供水枕管305相连通,各水泵的进水口连接清水池301；所述供水泵站的出水管路308上设置压力变送器306和流量计307；所述各水泵、所述压力变送器306和所述流量计307与中央数据处理编程控制系统212数据连接。三台主泵303、310、313分别设置于第二流量调节泵304、第一流量调节泵309的外侧和第二流量调节泵304与第一流量调节泵309之间。
各水泵之间的技术参数具有下列关系：
若所述供水泵站设计最大供水流量为q,设计扬程为h；则：
本发明的另一方面在于提供一种中小型供水泵站使用方法，包括以下内容：
1采用按流量分区切换运行模式，即在不同的流量分区运行不同的水泵，并使水泵始终处于高效区运行；
2、全时段全流量变化范围内，水泵机组根据流量变化以无缝搭接方式切换，即设置流量搭接区，在流量搭接区内，被切换水泵与待切换水泵同时运行，但被切换水泵流量逐渐减少，待切换水泵流量逐渐增加，直至待切换水泵正常运行、被切换水泵停止运行；
3、流量上升时，所述供水泵站采用恒压无极调速方式运行；流量下降时采用变压有级调速方式运行。之所以在流量下降时采用变压运行方式是因为在供水量下降时，管网阻力减小，末梢压力增大，此时，首先采取变频降压方式，将压力降到设定值，可达到节能的目的；又因为当供水量下降时，管网末梢压力与水泵出口压力降低不同步，压力信号与变频调速控制信号不同步，若仍采取无级变速方式容易造成管网内水流震荡，所以采取有级调速变频方式。
其中，所述中小型供水泵站包括单机运行模式中小型供水泵站、双机运行模式中小型供水泵站和三机并联运行模式中小型供水泵站。
在另一实施方式中，所述流量搭接区为：在流量上升时，为流量分区上限流量的95％-100％；在流量下降时为流量分区下限流量的95％-100％。
在另一实施方式中，单机运行模式中小型供水泵站的使用方法，包括以下内容：
设管网的实际用水流量为q用，则：
a、当0.7q主≤q用≤q主，即0.7q≤q用≤q时，主泵单独运行；
b、当0.7q1调＜q用≤q1调，即0.49q≤q用＜0.7q时，第一流量调节泵单独运行；
c、当0.7q2调＜q用≤q2调，即0.343q＜q用＜0.49q时，第二流量调节泵单独运行；
所述备用泵在所述主泵、所述第一流量调节泵或者所述第二流量调节泵不能正常工作时替代上述水泵运行。
在另一实施方式中，双机并联运行模式下供水泵站的使用方法，包括以下内容：
设管网的实际用水流量为q用，则：
a、当1.4q主≤q用≤2q主，即0.7q≤q用≤q时，两台主泵203、212同时运行；
b、当0.7q主+0.7q1调≤q用＜q主+q1调时，即0.49q≤q用＜0.7q时；1台主泵与第一流量调节泵209同时运行；
c、当0.35q≤q用＜0.49q时；1台主泵运行；
d、当0.245q≤q用＜0.35q时；第二流量调节泵204运行；
e、当0.1715q≤q用＜0.245q时，第三流量调节泵212单独运行；
所述备用泵在所述主泵203、210、所述第一流量调节泵209或者所述第二流量调节泵204、所述第三流量调节泵212不能正常工作时替代上述水泵运行。
在另一实施方式中，所述三机并联运行模式的供水泵站的使用方法，包括以下内容：
a、当0.7*3q主≤q用≤3q主；即0.7q≤q用≤q时，3台主泵同时运行；
b、当0.7*(2q主+q1调)≤q用＜2q主+q1调；即0.56q≤q用＜0.8q时，2台主泵和第一流量调节泵309同时运行；
c、当0.462q≤q用＜0.56q时，2台主泵同时运行；
d、当0.33q≤q用＜0.462q时，1台主泵和第一流量调节泵309同时运行；
e、当0.23q≤q用＜0.33q时，1台主泵单独运行；
f、当0.7q2调≤q用＜q2调，即0.175q≤q用＜0.23q时；第二流量调节泵304单独运行；
所述备用泵302、311在所述主泵303、310、313、所述第一流量调节泵309或者所述第二流量调节泵304不能正常工作时替代上述水泵运行。
根据水泵的特性曲线可知，当水泵的工作流量在0.7倍的额定流量至1倍额定流量之间运行时，水泵的效率较高，此时水泵处于高效区运行；水泵在0.7倍额定流量以下运行时水泵的效率较低，且流量越小效率低。本申请的中小型供水泵站及该泵站的使用方法可以保证各水泵均在高效区运行，从而大大提高了泵站的效率，节约了电能。并且利用本申请中小型供水泵站技术对旧供水泵站进行改造具有成本低廉的优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
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