專利名稱：分時段變頻變壓供水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種分時段變頻變壓供水裝置，屬于供排水系統(tǒng)供水控制 設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
變頻恒壓供水系統(tǒng)具有自動化程度高，設(shè)備投資少，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠， 節(jié)電節(jié)水，操作控制方便等特點，目前被國內(nèi)供水行業(yè)普遍采用，實施方法是 在自來水廠的出水管線上安裝壓力變送器檢測供水壓力，壓力信號傳送至智能
調(diào)節(jié)儀與設(shè)定的壓力值進行PID分析，由智能調(diào)節(jié)儀輸出一個電流信號控制變 頻器的輸出頻率，變頻器來控制水泵電機的轉(zhuǎn)速來改變水泵的供水壓力，這樣 形成一個閉環(huán)控制回路，使自來水廠出口的供水壓力為用水高峰時段的供水壓 力并保持恒定，此種方式的節(jié)電率為20% 50%。廣大技術(shù)人員對變頻調(diào)速供壓 供水技術(shù)的深入研究后，認(rèn)為該項技術(shù)的節(jié)能效果雖好，但供水壓力是按用水 高峰時段的設(shè)置的，沒有結(jié)合供水系統(tǒng)的管路壓降特性，特別是在用戶用水低 峰時段供水管線上的壓力損失值降低后，用戶端的供水壓力高于正常用水壓 力，仍存在供水能源浪費。西安交通大學(xué)曹琦在《一種節(jié)能的變壓變頻供水系 統(tǒng)》 一文提出了一種改變壓力變送器的地理位置的技術(shù)方案，即把壓力變送器 安裝在供水管線上的最不利的用水點，用無線網(wǎng)絡(luò)的方式將壓力信號傳送至水 廠的智能調(diào)節(jié)儀，通過變頻器控制水泵電機的轉(zhuǎn)速，使最不利的用水點的供水 壓力保持在3 5m水柱，來實現(xiàn)供水系統(tǒng)節(jié)能運行的變頻變壓供水系統(tǒng)。在技 術(shù)上采用無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)將壓力信號傳到自來水廠機房不難實現(xiàn)，但無線網(wǎng) 絡(luò)的方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不但增加了系統(tǒng)的造價成本和維護費用，而且系統(tǒng)的可靠 性比變頻恒壓供水系統(tǒng)低。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的分時段變頻變壓供水裝置，使供
3水系統(tǒng)比現(xiàn)在更節(jié)能。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案 一種分時段變頻變壓 供水裝置，是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括壓力變送器、智能調(diào)節(jié)儀、壓力變送器 與智能調(diào)節(jié)儀之間的連接線上至少接入有一路電流注入電路、變頻器、配套電 機、水泵、供水管線。
每一路電流注入電路都由恒流組件和可編程時間控制器的一對觸頭串聯(lián) 構(gòu)成；所述的恒流組件由三極管和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管基極接基極 電壓控制電路的輸出端；所述的基極電壓控制電路由穩(wěn)壓電路和基極偏置電路構(gòu)成。
所述的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管與電阻串聯(lián)構(gòu)成，穩(wěn)壓電路的一端接供電電
源的正極，另一端接供電電源的負(fù)極；所述的基極偏置電路由滑動變阻器和固 定電阻串聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管的兩端；三極管的基極接滑動變阻器的滑 動觸頭，三極管發(fā)射極接滑動變阻器的一端，集電極接可編程時間控制器一對 觸頭一端，可編程時間控制器一對觸頭的另一個端接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器 之間的正極連接線，供電電源的負(fù)極接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器之間的負(fù)極連 接線。
所述的穩(wěn)壓電路由電壓基準(zhǔn)集成電路與電阻串聯(lián)構(gòu)成，穩(wěn)壓電路的一端接 供電電源的正極，另一端接供電電源的負(fù)極；所述的基極偏置電路由滑動變阻 器和固定電阻串聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)于電壓基準(zhǔn)集成電路的穩(wěn)壓輸出端。
所述的電流注入電路作為智能調(diào)節(jié)儀的一部分，設(shè)置在智能調(diào)節(jié)儀的測量 端之后，PID端之前。
裝置的工作過程是，按用水低峰時段的供水壓力整定閉環(huán)控制系統(tǒng)，電流 注入電路注入電流的大小等于壓力變送器用水高峰時段的電流信號與用水低 峰時段的電流信號的差值；到用水高峰時段時，可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定 的時間自動接入電流注入電路，壓力變送器的工作電流為智能調(diào)節(jié)儀的供電電流和電流注入電路的注入電流之和；在供水壓力不變的情況下壓力變送器需智 能調(diào)節(jié)儀提供的電流減小了，智能調(diào)節(jié)儀判斷為供水壓力降低，閉環(huán)控制后，
供水壓力升高至用水高峰時段的供水壓力并保持恒定；從供水高峰時段再運行 到用水低峰時段時，可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的時間自動斷開電流注入電 路，在供水壓力保持不變的情況下，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號增大了，判 斷為供水壓力上升，閉環(huán)控制后，供水壓力下降至用水低峰時段的壓力值并保 持恒定；當(dāng)可編程控制器按預(yù)先設(shè)定的多個時段自動接入或斷開電流注入電 路，就實現(xiàn)了分時段變頻變壓供水，達(dá)到節(jié)能供水的目的；而在用水高低峰情 況復(fù)雜的環(huán)境下，可采用并入多路電流注入電路的辦法，通過電流注入電路的 組合，可以達(dá)到多種不同電流注入效果，即可在設(shè)定的不同供水時段，設(shè)定不 同的供水壓力值。
由于電流注入電路結(jié)構(gòu)簡單，成本增加很少且無需維護費用，同時不改變 變頻恒壓供水系統(tǒng)的控制方式，具有與變頻恒壓供水系統(tǒng)相同的可靠性，即當(dāng) 這部分電路出現(xiàn)故障不工作，供水系統(tǒng)工作在恒壓供水的情況下，不影響供水 系統(tǒng)的正常運行； 一般情況，變壓供水時段的節(jié)能效果與供水壓力降低的百分 比相關(guān)，在用水低峰時段的供水壓力可降低10%以上，全天的節(jié)能效果在5%左 右。


圖1為接有電流注入電路的一種分時段變頻變壓供水系統(tǒng)原理框圖； 圖2為電流注入電路的第一種連接圖； 圖3為電流注入電路的第二種連接圖； 圖4為電流注入電路置于智能調(diào)節(jié)儀中的連接圖。
具體實施方式

圖l所示了一種分時段變頻變壓供水裝置，是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，包括壓 力變送器、智能調(diào)節(jié)儀、變頻器、配套電機、水泵、供水管線、在壓力變送器 和智能調(diào)節(jié)儀之間的連接線上接入至少有一路電流注入電路；閉環(huán)控制系統(tǒng)按用水低峰時段的供水壓力整定，電流注入電路注入電流的大小等于壓力變送器
用水高峰時段的電流信號與用水低峰時段的電流信號的差值；當(dāng)用水高峰時段
到來時，壓力變送器的工作電流為智能調(diào)節(jié)儀提供的電流和電流注入電路的注 入電流之和，在供水壓力不變的情況下，壓力變送器需智能調(diào)節(jié)儀提供的電流 減小了，智能調(diào)節(jié)儀判斷為供水壓力降低，閉環(huán)控制后，供水壓力升高至用水
高峰時段的供水壓力并保持恒定；從供水高峰時段再運行到用水低峰時段時， 可編程時間控制器按預(yù)先設(shè)定的時間自動斷開電流注入電路，在供水壓力保持 不變的情況下，智能調(diào)節(jié)儀檢測到的電流信號增大了，判斷為供水壓力上升， 閉環(huán)控制后，供水壓力下降至用水低峰時段的壓力值并保持恒定；當(dāng)可編程控 制器按預(yù)先設(shè)定的多個時段自動接入或斷開電流注入電路，就實現(xiàn)了分時段變 頻變壓供水，達(dá)到節(jié)能供水的目的；而在用水高低峰情況復(fù)雜的環(huán)境下，可采 用并入多路電流注入電路的辦法，通過電流注入電路的組合，可以達(dá)到多種不 同電流注入效果，即可在設(shè)定的不同供水時段，設(shè)定不同的供水壓力值。
圖2所示了第一種電流注入電路的連接圖，電流注入電路由恒流組件和可 編程時間控制器1的一對輸出觸頭串聯(lián)構(gòu)成;恒流組件由三極管Qi和基極電壓 控制電路構(gòu)成，三極管(^為PNP時，三極管Qi基極接基極電壓控制電路的輸出 端；基極電壓控制電路由穩(wěn)壓電路和基極偏置電路組成，穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極 管D與電阻R3串聯(lián)構(gòu)成，穩(wěn)壓電路的一端接供電電源的正極，另一端接供電電 源的負(fù)極，穩(wěn)壓二極管也可用多只二極管串聯(lián)組成；基極偏置電路由可調(diào)電阻 Ri和固定電阻R2串聯(lián)組成，并聯(lián)于穩(wěn)壓二極管D兩端；三極管(^的基極接滑動 電阻器Ri的滑動觸頭，發(fā)射極接供電電源的正極，集電極接可編程時間控制器 1的一對觸頭的一端，可編程時間控制器Ji的一對觸頭的另一端接智能調(diào)節(jié)儀 與壓力變送器之間的正極連接線，供電電源的負(fù)極接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器 之間的負(fù)極連接線，電流注入電路的供電電源電壓在25V 32V之間；同理當(dāng)三 極管Qi為NPN時，電流注入電路在壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀之間連接線上的接點A、 B對調(diào)，B端接壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀之間的正極連接線后，與供電電 源正極連接，A端接壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀之間的負(fù)極連接線，K端接供電
電源負(fù)極；在用水高低峰情況復(fù)雜的環(huán)境下，采用多個電流注入電路并共用供 電電源，通過組合，可實現(xiàn)不同的供水時段采用不同的供水壓力，更好的節(jié)能 供水和滿足用戶的用水壓力。
圖3所示了第二種電流注入電路的連接圖，電流注入電路由恒流組件和可 編程時間控制器J2的一對輸出觸頭串聯(lián)構(gòu)成；恒流組件由三極管Q2和基極電壓 控制電路構(gòu)成，三極管Q2為PNP型，三極管Q2基極接基極電壓控制電路的輸出 端，基極電壓控制電路由穩(wěn)壓電路和基極偏置電路組成，穩(wěn)壓電路由電壓基準(zhǔn) 集成電路DV與電阻R4串聯(lián)構(gòu)成，穩(wěn)壓電路的一端接供電電源的正極，另一端 接供電電源的負(fù)極；電壓基準(zhǔn)集成電路DV為TL431或有相同功能的IC;基極 偏置電路由可調(diào)電阻R4和固定電阻Rs串聯(lián)組成，并聯(lián)于電壓基準(zhǔn)集成電路DV 穩(wěn)壓輸出端，三極管Q2的基極接可調(diào)電阻R4的滑動觸頭，發(fā)射極接供電電源的 正極，集電極接可編程時間控制器J2的一對觸頭的一端，可編程時間控制器 J2的一對觸頭的另一端接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器之間的正極連線，供電電源 的負(fù)極接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器之間的負(fù)極連接線，電流注入電路的供電電 源電壓在25V 32V之間；三極管Q2為NPN時，電流注入電路在壓力變送器與 智能調(diào)節(jié)儀之間連接線上的接點A、 B對調(diào)，B端接壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀的 正極連接線后，與供電電源正極連接，A端接壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀的負(fù)極 連接線，V2接供電電源負(fù)極，電壓基準(zhǔn)DV的接線作相應(yīng)調(diào)整，在用水高低峰 情況復(fù)雜的環(huán)境下，采用多個電流注入電路并共用供電電源，通過組合，可實 現(xiàn)不同供水時段采用不同的供水壓力，更好的節(jié)能供水和滿足用戶用水壓力。
圖4所示了電流注入電路置于智能調(diào)節(jié)儀中的連接圖，電流注入電路作為 智能調(diào)節(jié)儀的一部分，設(shè)置在智能調(diào)節(jié)儀的測量端之后，PID端之前。
權(quán)利要求1. 一種分時段變頻變壓供水裝置，包括壓力變送器(1)，智能調(diào)節(jié)儀(2)、變頻器(3)、配套電機(4)、水泵(5)、供水管線(6)，其特征在于壓力變送器(1)與智能調(diào)節(jié)儀(2)的連接線上接入有至少一路電流注入電路(7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于 每一路電流注入電路由恒流組件和可編程時間控制器的一對觸頭串聯(lián)構(gòu)成；所 述的恒流組件由三極管和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管基極接基極電壓控制 電路的輸出端；所述的基極電壓控制電路由穩(wěn)壓電路和基極偏置電路構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于 所述的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管與電阻串聯(lián)構(gòu)成，穩(wěn)壓電路一端接供電電源的正 極，另一端接供電電源的負(fù)極；所述的基極偏置電路由滑動變阻器和固定電阻 串聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)在穩(wěn)壓二極管的兩端；三極管的基極接滑動變阻器的滑動觸頭， 三極管發(fā)射極接滑動變阻器的一端，三極管集電極接可編程時間控制器一對觸 頭的一端，可編程時間控制器一對觸頭的另一個端接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器 之間的正極連接線，供電電源的負(fù)極接智能調(diào)節(jié)儀與壓力變送器之間的負(fù)極連 接線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于 所述的穩(wěn)壓電路由電壓基準(zhǔn)集成電路與電阻串聯(lián)構(gòu)成，穩(wěn)壓電路的一端接供電 電源的正極，另一端接供電電源的負(fù)極；所述的基極偏置電路由滑動變阻器和 固定電阻串聯(lián)構(gòu)成，并聯(lián)于電壓基準(zhǔn)集成電路的穩(wěn)壓輸出端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特 征在于電流注入電路(7)作為智能調(diào)節(jié)儀(2)的一部分，設(shè)置在智能調(diào)節(jié) 儀的測量端(8)之后，PID端(9)之前。
專利摘要一種分時段變頻變壓供水裝置，是一個閉環(huán)系統(tǒng)，包括壓力變送器、智能調(diào)節(jié)儀、變頻器、配套電機、水泵、供水管線，壓力變送器與智能調(diào)節(jié)儀的連接線上接有至少一路電流注入電路，每一路電流注入電路由恒流組件和可編程時間控制器的一對觸頭串聯(lián)構(gòu)成，所述的恒流組件由三極管和基極電壓控制電路構(gòu)成，三極管基極接基極電壓控制電路的輸出端；所述的基極電壓控制電路由穩(wěn)壓電路和基極偏置電路構(gòu)成；可編程控制器按預(yù)定時間自動接入或斷開電流注入電路，實現(xiàn)不同時段供水壓力不同的變頻變壓供水；用水低峰時段的供水壓力一般可降低10％以上，全天的節(jié)能效果在5％左右。
文檔編號E03B7/00GK201280740SQ200820149680
公開日2009年7月29日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者湯俊靈, 鄒仁彥, 郭慶全, 雷玉祥 申請人:中國石化集團河南石油勘探局水電廠