一种二次供水设备智能化泵房的制作方法

本发明涉及二次供水设备及工艺，尤其涉及一种二次供水设备智能化泵房。

背景技术：

1、二次供水是将城市公共供水或自建设施供水经储存、加压，通过管道再供用户，二次供水设备有无负压供水设备、囊式气压供水设备、变频恒压设备等多种类型。二次供水设施一般包括泵房及其控制系统部分。

2、随着高度城市化进程发展，供水管网越来越复杂、供水量越来越大，因此对泵房的设施管理日益要求趋于自动化控制，但现有二次供水泵房智能化程度较低。

3、另一方面，然而在泵房实际使用过程中，在用于不同用水量时刻或区域，潜水泵组往往采用某一种或几种功率（输水量、扬程）运行，造成不同使用情况下能耗不一；尤其在不同需求的二次供水运行方式（如高压水箱供水以高位压力、分区供水按用水单元高度采用不同功率泵进行加压、叠压供水利用室外给水管网余压直接抽水再增压等），潜水泵缺乏合理的运行模式调整机制，实际潜水泵具有过度运行（扬程或流量超出所需）的意外损耗，即需要对现有潜水泵进行调整。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，基于此，本技术提出一种多级潜水泵串联结构，利用潜水泵的中心真空吸附外围离心加压的工作原理，试图对潜水泵的输出功率进行规范化管理，并将其应用至泵房中，进而提出的一种二次供水设备智能化泵房。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种二次供水设备智能化泵房，包括变频控制柜、通过有线或无线信号与变频控制柜交互的监控中心、与变频控制柜连接的管网以及与管网连接的供水单元和用水单元，变频控制柜内部设置有：

4、设备机组，包括稳压罐、稳压泵、设置供水单元内的潜水泵组（从管网抽水至供水单元或对供水单元的输出水进行加压）、阀门等；

5、测控终端，型号为data-9201，安装在中控室内，作为主控制设备，内部集成平升控制器、网络模块、触摸屏显示等；

6、水质在线分析仪，实时在线监测水质余氯、浊度、ph值等数据，智能分析水质，当水质超标时进行紧急停机和报警；

7、压力变送器，测量管网末梢压力；

8、电能表，监测供水单元及各用水单元的能耗；

9、流量监测单元，布置在供水单元和用水单元，用于供水/用水流量监测；

10、摄像头，用于安防监控；

11、红外探测器，用于监测泵房内部各部位表观温度，以提醒安全温度及报警；

12、信号收发单元，用于将检测、报警及停机信号反馈至监控中心。

13、需要说明的是，测控终端（data-9201）的功能有：

14、1）实时采集水泵的运行状态、泵站内三相电压、水泵单相电流等参数；

15、2）采集出水总管压力和流量、清水池水位、集水池水位等信息；

16、3）将采集到的信息通过局域网上报到监控中心操作台。

17、优选地，监控中心的操作台内服务器嵌入平升组态软件，抄表系统采用b/s架构，二次供水系统采用c/s客户端，并设置人机交互界面，方便操作；

18、需要说明的是，监控中心的功能有：

19、1）通过组态软件远程控制水泵启停、阀门的启闭；

20、2）显示泵房设备（水泵、变频器）的实时运行数据、状态，读取清水池水位、集水池水位、出水总管压力、中控室温度等信息；

21、3）当水位、压力越限时可进行声光报警，方便操作员查看基本信息。

22、优选地，潜水泵组包括串联连接的潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ，潜水泵ⅰ与潜水泵ⅱ之间通过s形管串联，s形管由圆弧管段ⅰ、圆弧管段ⅱ以及圆弧管段ⅰ与圆弧管段ⅱ之间的过渡管段组成；

23、潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ的泵体均由中心部位的搅拌区域及周围的离心加压区域组成，潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ的搅拌区域均与水体接触且均设有叶轮，通过叶轮搅拌一方面将水体离心扩散至四周的离心加压区域，从而提供一定扬程和输出水流量，另一方面随着搅拌区域的水体扩散形成瞬时无水的真空地带，从而将水体中的水自动吸附至搅拌区域，此即潜水泵的工作原理；

24、潜水泵ⅰ的离心加压区域与圆弧管段ⅰ之间通过引导管ⅰ连通，且引导管ⅰ一端与潜水泵ⅰ泵体呈相切状态；

25、潜水泵ⅱ的离心加压区域与圆弧管段ⅱ之间通过引导管ⅱ连通，且引导管ⅱ一端与潜水泵ⅱ泵体呈相切状态；

26、潜水泵ⅱ的离心加压区域还呈相切状态连通有输出管，输出管与潜水泵ⅱ泵体呈相切状态；

27、以上构造一种基于离心式潜水泵的串联结构，潜水泵ⅰ所得动能（流量和扬程）通过s形管直接导入潜水泵ⅱ的离心加压区域，与潜水泵ⅱ叶轮旋转产生的动能叠加，一起导入输出管，从而使输出管的流量和扬程在单泵基础得以增加。

28、根据以上s形管设计，潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ的叶轮转速相反，可一定程度避免形成双旋涡，并使水体两处旋涡相互干涉，促进水体紊流，避免某一泵体的瞬时缺水状态。

29、进一步地，过渡管段为直管或弯曲度不超过15°的弯管（指过渡管段两端方向相差不超过15°），避免较多由湍流动量损失引起的能量损耗。

30、进一步地，过渡管段、引导管ⅰ、引导管ⅱ及输出管分别设有电磁阀门，用于控制各管段的开关。

31、进一步地，s形管为整段内腔均为同直径的圆管；潜水泵ⅰ的离心加压区域与圆弧管段ⅰ为同心设置，圆弧管段ⅰ中部设置有流量计ⅰ；潜水泵ⅱ的离心加压区域与圆弧管段ⅱ为同心设置，圆弧管段ⅱ中部设置有流量计ⅱ；输出管靠近潜水泵ⅱ的一端设置有流量计ⅲ，输出管远离潜水泵ⅱ的一端设有高度计和压力变送器，用于测试水力输送达常压下的高度（即扬程）；从而使各段流量及最终动能得以监测，以寻求各种水力动能（流量和扬程）要求下的最佳泵参数。

32、根据前述潜水泵串联结构，其最佳泵参数的测试过程如下：

33、s1、基本参数设定：

34、潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ的叶轮转速分别为v1和v2；

35、圆弧管段ⅰ的半径为r1，中部流量为u1，故中部角速度为ω1与u1/r1成比例；

36、圆弧管段ⅱ的半径为r2，中部流量为u2，故中部角速度为ω2与u2/r2成比例；

37、流量计ⅲ测试的流量为u3，高度计测试扬程为h；

38、s2、构造hv1v2三维坐标系：

39、令v1=0，以h从10m到1000m的要求下v2值，即绘制hv2二维曲线；

40、令v2不变，v1≤v2，使v1从0到v2变化，测试h变化规律，即绘制各种v2条件下的hv1二维曲线；

41、通过matlab软件线性拟合，将hv2二维曲线及所有hv1二维曲线拟合，得拟合曲面，即构造hv1v2三维坐标系；

42、s3、损耗优化处理：

43、设置转向损耗系数τ，在s形管为整段同径的条件下，τ=ω1/ω2=(u1/r1)/(u2/r2)=u1r2/u2r1；

44、在s2测得高度的同时测试各处转速及流量，设置并计算转速比系数κ=v1/v2,κ位于0到1之间，绘制特定v2下τκ二维坐标系；

45、将各v2下τκ二维坐标系拟合为τκv2三维坐标系，并与hv1v2三维坐标系一一对应；

46、在hv1v2三维坐标系中设置所需求h的标准平面，与拟合曲面交点即为合适的v1和v2值，并择优选择较小v1值和v2值（在特定扬程h的需求下，v1和v2越小电能损耗则越低，同时叶轮磨损也越少），并进一步根据τκv2三维坐标系中较小τ值下的v1值和v2值，此值即为最佳泵参数，并备份至测控终端以备随时调用。

47、通过以上设置，构造一种潜水泵串联结构，当v1为v2值的60%-80%，τ值较低，h值也为v1=0条件下的1.4-1.6倍，即通过串联可使扬程增加1.5倍左右，且降低同等扬程需求下的泵转速，提高水提升上限，可大大减少二次供水管网中供水单元和用水单元中输送泵的压力，进而增加各级输送泵的运行稳定性，缓解各用水单元同时用水的压力不足，尤其适合高层住宅及超高层cbd的二次供水泵房。

48、优选地，在测控终端设有预警器，用于监测实时τ值和h值与最佳泵参数下的标准值之间的偏差，在运行过程中，若有实时τ值偏离原标准τ值10%以上，则证明潜水泵ⅰ的叶轮可能有损坏；若有实时h值偏离原标准h值10%以上且水质无明显变化的条件下，则证明潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ择一或均有损伤，从而对泵体运行状态有预警功能。

49、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

50、1.本发明首先提出一种带有监控中心的智能化泵房，监控中心通过二次供水泵房远程监控数据中心对二供泵房控制柜上传的各个系统所有数据进行收集，再由监控软件进行数据统计分析发出控制指令，从而实现监控中心对系统所管辖范围内所有二供泵房进行实时监测、实时控制。

51、2.其次，本发明针对现有二次供水水压不足及稳定性较差的问题，构造潜水泵串联结构，潜水泵ⅰ所得动能（流量和扬程）通过s形管直接导入潜水泵ⅱ的离心加压区域，与潜水泵ⅱ叶轮旋转产生的动能叠加，一起导入输出管，从而使输出管的流量和扬程在单泵基础得以增加。

52、3.再次，本发明通过对潜水泵串联结构的泵参数测试，当v1为v2值的60%-80%，τ值较低，h值也为v1=0条件下的1.4-1.6倍，即通过串联可使扬程增加1.5倍左右，且降低同等扬程需求下的泵转速，提高水提升上限，可大大减少二次供水管网中供水单元和用水单元中输送泵的压力，进而增加各级输送泵的运行稳定性，缓解各用水单元同时用水的压力不足，尤其适合高层住宅及超高层cbd的二次供水泵房。

53、4.最后，本发明还增加参数提醒的预警功能，在运行过程中，若有实时τ值偏离原标准τ值10%以上，则证明潜水泵ⅰ的叶轮可能有损坏；若有实时h值偏离原标准h值10%以上且水质无明显变化的条件下，则证明潜水泵ⅰ和潜水泵ⅱ择一或均有损伤，从而对泵体运行状态有预警功能。