專利名稱：分時段變頻變壓供水裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種分時段變頻變壓供水裝置，屬于供排水系統供水控制 設備領域。
背景技術：
變頻恒壓供水系統具有自動化程度高，設備投資少，系統運行穩定可靠， 節電節水，操作控制方便等特點，目前被國內供水行業普遍采用，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
調節儀與設定的壓力值進行PID分析，由智能調節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速來改變水泵的供水壓力，這樣 形成一個閉環控制回路，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，此種方式的節電率為20% 50%。廣大技術人員對變頻調速供壓 供水技術的深入研究后，認為該項技術的節能效果雖好，但供水壓力是按用水 高峰時段的設置的，沒有結合供水系統的管路壓降特性，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。西安交通大學曹琦在《一種節能的變壓變頻供水系 統》 一文提出了一種改變壓力變送器的地理位置的技術方案，即把壓力變送器 安裝在供水管線上的最不利的用水點，用無線網絡的方式將壓力信號傳送至水 廠的智能調節儀，通過變頻器控制水泵電機的轉速，使最不利的用水點的供水 壓力保持在3 5m水柱，來實現供水系統節能運行的變頻變壓供水系統。在技 術上采用無線網絡傳輸技術將壓力信號傳到自來水廠機房不難實現，但無線網 絡的方式結構復雜，不但增加了系統的造價成本和維護費用，而且系統的可靠 性比變頻恒壓供水系統低。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種結構簡單的分時段變頻變壓供水裝置，使供
3水系統比現在更節能。
為實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案 一種分時段變頻變壓 供水裝置，是一個閉環控制系統，包括壓力變送器、智能調節儀、壓力變送器 與智能調節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 構成；所述的恒流組件由三極管和基極電壓控制電路構成，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壓電路和基極偏置電路構成。
所述的穩壓電路由穩壓二極管與電阻串聯構成，穩壓電路的一端接供電電
源的正極，另一端接供電電源的負極；所述的基極偏置電路由滑動變阻器和固 定電阻串聯構成，并聯在穩壓二極管的兩端；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節儀與壓力變送器 之間的正極連接線，供電電源的負極接智能調節儀與壓力變送器之間的負極連 接線。
所述的穩壓電路由電壓基準集成電路與電阻串聯構成，穩壓電路的一端接 供電電源的正極，另一端接供電電源的負極；所述的基極偏置電路由滑動變阻 器和固定電阻串聯構成，并聯于電壓基準集成電路的穩壓輸出端。
所述的電流注入電路作為智能調節儀的一部分，設置在智能調節儀的測量 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控制系統，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先設定 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節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 能調節儀提供的電流減小了，智能調節儀判斷為供水壓力降低，閉環控制后，
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先設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，智能調節儀檢測到的電流信號增大了，判 斷為供水壓力上升，閉環控制后，供水壓力下降至用水低峰時段的壓力值并保 持恒定；當可編程控制器按預先設定的多個時段自動接入或斷開電流注入電 路，就實現了分時段變頻變壓供水，達到節能供水的目的；而在用水高低峰情 況復雜的環境下，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，可以達到多種不同電流注入效果，即可在設定的不同供水時段，設定不 同的供水壓力值。
由于電流注入電路結構簡單，成本增加很少且無需維護費用，同時不改變 變頻恒壓供水系統的控制方式，具有與變頻恒壓供水系統相同的可靠性，即當 這部分電路出現故障不工作，供水系統工作在恒壓供水的情況下，不影響供水 系統的正常運行； 一般情況，變壓供水時段的節能效果與供水壓力降低的百分 比相關，在用水低峰時段的供水壓力可降低10%以上，全天的節能效果在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節儀中的連接圖。
具體實施方式

圖l所示了一種分時段變頻變壓供水裝置，是一個閉環控制系統，包括壓 力變送器、智能調節儀、變頻器、配套電機、水泵、供水管線、在壓力變送器 和智能調節儀之間的連接線上接入至少有一路電流注入電路；閉環控制系統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；當用水高峰時段
到來時，壓力變送器的工作電流為智能調節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節儀提供的電流 減小了，智能調節儀判斷為供水壓力降低，閉環控制后，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先設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，智能調節儀檢測到的電流信號增大了，判斷為供水壓力上升， 閉環控制后，供水壓力下降至用水低峰時段的壓力值并保持恒定；當可編程控 制器按預先設定的多個時段自動接入或斷開電流注入電路，就實現了分時段變 頻變壓供水，達到節能供水的目的；而在用水高低峰情況復雜的環境下，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，可以達到多種不 同電流注入效果，即可在設定的不同供水時段，設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構成;恒流組件由三極管Qi和基極電壓 控制電路構成，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壓電路和基極偏置電路組成，穩壓電路由穩壓二極 管D與電阻R3串聯構成，穩壓電路的一端接供電電源的正極，另一端接供電電 源的負極，穩壓二極管也可用多只二極管串聯組成；基極偏置電路由可調電阻 Ri和固定電阻R2串聯組成，并聯于穩壓二極管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節儀 與壓力變送器之間的正極連接線，供電電源的負極接智能調節儀與壓力變送器 之間的負極連接線，電流注入電路的供電電源電壓在25V 32V之間；同理當三 極管Qi為NPN時，電流注入電路在壓力變送器與智能調節儀之間連接線上的接點A、 B對調，B端接壓力變送器與智能調節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節儀之間的負極連接線，K端接供電
電源負極；在用水高低峰情況復雜的環境下，采用多個電流注入電路并共用供 電電源，通過組合，可實現不同的供水時段采用不同的供水壓力，更好的節能 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構成；恒流組件由三極管Q2和基極電壓 控制電路構成，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壓電路和基極偏置電路組成，穩壓電路由電壓基準 集成電路DV與電阻R4串聯構成，穩壓電路的一端接供電電源的正極，另一端 接供電電源的負極；電壓基準集成電路DV為TL431或有相同功能的IC;基極 偏置電路由可調電阻R4和固定電阻Rs串聯組成，并聯于電壓基準集成電路DV 穩壓輸出端，三極管Q2的基極接可調電阻R4的滑動觸頭，發射極接供電電源的 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節儀與壓力變送器之間的正極連線，供電電源 的負極接智能調節儀與壓力變送器之間的負極連接線，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 智能調節儀之間連接線上的接點A、 B對調，B端接壓力變送器與智能調節儀的 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節儀的負極 連接線，V2接供電電源負極，電壓基準DV的接線作相應調整，在用水高低峰 情況復雜的環境下，采用多個電流注入電路并共用供電電源，通過組合，可實 現不同供水時段采用不同的供水壓力，更好的節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節儀中的連接圖，電流注入電路作為 智能調節儀的一部分，設置在智能調節儀的測量端之后，PID端之前。
權利要求1. 一種分時段變頻變壓供水裝置，包括壓力變送器(1)，智能調節儀(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)與智能調節儀(2)的連接線上接入有至少一路電流注入電路(7)。
2. 根據權利要求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構成；所 述的恒流組件由三極管和基極電壓控制電路構成，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壓電路和基極偏置電路構成。
3. 根據權利要求2所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于 所述的穩壓電路由穩壓二極管與電阻串聯構成，穩壓電路一端接供電電源的正 極，另一端接供電電源的負極；所述的基極偏置電路由滑動變阻器和固定電阻 串聯構成，并聯在穩壓二極管的兩端；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節儀與壓力變送器 之間的正極連接線，供電電源的負極接智能調節儀與壓力變送器之間的負極連 接線。
4. 根據權利要求2所述的一種分時段變頻變壓供水裝置，其特征在于 所述的穩壓電路由電壓基準集成電路與電阻串聯構成，穩壓電路的一端接供電 電源的正極，另一端接供電電源的負極；所述的基極偏置電路由滑動變阻器和 固定電阻串聯構成，并聯于電壓基準集成電路的穩壓輸出端。
5. 根據權利要求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)作為智能調節儀(2)的一部分，設置在智能調節 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，是一個閉環系統，包括壓力變送器、智能調節儀、變頻器、配套電機、水泵、供水管線，壓力變送器與智能調節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構成，所述的恒流組件由三極管和基極電壓控制電路構成，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壓電路和基極偏置電路構成；可編程控制器按預定時間自動接入或斷開電流注入電路，實現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 優先權日2008年10月10日
發明者湯俊靈, 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