直连式加压供水机组以及加泵同频率运转控制方法技术

本发明专利技术提供了一种直连式加压供水机组以及加泵同频率运转控制方法，其中，所述直连式加压供水机组为三层结构，分别为泵组层、管路附件层和控制层，所述泵组层包括若干水泵和用于驱动所述水泵的电机，所述水泵和所述电机一一对应设置，所述管路附件层用于联通市政管网和用户管网并用于提供供水管路，管路附件层包括用于检测用户管网一侧压力值的出水侧压力传感器，所述控制层用于根据出水侧传感器的压力值控制若干水泵的变频运转。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及供水机组
，特别涉及一种直连式加压供水机组以及加泵同频率运转控制方法。
技术介绍
随着高层楼房的不断增多，为了满足高层住户的生活供水需求，具有增压作用的供水机组应运而生，这些设备串接在市政供水管网和用户管网之间。直连式加压供水机组是其中的一种类型，该种设备具有占地面积小、安装简便、室外室内皆可使用的特点。目前直连式供水机组以专利文献1(公开号CN104846893A)、专利文献2(公开号CN104846892A)和专利文献3(公开号CN102116042A)主要涉及到直连式供水现有技术。专利文献1和专利文献2中，用补偿罐(调节罐)配备负压消除机组，然后与普通水泵、管道阀件组成一套整体的供水系统，控制系统为常见的管网叠压控制技术；专利文献3中，由立式稳流罐作为进水罐与普通水泵、阀门管件组成，其中稳流罐取消了负压消除装置，通过进水端和出水端压力传感器采集信号来防止负压产生。上述三个文献所涉及的控制柜和设备是分开布置，其中控制柜由PLC、变频器、大量的接触器和继电器组成，空间体积大，系统控制元器件多，触点频繁切换容易产生故障，不利于设备的稳定运行；设备由进水罐和普通泵组、阀件组成，节能效果不明显，占地面积大，还需要专门建造泵房，安装繁琐，使用灵活性差。
技术实现思路
本专利技术提供一种直连式加压供水机组以及加泵同频率运转控制方法，目的在于直连式加压供水机组将控制系统和供水系统通过分层方式组合成一个整体，通过单片机控制模块进行控制，结构紧凑，集成化程度高，占地面积小；加泵同频率运转控制方法通过反馈信号和自动检测控制投入运转的水泵进行变频运转，节省了成本，提高了供水机组的能源利用率，让供水更加安全稳定，节能环保。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种直连式加压供水机组，所述直连式加压供水机组为三层结构，分别为泵组层、管路附件层和控制层，所述泵组层包括若干水泵和用于驱动所述水泵的电机，所述水泵和所述电机一一对应设置，所述管路附件层用于联通市政管网和用户管网并用于提供供水管路，管路附件层包括用于检测用户管网一侧压力值的出水侧压力传感器，所述控制层用于根据出水侧传感器的压力值控制若干水泵的变频运转，所述控制层包括单片机控制模块和变频功率板模块，单片机控制模块，耦接出水侧压力传感器和变频功率板模块，用于接收出水侧压力传感器的压力值，并根据该反馈的压力值发出逻辑指令至变频功率板模块；变频功率板模块，与所述水泵一一对应设置，每一所述变频功率模块的一端耦接其中一个水泵，另一端耦接单片机控制模块，用于接收所述逻辑指令控制若干水泵的运转状态。作为一种实施方式，所述变频功率板模块包括逆变电路，所述逆变电路耦接所述电机，所述逆变电路内设有功率管，用于通过对功率管的通断控制产生频率可调的交流信号，所述交流信号驱动电机进行变频运转；所述单片机控制模块包括通断逻辑电路，所述通断逻辑电路耦接逆变电路，用于产生通断信号控制功率管的通断状态。作为一种实施方式，所述通断逻辑电路包括：单片机，用于提供给定频率的控制字；PWM发生器，耦接所述单片机，接收所述的控制字，根据所述控制字输出给定频率的高低电平信号；功率管驱动电路，耦接所述PWM发生器和功率管，接收所述高低电平信号，根据所述高低电平信号控制功率管的通断。作为一种实施方式，所述水泵的台数小于或等于3台，当所述水泵启动大于等于2台时，所述变频功率板模块将多个水泵调整为同频率运转。作为一种实施方式，所述管路附件层包括泵组进水管路、水泵进水管路、水泵出水管路以及泵组出水管路，其中水泵进水管路和水泵出水管路与水泵一一对应设置，若干水泵进水管路的公共端与泵组进水管路连接，若干水泵出水管路与泵组出水管路连接，泵组进水管路与市政管网连接，泵组出水管路与用户管网连接。作为一种实施方式，市政管网到所述水泵进水管路依次设有进水侧压力传感器、进水蝶阀、过滤器、倒流防止器，所述进水侧压力传感器耦接所述单片机控制模块。作为一种实施方式，所述水泵出水管路到用户管网依次设有气压罐、出水侧压力传感器、出水闸阀。作为一种实施方式，所述水泵进水管路上设有水泵进口蝶阀，水泵出水管路上设有水泵出口止回阀、水泵出口蝶阀。作为一种实施方式，所述泵组进水管路和泵组出水管路之间设有旁通管道，所述旁通管道上装有旁通止回阀。作为一种实施方式，所述控制层还包括：端子板模块，耦接单片机控制模块、变频功率板模块以及电机，用于对各种输入信号、电流进行转接；人机操作面板模块，耦接单片机控制模块，用于提供人机交互的通道。本专利技术实施例还提供一种用于上述的直连式高压供水机组的加泵同频率运转控制方法，包括以下步骤：在启动所述直连式高压供水机组的水泵之前，检测出水侧压力传感器的压力值；当所述压力值小于设定压力阈值时，启动第一台水泵，获取其运行频率；在所述第一台水泵的运行频率达到设定的上限阈值时，检测所述第一台水泵启动后的出水侧压力传感器的压力值；当所述第一台水泵启动后的出水侧压力传感器的压力值小于所述设定压力阈值时，启动下一台水泵，获取其运行频率；当后一台水泵的运行频率未达到设定的上限阈值时，通过趋同频率搜索算法调整已启动水泵的运行频率；检测已启动水泵运行频率调整后的出水侧压力传感器的压力值；当已启动水泵运行频率调整后的出水侧压力传感器的压力值等于设定压力阈值时，检测两台已启动水泵的运行频率是否相等；若两台已启动水泵的运行频率不相等，则返回至通过趋同频率搜索算法调整已启动水泵的运行频率步骤进行循环，直至两台已启动水泵的运行频率相等。作为一种实施方式，还包括以下步骤：当后一台水泵的运行频率达到设定的上限阈值时，检测所述后一台水泵启动后的出水侧压力传感器的压力值；当后一台水泵启动后的出水侧压力传感器的压力值小于设定压力阈值时，再启动一台水泵，获取其运行频率；当该运行频率未达到设定的上限阈值时，通过趋同频率搜索算法调整已启动水泵的运行频率；检测已启动水泵运行频率调整后的出水侧压力传感器的压力值；当已启动水泵运行频率调整后的出水侧压力传感器的压力值等于设定压力阈值时，检测三台已启动水泵的运行频率是否相等；若三台已启动水泵的运行频率不相等，则返回至通过趋同频率搜索算法调整已启动水泵和的运行频率步骤进行循环，直至三台已启动水泵的运行频率相等。本专利技术相比于现有技术的有益效果在于：本专利技术的直连式高压供水机组的结构紧凑，集成化程度高，占地面积小，通过对控制系统硬件和软件的创新设计，水泵和管路结构的优化设计，控制系统与供水系统高度集成化设计，减少了设备整机的占地面积，节省了成本，提高了供水机组的能源利用率，让供水更加安全稳定，节能环保。附图说明图1为本专利技术的直连式加压供水机组系统结构图；图2为本专利技术的控制层主体电路结构图；图3为本专利技术的加泵同频率运转控制方法的程序流程图；图4为本专利技术的直连式加压供水机组采用的同频率运转节能原理图；图5为现有供水机组采用的常规控制系统变频运转原理图；图6为本专利技术的直连式加压供水机组采用的同频率运转节能实验数据图；图7为现有供水机组采用的常规控制系统变频运转实验数据图。附图说明：100、市政管网；200、管路附件层；201、进水侧压力传感器；202、进水蝶阀；203、过滤器；204、倒流防止器；205、进水蝶阀；206、水泵进口蝶阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直连式加压供水机组，其特征在于，所述直连式加压供水机组为三层结构，分别为泵组层、管路附件层和控制层，所述泵组层包括若干水泵和用于驱动所述水泵的电机，所述水泵和所述电机一一对应设置，所述管路附件层用于联通市政管网和用户管网并用于提供供水管路，管路附件层包括用于检测用户管网一侧压力值的出水侧压力传感器，所述控制层用于根据出水侧传感器的压力值控制若干水泵的变频运转，所述控制层包括单片机控制模块和变频功率板模块，单片机控制模块，耦接出水侧压力传感器和变频功率板模块，用于接收出水侧压力传感器的压力值，并根据该反馈的压力值发出逻辑指令至变频功率板模块；变频功率板模块，与所述水泵一一对应设置，每一所述变频功率模块的一端耦接其中一个水泵，另一端耦接单片机控制模块，用于接收所述逻辑指令控制若干水泵的运转状态。

【技术特征摘要】
1.一种直连式加压供水机组，其特征在于，所述直连式加压供水机组为三层结构，分别为泵组层、管路附件层和控制层，所述泵组层包括若干水泵和用于驱动所述水泵的电机，所述水泵和所述电机一一对应设置，所述管路附件层用于联通市政管网和用户管网并用于提供供水管路，管路附件层包括用于检测用户管网一侧压力值的出水侧压力传感器，所述控制层用于根据出水侧传感器的压力值控制若干水泵的变频运转，所述控制层包括单片机控制模块和变频功率板模块，单片机控制模块，耦接出水侧压力传感器和变频功率板模块，用于接收出水侧压力传感器的压力值，并根据该反馈的压力值发出逻辑指令至变频功率板模块；变频功率板模块，与所述水泵一一对应设置，每一所述变频功率模块的一端耦接其中一个水泵，另一端耦接单片机控制模块，用于接收所述逻辑指令控制若干水泵的运转状态。2.根据权利要求1所述的直连式加压供水机组，其特征在于，所述变频功率板模块包括逆变电路，所述逆变电路耦接所述电机，所述逆变电路内设有功率管，用于通过对功率管的通断控制产生频率可调的交流信号，所述交流信号驱动电机进行变频运转；所述单片机控制模块包括通断逻辑电路，所述通断逻辑电路耦接逆变电路，用于产生通断信号控制功率管的通断状态。3.根据权利要求2所述的直连式加压供水机组，其特征在于，所述通断逻辑电路包括：单片机，用于提供给定频率的控制字；PWM发生器，耦接所述单片机，接收所述的控制字，根据所述控制字输出给定频率的高低电平信号；功率管驱动电路，耦接所述PWM发生器和功率管，接收所述高低电平信号，根据所述高低电平信号控制功率管的通断。4.根据权利要求1所述的直连式加压供水机组，其特征在于，所述水泵的台数小于或等于3台，当所述水泵启动大于等于2台时，所述变频功率板模块将多个水泵调整为同频率运转。5.根据权利要求1所述的直连式加压供水机组，其特征在于，所述管路附件层包括泵组进水管路、水泵进水管路、水泵出水管路以及泵组出水管路，其中水泵进水管路和水泵出水管路与水泵一一对应设置，若干水泵进水管路的公共端与泵组进水管路连接，若干水泵出水管路与泵组出水管路连接，泵组进水管路与市政管网连接，泵组出水管路与用户管网连接。6.根据权利要求5所述的直连式加压供水机组，其特征在于，市政管网到所述水泵进水管路依次设有进水侧压力传感器、进水蝶阀、过滤器、倒流防止器，所述进水侧压力传感器耦接所述单片机控制模块。7.根据权利要求6所述的直连式加压供水机组，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙中华，张于，刘小宇，
申请(专利权)人：杭州杭开新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33