一种二次供水泵房节能装置的制作方法

1.本实用新型涉及二次供水设备技术领域，特别涉及了一种二次供水泵房节能装置。


背景技术：

2.水是我们生活中必不可少的部分，而城市供水质量直接影响到人们的身体健康。在我国城市化建设不断推进的过程中，可以看到越来越多的高层建筑，而在给这些高层建筑供水时，市政给水管道无法送达高层，这就需要用到二次供水。现有的城市二次供水系统主流采用水箱 变频供水的模式，水箱可以起到调蓄作用，使水厂制水和管网供水实现最经济化运行。但水箱进水过程中，管网水压完全损失，这部分能量白白损失。根据初步计算，市政管网的水压通常在0.28mpa左右，如果把这部分能量充分利用，泵房的能耗基本能下降15%左右。因此，在当前节能减碳的大背景下，需要一种节能装置，从而实现供水系统的较强经济和社会价值。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是克服现有技术中二次供水系统在水箱进水过程中水压完全损失，无法利用，经济性低的问题，提供了一种二次供水泵房节能装置，充分利用水箱进水管道压差能量，利用管道内的水流带动管道式发电装置，并直接用于泵房机组，无需储能装置，从而实现节能。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：包括与市政水管连接的管道式发电装置，所述管道式发电装置连接有水箱、并网装置以及控制器，所述水箱与用户侧连接，所述并网装置连接有泵房用电设备，所述控制器还与并网装置连接。
5.利用管道内的水流带动管道式发电装置，发电机发出来的直流电通过并网装置直接供二次供水泵房用电设备使用，控制器用于控制并网装置相关参数，提高发电效率。随居民用水量越大，泵房耗电量就越高，而此时市政管网给水箱补水量也就越大，管道式发电装置发电量就越高；反之，当居民用水量减少时，进水流量变小，装置发出来的电量变小，而此时泵房用电量亦同步减少。因此管道式发电装置发出来的电完全可以被泵房消纳，而不需要外送也不需要储能装置；泵房总用电量和总发电量差值部分由外网补充。即本实用新型采用管道内的水流带动管道式发电装置发电，发电装置发的电供泵房用电设备使用，从而达到部分自给，由此减小泵房外部的能耗，提高经济性。
6.作为优选，所述管道式发电装置为管道式永磁直流发电机，永磁直流发电机安装在水箱进水主管上。将发电装置安装在水箱进水主管上，从而更好地利用管道内的水流带动管道式发电装置发电，提高发电效率。永磁直流发电机受温度变化的影响较小，输出变化小，斜率高，线性误差小。
7.作为优选，所述永磁直流发电机包括机壳，所述机壳上集成有定子绕组，机壳内部设有转子组件，所述转子组件包括电机轴以及安装在电机轴上的涡轮，所述涡轮边缘设置
有呈环状分布的永磁体。永磁直流发电机转子部分设计成新型涡轮结构，涡轮外缘嵌入永磁体，永磁体均与、间隔分布，与涡轮固定连接。
8.作为优选，所述永磁体位高通量稀土永磁体，所述定子绕组为高密度绕组。安装时，定子绕组一端嵌入管道，定子绕组与管壁融为一体，由于水流带走定子绕组热量，绕组采用高密度绕组以提高效率。
9.作为优选，市政管道与管道式发电装置之间还设有手阀，管道式发电装置与水箱之间还设有给水阀。采用给水阀可以保证管道式发电装置较为平稳运行。
10.作为优选，所述并网装置包括与管道式发电装置连接的逆变器，与逆变器连接的并网柜以及与并网柜连接的电源柜，所述并网柜还有外接电源连接，所述并网柜与逆变器均与控制器连接，所述电源柜与泵房用电设备连接。
11.管道式发电装置发出来的直流电通过逆变器后逆变成交流电，该交流电通过并网柜并入泵房电源柜，直接供二次供水泵房的其余用电设备使用，达到节能目的。
12.作为优选，所述用户侧包括与水箱出水管道连接的若干用户，所述水箱出水主管道上还设有加压泵。加压泵用于增加水压，使水箱里的水能够输送给用户。
13.作为优选，还包括液位监测装置，所述液位监测装置包括安装在泵房地面的第一液位传感器以及安装在水箱内的第二液位传感器。第一液位传感器可以监测泵房地面是否有水，从而监测泵房是否出现水淹事故；第二液位传感器用于监测水箱液位，通过第二液位传感器可以及时在用水高峰进行补水，以免发生水箱水量不足的情况，减轻用水高峰用水压力。还可以安装温度传感器，主要用于采集泵房环境温度，温度传感器安装在泵房各个角落或需要重点监测温度的地方，以免泵房发生火灾。
14.因此，本实用新型具有如下有益效果：1、利用管道内的水流带动管道式发电装置发电，发电装置发的电供泵房用电设备使用，从而达到部分自给，由此减小泵房外部的能耗，实现节能，提高经济性；2、管道式发电装置发出来的电完全可以被泵房消纳，而不需要外送也不需要储能装置，减少储能成本；3、管道式发电装置结构，结构简单安装方便，并通过增加给水阀，实现平稳发电。
附图说明
15.图1是本实用新型的系统结构示意图。
16.图2是本实用新型的架构示意图。
17.图3是本实用新型永磁直流发电机的结构示意图。
18.图4是图3中永磁直流发电机a-a的剖面结构示意图。
19.图中：1、市政水管；2、管道式发电装置；3、水箱；4、并网装置；5、控制器；6、用户侧；7、外部电源；8、用电设备；9、手阀；10、给水阀；11、用户；12、加压泵；13、逆变器；14、并网柜；15、电源柜；16、机壳；17、定子绕组；18、永磁体；19、涡轮；20、电机轴。
具体实施方式
20.下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
21.实施例一：
22.本实施例为一种二次供水泵房节能装置，如图1所示，包括与市政水管1连接的管
道式发电装置2，管道式发电装置连接有水箱3、并网装置4以及控制器5，水箱与用户侧6连接，并网装置连接外部电源7和泵房其余用电设备8，控制器还与并网装置连接。发电机发出来的直流电通过并网装置直接供二次供水泵房用电设备使用，控制器用于控制并网装置相关参数，提高发电效率。即本实用新型采用管道内的水流带动管道式发电装置发电，发电装置发的电供泵房用电设备使用，从而达到部分自给，由此减小泵房外部的能耗，提高经济性。
23.具体的，泵房节能装置的具体架构如图2所示：
24.在市政水管与管道式发电装置之间还设有手阀9，管道式发电装置与水箱之间还设有给水阀10，采用给水阀可以保证管道式直流永磁发电机较为平稳运行。
25.用户侧包括与水箱出水口通过管道连接的若干用户11，在水箱出水主管道上还设有加压泵12；加压泵用于增加水压，使水箱里的水能够输送给用户。
26.并网装置包括依次连接的逆变器13、并网柜14以及电源柜15，其中逆变器和并网柜均与控制器连接，并网柜还连接外部电源，电源柜与泵房内其余用电设备连接。管道式发电装置发出来的直流电通过逆变器后逆变成交流电，该交流电通过并网柜并入泵房电源柜，直接供二次供水泵房的其余用电设备使用，达到节能目的。
27.工作时，管道式发电装置安装在水箱进水主管上，利用管道内的水流带动管道式发电装置；发电机发出来的直流电通过逆变器后逆变变成频率50hz，电压380v交流电，该交流电通过并网柜并入泵房电源柜，直接供二供泵房用电设备使用。
28.以一个1000户居民小区为例，市政管网进水压力p1取值0.28mpa, 水箱进水管尾水水压p2预留0.03mpa,该小区日用水量v=1000户
×
4人/户
×
0.15m3/人=600 m3(0.15 m3/人为人均用水定额),泵房日耗电w0约为200kwh,发电系统效率η取85%。则装置日发电量值w1=（p1
‑ꢀ
p2）
×v×g×
η=34.7 kwh（g为重力加速度值9.8），节能率为w1/ w0=17.35%。
29.而随居民用水量越大，泵房耗电量就越高，而此时市政管网给水箱补水量也就越大，管道式发电装置发电量就越高；反之，当居民用水量减少时，进水流量变小，装置发出来的电量变小，而此时泵房用电量亦同步减少。因此管道式发电装置发出来的电完全可以被泵房消纳，而不需要外送，也不需要设置储能装置，从而节约了成本。泵房总用电量和管道式发电装置总发电量差值部分由并网柜连接的外部电源补充。
30.本实施例中管道式发电装置采用管道式永磁直流发电机，永磁直流发电机安装在水箱进水主管上，其具体结构如图3所示，包括机壳16、定子绕组17、永磁体18、涡轮19以及电机轴20，电机轴设置在机壳中心，涡轮位于机壳内，涡轮安装在电机轴上，机壳上集成有定子绕组，永磁体设置在涡轮边缘，与涡轮固定连接，呈环状分布，且为均匀、间隔分布。图3中永磁直流发电机a-a的剖面图如图4所示。
31.本实施例中的管道式直流永磁发电机，转子部分设计成新型涡轮结构，涡轮外缘嵌入高通量稀土永磁体，安装时定子绕组一端嵌入管道，定子绕组与管壁融为一体，由于水流带走定子绕组热量，绕组采用高密度绕组以提高效率。
32.以1000户小区为例，最大时用水量qh=1000户
×
4人/户
×
0.15m3/人
×
kh/24小时=60 m3/h(其中小时变化系数kh值取2.4)，发电装置额定功率pn=（p1
‑ꢀ
p2）
×
qh
×
g= 4kw。
33.本实用新型充分利用水箱进水管道压差能量，采用管道式永磁直流电机发电，并直接用于泵房机组（无需储能装置），实现节能；采用管道式发电装置结构，结构简单安装方
便；并通过给水阀的调节功能实现平稳发电。
34.实施例二：
35.本实施例在实施例一的基础上，增加了液位监测装置和温度传感器，温度传感器主要用于采集泵房环境温度，可以安装在泵房各个角落或需要重点监测温度的地方，监测泵房是否发生火灾事故。
36.其中液位监测装置包括安装在泵房地面上的第一液位传感器，用于监测地面液位数据，监测泵房是否出现水淹事故。
37.液位监测装置还包括安装在水箱内的第二液位传感器，第二液位传感器与控制器连接，实时监测水箱液位，通过第二液位传感器可以及时在用水高峰进行补水，以免发生水箱水量不足的情况，减轻用水高峰用水压力。
38.操作人员也可以根据水箱内液位情况，通过控制器调整逆变器和并网柜相关参数，提高发电效率。
39.以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。