资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共34页)
编号：501464
类型：共享资源
大小：1.52MB
格式：ZIP
上传时间：2015-11-08
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
30
积分
- 关 键 词：
-
机械毕业设计全套
- 资源描述：
-
XYY01-093@无负压供水方案设备设计,机械毕业设计全套
- 内容简介：
-
附录：文献翻译 中文翻译 城市供水系统 摘要 系统 包括供电线路和消费者的网络供水系统，其中 一 个是 监视消费者谁接收最少量的压力，一个是减压阀的压力调节系统（ PRV）相关联的一个先导阀，预先设定为标称输出压力，并包括一个微分控制阀（ DCV）的压力控制系统。拾取器单元被提供用于测量流 量 参数，指示在被监视的消费者的压力，从而发射出压力信号到控制器 ， 产生的控制信号响应于所述压力信号，以激活 DCV 的致动器，从而通过管的流速的直流电压，以便在被监视的消费者获得期望的压力， 从而 改变通过 PRV 的 流速。 供水系统 说明 本发明一般是在水的流量和压力控制的领域。更具体地说，本发明涉及用于供水网络的控制系统。本发明还涉及与系统和水控制方法使用的设备 . 发明背景 供水系统，例如市政水系统，典型地包括一个主电源线从水源供给（水容器，井，湖泊等）和泵送装置，用于推动该水通过管道网络，因此它可以下游达到各种消费者。 典型地，还设置有各种压力调节和控制装置，沿着管的网络，以监测水流量和降低水的压力，以这样的水平，一方面，保证各种系统等，有压力的正常运作激活，如灌溉系统的阀装置等，在另一 方面，将不通过过大的压力会损坏消费者的任何终端设备，例如爆管，太阳能热水器的损坏，并连接到水网（洗碗机，洗衣机等）等国产设备。压力过大也可能是从网络接收水工业设施有害的。 以下在本说明书和权利要求书中的术语“管网”指的是管道和从水源延伸至所述消费者设备。 供水系统的消费者可能是例如国内消费者，工业设施，公共和市政设施，农业的消费者，等等，所有这些都被本文所指的说明书和权利要求统称为“网络消费者”。 其中消费者的网络有至少一个消费者的位置处测得的压力是比在其他消费场所测量的压力下。这样，消费者可以是例如远程 1 ，由此产生压力损失，由于流经在升高的nts位置（高建筑物或山）长和分支管道（摩擦和压头损失） ，或消费者等 以下在说明书和权利要求中，一个或多个消费者在其最低压力的测量是被称为“监控用户” （也称为“临界消费者” ） 。 用水量在市政供水系统有变化的一天。消费量增加通常是在早上的时间测量（约 6 9 时），并再次在傍晚时分（约 7 9 点） 。然而，这些峰如有更改，例如在周末，在 DST ，季节变化，重大活动等重要体育赛事等的设置 它是水供给机构的关注，例如市政当局或水供给公司，所监视的消 费者接收水以最小的压力，例如说，约 2.5 个大气压，以确保各种压力激活设备正常运转和在生活用水设施，享受合理的压力，例如：水龙头，花洒等增加的压力在监控消费者必然需要在消费者更加显著压力增加上游，即使在压力高达有害的。 一方面，超压要求更强大的抽油机，更昂贵。第二，它需要一个管网能够承受这样的过压。再有就是超压，可导致损害上文已经提到的消费者的一个问题。 不仅如此，在管网不显著泄漏，如未成年人孔或管道元件接触不良，成为比例在压力增加显著，可能是其误入歧途的一些显著亏损淡水的原因。报告显示，新鲜水渗漏损 失率达到高达约 15 40 供应商的流量输送。 各种水压和控制系统是已知的。基本结构包括一个减压阀（ PRV） ，其功能通过压力装置或改变，以减少压力入口和出口处之间，不论流量的变化上游。几个这样的减压阀一般安装沿管网，如在 branchings 到郊区，毗邻主要消费设施，建筑物等 一个典型的 PRV包括入口端口在通过流路通过一个压力控制室管与出口端口流体连通之中。当压力控制腔加压时，流路被限制，从而限制所述入口和出口之间的流动，从而得到基本恒定的出口压力。 控制腔中的压力是由多种流量控制 装置，其最终成为用于通过控制腔室控制水流量的目的管辖。 根据一个现有技术实施例，提供了一种所谓的液压阀，其中所述压力腔室由具有恒定进气流量 Q1 连接在 PRV 的上游的节流孔口带电，并由具有一组标称的先导阀排出下游出口流量 Q2 连接说 PRV 。当 Q1 大于 Q2 内的增压控制腔中的压力增加，从而限制（或接近）的入口和 PRV 的出口，从而限制出口流动的 PRV 的的 Qout ，带来相应下降之间的流动通道在让出 PRV 的压力噘嘴。 按照不同的结构，而不是限制孔和先导阀，设置有连接到电控制器，由此水入口流量 Q1 和出口流 量 Q2 被控制，从而调控所述控制腔中的压力的螺线管（任选比例电磁铁） 。 按照仍然另一个实施例中的偏置室被装配到先导阀的柱塞对液压激活先导阀的内部隔膜。所述偏压室连接到上游的供水由此，先导阀的柱塞是可移动，以限制导阀的出口流量 Q2 。 nts又一控制系统是涉及嵌合偏压室上的导阀供给，由此，先导阀的调节构件可移位，从而限制导阀的出口流动 Q2 的调整部件。 根据一个上述溶液的实施例，提供了一种偏压室整体地装与先导阀。然而，控制电磁阀仍需要限制进口流量 Q1 和出口流量 Q2。 上述各控制系统的具有至少一个的几个不足之 处和缺点如下： 一发生故障的一个或两个电磁线圈呈现伪狂犬病毒无效。这可能会导致不希望的2 极端位置，第一个是完整的切断供水和第二被以为消费者提供一个压力，它等于高压的上游（如在 PRV 不履行其功能）中的一个，由此水供应商面临由于对消费者造成的损害故障责任。 二每一个可识别的压力或流量变化嗣继承激活螺线管据此关联的动力源正在迅速枯竭的 ; 三电磁阀和阀内组件的增加开口 /关闭可能导致系统容易出现故障。 四螺线管 的使用需要水的过滤在高级别（通常多达微米）。从而增加了维修的预期。 五一个重要因素是安装控制系 统改造中的选项。在大多数情况下，个别配件和设施都要求其提供的安装不符合成本效益。 六在低流速系统进入一个所谓的狩猎状态，系统是不成功的达到稳定状态。 七偏置室是一个需要精细调整和是易受污物敏感元素。 八该系统不提供任何旁路安排，由此这样一个系统的故障可能会导致该消费者将获得过高的压力，这可能导致损坏。 因此，这是本发明的一个反对是提供一种能够提供实质上所需的压力在被监视的消费者不管消费变化的供水控制系统，即通过该系统流速。甲在根据本发明的供水系统提供了在被监视的消费者在管道网络，也不管在消费或周期性这 种变化的突然变化测量无论其位置和水头损失的基本恒定的压力。 在根据本发明的另一个方面，提供了一种差动控制阀中通过消除这样的压力变化得到的恒定流速，尽管在管线压力的变化是有用的。 仍然在本发明的另一个目的是提供一种用于控制压力在一个供水系统，以便提供所需的压力在被监视的消费者的方法。 发明内容 本发明要求一个包括消费者的网络和一个压力调节系统，该系统中，尽管通过该系统的交替流动速率维持在所监视的消费者在期望的压力水平的压力水供给系统。 在根据本发明的一个方面，提供了一种包括一个电源线 和消费者的网络供水系 统，其中之一是一个监视的消费者谁接收最少量的压力，包括一个减压阀的压力调节系统nts（ PRV）与先导阀设定标称输出压力有关 ;并包括一个微分控制阀（ DCV ）的压力控制系统 ;一拾取单元，用于测量在被监视的消费者指示压力的流参数和发射的压力信号给控制器 ;所述控制器产生的控制信号响应于所述压力信号，以激活 DCV 的致动器，从而通过 DCV 管的流量，从而获得期望的压力在被监视的消费者，而不管通过 PRV 改变流速。 按照一个实施方案中，流参数是测量相邻的 PRV ，并转换成一个代表压力的压力信号在被监视的消费者，根据转换的计算流 速。并在根据另一实施例的流动参数是压力在被监视的消费者测定。 在流参数是流量，存在通常提供一个压力传感器，用于读取压力在 DCV 的出口线，以产生局部压力的信号，从而所述局部压力信号，压力信号在控制器进行了比较。 按照又一实施例中，供水系统还包括用于覆盖 DCV在直流电压的检测到的控制器（包括任何控制参数，如软件问题，控制信号错误等）和 /或发生故障时的旁路门。 在根据本发明的一个不同方面，提供了一种差动控制阀可用于压力控制系统中根据本发明。微分控制阀包括： 配有一个静态的入口，一个动态入口和阀出口的壳体 ; 控制腔 通过柔性隔膜将所述腔室分成一个第一腔室与静态入口连通，而第二腔室与所述阀口和一个控制流路，供应以实现之间的通信连通密封地隔开，所述第二腔室和所述进气的动态 ; 一个弹簧加载的堵塞件铰接与膜片和作为控制流路，响应差动柔性膜片的压力位移范围内可轴向移动； 和一个控制致动器，用于轴向移动所述堵塞件，从而通过控制流路，响应压力差超过柔性膜片和由致动器和弹簧施加一个相反的力来管理流。 根据一个特定的差动控制阀的一个实施例中，堵塞件是安装用于进行密封接合的流路中的相应的密封座的针型密封件 ;所述密封件和密封座基本上是相等的 锥形并且其中所述密封座和密封件之间的横截面流动面积正比相对于轴向的密封构件的位移。 本发明还涉及用于控制压力的水供给系统包括一个电源线 和消费者的网络，其中被监视的一个消费者谁接收最少量的压力 1 的方法 ;它包括一个减压阀（ PRV）配有一个先导阀预置到一个额定输出压力，其包括串联连接到所述控制阀，流量参数拾取单元的差动控制阀（ DCV ）的压力控制系统和一个压力调节系统一个控制器 ; 该方法包括以下步骤： （ i）测定在所监视的消费者指示压力的流参数和发射的压力信号到控制器 ; （ ii）由该控制器产生控制信号，所 述控制信号响应于所述压力信号的装置 ; （）在激活 DCV 的致动器的控制信号，从而通过管的直流电压的流速，从而通过先导阀来控制流量，以获得期望的压力在被监视的消费者，而不管通过 PRV 改变流率的。 在流参数是流量，该方法包括另外的步骤： nts（）测量流速相邻的 PRV 和发送流量信号至控制器 ; （ v）该流量信号转换成代表该压力的压力信号在被监视的消费者，根据转换的计算 ; （）测量局部压力在 DCV 的出口线，并产生一个相应的局部压力的信号 ; （ ）比较局部压力信号，压力信号，并产生相应的控制信号 （）返回到步骤（ ）。 有利的是，该供水系统装有一个旁通门重写 DCV ，使得在系统发生故障时，旁通打开，从而提供出口压力 Poutat 的 PRV 的出口与对应的标称输出压力设定在先导阀。 本发明还涉及供水系统，该系统能够处理也显著低流速，从而避免所谓的“摆动” ，即一种情况在其中一个典型的供水系统不能稳定其压力参数在低流速。 因此，提供了一种包括连接到至少一个消费者，其特征在于高流速路径和平行安装绕过低流量路径中的压力调节系统的线供水系统 ;说高流量路径包括一个高流量的压力（ HFPRV ）具有高额定流量输出和一个先导阀预设第一额 定输出压力相关的调节阀 ;并且包括一个控制器，一个微分控制阀（ DCV） ，拾取器单元，用于通过该系统测量流率的压力控制系统 ;所述低流量路径包括低流量压力（ LFPRV ），具有低流量额定输出和一个先导阀预设第二额定输出压力相关的减压阀 ;其特征在于，所述拾取器单元发射的流参数的信号，以生成一个响应控制信号来激活 DCV ，从而支配通过 DCV 流速的致动器的控制器 ;由此，当低于设定值的流量参数信号下降时，表示关闭直流电压将会导致在关闭 LFPRV 的 HFPRV 和模拟开放 ;而当流量参数超过所述预定值的 LFPRV 关闭，并且HFPRV 打开。 在流参数是之前或之后 HFPRV 测量的流量，但在此之前或低流控制电路的分支后，分别在 DCV 包括： 配有一个静态的入口和一个动态入口的壳体都在与先导阀预置为高额定输出压力的出口，以及阀出口流体连通的 HFPRV 的出口即流动连通 ; 控制腔通过柔性隔膜将所述腔室分成一个第一腔室与静态入口连通，而第二腔室与所述阀口和一个控制流路，供应以实现之间的通信连通密封地隔开，所述第二腔室和所述进气的动态 ; 一个弹簧加载的堵塞件铰接与膜片和作为控制流路，响应差动柔性膜片的压力位移范围内可轴向移动 ;和 致动器由控制 器控制，用于轴向移动所述堵塞件，从而通过控制流路，响应压力差超过柔性膜片和由弹簧和致动器施加一个相反的力来管理流。 附图的简要说明 为了理解本发明以及看看它是如何可以在实践中进行的，一些优选实施例现在将描nts述的，通过仅非限制性示例的方式，参考附图，其中： 图 1 是根据本发明一个实施例的水供应系统的示意图 ; 图 2 是一个示意图，表示在稍微更详细地示出的水供给系统的控制系统。 图 3A 3C 示出了用于流量控制系统在根据本发明的差动控制阀，其特征在于： 图 3A 示出处于闭合位置的阀 ; 图 3B 示出了处于部分打开位置的阀 ;和 图 3C 示出了在完全打开位置的阀 ; 图 4 示出根据本发明，在其关闭位置的阀的差动控制阀的实施例 ; 图 5 是按照一个不同的本发明实施例的水供应系统的示意图 ; 图 6 是用在供水系统中按照图 1 的实施例的控制系统的示意性表示。 图 7 是用于防止抖动，在具有供水系统协会按照本发明的控制系统的示意性表示。 本发明的详细说明 注意的是第一定向到图。参见附图 1 ，通过一个示意图，供水系统按照其代表了一种典型的市政供水系统的一个分支部分，本发明的方式示出。该系统包括管起始于水，例如，一个源的网络湖泊，水库，井等（未显示） 。水可 通过管网 20 通过一个或多个泵装置 24 或其它合适的装置装置被推进，如本身已知的，例如重力等流过管网中的水被泵入在基本上高压力，直到它到达分支部分在其中一个减压阀（ PRV） 26 被装配用于降低水的压力为每个邻域块或将变得显而易见下文更详细地也对总的 30 示出在图稍微详细的控制系统。 它是供水公司（通常是市等）的关注，所有的消费者沿着供电线路至少获得一定的额定压力，从而保证了各种压力激活设备的正常运作及功能，例如：喷头，阀门及过滤装置等，以及享受合理的压力和生活用水的设施，如点选淋浴等在另一方面，它是水供给公司的显 著关注的是在消费者的压力不会超过一定的标称压力，以便不可处引起的过压，例如损害管道（通常在太阳能集热器发生），显著泄漏等的爆裂 从 PRV 26 分支延伸到关闭管道干管 32 34 导致消费者包括几套房子 36 和市级或国内龙头 38 和 40 指定位于一座小山的顶部，并连接到主管 32 一显著远程用户的网络通过管路 42 ，在正常条件下，在这后一种消费者 40 监测的压力是最低的，由于长的管道到达其上（通过耦合摩擦和水头损失和支化的元素）和由于压头损失在视图的高度差异。消费者 40 被称为一个监测消费者（有时也被称为临界消费者） 。 进一步的讨论是针对一般用 30 控制系统，与正在做进一步的参考也图。 2， PRV 26包括耦合到一个上游主配管部分 20 和联接到下游的主配管 32 的出口 52 的入口 50 ，一种流路 56 的入口 50 和出口 52 密封由阀之间形成的 PRV 内构件 58 密封地接合在一个阀nts座 62 的 PRV 还包括与柔性膜片 66 沿轴向支承在阀构件 58 上形成一控制腔 64 。 的布置是这样的，加压压力室 64 使振动板 66 变形向下，将会导致阀构件 58 的朝阀座 62 相应的位移，从而限制或完全关闭流动通道 56 。减压压力室 64 的结果在阀构件的轴向位移 58 从阀座 62 脱开 ，从而重新打开该流动通道 62 。 控制腔 64 内的压力是由水引入或从腔室 64 排出的量管。控制旁通管线 72 连接到PRV 上游 74 在与入口压力 Pinwhich 对应与上游压力流体连通之中。装在控制旁通管路72 有一过滤器单元 78 和一个流量限制孔口 80 具有恒定的流速。延伸到控制腔 64 是一个压力控制线路 82 ，另外装在控制旁通管路 72 有具有额定出口压力，由螺杆式调速器88 手动调节的先导阀 86 。 延伸的先导阀 86 的下游侧，并连接到管部分 87 有一个差动控制阀（ DCV） ，其具有耦合到出口的减压阀 26 的 52 的出口 90 的直流 电压由电动致动器 92 。 DCV 90 的结构将更详细地解释参照图。 3 和 5。 该直流电压被耦合到 PRV 96 通过管段 94 与主配管 32 的压力功率输出的下游部分流动连通。 如可以看到的图。如图 1 所示，压力拾取单元 100 被安装在被监视的消费者 40 的部位，所述方法包括一个发射机，用于发射一个压力信号 PS 收款由控制器 108 拾取单元 100 。可以理解，而不是通过无线传输的压力信号 PS 通信装置，这个可进行通过其他手段，例如有线通信（如电话线，电力线，光信号等） 。控制回路经发出一个控制信号 CS ，它响应于所述压力信号 PS 和其中激活 DCV 的致动器 92 ，如将在下文中更详细地解释关闭。 A 中是不支持的闭环控制系统，供水系统通常会在白天几个压力下降，如在晚上通常是衡量在早上的时间消耗增加（约 6 9 时），再次的结果小时（约 7 9 点） 。然而，这些峰如有更改，例如在周末，在 DST ，季节变化，重大活动等重要体育赛事等。每一次的设置这样一个压降测量，所监测的消费者 40 将经历压力相当显著下降，可能对功能的影响一些家用设备，甚至影响生活质量。另一方面，为了补偿因压力在关键时间损失，该系统可以被编程，例如，以避免压力下降低于预定的最 小标称压力在所述监视的消费者。这样安排的结果是，在所谓的死亡时间为一天，即，它耗水量保持在最低限度（例如午夜后和凌晨）消耗的时间是在管道非常低，因此轻微泄漏，例如：在接口和耦合装置，例如 109 中所示。 1 ，或在国内或公共水龙头漏水，例如水龙头 38 将成为显著泄漏。 在根据本发明的供水系统中，如图所示的一个例子。 1 ，通过连续地监测压力在被监视的消费者 40 ，其中最小的标称压力被确定克服了这个问题。对应于压力拾取单元 100 测得的压力的压力信号被传输，且被控制器 108 的天线 113 。响应于压力信号ntsPS 时，控制 器产生一个控制信号 CS 到 DCV 90 的致动器 92 ，以从而打开或关闭通过一个流路的直流电压 90 ，使得 PRV 26 被连续地调整，以提供所需的压力在被监视的消费者 40 ，无论改变由于消耗的变化流速。 控制器 108 是预编程的或可编程的，以控制所述致动器 92 操作的预选范围内，从而不会耗尽电源（通常为电池） ，并降低由过度使用中发生的系统的洁具。因此，有利的是，该控制器 108 进行编程，以便产生一个控制信号 CS 对应的范围内的压力信号PS 的，以便只给例如显著压力变化的响应，控制信号 CS 就由控制器 108 产生只有当压力信号 从一定范围内的值离去。 每个时间的控制信号 CS 是由控制器 108 发出的，直流电压 90 的致动器 92 改变了DCV 的流动通道，由此控制水的流过管部分 94 的量，即在何种程度上压力室 PRV 26 64被加压，最终控制 PRV 26 的出口压力功率输出。 进一步注意现在被引导到图图 3A 到关注的差分控制阀（ DCV） 90，它是一种针型阀的特定设计图纸 3C 。 微分控制阀包括一个具有一个静态入口端口 136 （其在图 1 所示的控制系统的结构。 2 被连接到管部分 87 ）和一个动态入口 134 （壳体 132，它在控制系统的结构图2 还耦合 到管段 87 ） 。壳体 132 具有阀出口 140 （在图 1 的控制系统的结构。 2 耦合到延伸到 PRV 26 的出口管部 94 ）被进一步形成。 的直流电压 90 的内部形成有一控制腔室 144 通过一柔性膜片 146 ，其将控制腔分成上部，第一腔室 148 与所述静态入口 134 流动连通被密封地隔开，和一个较低的第二腔室 150 是在流与出口 140 连通。 甲流路 154 上形成有密封面 156 的流路 154 中的动态入口 134 和第二室 150 之间的连通，并且实际上用于实现动态的入口 136 和出口 140 之间的通信。的堵塞件 160 是铰接在 162 到振动板 146 ，并且包括相应的锥形密封座 156 （最好参见图 3C ），锥形密封部 164 。一个 O 形环 166 被设置为完整的密封。 堵塞件 160是一完全关闭位置和打开位置，其中流动通信的动态入口 134和出口 140之间实现之间的流动通道内轴向移动。 堵塞件 160 通常朝着密封接合的流动通道 154 的（闭合）由包括一个螺旋弹簧构件170 支承在一端靠在支撑板 172 装在堵塞件 160 的端部的致动机构 169 的手段和偏置在对可轴向移动的板件 174 安装在由轴承 178 和可转动的由致动器 92 的装置支承的螺纹杆 176 的相对端。 该布置使得杆 176 的旋转嗣继承板构件 174 ，从而增大或减小弹簧 174 的轴向力的轴向位移，从而导致支撑板分别堵塞件 160 朝向打开或关闭流动通道 154 和 172 的轴向位移。它可是理解的是这两个进气口，分别是静态的入口 136 和动态入口 134 被连接到相同的供水管线，因而同样压力。因此，第一腔室 148 与第二腔室 150 也同样施加压力nts导致隔膜 156 处于中立位置以外的致动机构 169 施加的轴向压力，压力的第二腔 150 内通过与转换弹簧 170 所施加的力入压力，基本上等于在第一室 148 中的压力。这种安排的结果是，该动态压力进行微分和流路的实际开口 由通过致动机构 169 ，即通过施加轴向压力管弹簧 170 和由致动器 92 施加的轴向位移的力。 谁，应当理解的是，堵塞件 160 可通过除致动机构 169 ，例如其它轴向移动由液压致动机构。等 在图 1 的位置。如图 3A 所示，直流电压 90 是在其所谓的关闭位置，其特征在于密封所述堵塞件 160 的部分 164 密封地接合座 156 以有效地关闭该流路 154 的图。如图 3B所示，直流电压 90 中示出，其中流动通道 154 被打开到一定程度，以实现动态的入口134 和出口 140 之间的通信，经由第二腔室 150 的部分打开的位置。可以理解，相应的锥形表面 156 和 164 产生足够宽的流路，其不易发生堵塞由砂，污垢等在图中的位置。如图 3C 所示，直流电压 90 中示出了一个完全开放的位置，其中，所述板构件 174 被完全缩回，并且基本上没有力由弹簧 170 施加，从而进行动态入口 134 和出口 140 之间的最大流量。 进一步注意向图。 4，其示出了根据其在原理上与图中所示的直流电压 90 基本相似的标号 190 在本发明的一个实施例的直流电压附图。图 3A-3C 中，驻留在入口端口的结构的主要区别。如见于图。如图 4 所示，壳体 194 包括一主入口 196 分割成一个动态的入口 198 和一个静态入口 200 通过管 204 组成的壳体 194 与主入口 196 连通。其他组件和构造的直流电压 190 是类似于那些在公开的与图中所示的直流电压 90 连接。图3A-3C 和后部被定向到的描述参照这些图。 进一步注意现在被引导到图 5 和 6 示出了水供给系统根据本发明的实施例。本实施例不同于图示，参照图前面的实施例。 1 和 2 ，特别是只要涉及的控制系统一般用 220 ，因此，在图 3-5 的实施例中的元件。 5 和 6 是与本实施例的在图中描绘的类似。 1 和 2中被指定以一个素相同的附图标记（ ）表示。 在本实施例中水被提供给一个镇供水郊区的多个房屋 225 ，某些工业设施 227 和公共设施 229 例如一幢办公大楼及构成所谓的监视消费者，其中测量的压力是最低的摩天大楼 230 。 不像在图 1 的实施例。 1 ，流量计 240 被装配在从 PRV 26 延伸的供给线 242 ，用于测量其在本案中是一个流量信号 FRS 其信号，然后传送到控制器 250 的流参数，流速信号转换在控制器 250转换成相应的代表驻留在被监视的消费者 230中的压力的压力信号，这是由其中基于经验和测量转换的流速信号转换成压力信号转换计算得到。响应于该 FRS （和与之对应的压力信号 PS ） CS 是在控制器 250 的控制 信号 CS 然后被引导到致动器 92 ，从而激活 DCV 90 的致动机构“一 DCV 90 所产生的控制信号 作为参考图前面解释的。图 3A-3C 。 nts此外，压力传感器 258 被装配在管路部分 94 的直流电压 90 和出口 52 的 PRV 26的 一个出口 140 之间延伸的“ 。压力感测压力仪表 258 发送一个普通的局部压力信号PS ，这是与由流量信号 FRS 得到以便关闭控制回路，从而提供更精确的控制回路经转换的压力信号进行比较。 按照图 1 的实施例的结构。图 5 是这样的感测到由流量计 240 的流量增加时，相应的流速信号 FRS 被 发送，由此相应的压力信号，可以得到，在向其中一个控制信号 CS是由控制器 250 产生响应，从而向控制器 250 致动所述致动器 92的直流电压 90 ，从而排出 PRV 26的压力室通过 PRV ，从而增大流量并提供增加的需求，例如在高峰时段如上文所述。 然而，当流量感测到在流量计 240 减小，相应的控制信号 CS 是由控制器 250 传送到 的直流电压 90的致动器 92 上，从而关闭流路及其由此 PRV 26的压力室是加压到PRV 26的流路的作用，从而限制。 图 1 的实施例。图 6 示出，其包括相同的元件在图 1 的控制系统 30 通 常指定 260的控制系统。 2 ，因此类似的元件被标以由一个双撇号表示区分相同的参考号码。 图 1 的控制系统 260 。 6 包括一个额外的旁路门 264 覆盖 DCV 90 “与电操作的栅极 268 ，典型地是通过控制线 270 向控制器 108 连接的线圈” 。 该安排是这样的：当系统检测有故障的位置，例如断弹簧的直流电压或有错误的控制器 108 “ ，电容器 274 安装在控制器 108 ”的被排出到激活螺线管 268 ，从而旁通门 264 将打开，以便覆盖 DCV 90 “ 。在打开覆盖栅极 264 的直流电压 90 “变为无效，由此，先导阀 86 ”被直接连接到出口 96 “ PRV 26 ” 。 很明显，如图旁通门 264 。 5 月 6 日，以及被应用到参考图中所公开的类型的控制系统。 5 ，此外，可以理解，而不是由放电电容器 274 激活螺线管 268 ，一个超驰控制信号 ORCS 可以由控制器 108 “的某种故障状态被检测到的每个时间产生的。例如，在情况下任何信号没有收到或由控制器，电源故障，关心 DCV （弹簧例如破损） ，软件问题等更使机械故障传输的通信问题，而不是一个螺线管激活的栅极，其它装置可以被用于在打开门，诸如，例如，液压或气动装置。 现在转向图。 7 ，其中示出了控制系统中根据本发明的一个实施方案中，通常指定为 300 ，在图 1 的实施例。 7 ，元件其与图所指的元素相对应。 2 中给出了 200 移位相同的参考号码。控制系统 300 是特别适合处理在本领域中被称为狩猎，其中通过电源线 332的流动是显著低并且其中所述减压阀 326是不能够提供稳定的电源插座的情况下压力。发生这种情况时，特别由于 PRV 326 被设计用于处理高流速和其中所述阀构件358 相对于阀座 62的微不足道的位移，使该装置不稳定。 这种情况可通过提供一个控制系统 300 如图克服。 7 包括一种高流动控 制电路 319和一个低流控制电路 321 。高流动控制电路 319 包括一个高流量压力调节阀 HFPRV 326nts装有类似于结合图所公开的控制系统。 2 ，即包括一个过滤器单元 378 ，一个限流孔380 ，压力控制线 382 ，先导阀 386 和一个直流电压 390 。控制器 408 被提供用于管DCV 390的致动器 392并进一步接收的流量信号 FR感测由流量计 325安装为通过该系统测量的总流量。流量计 325 可装配之前或之后的 HFPRV 326 ，但在此之前或分别低流控制电路 321 ，对分支后。 低流量压力控制电路 LFPRV指定 321实际上是在管道系统覆盖大流量的压力通过从上游入口管 320 延伸的管段 327 和下游连接到主供应管线 332 的出口管段 329 调节阀HFPRV 326 。低流量压力调节阀 LFPRV 331 嵌合沿着装有包括类似的元件，即一个过滤单元 333 ，流动限制孔 335 和连接在 LFPRV 331 的下游处 339 的先导阀 337 ，低压控制电路 321 的旁路。节流孔 335 和导阀 337 之间延伸的是连接到所述压力室中的 LFPRV 331 347 ，类似于高流量压力控制电路 319 的结构和控制系统一般用 30 的压力控制线341 图。 2 。 按照 图 1 的实施例的结构。图 7 是这样的流速连续地通过流量计 325 发出一个流量信号 FR 到控制器 408 监视。在检测到流量下降到低于最小阈值时，控制器 408 产生一个控制信号 CS 到致动器 392 该直流电压 390 ，从而压缩从而通过 DCV 390 关闭流量的DCV 的螺旋弹簧，其结果是，水不再通过导阀 386 流动，由此控制腔 HFPRV 326 的 364是高度加压，从而关闭流路正如已经提到的 HFPRV 326 由阀构件 358 ，流量计 335 可被定位在适合于通过该系统测量的总流量的任何位置。 其结果是，压力下降时的 LFPRV 331 的出口 339 ，在该先导阀 337 ，从而使流动通道穿过其打开通过旁路在低流率，以促进水的流量的设定压力以下。 控制系统 300 返回到其高流速电路，当流量计 325 产生对应于具有高流速信号（规定的阈值之前）到控制器 408 从而产生一个控制信号到致动器 392 的流量信号直流电压390 ，从而打开其流道，从而导致开 HFPRV 326 ，同时关闭 LFPRV 331 。 nts(12) United States Patent US007201180B2 (10) Patent N0.: US 7,201,180 B2 Ephrat et a1. (45) Date of Patent: Apr. 10, 2007 (54) WATER SUPPLY SYSTEM 4,364,408 A 12/1982 Griswold 4,562,552 A 12/1985 Miyaoka (75) Inventors: Uri Ephrat, Givat Ela (IL); Abraham 5,460,196 A * 10/1995 Yonnet . . 137/12 Gleichman, MaAlot Tarshiha (IL) 5,660,198 A * 8/1997 McClaran . . . . 137/12 6,112,137 A * 8/2000 McCarty et al. . . 700/301 (73) Assignee: Optimus Water Technologies Ltd., MaAlot Tarshiha (IL) ( * ) Notice: Subject to any disclaimer, the term of this patent is extended or adjusted under 35 U.S.C. 154(b) by 355 days. (21) Appl. No.: 10/498,834 (22) PCT Filed: Dec. 19, 2002 (86) PCT No.: PCT/IL02/01023 371 (O0) (2), (4) Date: Jun. 14, 2004 (87) PCT Pub. No.: WO03/057998 PCT Pub. Date: Jul. 17, 2003 (65) Prior Publication Data US 2005/0016593 A1 Jan. 27, 2005 (30) Foreign Application Priority Data Jan. 8, 2002 (IL) . . 147506 (51) Int. Cl. G05D 16/20 (2006.01) (52) US. Cl. . . 137/14; 137/487.5; 137/488; 251/29; 251/30.01 (58) Field of Classi?cation Search . . 137/ 14, 137/12, 487.5, 488; 251/29, 30.01 See application ?le for complete search history. (56) References Cited U.S. PATENT DOCUMENTS 4,200,911 A * 4/1980 Matsumoto . . 700/28 24 FOREIGN PATENT DOCUMENTS EP 1 126 089 A2 8/2001 JP 11256624 A * 9/1999 JP 2001280597 A * 10/2001 OTHER PUBLICATIONS Christine Chan, Development of an Intelligent Control System for a Municipal Water Distribution Network, 1999 IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. * cited by examiner Primary ExamineriRamesh Krishnamurthy (74) Attorney, Agent, or F irmiThe Nath LaW Group; Jerald L. Meyer; Derek Richmond (57) ABSTRACT A Water supply system comprising a supply line and a network of consumers, one of Which being a monitored consumer Who receives the least amount of pressure, a pressure regulation system comprising a pressure reducing valve (PRV) associated With a pilot valve preset to a nominal output pressure and a pressure control system comprising a diiferential control valve (DCV). A pickup unit is provided for measuring a How parameter indicative of the pressure at the monitored consumer and emitting a pressure signal to a controller generating in turn a control signal responsive to the pressure signal to activate an actuator of the DCV thereby governing the How rate through the DCV, so as to obtain desired pressure at the monitored consumer, regard less of altering ?oW rate through the PRV. 21 Claims, 9 Drawing Sheets ntsU.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 1 0f 9 US 7,201,180 B2 cor _.0_u_ 8 OJ Nml/ AHA 2: n L / / I1 mm mm NM vm $3 $0 Y. 2 “a 8 Fa Ham mama _ , u m a n ” 8 / ., . , _ “ .q t L 1 A8 A3 a U ml _ _ n _ 8 W 5 om ntsU.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 2 0f 9 US 7,201,180 B2 N E g a mm mm S bl AM Goa _l _ a wm 8) w2/ Nm/ om mm mm L8 om CI .MN nts2 B 0 00 1. 1 m 7, S U 4 5 1 4 1. U.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 3 0f 9 132 164 134 170 FIG. 3A ntsUS 7,201,180 B2 /9O 0 154 132 U.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 4 0f 9 134 164 172 169 170 4 7 4| 178 176 FIG. 3B ntsntsU.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 6 0f 9 US 7,201,180 B2 200 190 204 196 198 194 FIG. 4 ntsU.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 7 0f 9 US 7,201,180 B2 FIG. 5 ntsU.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 8 0f 9 US 7,201,180 B2 .GE www EN p ntsU.S. Patent Apr. 10, 2007 Sheet 9 0f 9 US 7,201,180 B2 386 2. 380 378 337 335 333 341 321 339 FIG. 7 331 374 327 ntsUS 7,201,180 B2 1 WATER SUPPLY SYSTEM FIELD OF THE INVENTION The present invention is generally in the ?eld of Water How and pressure control. More particularly the invention is concerned With a control system for a netWork of Water supply. The invention is also concerned With a device used With the system and With a Water control method. BACKGROUND OF THE INVENTION A Water supply system, eg a municipal Water system, typically comprises a main supply line fed from a source of Water (Water reservoir, Well, lake, etc.) and pumping means for propelling the Water through a netWork of pipes so it can reach various consumers doWnstream. Typically, there are also provided various pressure regu lating and control means along the pipes netWork in order to monitor the Water How and to reduce pressure of Water to such a level that Will, on the one hand, ensure proper functioning of various systems Which are pressure activated, e.g. irrigation systems valving means, etc. and, on the other hand, Will not damage any end equipment of the consumers by excessive pressure, e.g. burst of pipes, damage of solar heaters, and other domestic equipment connected to the Water netWork (dishwashers, Washing machines, etc.). Excessive pressure may also be harmful for industrial facili ties receiving Water from the netWork. Hereinafter in the speci?cation and claims the term “pipe netWor ” refers to the piping and installations extending from the Water source to the consumers. The consumers of a Water supply system may be for example domestic consumers, industrial facilities, public and municipal facilities, agricultural consumers, etc., all of Which being referred to herein in the speci?cation and claims collectively as a “network of consumers”. Among the netWork of consumers there is at least one consumer at a location Where the measured pressure is loWer than the pressure measured at the other consumer sites. Such a consumer may be for example a remote one Whereby pressure loss occurs oWing to How through a long and branching pipeline (friction and head loss), or a consumer at an elevated location (high building or on a mountain) etc. Hereinafter in the speci?cation and claims, the one or more consumer at Which loWest pressure is measured is referred to as a “monitored consumer” (also knoWn as a “critical consumer”). Water consumption in a municipal Water supply system varies throughout the day. Increased consumption is typi cally measured at the morning hours (betWeen about 6 and 9 am.) and again in the evening hours (betWeen about 7 and 9 pm.) HoWever, these peaks are subject to changes, eg at Weekends, upon setting of DST, season changes, major events such as an important sports match, etc. It is the concern of the Water supplying authority, for example a municipality or a Water supplying company, that the monitored consumer receives Water at a minimal pres sure, say for example, about 21/2 atmospheres so as to ensure proper functioning of various pressure activated equipment and to enjoy reasonable pressure at a domestic Water facili ties, e.g. taps, shoWers, etc. Increasing the pressure at the monitored consumer Will necessarily entail a much more signi?cant pressure increase at consumers upstream, even as much as harmful over pressure. For one thing, over pressure demands more poWerful pumping units and is more costly. Second, it requires a pipe 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2 netWork that can Withstand such overpressure. Then there is a problem of over pressure Which can cause damage to the consumers as already mentioned above. Even more so, non-signi?cant leaks in the pipe netWork, e.g. minor holes or poor connections of piping elements, become proportionally signi?cant upon pressure increase and may be the reason for some signi?cant loss of fresh Water Which goes astray. Reports shoW that rates of loss of fresh Water by leaks reach as much as about 15 to 40% of a suppliers ?oW delivery. A variety of Water pressure and control systems are knoWn. A basic arrangement comprises a pressure reducing valve (PRV) Which functions to reduce pressure betWeen an inlet and an outlet thereof, regardless of How changes through the device or change of pressure upstream. Several such PRVs are typically ?tted along a pipe netWork, eg at branchings to suburbs, adjacent major consuming facilities, buildings, etc. A typical PRV comprises an inlet port being in How communication With an outlet port via a How passage governed by a pressure control chamber. When the pressure control chamber is pressuriZed, the How passage is restricted to thereby restrict ?oW betWeen the inlet and the outlet port so as to obtain essentially constant outlet pressure. Pressure Within the control chamber is governed by various ?oW control means Which eventually serve for the purpose of controlling the Water ?oW rate through the control chamber. In accordance With one prior art embodiment there is provided a so-called hydraulic valve, Wherein the pressure chamber is charged by a restriction ori?ce having a constant inlet flow rate Ql connected upstream of the PRV and is discharged by a pilot valve having a set nominal outlet ?oW Q2 connected doWnstream of said PRV. When O1 is greater than Q2 the pressure Within the pressurized control chamber increases to thereby restrict (or close) the How passage betWeen the inlet port and the outlet port of the PRV to thereby restrict the outlet ?oW Q01” of the PRV, entailing a corresponding drop in out let pressure Pout of the PRV. In accordance With a different arrangement, rather than the restriction ori?ce and the pilot valve, there are provided solenoids (optionally proportional solenoids) connected to electric controllers, Whereby Water inlet ?oW Q1 and outlet ?oW Q2 are controlled to thereby govern pressure Within the control chamber. In accordance With still a different embodiment a bias chamber is ?tted onto a plunger of the pilot valve for hydraulically activating an internal diaphragm of the pilot valve. Said bias chamber is connected to an upstream Water supply Whereby a plunger of the pilot valve is displaceable to restrict the outlet ?oW Q2 of the pilot valve. Still another control system is concerned With ?tting a bias chamber onto an adjusting member of a pilot valve supply Whereby the adjusting member of the pilot valve is displaceable so as to restrict the outlet ?oW Q2 of the pilot valve. In accordance With an embodiment of the above solution, there is provided a bias chamber integrally ?tted With the pilot valve. Nevertheless, control solenoids are still required for restricting the inlet ?oW Q1 and the outlet ?oW Q2. Each of the above control systems have at least one of several de?ciencies and draWbacks as folloWs: i. Malfunctioning of one or both the solenoids renders the PRV inactive. This may result in one of tWo undesired extreme positions, the ?rst being complete cut-off of the Water supply and the second being providing the consumers With a pressure Which is equal to high ntsUS 7,201,180 B2 3 pressure upstream (as the PRV does not ful?l its function) whereby the Water supplier is exposed to malfunctioning liability oWing to damages caused to consumers. ii. Every recognizable pressure or ?oW change entails activation of the solenoids Whereby an associated poWer source is rapidly exhausted; iii. Increased openings/closing of the solenoids and valve components may render the system vulnerable to mal function. iv. Usage of solenoids requires ?ltration of the Water at a high level (typically as much as microns). Thus increased maintenance is expected. v. An important factor is the option to install the control system in retro?t. In most cases individual ?ttings and installations are required Which render the installation not cost effective. vi. At loW ?oW rates the system enters a so called hunting state Where the system is unsuccessful in reaching a steady state. vii. The bias chamber is a sensitive element requiring ?ne adjustments and being susceptible to dirt. viii. The systems does not offer any bypassing arrange ments, Whereby malfunctioning of such a system may result in that the consumer Will receive excessively high pressure, Which may cause damage. It is thus an objection of the present invention to provide a Water supply control system capable of providing essen tially desired pressure at the monitored consumer regardless changes in consumption, i.e. ?oW rate through the system. A Water supply system in accordance With the invention pro vides for essentially constant pressure measured at the monitored consumer regardless of its location and head loss in the piping netWork and also regardless of sudden changes in consumption or periodic such changes. In accordance With another aspect of the present invention there is provided a differential control valve useful in obtaining a constant ?oW rate in spite of pressure changes in the line by eliminating such pressure alterations. Still a further object of the present invention is to provide a method for controlling pressure at a Water supply system so as to provide desired pressure at a monitored consumer. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention calls for a Water supply system comprising a netWork of consumers and a pressure regulat ing system Which in spite of alternating ?oW rate through the system maintains the pressure at the monitored consumer at a desired pressure level. In accordance With one aspect of the invention there is provided a Water supply system comprising a supply line and a netWork of consumers, one of Which being a moni tored consumer Who receives the least amount of pressure, a pressure regulation system comprising a pressure reducing valve (PRV) associated With a pilot valve preset to a nominal output pressure; and a pressure control system comprising a differential control valve (DCV); a pickup unit for measur ing a ?oW parameter indicative of the pressure at the monitored consumer and emitting a pressure signal to a controller; said controller generating a control signal respon sive to the pressure signal to activate an actuator of the DCV thereby governing the ?oW rate through the DCV, so as to obtain desired pressure at the monitored consumer, regard less of altering ?oW rate through the PRV. In accordance With one embodiment, the ?oW parameter is ?oW rate measured adjacent the PRV and converted into 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4 a pressure signal representative of the pressure at the moni tored consumer, based on conversion calculations. And in accordance With another embodiment the ?oW parameter is pressure measured at the monitored consumer. Where the ?oW parameter is ?oW rate, there is typically provided a pressure pickup for reading pressure at an outlet line of the DCV to generate a local pressure signal, Whereby said local pressure signal and the pressure signal are com pared at the controller. In accordance With still another embodiment, the Water supply system further comprises a bypass gate for overriding the DCV in case malfunction of the DCV and/or of the controller is detected (including any control parameters eg softWare problems, control signal errors etc.). In accordance With a different aspect of the present invention, there is provided a differential control valve useful in a pressure control system in accordance With the present invention. The differential control valve comprises: a housing ?tted With a static inlet, a dynamic inlet and a valve outlet; a control chamber sealingly partitioned by a ?exible diaphragm dividing the chamber into an a ?rst chamber communicating With the static inlet, and a second chamber communicating With the valve outlet and With a controlled ?oW passage serving to effect communication betWeen said second chamber and said dynamic inlet; a spring loaded obturating member articulated With the diaphragm and being axially displaceable Within the con trolled ?oW passage responsive to differential pressure dis placement of the ?exible diaphragm; and a controlled actuator for axially displacing the obtu rating member thereby to govern ?oW through the controlled ?oW passage responsive to differential pressure over the ?exible diaphragm and an opposing force imparted by the actuator and the spring. In accordance With one particular embodiment of the differential control valve the obturating member is a needle type sealing member ?tted for sealing engagement With a corresponding sealing seat of the ?oW passage; said sealing member and sealing seat being essentially equally tapered and Where cross-sectional ?oW area betWeen the sealing seat and the sealing member is proportional With respect to axial displacement of the sealing member. The invention is further concerned With a method for controlling pressure at Water supply system comprising a supply line and a netWork of consumers, one of Which being a monitored consumer Who receives the least amount of pressure; a pressure regulation system comprising a pressure reducing valve (PRV) ?tted With a pilot valve preset to a nominal output pressure, a pressure control system compris ing a differential control valve (DCV) connected in series to said pilot valve, a ?oW paramet
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号