Способ управления запасом воды
Изобретение относится к области автоматического управления системой запаса воды для бытовых и технических нужд и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве. Способ состоит в управлении системой запаса воды, содержащей емкость запаса воды, подающий насос, расходный насос и устройство управления. Систему запаса воды дополняют датчиком уровня в емкости запаса воды, выходными сигналами которого являются верхний уровень (ВУ), средний уровень (СУ), уровень неотложных нужд (УНН), уровень сухого хода (СХ), датчиком уровня источника воды, выходными сигналами которого являются верхний уровень источника (ВУИ), нижний уровень источника (НУИ), уровень сухого хода источника (СХИ), а также датчиками из следующего состава: включения расходного насоса, перелива, затопления, температуры воды, температуры воздуха, счетчиками расхода воды из водопровода и из источника, оборудованными импульсными датчиками, реле протока. Производят комплексное управление системой запаса воды посредством системы управления следующим образом: отключение расходного и подающего насосов является приоритетным по отношению к включению. При уровне в емкости запаса воды от ВУ до УНН включение расходного насоса разрешают. При уровне в емкости запаса воды от УНН до СХ включение расходного насоса производят только в режиме ручного управления, под контролем потребителя. При снижении уровня в емкости запаса воды ниже СХ работу расходного насоса запрещают. При уровне в емкости запаса воды меньше или равном СУ, а уровне в источнике больше ВУИ подающий насос включают. При уровне в источнике ниже НУИ подающий насос отключают. При уровне в источнике ниже СХИ подающий насос отключают и блокируют его включение. При срабатывании датчика затопления работу расходного насоса запрещают, а подающий насос отключают. При увеличении уровня в емкости до ВУ подающий насос отключают. В случае срабатывания датчика перелива подающий насос отключают. При наличии сигнала датчика работы расходного насоса в течение длительного времени расходный насос отключают. В случае срабатывания датчика температуры воды включают ее подогрев. В случае срабатывания датчика температуры воздуха включают его подогрев. В случае отсутствия сигналов импульсных датчиков наполнения емкости запаса воды в течение длительного времени сигнализируют потребителю об отсутствии обновления воды. Обеспечивается экономия воды, поддержание уровня в емкости запаса воды на максимально возможном значении, повышение срока службы и безаварийной работы подающего и расходного насосов, также обеспечивается запас воды на неотложные нужды, контроль длительного хранения воды без обновления, защита элементов системы от перелива, утечек, неорганизованного расхода воды, снижение температуры воды и окружающего воздуха ниже опасной для замерзания. 1 ил.
Изобретение относится к области автоматического управления системой запаса воды для бытовых и технических нужд и может быть использовано в промышленности, сельском хозяйстве, а также в жилищно-коммунальном хозяйстве. Система запаса воды состоит из емкости запаса воды, подающего и расходного насосов, а также системы управления. Предлагаемый способ управления запасом воды наиболее применим в тех случаях, когда дебит скважины, колодца (далее - источника) воды малый или неравномерный, что вызывает необходимость управления запасом и расходом воды.
Известны способы управления подающим и расходным насосами системы управления запасом воды посредством их устройств автоматического управления, таких как реле давления, PS-02C, инструкция по эксплуатации: http://www.vseinstrumenti.ru/instructions/514238.pdf. реле протока ООО «НПП «ПРОМЫШЛЕННАЯ АВТОМАТИКА», инструкция по эксплуатации: http://www.promav.ru/technical-support/dokumentatsi/rp.pdf.
Известны способы защиты подающего и расходного насосов системы управления запасом воды посредством реле сухого хода, например датчик сухого хода PS-7, руководство по эксплуатации: https://belamos24.ru/wadata/public/site/techpassport/passport%20instrukcia%20belamos%20ps-7.pdf.
Известны также способы защиты компонентов систем водоснабжения от протечек и перелива, например система Аквасторож Эксперт, руководство по эксплуатации http://аквасторож.рф/pdf/instruction_EXPERT.pdf.
Существенным недостатком перечисленных способов является то, что они не обеспечивают комплексного управления системой запаса воды. Каждая из перечисленных систем выполняет определенные функции и связь между системами затруднена, либо невозможна.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению и принятым за прототип является способ управления системой запаса воды, использованный в логическом контроллере САУ-У компании ОВЕН г. Москва, позволяющий, согласно руководству по эксплуатации http://www.owen.ru/uploads/re_sau-u_1693.pdf. стр. 78-81 осуществлять в системе запаса воды управление как подающим, так и расходным насосами в соответствии с сигналами датчика уровня основной емкости и датчика уровня источника.
Существенным недостатком известного способа является отсутствие контроля аварийных ситуаций оборудования системы запаса воды таких как аварии расходного и подающего насосов, утечек, неорганизованного расхода воды, снижения температуры воды ниже опасной для замерзания.
Вторым существенным недостатком известного способа является отсутствие контроля длительного хранения воды без обновления, приводящее к потере ее качества вплоть до непригодности для использования.
Третьим существенным недостатком известного способа является отсутствие возможности обеспечения минимального количества включений подающего насоса, необходимого для увеличения его срока службы. Известный способ обеспечивает отключение подающего насоса в случае снижения уровня в источнике ниже допустимого, что является функцией защиты насоса от холостого хода. При этом, в известном способе, датчик уровня в источнике не имеет гистерезиса, что в случае снижения уровня источника приведет к недопустимо частым срабатываниям подающего насоса.
Четвертым недостатком известного способа является отсутствие функции хранения запаса воды на неотложные нужды. Указанная функция позволяет обеспечить наличие запаса воды при условии экономного расхода в случае длительного ее отсутствия в источнике.
Целью предлагаемого изобретения, альтернативного известному решению является обеспечение существенной экономии воды, поддержание уровня в емкости запаса воды на максимально возможном значении, повышение срока службы и безаварийной работы подающего и расходного насосов, обеспечение запаса воды на неотложные нужды, контроль длительного хранения воды без обновления, обеспечение защиты элементов системы от перелива, утечек, неорганизованного расхода воды, снижения температуры воды и окружающего воздуха ниже опасной для замерзания. Таким образом решается техническая проблема расширения арсенала технических средств управления запасом воды посредством комплексного управления системой запаса воды.
Указанная цель достигается тем, что систему запаса воды дополняют датчиком уровня емкости запаса воды, выходными сигналами которого являются верхний уровень (ВУ), средний уровень (СУ), уровень неотложных нужд (УНН), уровень сухого хода (СХ), а также датчиками из следующего состава: включения расходного насоса, перелива, затопления, температуры воды, температуры воздуха, счетчиками расхода воды, оборудованными импульсными датчиками, реле протока, наполнения емкости запаса воды. При этом производят комплексное управление системой запаса воды посредством системы управления следующим образом:
При уровне в емкости от ВУ до УНН включение расходного насоса разрешают. При уровне в емкости от УНН до СХ, включение расходного насоса производят только в режиме ручного управления, под контролем потребителя. При снижении уровня в емкости до СХ и ниже, работу расходного насоса запрещают. В случае срабатывания датчика затопления работу расходного насоса запрещают. Включение расходного насоса производят посредством его устройства автоматического включения, например реле давления, при наличии разрешения на включение.
При снижении уровня в емкости ниже ВУ, подачу воды в емкость разрешают. При увеличении уровня в емкости до ВУ, подачу воды в емкость запрещают. В случае срабатывания датчика перелива или датчика затопления подачу воды в емкость запрещают. При наличии сигнала датчика работы расходного насоса в течении длительного времени, например 30 минут, делают вывод о наличии аварийной ситуации: неисправности насоса, неконтролируемого расхода воды, утечке и расходный насос отключают. В случае срабатывания датчика температуры воды включают ее подогрев. В случае срабатывания датчика температуры воздуха, включают его подогрев. В случае отсутствия сигналов импульсных датчиков счетчиков расхода воды в течение длительного времени, например 10 суток, сигнализируют потребителю об отсутствии обновления воды.
Для заполнения емкости запаса воды из скважины, колодца или иного водоема, систему запаса воды дополняют датчиком уровня источника воды, выходными сигналами которого являются верхний уровень источника (ВУИ), нижний уровень источника (НУИ), уровень сухого хода источника (СХИ). При этом включение подающего насоса производят, когда уровень в емкости меньше или равен СУ, а уровень в источнике равен или больше ВУИ. В этом случае к моменту включения подающего насоса имеется достаточный объем воды в источнике и необходимый объем свободного пространства в емкости запаса воды. Когда уровень емкости достигнет ВУ, или уровень источника станет ниже НУИ, подающий насос отключают. Таким образом обеспечивают существенное повышение срока службы подающего насоса за счет минимального количества его включений и оптимальное заполнение емкости запаса воды. Согласно предлагаемому способу, срабатывание датчика СУ при снижении уровня в емкости происходит, когда имеется необходимый объем пустого пространства в емкости. Требуемое срабатывание датчиков СУ, ВУИ и НУИ получают в результате установки их на соответствующих уровнях.
При снижении уровня в источнике ниже НУИ, подающий насос отключают. При снижении уровня в источнике ниже СХИ, подающий насос отключают и блокируют его включение.
При дополнении системы запаса воды наполнением емкости запаса воды из водопровода с ограничением перелива электромагнитным или поплавковым клапаном, заполнение емкости водопроводной водой является приоритетным. В случае недостаточного давления водопроводной воды, при уровне источника выше ВУС и снижении уровня емкости ниже СУ, автоматически включают подающий насос и наполняют емкость водой из источника. Таким образом обеспечивают максимальное заполнение емкости запаса воды.
При дополнении системы запаса воды счетчиками расхода воды, оборудованными импульсными датчиками осуществляют контроль обновления воды в емкости, а так же коммерческий и технический учет расхода воды, что является дополнительным преимуществом предлагаемого способа.
Для более полного раскрытия сущности изобретения на Фиг. представлена функциональная схема возможной реализации предлагаемого способа управления запасом воды. В соответствии с Фиг., система запаса воды содержит емкость запаса воды 1, подающий трубопровод 2, подающий насос 3, расходный трубопровод 4, расходный насос 5, датчик уровня емкости 6, датчик уровня источника 7, систему автоматического управления 8, счетчик расхода водопроводной воды 9, счетчик расхода воды из источника 10, поплавковый клапан 11, датчик перелива 12, датчики затопления 13, датчик температуры воды в емкости 14, датчик температуры воздуха 15, датчик работы расходного насоса 16, реле протока 17, источник воды 18.
Согласно предлагаемому способу, система работает следующим образом: отключение расходного и подающего насосов в случае аварии является приоритетным по отношению к включению. При наличии свободного объема в емкости запаса воды 1, когда положение датчика уровня в емкости 6 меньше или равно СУ и необходимого объема воды в источнике 18, когда положение датчика уровня источника 7 равно или больше ВУИ, подающий насос 3 включают и наполняют емкость 1 через подающий трубопровод 2 до уровня ВУ. При увеличении уровня в емкости 1 до ВУ, подающий насос 3 отключают. Таким образом обеспечивают минимальное число срабатываний подающего насоса 3, и, следовательно, повышение его срока службы и безаварийной работы.
Одновременно производят заполнение емкости запаса воды 1 водопроводной водой с ограничением перелива поплавковым клапаном 11. При расходе воды и незначительном снижении уровня относительно ВУ, поплавковый клапан 11 открывается и происходит заполнение емкости 1. Таким образом в емкости запаса воды 1 поддерживают уровень на максимально возможном значении.
При уровне в емкости запаса воды 1 выше УНН работу расходного насоса 5 разрешают. При уровне в емкости 1 ниже или равном УНН работу расходного насоса 5 разрешают только в режиме ручного управления под контролем потребителя. Таким образом обеспечивают запас воды на неотложные нужды.
Включение расходного насоса при наличии разрешения на включение происходит под управлением его устройств автоматического управления при наличии расхода воды потребителем через расходный трубопровод 4.
При работе подающего насоса 3 контролируют состояние счетчика расхода воды из источника 10, и если импульсы счетчика отсутствуют в течении времени, например 5 секунд, то подающий насос отключают и блокируют его включение. Таким образом обеспечивают защиту подающего насоса при его аварии, повышение его срока службы.
Если датчик работы расходного насоса 16 включен, а реле протока 17 расходного насоса 5 выключено в течении времени, например 5 секунд, то отключают расходный насос. Таким образом обеспечивают защиту расходного насоса при его аварии, повышение его срока службы и безаварийной работы.
Система автоматического управления 8 осуществляет счет импульсов счетчика водопроводной воды 9 и счетчика воды из источника 10. В случае отсутствия импульсов счетчиков в течении длительного времени, система автоматического управления информирует потребителя об отсутствии обновления воды и возможной потери ее качества.
Если реле протока 17 расходного насоса 5 включено непрерывно в течении длительного времени, например 30 минут, то отключают расходный насос. Таким образом обеспечивают защиту от утечки или неконтролируемого расхода воды.
При снижении уровня источника ниже СХИ, делают вывод об аварийном снижении уровня источника 18 либо неисправности датчика уровня источника 7. Подающий насос отключают и блокируют его включение. Таким образом обеспечивают защиту подающего насоса от сухого хода повышают его срок службы и безаварийной работы.
В случае снижения уровня емкости 1 до СХ, расходный насос 5 отключают. Таким образом обеспечивают защиту расходного насоса от сухого хода, повышают его срок службы и безаварийной работы.
В случае срабатывания датчика перелива 12 делают вывод о возможной неисправности датчика уровня емкости 6, подающий насос 3 отключают. Таким образом обеспечивают защиту системы запаса воды от перелива.
В случае срабатывания датчика затопления 13 делают вывод о неисправности элементов системы запаса воды, подающий и расходный насосы отключают. Таким образом обеспечивают защиту системы запаса воды от затопления.
Температуру воды контролируют датчиком температуры воды в емкости - 14. При снижении температуры воды ниже опасной для замерзания, включают ее нагрев. Температуру окружающего воздуха контролируют датчиком температуры воздуха 15. При снижении температуры окружающего воздуха ниже допустимой, включают его нагрев. Таким образом обеспечивают защиту системы запаса воды от замерзания.
Устройство автоматического управления 8 анализирует состояние датчиков системы запаса воды, обеспечивает включение и отключение исполнительных механизмов и передает потребителю информацию об уровне в емкости и источнике, работе подающего и расходного насосов, аварийных ситуаций посредством сети интернет, SMS сообщений, телефонных звонков, звуковой и световой сигнализации или другим способом.
Сопоставительный анализ показывает, что отличия предлагаемого способа по сравнению с прототипом являются существенными. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "изобретательский уровень".
Из опубликованных источников информации автором не обнаружено подобное техническое решение. Это позволяет сделать вывод о соответствии предложенного решения критерию "новизны".
Способ управления системой запаса воды, содержащей емкость запаса воды, подающий насос, расходный насос и устройство управления, отличающийся тем, что систему запаса воды дополняют датчиком уровня в емкости запаса воды, выходными сигналами которого являются верхний уровень (ВУ), средний уровень (СУ), уровень неотложных нужд (УНН), уровень сухого хода (СХ), датчиком уровня источника воды, выходными сигналами которого являются верхний уровень источника (ВУИ), нижний уровень источника (НУИ), уровень сухого хода источника (СХИ), а также датчиками из следующего состава: включения расходного насоса, перелива, затопления, температуры воды, температуры воздуха, счетчиками расхода воды из водопровода и из источника, оборудованными импульсными датчиками, реле протока, при этом производят комплексное управление системой запаса воды посредством системы управления следующим образом: отключение расходного и подающего насосов является приоритетным по отношению к включению, при уровне в емкости запаса воды от ВУ до УНН включение расходного насоса разрешают, при уровне в емкости запаса воды от УНН до СХ включение расходного насоса производят только в режиме ручного управления, под контролем потребителя, при снижении уровня в емкости запаса воды ниже СХ работу расходного насоса запрещают, при уровне в емкости запаса воды меньше или равном СУ, а уровне в источнике больше ВУИ подающий насос включают, при уровне в источнике ниже НУИ подающий насос отключают, при уровне в источнике ниже СХИ подающий насос отключают и блокируют его включение, при срабатывании датчика затопления работу расходного насоса запрещают, а подающий насос отключают, при увеличении уровня в емкости до ВУ подающий насос отключают, в случае срабатывания датчика перелива подающий насос отключают, при наличии сигнала датчика работы расходного насоса в течение длительного времени расходный насос отключают, в случае срабатывания датчика температуры воды включают ее подогрев, в случае срабатывания датчика температуры воздуха включают его подогрев, в случае отсутствия сигналов импульсных датчиков наполнения емкости запаса воды в течение длительного времени сигнализируют потребителю об отсутствии обновления воды.
