4给排水自动化原理

1建筑设备自动化山东建筑大学信电学院第4章给排水自动化原理2第4章给排水自动化原理4.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.2建筑给水系统自动控制4.3变频调速恒压供水系统4.4变频器在小流量恒压供水系统中的应用本章小结本章作业第4章给排水自动化原理34.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.1.1给排水系统的分类4.1.2基本给水方式4.1.3水泵的调节方式第4章给排水自动化原理44.1.1给排水系统的分类第4章给排水自动化原理54.1.2基本给水方式一、依靠外网压力给水方式1.直接给水方式2.单设水箱的给水方式二、依靠水泵升压给水方式1.水泵的给水方式2.水泵和水箱的联合给水方式3.气压给水方式4.分区供水的给水方式第4章给排水自动化原理61.直接给水方式建筑内部管网直接在外网压力的作用下工作。当室外给水管网的水量、水压一天内任何时间都能满足室内管网的水量、水压要求时，采用依靠外网的直接给水方式。优点：系统最简单，能充分利用外网压力；缺点：室内没有贮备水量，外网一旦停水，内部立即断水。第4章给排水自动化原理72.单设水箱的给水方式在室外管网中的水压足够时（一般在夜间），可直接向室内管网和室内高位水箱送水，水箱贮备水量；当室外管网的水压不足时（一般在白天），短时间不能满足建筑物上层用水要求时，由水箱供水。适用于室外管网水压周期性变化大，短时间不能保证建筑物上层用水要求的情况。第4章给排水自动化原理8二、依靠水泵升压给水方式1.设水泵的给水方式建筑内用水量大且较均匀时，可用恒速水泵供水；建筑内用水不均匀时，宜采用一台或多台水泵变速运行供水，以提高水泵的工作效率。适用于室外给水管网的水压经常不足的情况。第4章给排水自动化原理92.设置水泵和水箱的联合给水方式水泵的进水管直接与外网连接，外网水压高时，由外网直接供水；当外网水压不足时，水泵增压供水，并利用高位水箱调节流量。适用于室外给水管网水压经常性低于或周期性低于建筑内部给水管网所需水压，而且建筑物内部用水又很不均匀的情况。第4章给排水自动化原理103.气压给水方式气压水罐的作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。适用于室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱的情况。第4章给排水自动化原理114.分区供水的给水方式高层建筑中，由于顶层与底层的高差比较大，如果只用一个高位水箱或水泵直接给整个建筑(或建筑群)给水，高层建筑内所需的水压较大，则底层的生活给水压力大。卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa。高层建筑应采用竖向分区供水方式。第4章给排水自动化原理12竖向分区给水的基本形式（１)串联分区各区都设有水泵、水箱，每区水泵从水箱抽水送到上一区的水箱，由水箱向各层供水。水泵和水箱设置在设备层里。优点：各区水泵扬程和流量稳定；按实际需要设计；水泵的工作效率高；能耗低；管道的总需求量少；节约投资。缺点:设备层（技术层）要求高；每区都有水泵、水箱，不便管理；水泵噪音大；水箱要考虑防漏水；下层水箱容积大，结构负荷大；造价高；工作不可靠；上区用水受下区限制第4章给排水自动化原理13竖向分区给水的基本形式（２)并联分区分区设置水箱和水泵，水箱设置在各区的顶部，水泵则集中设置在底层或地下室。优点：便于集中管理、维护；各区为独立系统，各自运行，互不影响，供水比较安全可靠；能源消耗相对比较少。缺点：管材消耗较多，水箱占用建筑物上层使用面积，高区水泵和管道系统的承压能力要求比较高。第4章给排水自动化原理14竖向分区给水的基本形式(３)减压分区给水方式利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。利用水箱减压：水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水。利用减压阀减压：在上下区之间设置减压阀，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀减压，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。优点：供水可靠，设备与管材少、投资省、设备布置集中、省去水箱占用面积。缺点：下区水压损失大，能量消耗多。第4章给排水自动化原理15(b)高位水箱分区给水系统图(a)水泵直接给水分区给水系统图图4.2水泵分区给水系统图第4章给排水自动化原理164.2建筑给水系统自动控制现代建筑中常见的生活给水系统有以下几种方式高位水箱给水方式水泵直接给水方式气压罐压力给水方式无负压供水方式第4章给排水自动化原理174.2建筑给水系统自动控制给水监控系统主要是对给水系统的工作状态和参数进行监测与控制，保证系统的运行参数能够满足建筑的供水要求和供水系统的安全。4.2.1高位水箱给水系统监控4.2.2气压给水系统监控4.2.3水泵直接给水系统监控4.2.4无负压供水方式4.2.5生活供水与消防供水的合用系统第4章给排水自动化原理184.2.1高位水箱给水系统监控水池水箱水泵第4章给排水自动化原理194.2.1高位水箱给水系统监控通常生活用水与消防用水分设彼此独立的高位水箱。如果消防用水和生活用水共用一个水箱时，生活用水的出水管安装在距高位水箱底部一定高度的位置，而消防用水出水管安装在水箱底部，保证高位水箱在通常用水条件下的水位不会低于消防设计要求。第4章给排水自动化原理201.系统组成供水管道高位水箱水泵地下水池供水部分水位控制部分电气控制部分供水用户杠杆式浮球阀溢流报警水位传感器DDC或PLC继电器组图4.4高位水箱给水控制系统框图高位水箱给水控制系统第4章给排水自动化原理212.控制原理HL停泵水位ML起泵水位城市供水管网FS水泵水泵状态DIDODDC水泵水箱供水OL溢出水位LL低限水位×4×2FS×2图4.5高位水箱给水系统监控原理高位水箱中，设置四个液位开关：检测溢流水位；停泵水位；启泵水位；低限报警水位。DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停第4章给排水自动化原理222.控制原理DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停，当高位水箱液面低于启泵水位时，DDC送出信号自动启动生活泵运行，向高位水箱供水；当高位水箱液面高于启泵水位而达到停泵水泵时，DDC送出信号自动停止生活泵。当高位水箱液面达到停泵水位而水泵不停止供水，液面继续上升到溢流报警水位或高位水箱液面低于启泵水位时，水泵没有及时启动而使水位达到低限报警水位时，控制器发出报警信号，提醒工作人员及时处理。第4章给排水自动化原理23多泵运行的控制策略（1）在由多台水泵组成的系统中，多台水泵互为备用。（2）当一台水泵损坏时，备用水泵能投入使用，保证系统正常工作。（3）为延长各水泵的使用寿命，通常要求水泵累计运行时间数尽可能均衡。每次启动水泵时，应优先启动累计运行时间数最少的水泵，控制系统应有自动记录设备运行时间的功能。（4）控制中心能实现对现场设备的远程控制，监控系统能够在控制中心实现对现场设备的远程开／关控制。第4章给排水自动化原理243.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（1）监控参数的采集①高位水箱的水位监测信号。采用两位式的开关信号。溢流报警水位、启泵水位、停泵水位、低限报警水位；②水流开关状态信号。水流开关采用两位式开关信号；③水泵运行状态信号。取自水泵配电柜接触器辅助触点。④水泵故障报警信号。取自配电柜水泵主电路热继电器触点⑤水泵手／自动转换状态信号。取自水泵配电柜手自动转换开关，可选。第4章给排水自动化原理253.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流继电器完成对水泵的启停控制。第4章给排水自动化原理264.控制点表统计监控点描述AIAODIDO接口位置高位水箱水位监测×4设置溢流、启泵、停泵、低限水位开关水流开关状态×2水流开关状态输出水泵运行状态×2取自水泵配电柜接触器辅助触点水泵故障状态×2取自配电柜水泵主电路热继电器触点水泵手／自动转换状态×2取自水泵配电柜手自动转换开关，可选水泵启停控制×2控制器输出接口控制交流继电器主触点合计122第4章给排水自动化原理275.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输入/输出数量，根据输出/输入点数和类型，选择控制器高位水箱给水系统中，现场输入信号12个，输出信号2个。如果以海湾5000作为主控制器，选型过程如下。第4章给排水自动化原理28HW-BA520111UI/2UO/4DO/2AO，适合于空调机、新风机等设备的控制HW-BA520211UI/7DO，适合配电系统、给排水系统等的监测和控制启停HW-BA520317DI，适合大点数开关量信号的采集HW-BA52049DI/8DO，适合照明、变配电、给排水等系统的输入输出控制HW-BA520511UI/7DI，适合大点数模拟量和开关量数据集中采集HW-BA5206-11/6/311-3UI，小点数的通用输入模块，是特殊配置时的补充HW-BA5207-8/4/28-2DO，小点数的输出模块，是特殊配置时的补充HW-BA52085DI/5DO小点数的输入输出模块，适合于照明、配电、给排水HW-BA5209-4/24UO，小点数的通用输出模块是特殊配置时的补充HW-BA5210实时时钟与逻辑运算模块BA5000DDC控制器第4章给排水自动化原理29类型AIAODIDO本系统需要点数001221块5202提供点数001171块5206-6提供点数6剩余点数0055DDC选型表由上表可知，给水系统的监控点，选用1块HW-BA5202模块,2块HW-BA5206-6，模块需要配置智能节点控制箱HW-BA5810Ⅰ型楼宇控制箱1台，编号为-1DDC-01。第4章给排水自动化原理304.2.2气压给水系统监控在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。其作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。适于室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱时采用。分为：隔膜式气压给水和补气式气压给水两种方式。第4章给排水自动化原理311、空气压缩机补气式气压给水控制原理补气式气压给水设备气与水在气压水罐中直接接触，设备运行过程中，部分气体溶于水中，随着空气量的减少，罐内压力下降，不能满足供水需要，保证给水系统的设计工况，需设补气调压装置。水位达到下限时，补水泵再次启动，这样循环多次，直到罐内压力、水位都达到所规定的位置时补水泵停止，保证罐内随时保持额定工作压力和额定水位。第4章给排水自动化原理32控制柜空压机P设计水位低水位城市供水管网DDC气压水箱压力信号图4.8气压水罐供水方式控制电路水泵止回阀阀门阀门AIDIDOAO×3×6×2×1×2×1414×3第4章给排水自动化原理332.设补气罐补气式气压给水控制原理图4.9设补气罐补气式气压给水控制原理三个阶段：补气罐充气过程气压水罐补气过程补气过量排气过程第4章给排水自动化原理343、隔膜式气压给水控制原理隔膜式气压罐、稳压泵、电控箱、仪表、管道附件等组成P城市供水管网压力信号图4.10隔膜式气压给水方式原理图水泵止回阀阀门阀门囊形隔膜控制器第4章给排水自动化原理354.2.3水泵直接给水系统监控设置水泵直接向终端用户提供一定水压的供水方式，适用于室外给水管网的水压经常不足的场合，在给水泵前建有缓冲水池，避免水泵水量不均衡供水对城市管网的影响。常采用恒速泵加变频调速泵的供水方式，根据终端用户的用水量调整恒速泵的台数与变频调速泵的转速来满足用户用水量的需要，而调速水泵的转速调节是通过变频来实现的。第4章给排水自动化原理36图4.12水泵直接给水的基本方式第4章给排水自动化原理37供水管网OL—溢流水位HL—停泵水位ML—起泵水位LL—低限报警水位控制柜P城市供水管网DDC压力信号图4.13水泵直接给水系统监控原理图恒速水泵止回阀AIDIDOAO×4×2×2313×2OLHLMLLL控制柜恒速水