樓宇自動(dòng)化技術(shù)實(shí)訓(xùn)結(jié)業(yè)論文-智能建筑給排水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-03 20:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 6 蓄水池用戶液位計(jì)壓力傳送器變頻控制單元城市管網(wǎng)水源調(diào)節(jié)閥給水泵止回閥圖 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理圖給水泵設(shè)置 3 臺(tái)，采用變頻控制，可實(shí)現(xiàn)不間斷恒壓供水。采用手動(dòng)／自動(dòng)混合控制及監(jiān)控方式，滿足智能建筑對(duì)建筑給排水的基本控制要求的實(shí)現(xiàn)。 水泵的選用通過(guò)對(duì)該樓用水量的計(jì)算來(lái)選擇合適的水泵。查閱《新編建筑給水排水工程師手冊(cè)》住宅中二類建筑的用水定額在130L/pd~300L/pd 之間，在本設(shè)計(jì)中取用最高標(biāo)準(zhǔn) 300L/pd，時(shí)變化系數(shù) Kh=，用水時(shí)間 T=24h。每戶為 3 人，用水人數(shù)為：3*11*23=759 人。 本建筑 1~2 層不供水，住房區(qū)每層有 11 套住房，3 層：其 7 中 5 戶配有一個(gè)衛(wèi)生間（有浴盆一只 N=，洗臉盆一只 N= 和坐便器一具 N=）和一個(gè)廚房（洗滌盆一只 N=,單閥水嘴） ；其中 6 戶有 2 個(gè)衛(wèi)生間和一個(gè)廚房。4~26 層：其中 4 戶為一個(gè)衛(wèi)生間和一個(gè)廚房；其中 7 戶為 2 個(gè)衛(wèi)生間和一個(gè)廚房。最高日用水量 Qd=m* qd=759*300／1000=最高日最高時(shí)用水量 Qh=Kh* Qd／T=*／24=考慮管網(wǎng)漏失水量和未預(yù)見水量之和按最高日用水量的 10%計(jì)；Kh=。所以：最高日用水量 Qd=*(1+10%)= m3/d 最高日最高時(shí)用水量 Qh=*(1+10%)= m3/h水泵的選擇水池和泵房設(shè)于地下室內(nèi)，水泵直接將水抽到給水系統(tǒng)中。水泵出水量按最大時(shí)用水量的 倍來(lái)確定。即Qb=*=查給水鋼管水利計(jì)算表得：當(dāng)水泵出水量為 m3/h（）時(shí)，水泵的幾個(gè)水力參數(shù)如下表：表 2. 1 水泵參數(shù)表管徑(mm) 流速(m/s) i (kPa/m) 管長(zhǎng)(m) 水頭損失(kPa)吸水管 DN=50mm 壓水管 DN=40mm 計(jì)算水泵揚(yáng)程： 8 Hb 〉= H1+H2+Hh H1—貯水池最高水位至水箱進(jìn)水口所需的靜壓力 kPa。H1=－(－)==H2—水泵吸水管和出水管至水箱進(jìn)水口的總水頭損失，其中給水管網(wǎng)局部水頭損失為沿程水頭損失的 30%，故H2=*(+)=*=H h—水箱進(jìn)水口的流出水頭，取為 20kPa∴水泵的揚(yáng)程為：Hb=H1+H2+Hh=++20= kPa=78m H2O水泵的出水量為 m3/h 。據(jù)此選得：型號(hào)為 40MS 的多級(jí)離心泵 3 臺(tái)，2 用 1 備。MS 泵型是引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)制造的雙蝸殼單吸多級(jí)分段式離心泵，供輸送清水及物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體，液體最高溫度不得超過(guò) 80℃；MS 型泵適用于農(nóng)田灌溉、工廠及城鎮(zhèn)給水；特別適用于高層建筑及高級(jí)賓館給水。該泵的性能和安裝尺寸見下表所示：表 MS 型多級(jí)離心泵性能 型號(hào) 流量Q（m3/h）揚(yáng)程 H(m) 轉(zhuǎn)速n（r/min）電機(jī)功率（KW）必須氣蝕余量40MS 1450 MS 型多級(jí)離心泵外形及安裝尺寸該泵底座直徑為 320mm，進(jìn)水口成水平方向，出水口垂直向上。吸水管距底座高 H1=225 mm, 壓水管出口距底座高 H2=400mm。水泵基礎(chǔ)定為邊長(zhǎng) 350mm 的正方形，基礎(chǔ)深度 9 H=30d=540mm。引入管及水表選擇①水表的選擇高區(qū)管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量為 中區(qū)管網(wǎng)管段設(shè)計(jì)流量為 據(jù)《建筑給水排水工程》附錄 11，選用水表為 LXL80N 水平螺翼式水表，其技術(shù)參數(shù)如下表： LXL80N水平螺翼式水表技術(shù)參數(shù)型號(hào) 公稱口徑（㎜）計(jì)量等級(jí)最大流量（m3/h）公稱流量（m3/h）分界流量（m3/h）最小流量（m3/h）最小讀數(shù)（m3/h）最大讀數(shù)（m3/h）LXL80N 80 A 80 40 12 999999 給水系統(tǒng)監(jiān)控原理 給水系統(tǒng)中監(jiān)控的物理量（1）液位信號(hào) 1）控制液位 2）報(bào)警液位 3）指示液位 4）信號(hào)液位；（2）流量信號(hào)：流量信號(hào)一般是用來(lái)對(duì)系統(tǒng)給、用水量的大小進(jìn)行觀察和計(jì)量；（3）運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)：在給排水系統(tǒng)中都設(shè)有水泵等運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，了解這些設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)是十分必要的。 恒壓供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能 10 本系統(tǒng)采用兩套電機(jī) — 水泵對(duì)水網(wǎng)進(jìn)行恒壓供水 ,每臺(tái)電機(jī)均可工作在變頻方式或工頻方式 ,但變頻調(diào)速器每次僅驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電機(jī)。變頻調(diào)速器根據(jù)實(shí)際水壓的變化 ,不斷地調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速 ,通過(guò)調(diào)節(jié)流量達(dá)到恒定水壓的目的。另外 ,可編程序控制器根據(jù)當(dāng)前水泵的供水情況對(duì)其進(jìn)行合理切換 ,實(shí)現(xiàn)最佳匹配。本 PLC 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主要可以完成的功能有:手動(dòng)和自動(dòng)切換功能 ,水泵投入運(yùn)行方式任選功能。給水系統(tǒng)監(jiān)原理圖如下圖 所示壓力設(shè)定 壓力傳感器變頻器調(diào)速器 PID 供水泵 供水管網(wǎng)偏差— 給水系統(tǒng)監(jiān)控原理圖利用 P LC 控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)開發(fā)的全自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng) ,管道內(nèi)水壓恒定 ,既可以滿足供水要求 ,避免出現(xiàn)供水事故 ,還可節(jié)約電能。系統(tǒng)采用壓力閉環(huán)控制 ,自動(dòng)修正被控變量出現(xiàn)偏離的能力，可以修正元件參數(shù)變化以及外界擾動(dòng)引起的誤差，控制精度高。閉環(huán)恒壓供水的 PID 調(diào)節(jié)：在供水過(guò)程中 ,水泵轉(zhuǎn)速的變化可以調(diào)節(jié)水量 ,但是轉(zhuǎn)速降低 ,流量減小 ,壓力也相應(yīng)降低 ,為了保證流量并維持一定的供水壓力 ,最大限度地節(jié)約電能 ,我們必須建立閉 11 環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在水泵的出口側(cè) ,檢測(cè)壓力變化 ,一旦偏離設(shè)定壓力 ,系統(tǒng)就自動(dòng)響應(yīng) ,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 ,維持相應(yīng)壓力下的供水量。該閉環(huán)恒壓供水系統(tǒng) ,主要由變頻器、 可編程序控制器及傳感器組成。調(diào)節(jié)原理圖如下圖 所示:設(shè)定值水壓變頻器壓力傳感器—電機(jī)水泵e 圖 PID 調(diào)節(jié)原理為了保持供水管道的壓力恒定， 就必須實(shí)時(shí)檢測(cè)管道壓力并回饋給供水控制器，使其構(gòu)成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。用的控制器是 P I D 調(diào)節(jié)為主要手段。 一般情況下，PID 方式的調(diào)節(jié)器就能夠滿足供水管壓力的穩(wěn)定調(diào)節(jié)。然而，這種類型的閉環(huán)系統(tǒng) 也存在著一些難以解決的問(wèn)題，比如在系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行過(guò)程中， 水泵— 電機(jī)的速度會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)調(diào)量，甚至不穩(wěn)定，這些都對(duì)整個(gè)的供水設(shè)備具有很大的破壞性 ， 還會(huì)減小整個(gè)系統(tǒng)的效率。目前，針對(duì)于供水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)都對(duì) P I D 調(diào)節(jié)算法進(jìn)行了一定程度的改進(jìn)，并且在 PID 算法的參數(shù)設(shè)定時(shí)做了大量工作。在供水系統(tǒng)中使用水泵的目的,是向各末端水龍頭連續(xù)穩(wěn)定地供給適當(dāng)水壓的水。因此 ,不論供水量多少 ,必須控制水泵的壓力恒定。使用變頻調(diào)速的水泵 ,其壓力控制常采用出口水壓一定控制。壓力 12 傳感器裝在水泵附近的主出水管內(nèi) ,將感受到的壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)作為反饋信號(hào)。變頻器內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)器作為壓力調(diào)節(jié)器。PID 調(diào)節(jié)器將來(lái)自壓力傳感器的壓力反饋信號(hào)與出口壓力給定值比較運(yùn)算 ,其結(jié)果作為頻率指令輸送給變頻器 ,調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速使出口壓力保持一定。根據(jù)供水管網(wǎng)壓力的變化 ,通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤來(lái)控
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