【文章內容簡介】 器感受到的 氣體 、液體等物理壓力參數(shù)轉變成標準的電信號 (如 4~20mADC 等 )， 以供給 指示 報警儀、 記錄儀 、調節(jié)器等 二次儀表 進行測量、指示和過程調節(jié)。 壓力 傳感器 是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用 壓電效應 制造而成的，這樣的傳感器也稱為 壓電傳感器 . 壓電效應是壓電傳感器的主要工作原理，壓電傳感器不能用于 靜態(tài)測量 ，因為經過外力作用后的電荷，只有在回路具有無限大的 輸入阻抗 時才得到保存。實際的情況不是這樣的，所以這決定了壓電傳感器只能夠測量動態(tài)的應力。 壓電傳感器主要應用在加速度、壓力和力等的測量中。 壓電式加速度傳感器 是一種常用的加速度計。它具 有結構簡單、體積小、重量輕、使用壽命長等優(yōu)異的特點。壓電式加速度傳感器在飛機、汽車、船舶、橋梁和建筑的振動和沖擊測量中已經得到了廣泛的應用，特別是航空和宇航領域中更有它的特殊地位。 (2)溫度范圍：工作溫度范圍：－ 20～ +88℃ ，（ LT 型為：－ 25～ +70℃ ） 。 水流開關 該系統(tǒng)用到的傳感器是 采用的是海灣 公司的產品。其主要作用是： 1，檢測管路中液體是否流動和流動的量（流量，也就是液體流動壓力）是否達到要求，同時靠開關電接點輸出（提供）一個信號的通斷的狀態(tài)。 2，設備系統(tǒng)靠檢測有無信號或控制電流從此開關上通 過（水流開關電接點的通、斷狀態(tài)），來判斷管路系統(tǒng)的工作狀況，給出相應的控制或運行方式或措施； 壓差開關 壓差開關是用于探 測空氣壓力、空氣壓差的設備。在樓宇自控系統(tǒng)中，主要應用于風機的運行狀態(tài)的監(jiān)測，以及監(jiān)測過濾器的阻塞情況 最大壓力： 300mbar 壓差范圍 : 2mbar— 10mbar 輸出：無源觸點 信號線： RVV2*（無極性） 型號： GSTP33A 控制系統(tǒng)的組成 變頻恒壓供水系統(tǒng)原理如圖 所示，它主要是由 PLC、變頻器、 PID 調節(jié)器、壓力傳感器、液位傳感器、動力控制線路以及 水泵等組成。用戶通過控制柜面板上的指示燈和山東職業(yè)學院 11 按鈕、轉換開關來了解和控制系統(tǒng)的運行。 圖 給水泵設置 3 臺，采用變頻控制，可實現(xiàn)不間斷恒壓供水。采用手動／自動混合控制及監(jiān)控方式，滿足智能建筑對建筑給排水的基本控制要求的實現(xiàn)。 水泵的選用 通過對該樓用水量的計算來選擇合適的水泵。查閱《新編建筑給水排水工程師手冊》住宅中二類建筑的用水定額在 130L/p d~300L/p d 之間，在本設計中取用最高標準300L/p d，時 變化系數(shù) Kh=，用水時間 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：其中 5 戶配有一個衛(wèi)生間（有浴盆一只 N=，洗臉盆一只 N= 和坐便器一具 N=）和一個廚房（洗滌盆一只N=,單閥水嘴）；其中 6 戶有 2 個衛(wèi)生間和一個廚房。 4~26 層：其中 4 戶為一個衛(wèi)生間和一個廚房；其中 7 戶為 2 個衛(wèi)生間和一個廚房。 最高日用水量 Qd=m* qd=759*300／ 1000=最高日最高時用水量 Qh=Kh* Qd／ T=*／ 24=考慮管網漏失水量和未預見水量之和按最高日用水量的 10%計； Kh=。 所以： 蓄水池 用戶 液位計 壓力傳送器 變頻控制單元 城市管網水源 調節(jié)閥 給水泵 止回閥 山東職業(yè)學院 12 最高日用水量 Qd=*(1+10%)= m3/d 最高日最高時用水量 Qh=*(1+10%)= m3/h 水泵的選擇 水池和泵房設于地下室內，水泵直接將水抽到給水系統(tǒng)中。水泵出水量按最大時用水量的 倍來確定。即 Qb=*=查給水鋼管水利計算表得： 當水泵出水量為 m3/h（ ） 時，水泵的幾個水力參數(shù)如下表： 表 3. 1 水泵參數(shù)表 管徑 (mm) 流速 (m/s) i (kPa/m) 管長 (m) 水頭損失 (kPa) 吸水管 DN=50mm 壓水管 DN=40mm 計算水泵揚程： Hb 〉 = H1+H2+Hh H1— 貯水池最高水位至水箱進水口所需的靜壓力 kPa。 H1=－ (－ )== H2— 水泵吸水管和出水管至水箱進水口的總水頭損失，其中給水管 網局部水頭損失為沿程水頭損失的 30%，故 H2=*(+)=*= H h— 水箱進水口的流出水頭，取為 20kPa ∴水泵的揚程為： Hb=H1+H2+Hh=++20= kPa=78m H2O 水泵的出水量為 m3/h 。 據(jù)此選得： 型號為 40MS 的多級離心泵 3 臺， 2 用 1 備。 MS 泵型是引進日本先進技術制造的雙蝸殼單吸多級分段式離心泵，供輸送清水及物理、化學性質類似于水的液體，液體最高溫度不得超過 80℃； MS 型泵適用于農田灌溉、工廠及城鎮(zhèn)給水；特別適用于高層建筑及高級賓館給水。該泵的性能和安裝尺寸見下表所示： 表 MS型多級離心泵性能 型號 流量 Q（ m3/h） 揚程 H(m) 轉速 n（ r/min） 電機功率（ KW） 必須氣蝕余量（ m） 山東職業(yè)學院 13 40MS 1450 MS 型多級離心泵外形及安裝尺寸 該泵底座直徑為 320mm，進水口成水平方向，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。 水泵基礎定為邊長 350mm 的正方形， 基礎深度 H=30d=540mm。 引入管及水表選擇 ① 水表的選擇 高區(qū)管網管段設計流量為 中區(qū)管網管段設計流量為 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，其技術參數(shù)如下表： 表 LXL80N水平螺翼式水表技術參數(shù) 型號 公稱口徑（㎜） 計量等級 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)控制要求 給排水系統(tǒng)的監(jiān)控和管理由現(xiàn)場控制和集控中心來實現(xiàn)，其最終目的是實現(xiàn)給排水的合理調度，也就是說，無論用戶用水量怎樣變化，水泵都能及時改變其運行方式，實現(xiàn)水泵的最佳運行。 給水的監(jiān)控系統(tǒng)需隨時監(jiān)視大樓給排水系統(tǒng)，并自動儲水；當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況或需要維護時，及時發(fā)出信號，通知管理人員處理。給水系統(tǒng)監(jiān)控主要包括水泵的自動啟?？刂?、水泵的故障報警、水泵的運行狀態(tài)監(jiān)測、水箱水位監(jiān)測等，通過程 序設計來滿足自動控制要求，即根據(jù)水 池 的高低水位信號來控制水泵的啟 /停，并且進行溢水和枯水預警。當水泵出現(xiàn)故障時，立即發(fā)出報警信號，同時備用泵自動投入運行。 給水系統(tǒng)監(jiān)控 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 1）控制液位 2）報警液位 3）指示液位 4）信號液位； 山東職業(yè)學院 14 （ 2）流量信號：流量信號一般是用來對系統(tǒng)給、用水量的大小進行觀察和計量； （ 3）運行狀態(tài)信號：在給排水系統(tǒng)中都設有水泵等運轉設備，了解這些設備的運行狀態(tài)是十分必要的。 恒壓供水系統(tǒng)的結構及功能 本系統(tǒng)采用兩套電機 — 水泵對水網進行恒壓供水 ,每臺電機均可工作在變頻方式或工頻方式 ,但變頻調速器每次僅驅動一臺電機。變頻調速器根據(jù)實際水壓的變化 ,不斷地調整水泵轉速 ,通過調節(jié)流量達到恒定水壓的目的。另外 ,可編程序控制器根據(jù)當前水泵的供水情況對其進行合理切換 ,實現(xiàn)最佳匹配。本 PLC 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)主要可以完成的功能有 :手動和自動切換功能 ,水泵投入運行方式任選功能。 給水系統(tǒng)監(jiān)原理圖如下圖 所示 利用 P LC 控制技術和變頻調速 技術開發(fā)的全自動恒壓供水系統(tǒng) ,管道內水壓恒定 ,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 修正被控變量出現(xiàn)偏離的能力，可以修正元件參數(shù)變化以及外界擾動引起的誤差，控制精度高。 閉環(huán)恒壓供水的 PID 調節(jié)：在供水過程中 ,水泵轉速的變化可以調節(jié)水量 ,但是轉速降低 ,流量減小 ,壓力也相應降低 ,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 ,我們必須建立閉環(huán)自動調節(jié)系統(tǒng)。在水泵的出口側 ,檢測壓力變化 ,一旦偏離設定壓力 ,系統(tǒng)就自動響應 ,調節(jié)轉速 ,維持相應壓力下的供水量。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。調節(jié)原理圖如下圖 所示 : 壓力 設定值 壓力傳感器 變頻器 調速器 PID 供水泵 供水 管 網 偏差 — 山東職業(yè)學院 15 為了保持供水管道的壓力恒定， 就必須實時檢測管道壓力并回饋給供水控制器，使其構成壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。用的控制器是 P I D 調節(jié)為主要手段。 一般情況下， PID 方式的調節(jié)器就能夠滿足供水管壓力的穩(wěn)定調節(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題，比如在系統(tǒng)的動態(tài)運行過程中， 水泵 — 電機的速度會經常出現(xiàn)過調量，甚至不穩(wěn)定 ，這些都對整個的供水設備具有很大的破壞性 ， 還會減小整個系統(tǒng)的效率。目前，針對于供水系統(tǒng)的調節(jié)器設計都對 P I D 調節(jié)算法進行了一定程度的改進，并且在 PID 算法的參數(shù)設定時做了大量工作。 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。使用變頻調速的水泵 ,其壓力控制常采用出口水壓一定控制。壓力傳感器裝在水泵附近的主出水管內 ,將感受到的壓力轉化為電信號作為反饋信號。變頻器內置 PID 調節(jié)器作為壓力調節(jié)器。 PID 調節(jié)器將來自壓力 傳感器的壓力反饋信號與出口壓力給定值比較運算 ,其結果作為頻率指令輸送給變頻器 ,調節(jié)水泵的轉速使出口壓力保持一定。根據(jù)供水管網壓力的變化 ,通過變頻器實現(xiàn)自動跟蹤來控制水泵電機的轉速 ,使供水管網中保持恒定的壓力 ,以達到高效供水及高效節(jié)能目的。 總的原理如下： 系統(tǒng)采用壓力負反饋控制方式。壓力傳感器將供水管道中的水壓變換成電信號，經放大器放大后與繪定壓力比較，其差值進行 PID 運算后，去控制變頻器的輸出頻率，再由 PLC 控制并聯(lián)的若干臺水泵在工頻電網與變頻器間進行切換，實現(xiàn)壓力調節(jié)。系統(tǒng)采用 2 臺水泵并聯(lián)運 行方式，通過安裝在出水管網上的壓力傳感器，把出口壓力信號變成 420mA 的標準信號送入 PID 調節(jié)器，經運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出一調節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵的轉速，調節(jié)系統(tǒng)供水量，使供水系統(tǒng)