【正文】 概 述 ............................................................................................................................ 2 第一章 選擇供水方案 ............................................................................................... 3 第二 章 統(tǒng)計(jì)用戶量、計(jì)算最大用水量 ................................................................... 5 第三章 確定配水管和主干管的管徑、流速、損失及供 水壓力 ......................... 16 第一節(jié) 確定管徑 ....................................................................................................... 16 第二節(jié) 確定損失 ....................................................................................................... 19 第三節(jié) 確定給水管網(wǎng)的供水壓力 .............................................................................. 25 第四章 給水管材及管壁的選擇 ............................................................................. 37 第五章 水泵、電機(jī)的 選擇 ................................................................................... 41 第六章 泵組系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................................. 44 第七章 無(wú)塔恒壓供水變頻調(diào)速 ............................................................................. 47 第一節(jié) 概述 ............................................................................................................ 47 第二節(jié) 無(wú)塔上水器對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的要求 ....................................................................... 49 第三節(jié) 無(wú)塔供水變頻調(diào)速系統(tǒng) .................................................................................. 51 第四節(jié) 恒壓供水變頻調(diào)速系統(tǒng) .................................................................................. 54 第八章 無(wú)塔恒壓供水的控制系統(tǒng) ......................................................................... 62 第一節(jié) 主回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .................................................................................. 62 第二節(jié) 確定 PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)及其型號(hào)的選擇 ...................................................... 66 第三節(jié) PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì) ............................................................................... 68 第四節(jié) 壓力傳感器的選型 ......................................................................................... 85 畢業(yè)設(shè)計(jì)：無(wú)塔恒壓自動(dòng)供水系統(tǒng) 2 概 述 給水工程的任務(wù)是安全衛(wèi)生和經(jīng)濟(jì)合理地供應(yīng)人們生活與生產(chǎn)活動(dòng)用水及保安消防用水；消除火災(zāi) 危害，提高人們健康水平，促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展。因此，給水工程是城市建設(shè)的重要組成部分。 二、給水管道工程任務(wù)組成部分 管道工程的任務(wù)是將符合水制要求的飲用水安全經(jīng)濟(jì)的輸配到用戶，經(jīng)過使用后，將污水迅速而有組織地排到處理設(shè)備中，進(jìn)行回收利用及排放。 三、給水系統(tǒng)的分類及組成 （一）建筑給水系統(tǒng)的分類 建筑給水系統(tǒng)包括街坊和建筑物內(nèi)的給水管 網(wǎng)兩部分，其任務(wù)是供應(yīng)不同類型建筑物的用水，滿足生活、生產(chǎn)和消防上的用水需要。除水量、水壓應(yīng)滿足需要外，水質(zhì)也必須符合國(guó)家頒布的生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于工業(yè)種類、生產(chǎn)工藝各異，因而對(duì)水量、水壓及水質(zhì)的要求也不盡相同。 消防給水系統(tǒng)，是供保安滅火的貢稅系 統(tǒng)，對(duì)水量、水壓的要求必須給予保證，國(guó)家制訂了高層建筑及低層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范，可供設(shè)計(jì)是參考使用，但消防用水對(duì)水質(zhì)無(wú)特殊要求。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入 CPU 運(yùn)算處理后，發(fā)出控制指令，控制泵電動(dòng)機(jī)的投運(yùn)臺(tái)數(shù) 和運(yùn)行變量泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到給水總管壓力穩(wěn)定在設(shè)定的壓力值上。進(jìn)入90 年代電力電子器件向著大容量、高頻率、響應(yīng)快、低損耗的方向發(fā)展。目前自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置均采用交流變頻技術(shù)，而系統(tǒng)的控制裝置采用 PLC 控制器， 因 PLC 不僅可實(shí)現(xiàn)泵組、閥門的邏輯控制，并可 完成系統(tǒng)的數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)功能，可對(duì)系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)、控制點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并完成系統(tǒng)運(yùn)行工況的 CRT 畫面顯示、故障報(bào)警及打印報(bào)表等功能。 隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)生活飲用水品質(zhì)要求的不斷提高，變頻恒壓供水系統(tǒng)已逐漸取代原有的水塔供水系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于多層住宅小區(qū)生活消防供水系統(tǒng)。本文介紹的變頻控制恒壓供水系統(tǒng)，是在對(duì)一個(gè)典型的水塔供水系統(tǒng)的技術(shù)改造實(shí)踐中，根據(jù)盡量保留原有設(shè)備的原則設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)很好的解決了舊設(shè)備需要頻繁檢修的問題，既體現(xiàn)了變頻控制恒壓供水的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)有效的節(jié)省了資金。 畢業(yè)設(shè)計(jì)：無(wú)塔恒壓自動(dòng)供水系統(tǒng) 4 供水管網(wǎng)的形式基本上可分為兩種：樹枝式及環(huán)式管網(wǎng)。但當(dāng)某處管線發(fā)生故障時(shí)，其下游管線將會(huì)斷水，供水可靠性較差。一般在小城市中供水要求又不太嚴(yán)格時(shí)，可以采用樹枝式管網(wǎng)。 圖 21 樹枝式管網(wǎng) 圖 21 環(huán)式管網(wǎng) 2. 環(huán)式管網(wǎng) 如圖 22中管線間連接成環(huán)網(wǎng)，每條管均可由兩個(gè)方向來(lái)水，如果一個(gè)方向發(fā)生故障，還可由另一方向供水，因此供水較為安全可靠。環(huán)式管網(wǎng)還有降低水頭損失，節(jié)約能量、縮小管徑以及減少水錘威脅等優(yōu)點(diǎn)，有利供水安全。 給水管網(wǎng)必 須有充足的輸配水能力，工作安全可靠，經(jīng)濟(jì)使用?？傊芫W(wǎng)的布線，即要保證供水安全又要盡量簡(jiǎn)短管線。分期建設(shè)可減輕市政府一次投資過大的負(fù)擔(dān)。 2. 管網(wǎng)應(yīng)供水安全可靠，當(dāng)去部管線發(fā)生故障時(shí)，仍能保證不間斷供水 。這樣既可提高供水可靠1 新疆工業(yè)高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系 5 性，加快建設(shè)速度，又可降低造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用。 為了作好規(guī)劃布置工作，要根據(jù)地區(qū)規(guī)劃，地形地質(zhì)和自然情況，人口的增長(zhǎng)，并考慮將來(lái)發(fā)展與運(yùn)行管理上簡(jiǎn)便，我們通過調(diào)查研究，進(jìn)行詳盡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選取適宜的方案，合理布置管線。針對(duì)我們學(xué)校的實(shí)際情況，我們制定了兩 套設(shè)計(jì)方案。 具體設(shè)計(jì)方案如下： 方案一： 根據(jù)當(dāng)前用水要求計(jì)算管徑流量、選擇合理管徑，計(jì)算出供水壓力選擇合適的泵，根據(jù)要求設(shè)計(jì)恒壓無(wú)塔供水變頻調(diào)速系統(tǒng)。 第二章 統(tǒng)計(jì)用戶量、計(jì)算最大用水量 計(jì)算給水工程時(shí)，首先確定所 需要供應(yīng)的總水量，以便決定各種給水構(gòu)筑物的規(guī)模和尺寸，其中包括：用水區(qū)配水管網(wǎng)、泵房等等。 一、 用水量標(biāo)準(zhǔn) 用水量標(biāo)準(zhǔn)是給水工程設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，其大小涉及的面很多，直接影響工程的投資，供水安全、可靠和運(yùn)行管理等方面。 生活用水量標(biāo)準(zhǔn)： 城鎮(zhèn)居民、工業(yè)企業(yè)職工和公共建筑的工作人員每日都需要一定量的生活用水。生活水平高、水質(zhì)好、水壓高用水量就較大，南方氣候炎熱處比北方用水量也多，因此用水量各地不同。我過幅員遼闊，南北氣候及生活習(xí)慣不同，用水量相差很大，為了便于給水工程建設(shè)，國(guó)家建委制定了全國(guó)各地區(qū)的用水量標(biāo)準(zhǔn)。用水量標(biāo)準(zhǔn)是設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，必須慎重研究，要根據(jù)具體情況，參考附近地方標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)近期結(jié)合確定適宜的用水量標(biāo)準(zhǔn)。生活用水量是隨著人的生活活動(dòng)和季節(jié)的不同而變化，比如，節(jié)假日與平日，炎熱干旱季節(jié)與寒冷季節(jié)等均不相同，在一日之內(nèi)早晚用水量最多。在最高日內(nèi)其中用水量最大的一小時(shí)用水量稱為最高時(shí)用水量。在最高日一天之內(nèi)最高時(shí)用水量與其平均時(shí)用水量的比值，稱為時(shí)變化系數(shù)，其值在 ～ 之間。計(jì)算可按以下公式： add K ? dhdhh K 2424 ??? 2424 dhadhh QKQKKQ ?? dhz KKK ? 式中 aQ =平 均日用水量（升 /人日）； dQ ＝最高日用水量 （升 /人日）； hQ =最高時(shí)用水量 （升 /人日）； 新疆工業(yè)高等專科學(xué)校機(jī)械工程系 7 dK ， hK 及 zK ＝分別為日、時(shí)、及總變化系數(shù)。設(shè)計(jì)用水量的確定，除參照國(guó)家規(guī)定的用水量標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際調(diào)查資料，結(jié)合具體情況以及工程設(shè)計(jì)期限并留有適當(dāng)?shù)挠?地。 用水量的計(jì)算包括生活、生產(chǎn)及消防用水量三部分。 生活用水量的計(jì)算應(yīng)參照有關(guān)規(guī)范并結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r確定用水量標(biāo)準(zhǔn)，然后根據(jù)計(jì)劃人口來(lái)計(jì)算生活用水量。 經(jīng)過詳細(xì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得出校園用水情況。選用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： Ⅰ、住宅生活用水定額只是住宅自身用水量，不包括其它建筑。 Ⅱ、住宅生活用水定額為最高日生活用水定額。 Ⅳ、無(wú)分戶水表、或不按分戶水表計(jì)量收費(fèi)時(shí)可參考選用表 值。 （ 2）集體宿舍、旅館和公共建筑生活用水定額 集體宿舍、旅館和公共建筑生活用水定額應(yīng)根據(jù)衛(wèi)生器具完善程度和地區(qū)條件由參考書目 1第 6頁(yè)表 。 Ⅱ、表 所規(guī)定的用水定額為生活用水，包括生活用水量和飲水量 ，也包括正常漏水量和間接用水，如清潔用水在內(nèi)。 Ⅲ、生活用水定額包括主要用水對(duì)象（旅館旅客、醫(yī)院病人、學(xué)小學(xué)生、劇 院觀眾、食堂顧客）用水外，還包括工作人員（旅館服務(wù)人員、理發(fā)室理發(fā)師、食堂炊事人員、要兒園保育員、學(xué)校教職員）用水。 Ⅳ、表 ，如銀行、郵電局、設(shè)計(jì)樓、計(jì)算機(jī)樓可參照辦公樓、展覽樓、俱樂部、音樂廳、雜技場(chǎng)可參照電影院和劇院，洗染店可參照洗衣房 ，飲食店、酒吧、咖啡廳可參照營(yíng)業(yè)食堂等。 Ⅵ、影響公用和公共建筑生活用水定額的主要因素有：衛(wèi)生器具的完善程度、地區(qū)、使用要求對(duì)象等。 根據(jù)以上用水定額標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合我們學(xué)校實(shí)際情況，計(jì)算用水量如下表： 表 22 最高日用水量統(tǒng)計(jì) 建筑名稱 用水定額 總?cè)藬?shù) （人） 總用水量 （ L） 備注 生活 用水 L/人 衛(wèi)生間（ L/時(shí)） 綠化 （ 2L/m2次） 高水箱 小便槽 家屬樓 5 250 442 m2 144 36884 6 250 180 m2 162 40860 7 250 162 40500 8 250 90 22500 9 250 963 m2 135 35926 含金工車間 行政樓 50 168 180 293 m2 316 115838 實(shí)驗(yàn)樓 150L/h 168 180 690 m2 141324 圖書館 150 L/h 168 180 172920 幼兒園 50L/天 168 180 300 m2 130 92060 包括后勤公司 教學(xué)樓 150 168 180 623 m2 418054 洗浴中心 150 455 m2 26782 按 100人 /天計(jì)算，含開水房、洗衣房 招待所 普通 100 24床位 6600 按床位 （ 2） 一幢建筑有多種衛(wèi)生器具設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，如住宅部分有熱水供應(yīng)；集體宿舍、旅館部分設(shè)公共廁所，分別按不同標(biāo)準(zhǔn)的用水定額和服務(wù)人數(shù)，計(jì)算個(gè)部分的最高日生活用水量，然后將同時(shí)用水項(xiàng)目疊加求得整個(gè)建筑的最高日生活用水量。 （ 4） 建筑物實(shí)際用水項(xiàng)目超過或少于原定范圍時(shí)，其用水量應(yīng)作相應(yīng)增減，如旅館、醫(yī)院設(shè)有洗衣房時(shí)，增加洗衣房用水量；辦公樓、中學(xué)校設(shè)