建筑雜志論文發(fā)表推薦期刊《地球科學(xué)進展》(月刊)創(chuàng)刊于1986年，由國家自然科學(xué)基金委員會地球科學(xué)部、中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與技術(shù)局和中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)信息中心聯(lián)合主辦的綜合性、學(xué)術(shù)性刊物。主要報道國內(nèi)外地球科學(xué)、資源環(huán)境科學(xué)的研究進展，評述地球系統(tǒng)科學(xué)、全球變化和可持續(xù)發(fā)展等重大主題的研究態(tài)勢，介紹邊緣學(xué)科和交叉學(xué)科信息，推動高新技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用。
　　摘要：住宅小區(qū)的二次供水隨著小區(qū)的面積增加與生活水平的提高，其供水質(zhì)量也受到了更多的關(guān)注，如果利用傳統(tǒng)的高能耗運行模式來滿足高質(zhì)量的供水，就成為了二次供水系統(tǒng)需要更加優(yōu)化的課題。下面就以四川省瀘州市某住宅小區(qū)為例，來分析其電氣控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的具體模式和做法。

　　關(guān)鍵詞：二次供水,優(yōu)化步驟,分區(qū)模式,系統(tǒng)設(shè)計

　　引言：

　　我國大部分的二次供水都是有區(qū)域物業(yè)負責，隨著經(jīng)濟發(fā)展居民對住宅小區(qū)的供水質(zhì)量要求也隨之提高，二次供水的質(zhì)量和控制運行模式也被重視起來，同時，降低設(shè)備的故障率以及能耗等都得到了重視。因此引入電氣控制系統(tǒng)并對其進行優(yōu)化就成為二次供水系統(tǒng)的重要技術(shù)措施，合理設(shè)計并優(yōu)化控制系統(tǒng)以此改變傳統(tǒng)的恒壓供水模式，利用變頻技術(shù)達到低能耗供水的模式，就尤為重要。

　　一、住宅小區(qū)二次供水電氣控制優(yōu)化的步驟

　　首先，應(yīng)對所轄區(qū)域內(nèi)的供水特征進行分析，采集基本數(shù)據(jù)，將小區(qū)的規(guī)模、樓層數(shù)、居民數(shù)量等進行統(tǒng)計，從而對區(qū)域供水的需要和特征進行分析，明確小區(qū)供水的高峰和低谷等，按照基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來設(shè)計控制系統(tǒng)。該小區(qū)為5棟30層的電梯住宅，總共900戶。

　　其次，計算小區(qū)內(nèi)的揚程和流量，按設(shè)計要求對小區(qū)進行垂直分區(qū)，在進行最大用水量的計算，根據(jù)最大用水量配合選擇水泵的揚程和流量。然后根據(jù)水泵的參數(shù)選擇電機，對二者進行配合計算和分析，因為供水能力相同的情況下，水泵和電機之間參數(shù)會存在差異。

　　最后，對控制系統(tǒng)進行合理設(shè)計與優(yōu)化，按照要求對控制單元和控制電路以及工作流程進行設(shè)計，詳細分析輸入信號和輸出信號的功能，以此完成對控制系統(tǒng)的優(yōu)化。

　　二、垂直分區(qū)供水模式的選擇

　　二次供水的電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化必須建立在固定給水模式上，在分析住宅小區(qū)的供水特征后發(fā)現(xiàn)，垂直分區(qū)供水是一個較為經(jīng)濟的供水模式。因為住宅小區(qū)的高度有限，如果是正常供水模式，其水泵揚程都小于高層建筑的要求，所以必須增加水泵的功率，其額定功率必將翻倍。如果采用垂直分區(qū)的話，其供水系統(tǒng)中只有高壓端水泵需要增加功率，這樣顯然要更加經(jīng)濟。因此，在實際的供水模式選擇中，要達到系統(tǒng)控制的優(yōu)化就應(yīng)選擇合理的供水模式，而垂直分區(qū)供水的模式顯然可以降低能耗，讓系統(tǒng)更加經(jīng)濟。所以按照實際的情況，將供水樓層進行人為的劃分，其中1-4層為市政直供;5-13為二次供水低壓區(qū);14-22層設(shè)置為中壓區(qū);23-30層設(shè)置為高壓區(qū)，并按照其數(shù)量對供水水泵進行選擇，并進行合理設(shè)置，該小區(qū)的二次供水優(yōu)化設(shè)計也就是在此基礎(chǔ)上進行的。

　　三、二次供水的電氣系統(tǒng)設(shè)計

　　1、控制系統(tǒng)概述

　　電氣系統(tǒng)通常安裝在控制柜中，利用PLC、變頻器、控制設(shè)備等組合，在二次供水的控制系統(tǒng)中PLC是整個控制系統(tǒng)的核心，其負責采集壓力、液面位置、信息處理等，計算并輸出相關(guān)信息，利用網(wǎng)絡(luò)接口完成系統(tǒng)信息的處理和傳遞，將控制指令傳輸?shù)阶冾l調(diào)速裝置上完成對系統(tǒng)的直接控制。變頻器是控制電機轉(zhuǎn)速的元件，其直接接受PLC的控制來控制系統(tǒng)供水的流量和揚程等，達到節(jié)能的效果。電子控制設(shè)備則包括斷路器、接觸器、繼電保護等等，主要實現(xiàn)對現(xiàn)場水泵和其他電氣設(shè)備的控制，實現(xiàn)變頻和工頻運行的控制，并保證自動和手動控制實現(xiàn)。

　　2、PLC信號歸類

　　系統(tǒng)電路有輸入和輸出兩部分構(gòu)成，輸入信號包括：變頻恒壓供水系統(tǒng)，保證供水的持續(xù)性，要求自動和手動都可控制，軟啟動實現(xiàn)工頻下供水。自動和手動控制采用開關(guān)選擇方式，信號通過輸入繼電器傳輸?shù)絇LC。啟動和停止控制信號的傳遞，控制整個系統(tǒng)的啟動和停止。壓力信號傳遞，采集的壓力信號作為控制系統(tǒng)啟停的關(guān)鍵條件，是變頻和工頻轉(zhuǎn)換的輸入信號。變頻故障信號，作為變頻和工頻之間轉(zhuǎn)換的啟動信號，如果變頻系統(tǒng)故障則自動啟動工頻系統(tǒng)。管道壓力信號，由管道壓力傳感器獲得相關(guān)壓力信號輸入PLC，與上位機通過通訊系統(tǒng)實現(xiàn)壓力顯示，經(jīng)過PLC處理分析，獲得輸出控制信號，改變變頻器的頻率。液位信號，采集液面信號被輸入PLC，其通過分析對進水和供水進行控制，水位如果過低則系統(tǒng)停機，防止電機空載。過載信號輸入，即系統(tǒng)出現(xiàn)過載情況，則自動發(fā)出保護信號。

　　輸出信號包括：對變頻器和工頻運行基礎(chǔ)器的控制信號輸出，電動閥開關(guān)的啟動大小由PLC進行控制;低區(qū)和中區(qū)控制信號的輸出，高區(qū)輸出的三個控制點以及電動機控制信號;開關(guān)量輸出，控制中間繼電器和變頻調(diào)節(jié)等;模擬輸出量，對變頻頻率進行反饋;停止或者啟動變頻和工頻電機，每臺電動機有對應(yīng)的故障報警器，提供故障信號;對故障以及水位進行報警信號輸出。

　　3、例舉中區(qū)優(yōu)化控制設(shè)計

　　在中壓區(qū)域選擇四套機組對供水進行控制，三用一備的方式進行工作，按照小區(qū)供水的數(shù)據(jù)分析，設(shè)定中區(qū)供水壓力為0.9MPa，工作中進行恒壓供水，變頻控制，第一臺設(shè)備變頻啟動，壓力傳感器對壓力值進行測定，為PLC提供變頻控制信號，滿負荷后如果用水量供應(yīng)不足，則出水壓力會出現(xiàn)下降，此時第二臺電機啟動，保證出水壓力的恒定。直至三臺設(shè)備都投入工作。為了避免第四臺設(shè)備長期停用而出現(xiàn)故障，亦或三臺設(shè)備長期使用而壽命降低，則制定輪換運行模式，保障四臺設(shè)備運行時間均衡。進水管道的壓力設(shè)定在0.15MPa，如果主管道的壓力低于這個限制，設(shè)備則停機，停機后如果壓力恢復(fù)則進行自動啟動。每臺設(shè)備都有工作指示燈。

　　用水量處在低峰時，管網(wǎng)壓力增加，則系統(tǒng)設(shè)定關(guān)閉水池的出水閥，采用疊壓供水，控制參數(shù)也以此設(shè)定，水池出水的電動閥按照壓力大小而開啟和關(guān)閉，使得水池內(nèi)的水形成循環(huán);用水高峰的時候，管網(wǎng)壓力變小，則采用穩(wěn)壓罐進水和水池供水，同樣可以按照壓力的高低進行開關(guān)閥門的調(diào)節(jié)，同時配合高峰期關(guān)閉穩(wěn)壓閥門的方式，即僅僅利用水池進行供水，水池水進入大循環(huán)，而保持水質(zhì)的穩(wěn)定。如果整個管網(wǎng)的壓力小于0.15MPa的時候，系統(tǒng)則關(guān)閉穩(wěn)壓罐的進水，開啟水池出水的閥門，采用水池供水模式。

　　結(jié)束語：

　　總之，二次供水的優(yōu)化主要應(yīng)體現(xiàn)在整體供水模式的改變和供水控制系統(tǒng)的優(yōu)化上，即在選擇合理供水模式的同時按照其要求進行電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，上述系統(tǒng)主要是利用PLC、變頻器等組合，形成一個智能化的控制系統(tǒng)，從而利用供水壓力為切入點完成對整個系統(tǒng)的智能化控制，以此達到降低能耗提高供水效率的目的。

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