某建筑給排水監控系統的研究

孫大偉

(常州市規劃設計院，江蘇常州 213003)

水是不可再生的資源，工業、農業的發展和資源聯系緊密。因為其不僅關系人們的生活水平，還和城市的發展有很大的聯系。因為變頻調速恒壓供水技術節能、安全、供水質量高，所以現在的供水行業和它關系密切。恒壓供水調速系統有利于水泵電動機的無級調速，從用水量的變化中，我們可以看出自動調節系統的運行參數，是保持水壓恒定當前較為合理的節能型供水系統［1-4］。文中基于恒壓供水調速系統，分析了某建筑的給排水監控系統，這一研究對于水資源保護具有一定的意義。

1 優化供水系統

通常城市居民食用水的供應方式為首先將水輸入到蓄水池中，然后用水泵將水位抬高，再從高位水池中向居民進行供水。這種供水方法雖然可行，但是其劣勢不容小覷，因為隨著人們對供水需求的不斷增加，供水的成本在逐漸增加，供水的可靠性也在逐漸降低，供水不足的現象是非常常見的。與此同時，水池的水位一般只能靠人為操作，但是因為高位水池通常和水泵房有一定的距離，一個人是無法做到的，這樣就會導致供水中斷、高位水池中水的流出或蓄水池水位低使水泵空轉，各種資源的浪費是必然的。基于以上問題，文中進行以下改進處理。

1)系統構成。圖1給出了改進設計的供水系統［7］，系統的3臺水泵是并聯的，通常與變頻器連接是1泵，在變頻正常工作的情況下，為了保護電機，2泵和3泵是隨著供水系統的運行而開啟，其中啟動參數是能夠調整的，這種啟動方式具有軟停車的功能，也就是逐漸降低減度，直到停止工作。這樣當瞬間斷電時，就不會產生較大的電流，降低了對管道的沖擊力，有效避免了高程供水系統的“水錘效應”，有利于保護設備。在系統運行的過程中，壓力傳感器把主管網水壓變為電流信號，并將這種電流信號輸入PLC中，PLC通過比較給定的壓力設定值和實際檢測值，再進行PID運算，將控制信號通過模擬量輸出模塊再加載到變頻器中，這樣就達到了改變水泵電機頻率的目的。

2)系統運行。系統中啟動水泵的個數是根據水量進行啟動的，如果用水量比較小，那么一臺泵就可以完成任務，隨著水量的增大，水泵也將全速工作，但是如果全速運行不能使管網的壓力達到設定值，PLC檢測捕獲到壓力傳感器上傳的信號，那么第二臺泵就會加入運行系統，以此類推。反之，如果用水量在逐漸減少，那么變頻器的工作在最低信號的情況下，此時的實際壓力值超過設定的壓力，PLC就會關閉最后啟動的泵。隨后，如果變頻器的工作條件仍然在出水頻率以下，PLC會關閉第2臺泵，于是便只有一臺泵在工作了，這時管網壓力恒定是根據調節變頻泵頻率達到目的的。為了防止備用泵銹死，用PLC定時，B，C泵循環備用。循環時間可默認定在每周三凌晨2:00，因為這時用水量較少，備用泵循環可順利進行。

圖1 系統總體布局

2 監控系統

2.1 監控改進分析

建筑物的排水系統分為地上和地下兩種，通常情況下，地上的排水系統借助了排水管道的作用，因為污水存在重力所以它會沿著排水管道和城市的總排水管道匯合，然后進行集中處理;相對的，地下的污水則是先將污水匯聚到污水池，再用泵將它和地面的排水系統相連，排水系統的監控原理見圖2。

圖2 排水系統的監控原理

在污水池中，設置液位開關，分別監測停泵水位(低)、啟泵水位(高)及溢流報警水位。水泵的控制器是通過液位開關的監測信號判斷狀態的，如果污水池液位達到啟泵水位，那么控制器將會開啟污水泵，排出污水池中的污水，然后隨著污水池液位的降低逐漸和停泵水位臨界時，控制器又會關閉污水泵。但是假如污水池液面達到啟泵水位，污水泵還處于不工作狀態，那么隨著污水池中水位的提高，監控系統會自動發出警報，進行人工開啟水泵的操作。反之亦然，監控系統也會發出報警信號，提醒工作人員及時處理。在由多臺污水泵組成的排水系統中，多臺水泵互為備用。為了保證水泵的工作時間相同，要使同時使用水泵的工作時間相同。即當系統開始工作時，要先將工作時間最少的水泵開啟。但是這種累計時間的方法如果人工進行會增加很多麻煩，所以必須增加控制系統的累計時間功能，也就是監控系統可以遠程操作開關。

2.2 排水監控系統的監控功能

設計改進排水監控系統。污水泵啟/停控制:污水泵的啟停不需要人工操作，是通過污水池的水位而自動控制的。污水池中包括報警水位、污水泵啟泵水位和污水泵停泵水位3種水位。在污水池中的水位達到其中的某一水位線時，控制器會做出相應的反應，并將判斷信號輸入到污水泵。檢測和警報處理:在排水泵工作時，如果污水池液面達到報警水位，就會自動啟動報警裝置，與此同時，水泵不能正常工作故障時也會有報警信號。設備運行時間累計、用電量累計:要持續計算水泵的工作時間，以便定時維修和更換。

表1 給排水監控系統的控制

2.3 控制分析

本文設計的給排水監控系統的控制見表1。

3 結語

給水排水系統需要滿足建筑物的基本使用需求，消防確保建筑的安全，減少在發生火災時的損失和傷亡建筑給排水系統，且還應體現節水、節能，提高水的利用率等特點。本文基于筆者工作分析的某建筑給排水監控系統，在后續的應用中充分顯示了良好控制帶來的合理性。然而當前高層建筑物的給排水系統已經成為了一項重要的課題，還需要進行更多實踐以及結合環境特點才能充分體現科學合理性。

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