水箱進水電動閥控制策略優化

王學軍

上海建工一建集團有限公司 上海 200437

隨著人類文明的日益進步，人們對生活用水的需求日益增大，生活水箱供水的穩定性也日益突出。為了保證生活水箱供水的連續性，必須及時對水箱進行補水，電動閥的使用在建筑中越來越普及。當補水采用電動閥控制時，對進水電動閥的控制顯得尤為重要，電動閥控制的合理性也成為了建筑行業需要關心的問題。一個合理穩定的電動閥控制體系才能確保供水系統更好地保障人們的日常 需求。

在設計階段，給排水專業提出了供水控制的要求，而電氣控制往往由設備供貨商進行完善設計，由于涉及多個專業及設備供應商，一旦相互之間未協調到位，則會給設備的正常運行造成影響。

1 項目概述

某項目位于上海市虹口區，總建筑面積13萬 m2，地下3層，地上有1棟23層辦公塔樓和1棟4層商業樓，水泵房設置在地下3層，由3個原水箱供塔樓、裙房及商場日常用水，每座水箱上各有1個進水管電動閥，此電動閥與水箱液位聯動。

在調試中發現，給排水圖紙中水箱設計了進水電動閥，但電氣專業未進行詳細設計。由于涉及水箱液位、電動閥、水泵控制等的聯動，系統控制采用樓宇控制系統進行控制。物業部門根據現狀及今后的使用情況，對進水電動閥的控制提出了要求，因此需對控制閥的控制進行調整。經過和專業廠家的協商以及現場條件的勘查，對生活水箱進水管電動閥控制系統進行了優化。

2 水箱進水電動閥控制問題分析

該工程原水箱進水由市政直接供水，水箱進水管設電動閥（圖1），通過原水箱液位進行控制。當原水箱處于低水位時，水箱進水電動閥打開，由市政管網對原水箱補水；當原水箱處于高水位時，原水箱進水電動閥關閉，原水箱停止進水。該電動閥由泵房內動力控制箱直接供電，原方案是通過BA系統進行液位監測和控制。屋頂水箱由生活水泵從原水箱供水，當原水箱水位處于低液位時，水泵停止向屋頂水箱供水。

圖1 水箱控制原理

在系統調試過程中，使用單位提出如下問題：

1）水箱進水管電動閥和水箱液位狀態信號由BA系統監視，BA監控中心設置在一層消防控制中心內，遠離水泵房，當系統發生故障時，工作人員無法在現場進行應急處理，給供水系統造成不穩定的因素。

2）原設計生活水箱進水管電動閥直接由配電箱進行供電，BA系統控制啟停，當電動閥發生故障導致無法關閉時，水箱滿水溢出，因現場無警報裝置，會造成維保人員巡視時不能及時知曉，也無法及時進行處置。

3）當水箱需進行清洗時，工作人員無法手動暫停水箱供水，不便于進行水箱清洗。

3 系統的調整及解決方案

針對以上問題，必須對原電動閥的控制方案進行優化調整。通過對原系統原理的分析，是具備系統改造可行性的。根據現場設備的安裝條件，增設的控制設備是有擺放位置的。下面對每一項問題進行了研究，提出了可行性 方案。

3.1 水箱控制系統的調整

為了解決現場應急控制和水箱清洗時手動關閉的需求，在水箱進水電動閥附近增設電動閥控制箱，控制箱電源由原電動閥供電電源回路引來，將原系統直接連接到DDC箱的進水電動閥，水箱液位等的信號先連接到電動閥控制箱，再連接到DDC箱。通過增設的電動閥控制箱來實現水箱供水就地控制，其原理如圖2所示。

圖2 調整后的水箱控制原理

3.2 增設超高及超低水位報警警鈴

為了便于巡視維保人員知曉水箱液位情況并且及時作出應急措施，在水箱附近增設2組警鈴，信號由電動閥控制箱引來，警鈴與水箱液位計進行聯動，監視水箱液位狀態。當水箱液位處于超低水位或超高水位時，及時發出聲音報警，現場巡視人員能第一時間趕到，避免造成重大設備損失。

3.3 水箱的液位顯示及傳輸原理

為方便現場直觀監視水箱液位及控制，在水箱側使用了磁翻板液位計[1]，便于巡視人員查看以及定時做好記錄，同時可以提供液位控制信號。液位計工作原理如下：

磁翻板液位計是根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成。液位計本體管一側面上下各有1根聯通管，側面管末端裝設法蘭，通過法蘭可與容器的側面聯通管進行相連，形成連通結構，容器內的液體通過側面聯通管直接流進液位計主導管內。根據聯通管原理，液位計主導管內的液位高度與容器內液體的高度一致。液位計主導管內設有浮子，浮子可以隨液位同步升降，浮子內有永久磁鋼，前部設有紅白色磁翻柱，在磁耦合的作用下，前部的磁翻柱隨浮子的上下運動翻轉。當液位上升時，翻柱由白色翻轉為紅色；當液位下降時，翻柱從紅色翻轉為白色，通過翻柱的紅白分界可顯示容器內液位的實際高度。通過安裝磁性開關可以在任意點輸出開關量信號[2]，并將該信號接到電動閥控制箱。

3.4 電動閥的電氣控制工作原理

原方案進水管電動閥只能通過BA系統進行監控，就地不能進行有效控制。原水箱的進水管電動閥與水箱液位計進行聯動。正常運行時，水箱水位達到高水位時電動閥自動關閉，水箱水位達到超高水位時通過BA系統自動報警；當水位逐漸下降至低水位時電動閥開啟，當水位下降到超低水位時通過BA系統進行自動報警；當水箱水位超過低水位但不到高水位時電動閥保持開啟狀態，水箱進水。通過增設就地控制箱，實現就地手動控制和液位自動控制，在水箱處于超高液位和超低液位時，警鈴就地鳴響，通知巡視人員進行應急處理，BA系統起監視和遠程報警作用。

3.5 優化后的系統分析

經過協調溝通以及結合現場實際情況，對電動閥控制系統進行了管線及系統優化，形成了水箱進水電動閥控制箱原理（圖3）。

圖3 水箱進水電動閥控制箱原理

在生活水箱附近設置進水管電動閥控制箱，水箱液位計與控制箱聯動，控制箱再控制電動閥。在控制箱上設置水位指示燈、電動閥運行及停止按鈕、電動閥運行及停止指示燈、超低水位警鈴報警器、超高水位警鈴報警器。水箱液位計上設置4個限位觸點，分別為超低水位信號觸點、低水位信號觸點、高水位信號觸點、超高水位信號觸點。

進水管電動閥控制箱處于自動狀態時：

1）當水箱水位低于超低水位時，由液位計的超低水位限位觸點提供信號給控制箱，電動閥開啟，控制箱超低水位指示燈亮，并進行超低水位警鈴報警。

2）當水箱水位高于超低水位但低于低水位時，超低水位警鈴報警結束，電動閥仍在開啟，控制箱低水位指示 燈亮。

3）當水箱水位逐漸上漲，水位高于低水位但未到高水位時，仍持開啟狀態。

4）當水箱水位達到高水位時，由液位計的高水位限位觸點提供信號給控制箱，電動閥關閉，控制箱高水位指示燈亮。

5）當水箱水位達到超高水位時，液位計的超高水位限位觸點提供信號給控制箱，電動閥仍為關閉狀態，超高水位指示燈亮，水箱進行超高水位警鈴報警。所有液位信號均遠程至BA系統，當水箱液位處于超低液位時，超低水位信號傳至屋頂水箱供水泵控制箱，強制供水泵停止供水。

進水管電動閥控制箱處于手動狀態時，可手動關閉水箱進水電動閥，定期對水箱進行放水、檢查、清理。清理結束后，可手動開啟電動閥補水。

4 結語

綜上所述，原水箱供水系統存在的問題都得到了妥善解決，保障了整個供水系統能夠高效、順暢地運作，確保了用戶的生活用水能夠更加持續穩定地供應，為物業更好的管理提供了有效的幫助，也為其他項目水箱控制提供了有效的參考。

[1] 陳耀宗,姜文源,胡鶴鈞,等.建筑給水排水設計手冊[M].北京:中國 建筑工業出版社,1992.

[2] 中華人民共和國工業和信息化部.磁浮子液位計:JB/T 12957— 2016[S].北京:機械工業出版社,2016.