第4章 楼宇智能化的给排水系统

4.3.2 系统方案
• 目前 ， 住宅小区变频恒压供水系统设计方案主要 目前， 采用“ 一台变频器控制一台水泵” 采用 “ 一台变频器控制一台水泵 ” （ 即 “ 一拖 的单泵控制系统和“ 一 ” ） 的单泵控制系统和 “ 一台变频器控制多台 水泵”（即“一拖N”）的多泵控制系统。随着经 水泵” 一拖 ） 的多泵控制系统。 济的发展， 现在也有采用“ 二拖三” 济的发展 ， 现在也有采用 “ 二拖三 ” 、 “ 二拖 三拖五”的发展趋势。 一拖N”方案虽 四”、“三拖五”的发展趋势。“一拖 方案虽 然节能但效果略差，但有投资节省， 然节能但效果略差 ， 但有投资节省 ， 运行效率高 的优势；具有变频供水系统启动平稳， 的优势 ； 具有变频供水系统启动平稳 ， 对电网冲 击小，降低水泵平均转速，消除“水锤效应” 击小 ， 降低水泵平均转速 ， 消除 “ 水锤效应 ” ， 延长水泵阀门、管道寿命，节约能源等优点， 延长水泵阀门 、 管道寿命 ， 节约能源等优点 ， 因 此目前仍被普遍采用。 此目前仍被普遍采用。
第4章 楼宇智能化的给排水系统
• 随着社会的发展 ， 城市的高层建筑越来 随着社会的发展， 越多， 越多 ， 由市政水管网所提供的水压一般 满足不了高层建筑给水的要求。 满足不了高层建筑给水的要求 。 高层建 筑的供水系统一旦不能正常工作， 筑的供水系统一旦不能正常工作 ， 必将 给人们的工作和生活带来麻烦， 给人们的工作和生活带来麻烦 ， 甚至造 成巨大的损失。 为此， 设计一套安全、 成巨大的损失 。 为此 ， 设计一套安全 、 可靠、 可靠 、 高质量的供水系统给高层建筑供 具有现实意义。 水，具有现实意义。
4.1 恒压变频供水系统
• 以前通常采用恒速泵直接供水、高位水箱供水和气压罐 以前通常采用恒速泵直接供水、 供水几种方式，这些方法供水压力稳定， 供水几种方式，这些方法供水压力稳定，但存在水质污 浪费严重，设备使用寿命不长， 染、浪费严重，设备使用寿命不长，需派专人管理等弊 近年来在供水系统中引入了变频调速技术， 端，近年来在供水系统中引入了变频调速技术，较好地 解决了以上的问题。 解决了以上的问题。采用变频调速恒压供水系统和传统 的恒速泵供水系统、高位水箱供水系统、 的恒速泵供水系统、高位水箱供水系统、气罐供水系统 相比，其优点是： 相比，其优点是： • （1）水压稳定、维护方便、占地面积小、节约能源； ）水压稳定、维护方便、占地面积小、节约能源； • （2）起动平稳，起动电流可以限制在额定电流以内，从 ）起动平稳，起动电流可以限制在额定电流以内， 而避免了起动时对电网的冲击； 而避免了起动时对电网的冲击； • （3）由于泵的平均转速降低了，从而可以延长泵和阀的 ）由于泵的平均转速降低了， 使用寿命； 使用寿命； • （4）可以消除起动和停止时的水锤效应 。 ）
4.4 排污系统的监控和处理
• 对排水系统实现的监控功能有以下 方面。 对排水系统实现的监控功能有以下2方面 方面。 • （1）监测潜水泵运行状态、故障报警、手/ ）监测潜水泵运行状态、故障报警、 自动转换状态，并记录运行时间。 自动转换状态，并记录运行时间。 • （2）潜污泵启停控制。集水井超高液位报 ）潜污泵启停控制。 警：高液位时，启动水泵；低液位时停止 高液位时，启动水泵； 水泵。 水泵。
4.2 变频恒压供水系统的参数选取
• （1）合理选取压力控制参数，实现系统低能耗恒 ）合理选取压力控制参数， 压供水。选择管网压力为控制参数， 压供水。选择管网压力为控制参数，形成闭环压 力自控系统，使得水泵的转速与PID调节器设定 力自控系统，使得水泵的转速与 调节器设定 压力相匹配，可以达到最大节能效果， 压力相匹配，可以达到最大节能效果，而且实现 了恒压供水的目的。 了恒压供水的目的。 • （2）变频器在投入运行后的调试是保证系统达到 ） 最佳运行状态的必要手段。 最佳运行状态的必要手段。变频器根据负载的转 动惯量的大小， 动惯量的大小，在启动和停止电动机时所需的时 间不同， 间不同，设定时间过长会导致变频器在调速运行 时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差， 时使系统变得调节缓慢，反应迟滞，应变能力差， 系统易处在短期不稳定状态中 采用可编程序控制器
• 恒压供水控制系统的基本控制策略是 ： 采 恒压供水控制系统的基本控制策略是： 用电动机调速装置与可编程序控制器 （ PLC） 构成控制系统 ， 进行优化控制泵 ） 构成控制系统， 组的调速运行， 组的调速运行 ， 并自动调整泵组的运行台 完成供水压力的闭环控制， 数 ， 完成供水压力的闭环控制 ， 在管网流 量变化时达到稳定供水压力和节约电能的 目的。 目的。
4.3.1 运行特征
• 以台水泵的恒压供水系统为例，系统在自 以台水泵的恒压供水系统为例， 动运行方式下， 动运行方式下，可编程序控制器控制变频 软启动1#泵 此时1#泵进入变频运行 器、软启动 泵，此时 泵进入变频运行 状态，其转速逐渐升高，当供水量Q 状态，其转速逐渐升高，当供水量 ＜ 1/3Qmax时（Qmax为4 台水泵全部工频运 时 为 行时的最大流量），可编程序控制器CPU ），可编程序控制器 行时的最大流量），可编程序控制器 根据供水量的变化自动调节1#泵的运行转 根据供水量的变化自动调节 泵的运行转 以保证所需的供水压力。 速，以保证所需的供水压力。
4.3.3 “一拖 多泵系统的一般控制 一拖N”多泵系统的一般控制 一拖 要求
• 多泵循环运行程序控制。以“一拖三”为例：先由变频器 多泵循环运行程序控制。 一拖三”为例： 运 行 若 工作频率已 达到变频 启 动 1# 水泵 运行 ， 若工 作频率已达到变频 器的上 限 值 50Hz而压力仍低于规定值时 ， 将 1#水泵切换成工频运行， 而压力仍低于规定值时， 水泵切换成工频运行， 而压力仍低于规定值时 水泵切换成工频运行 此时变频器的输出频率迅速下降为0，然后启动2#水泵 水泵， 此时变频器的输出频率迅速下降为 ，然后启动 水泵， 供水系统处于“ 工 变 的动行状态； 供水系统处于“1工1变”的动行状态；若变频器再次达到 上限值50Hz而压力低于规定值时， 将 2#水泵也切换成工 而压力低于规定值时， 上限值 而压力低于规定值时 水泵也切换成工 频运行，再由变频器去启动3#水泵 供水系统处于“ 工 水泵， 频运行，再由变频器去启动 水泵，供水系统处于“2工 1变” 的运行状态。 反之，若变频器工作频率已下降至下 变 的运行状态。反之， 限值（一般设定为25～ 限值 （ 一般设定为 ～ 35Hz）而压力仍高于规定值时 ， ） 而压力仍高于规定值时， 水泵停机， 令 1#水泵停机 ， 供水系统又处于 “ 1工 1变 ” 的运行状态 ； 水泵停机 供水系统又处于“ 工 变 的运行状态； 若变频器工作频率又降至下限值而压力仍高于规定值时， 若变频器工作频率又降至下限值而压力仍高于规定值时， 水泵停机， 令2#水泵停机，系统恢复到一台水泵变频运行状态，如此 水泵停机 系统恢复到一台水泵变频运行状态， 循环。其他的“一拖N”程序控制 以此类推。 程序控制， 循环。其他的“一拖 程序控制，以此类推。
4.3.4 常用的“一拖N”多泵系统控 常用的“一拖 多泵系统控 制方式
• （1）变频器＋PLC。这种配置不仅可以灵活地实 ）变频器＋ 。 现上述控制，而且可以实现更复杂的控制。 现上述控制，而且可以实现更复杂的控制。缺点 是需要专业技术人员编制并现场调试PLC程序， 程序， 是需要专业技术人员编制并现场调试 程序 安装调试费工、费时，设备投资也较大。 安装调试费工、费时，设备投资也较大。 • （2）变频器＋专业供水控制器。最近，有的厂家 ）变频器＋专业供水控制器。最近， 专门为变频恒压供水研制了能实现上述控制要求 的专业供水控制器，操作简单，调试方便， 的专业供水控制器，操作简单，调试方便，功能 齐全，产品价格也与“变频器＋ 接近。 齐全，产品价格也与“变频器＋PLC”接近。 接近