给水排水工程仪表与控制 九 水泵及管道系统的控制调节
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⑤泵站可以低水位运行，上游重力式管道维持自清流速， 减少管道疏通掏挖的上作量；
• 工作原理 • 技术特点
4 恒压给水控制技术
– 恒压给水的压力控制点
• 水泵出口压力
– 恒压力 – 变压力（理想变压线和近似变压线）
• 管网最不利压力点
4 恒压给水控制技术
• 气压给水控制系统
– 压力控制点：水泵 出口 或 压力最不利 点
– 2台同型号水泵的控 制图示：
5 污水泵站的变速运行
② 对水泵工作点的调节控制：按照液位、压力 或流量等参数的要求，改变水泵的工作点。 这种改变可以通过调节管路系统中阀门的开 启度实现，或通过改变水泵转速的方式实现。
2 水泵—管路系统的双位控制
• 【例百度文库】 排水泵站的控制系统
– 排水泵站设一集水池，汇集从排水管网来的雨、 污水。
– 依集水池中水位的高低，排水泵应自动地开、 停。
③ 小区、建筑的给水系统——包括小区、建筑给 水管网及加压设施，
④ 小区、建筑的排水系统——包括排水管网及小 区排水泵站、建筑室内污水提升泵。
1 调节的内容与意义
• 按控制调节特点两类：
① 对水泵的开停双位控制：按照液位、压力值 或流量等参数的要求，改变每台水泵的开、 停状态或改变水泵的运行台数。
2 水泵—管路系统的双位控制
• 【例2】 建筑物高低水箱的控制系统
2 水泵—管路系统的双位控制
– 控制要求（逻辑条件）
① 可以按手动或自动两种方式控制水泵的开停，设手 动按钮m、a；
② 在自动控制方式下，水泵可以根据水位变化自动开 停，为此设水位开关p、v、h和b。
③ 对低位水箱水位的限制：当水位低于b时，低位水 箱处于缺水状态，水泵必须停止；当水位高于h时， 低位水箱处于充满状态，允许水泵启动；
• 控制策略：水量平衡与效率优选
① 由进水位确定进水总流量值Q总； ② 由进出水位之差确定静扬程H静； ③ 调数据表查在该静扬程下额定转速时的流量
值为Q定； ④ 变速泵所需的流量Q变＝ Q总—Q定； ⑤ 根据每分钟检测水位涨落的多少确定转速的
优选范围；
⑥ 在优选范同内找出最高效率点所对应的转速 来控制变速泵的运行。
性较强的大型给水系统中，由 于水压波动、水泵长期在较低 效率下运转等原因导致多耗电 约20％。 – 因此，有必要以保证用户水压 恒定为目标进行水泵调速。这 种调节方式应用较为广泛。
3 水泵的调速控制
• 恒流调速
①常水位 ②设计水位 ③常水位+阀门调节
3 水泵的调速控制
• 其它调速
– 加药泵、加氯泵 – 以调节其它工艺参数为目的。
• 采取技术措施，合理地调节水泵、管道系 统工况，保证用户的用水要求，并最大限 度地节约能耗、降低费用，是十分重要而 有意义的工作。
1 调节的内容与意义
• 给水排水工程中的水泵与管道系统主要包 括：
① 城市供水系统——包括输配水管网及二泵站、 加压泵站；
② 城市雨水、污水排水系统——包括排水管网及 雨水泵站、污水泵站：
5 污水泵站的变速运行
• 实现无人值守，程序需满足正常管理工作 的各种需要，并且对泵站可能出现的故障 作出正确的判断和处理。
① 自动报表，记录水位变化、电机工作情况； ② 设置转换开关，在微机系统发生故障时手动运
行； ③ 实现水泵的自动换车，各台水泵均匀远行； ④ 在运行的水泵发生故障时，自动切除故障泵，
给水排水工程仪表与控制
CH3 水泵及管道系统的控制调节
1. 调节的内容与意义 2. 水泵-管路的双位控制系统 3. 水泵的调速控制 4. 恒压给水控制技术 5. 污水泵站的变速运行 6. 计算机在城市供水系统中的应用
1 调节的内容与意义
• 管道系统通常是由水泵加压供水的有压系 统，运行费用中电耗占第一位。
• 其中，有多余的水头。为了节能，应该对水泵的 运行工况进行调解。
• 为保持水压力稳定，也应进行水泵工况调节。
3 水泵的调速控制
① 水泵调节的类型
视用途不同，水泵调速的控制参数不同。 恒压调速 恒流调速 其它情况
3 水泵的调速控制
• 恒压调速
– 用水量变化越大，情况越严重。 – 文献资料：上海地区用水均匀
• 在污水提升泵站中，使用微机控制变速与 定速水泵组合运行，可以保持近水位稳迂， 降低能耗，并提高自动化程度。
• 由于进水量的变化很大，使用多台定速泵 的形式，不能合效地控制进水位在警戒线 以内，甚至导致上游低洼地区跑冒污水。 为了改善这种状况，需选择水泵变速运行 并且使用微机控制的方案。
5 污水泵站的变速运行
并发出报警信息。
5 污水泵站的变速运行
• 经济效益和社会效益
①水位控制效果明显，消除存在多年的运转失调现象， 不再发生加泵下游跑水、减泵上游排水困难的问题；
②优选决定的水泵转速能使水泵效率维持在79~81%间， 节约能耗10%；
③改“值班定岗”改为“巡回检测”，运行管理人员减 少2/3；
④避免机泵的频繁开停，降低设备的维修率，延长设备 使用寿命；
– 为了解决排水泵的控制问题，设高、低两个控 制水位 a 和 b 。
2 水泵—管路系统的双位控制
– 为一有记忆的逻辑控制系统
– 输入逻辑变量 a、b、Pt-1；
– 输出逻辑变量 P。 – 分析其所有逻辑组合，按真值表、卡诺图法处
理。 – 注意有特殊的逻辑状态。 – 设计结果——控制原理图。 – 工作过程及原理分析。
3 水泵的调速控制
② 水泵调节的类型
分驱动电机速度不变和驱动电机速度变化而种。 液力耦合器调速、电磁离合器调速、变速箱； 串级调速、变频调速。
3 水泵的调速控制
③ 水泵调速的运行方式
反馈控制系统 计算机控制系统 定速泵+变速泵
4 恒压给水控制技术
• 双位控制 vs 定值控制 • 变频调速恒压给水
④ 对高位水箱水位的限制：当水位低于v时，高位水 相处于放空状态，水泵可以启动供水，当水位高于 p时，高位水箱充满，水泵应该停止供水。
2 水泵—管路系统的双位控制
• 更多实例见：
建筑工程各类水泵电气控制图集
3 水泵的调速控制
• 给排水工程中，一泵站、二泵站、加压泵站、提 升泵站等水量非常大，可以达到每日几十万至几 百万立方米，往往都采用大型水泵，电耗很高。 一般，水泵站电耗占给水系统总电耗的70％以上， 在给水系统的运行费用构成中居第一位。
• 工作原理 • 技术特点
4 恒压给水控制技术
– 恒压给水的压力控制点
• 水泵出口压力
– 恒压力 – 变压力（理想变压线和近似变压线）
• 管网最不利压力点
4 恒压给水控制技术
• 气压给水控制系统
– 压力控制点：水泵 出口 或 压力最不利 点
– 2台同型号水泵的控 制图示：
5 污水泵站的变速运行
② 对水泵工作点的调节控制：按照液位、压力 或流量等参数的要求，改变水泵的工作点。 这种改变可以通过调节管路系统中阀门的开 启度实现，或通过改变水泵转速的方式实现。
2 水泵—管路系统的双位控制
• 【例百度文库】 排水泵站的控制系统
– 排水泵站设一集水池，汇集从排水管网来的雨、 污水。
– 依集水池中水位的高低，排水泵应自动地开、 停。
③ 小区、建筑的给水系统——包括小区、建筑给 水管网及加压设施，
④ 小区、建筑的排水系统——包括排水管网及小 区排水泵站、建筑室内污水提升泵。
1 调节的内容与意义
• 按控制调节特点两类：
① 对水泵的开停双位控制：按照液位、压力值 或流量等参数的要求，改变每台水泵的开、 停状态或改变水泵的运行台数。
2 水泵—管路系统的双位控制
• 【例2】 建筑物高低水箱的控制系统
2 水泵—管路系统的双位控制
– 控制要求（逻辑条件）
① 可以按手动或自动两种方式控制水泵的开停，设手 动按钮m、a；
② 在自动控制方式下，水泵可以根据水位变化自动开 停，为此设水位开关p、v、h和b。
③ 对低位水箱水位的限制：当水位低于b时，低位水 箱处于缺水状态，水泵必须停止；当水位高于h时， 低位水箱处于充满状态，允许水泵启动；
• 控制策略：水量平衡与效率优选
① 由进水位确定进水总流量值Q总； ② 由进出水位之差确定静扬程H静； ③ 调数据表查在该静扬程下额定转速时的流量
值为Q定； ④ 变速泵所需的流量Q变＝ Q总—Q定； ⑤ 根据每分钟检测水位涨落的多少确定转速的
优选范围；
⑥ 在优选范同内找出最高效率点所对应的转速 来控制变速泵的运行。
性较强的大型给水系统中，由 于水压波动、水泵长期在较低 效率下运转等原因导致多耗电 约20％。 – 因此，有必要以保证用户水压 恒定为目标进行水泵调速。这 种调节方式应用较为广泛。
3 水泵的调速控制
• 恒流调速
①常水位 ②设计水位 ③常水位+阀门调节
3 水泵的调速控制
• 其它调速
– 加药泵、加氯泵 – 以调节其它工艺参数为目的。
• 采取技术措施，合理地调节水泵、管道系 统工况，保证用户的用水要求，并最大限 度地节约能耗、降低费用，是十分重要而 有意义的工作。
1 调节的内容与意义
• 给水排水工程中的水泵与管道系统主要包 括：
① 城市供水系统——包括输配水管网及二泵站、 加压泵站；
② 城市雨水、污水排水系统——包括排水管网及 雨水泵站、污水泵站：
5 污水泵站的变速运行
• 实现无人值守，程序需满足正常管理工作 的各种需要，并且对泵站可能出现的故障 作出正确的判断和处理。
① 自动报表，记录水位变化、电机工作情况； ② 设置转换开关，在微机系统发生故障时手动运
行； ③ 实现水泵的自动换车，各台水泵均匀远行； ④ 在运行的水泵发生故障时，自动切除故障泵，
给水排水工程仪表与控制
CH3 水泵及管道系统的控制调节
1. 调节的内容与意义 2. 水泵-管路的双位控制系统 3. 水泵的调速控制 4. 恒压给水控制技术 5. 污水泵站的变速运行 6. 计算机在城市供水系统中的应用
1 调节的内容与意义
• 管道系统通常是由水泵加压供水的有压系 统，运行费用中电耗占第一位。
• 其中，有多余的水头。为了节能，应该对水泵的 运行工况进行调解。
• 为保持水压力稳定，也应进行水泵工况调节。
3 水泵的调速控制
① 水泵调节的类型
视用途不同，水泵调速的控制参数不同。 恒压调速 恒流调速 其它情况
3 水泵的调速控制
• 恒压调速
– 用水量变化越大，情况越严重。 – 文献资料：上海地区用水均匀
• 在污水提升泵站中，使用微机控制变速与 定速水泵组合运行，可以保持近水位稳迂， 降低能耗，并提高自动化程度。
• 由于进水量的变化很大，使用多台定速泵 的形式，不能合效地控制进水位在警戒线 以内，甚至导致上游低洼地区跑冒污水。 为了改善这种状况，需选择水泵变速运行 并且使用微机控制的方案。
5 污水泵站的变速运行
并发出报警信息。
5 污水泵站的变速运行
• 经济效益和社会效益
①水位控制效果明显，消除存在多年的运转失调现象， 不再发生加泵下游跑水、减泵上游排水困难的问题；
②优选决定的水泵转速能使水泵效率维持在79~81%间， 节约能耗10%；
③改“值班定岗”改为“巡回检测”，运行管理人员减 少2/3；
④避免机泵的频繁开停，降低设备的维修率，延长设备 使用寿命；
– 为了解决排水泵的控制问题，设高、低两个控 制水位 a 和 b 。
2 水泵—管路系统的双位控制
– 为一有记忆的逻辑控制系统
– 输入逻辑变量 a、b、Pt-1；
– 输出逻辑变量 P。 – 分析其所有逻辑组合，按真值表、卡诺图法处
理。 – 注意有特殊的逻辑状态。 – 设计结果——控制原理图。 – 工作过程及原理分析。
3 水泵的调速控制
② 水泵调节的类型
分驱动电机速度不变和驱动电机速度变化而种。 液力耦合器调速、电磁离合器调速、变速箱； 串级调速、变频调速。
3 水泵的调速控制
③ 水泵调速的运行方式
反馈控制系统 计算机控制系统 定速泵+变速泵
4 恒压给水控制技术
• 双位控制 vs 定值控制 • 变频调速恒压给水
④ 对高位水箱水位的限制：当水位低于v时，高位水 相处于放空状态，水泵可以启动供水，当水位高于 p时，高位水箱充满，水泵应该停止供水。
2 水泵—管路系统的双位控制
• 更多实例见：
建筑工程各类水泵电气控制图集
3 水泵的调速控制
• 给排水工程中，一泵站、二泵站、加压泵站、提 升泵站等水量非常大，可以达到每日几十万至几 百万立方米，往往都采用大型水泵，电耗很高。 一般，水泵站电耗占给水系统总电耗的70％以上， 在给水系统的运行费用构成中居第一位。