供水设计

供水设计（通用12篇）

供水设计 篇1

1 供水综合调度系统设计的背景

综合调度的目的对全供水公司的生产进行优化调度, 保证用户对水量、水压和水质的要求, 尽可能高地追求管网运行的经济效益。

2 无线方案设计与产品选型原则

系统设计时充分考虑到系统的先进性、实用性、可扩充性和可维护性, 保证系统运行的可靠与安全保密, 建立经济合理、资源优化的系统。本次采用新型系统、基于GPRS的热门应用系统, 技术成熟, 应用普遍, 也是今后无线控制系统的发展方向, 该采用以色列Alvarion公司的DS.11 11Mbps无线局域网产品。

3 无线系统配置

3.1 DS.11系统的配置情况

DS.11系列无线网桥产品采用分体式的结构设计, 分为室内单元和室外单元两个部分。室内单元实际上是一个电源调制模块, 上有2个标准的RJ-45接口:一个接口为10Base T的局域网接口, 用来连接本地的网络交换机提供网络通讯接口;另一个是Radio接口, 用来和室外单元相连, 在传输网络信号的同时, 也将室内模块调制的直流电源通过基带电缆, 为室外模块提供电源供电。

室外模块是一个射频调制模块, 它将室内模块送来的网络信号调制成2.4GHz的射频信号。在室外单元上有一个标准的N型射频接口, 可以直接和各种标准的外接天线相连。这样的好处是可以做到基本没有射频衰减。

3.2 无线网络方案

大庆市及市辖区共有11个水厂, 分布距离远近差别较大。所以针对这种地理分布, 采用了全向与定向相结合的拓扑结构。根据实际的距离和分布情况在西水源、中引水厂、前进水源3个水厂分别安装3个中心定向天线, 在控制中心安装架设一套Alvarion AU-DS.11D无线基站, 外接一套覆盖360度的12d Bi全向天线, 用来覆盖3个水厂。

其它水厂实际的距离较远而且分布不集中, 我们采取点对点的无线链路, 而且还可以提高中心的这个系统容量, 8个水厂各架设一套SU-DS.11D无线网桥系统, 外接一套24d Bi的定向天线。并且将定向天线的方向指向各自相应的中心定向天线, 这样每个水厂就可以接入到整个无线网络系统。

4 管网测压点方案设计

4.1 环境介绍

大庆供水调度控制系统的主要目的, 是解决供水公司对供水各环节监测点的数据采集和控制。该系统由控制中心和各个水源监测点组成, 各个水源监测点的数据采集终端 (RTU或PLC) 可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据, 供控制中心及有关部门分析和决策取用。

4.2 方案选择

经过分析, 选择中国移动的GPRS系统, 作为城市供水调度控制系统的数据通信平台。目前, GSM网络经过电信部门的多年建设, 覆盖范围不断扩大, 已成为成熟、稳定、可靠的通信网络, 特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度控制系统, 实现管网控制点的无线数据传输具, 有可充分利用现有网络、缩短建设周期、降低建设成本的优点, 而且设备安装方便、维护简单。

4.3 解决方案介绍

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 控制中心计算机主机配置固定的IP地址, 各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。

4.3.1 系统组成

1) 管网控制点:

管网控制点:各控制点通过数据采集模块, 采集如压力、流量等数据, 通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连, 通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器, 对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2) 控制中心:

服务器申请配置固定IP地址, 采用省移动通信公司提供的DDN专线, 与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽, 当管网控制点数量增加, 中心不用扩容即可满足需求。

控制中心RADIUS服务器接收到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证, 后传送到控制中心计算机主机, 通过系统软件对数据进行还原显示, 并进行数据处理。

3) GPRS/GSM移动数据传输网络:

现场控制点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块, 同时对数据进行解码处理, 转换成在公网数据传送的格式, 通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输, 最终传送到控制中心IP地址

4.3.2 系统实现

各水厂数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡, 同时控制中心对各点进行登记, 保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行控制系统软件, 支持24小时实时在线, 实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。

5 控制中心数据处理

首先, 通过PLC把11个水厂的数据采集上来, 再通过无线网络传到中心控制室数据采集工作站上, 并把数据写到服务器SQL数据库里, 供数据分析。

其次, 通过GPRS系统把管网压力点的数据采集到另个数据工作站上, 并把数据写到SQL数据库里, 供数据分析。

在中心控制室安装有一台HP ML370服务器、两台工控机、一套通信机柜等。这里是全水厂的控制管理中心, 可以对全厂的工艺流程状况、生产设备进行监测和优化调度操作, 并完成与中心调度室数据远程传送的任务。

5.1 中心控制室内HP ML370服务器

该服务器负责整个系统的数据存储、数据交换和控制任务保存, 包括:水源、厂的深井工作状态、外输泵参数、外输管道压力参数、各水罐液位参数、出厂水质参数和流量参数的监测及相关PLC上的参数。

5.2 控制操作站

控制操作站是该自动控制系统的核心, 22″宽屏液晶显示器和一台工控机, 它通过以太网线和数据服务器传送数据。实现功能:操作控制功能、状态显示功能、多媒体报警功能、参数曲线显示功能、报表输出/打印功能、数据处理和管理功能。

6 系统优点

1) 系统组成简单、可靠、经济、实用。采用工业界应用最广泛的RS485总线和以太网线, 来连接整个系统进行数据传输, 也便于将来的扩展开发;

2) 系统选型采用技术成熟、标准化的产品。上位机操作系统采用Windows SERVER, 提供了一个先进可靠的平台。可靠性好, 性能价格比高;

3) 中心控制室可以对全厂的生产过程进行控制、监视和管理, 以实现各区域工作站的无人执守。大大提高了自动化水平, 降低了运行成本和能耗, 减少了操作和维修人员。

摘要：本文针对大庆油田供水地域分散现状, 给出了基于GPRS供水调度系统的设计方案, 从系统结构组成及实现原理方面做了介绍, 并概括了系统的实现功能及优点。

关键词：供水,调度系统,GPRS

参考文献

[1]栗玉霞, 徐建政, 刘爱兵.GPRS技术在自动抄表系统中的应用[J].电力自动化设备, 2003 (12) .

[2]秦勇.基于GPRS的无线数据采集在环境自动监测中的应用[D].北京:中国地质大学, 2006.

供水设计 篇2

根据《煤矿安全规程》和国家安全监管总局国家煤矿安监局《关于建设完善煤矿安全井下安全避险“六大系统”的通知》要求，结合我矿实际，为提高矿井安全管理水平，特编制供水施救系统安装技术方案，以便在灾害急救时，能够供给足够的饮用水，达到抢险救灾，施救的目的。

1、矿井概况

XXX煤矿是兖矿集团下属煤矿，位于兖州煤田的南部。煤炭储量 1.36亿吨，2008年核定年生产能力400万吨，建矿时间 1966年，投产时间 1973年，主采煤层分为四个分层，3上分层平均厚度为5.32米，3下分层平均厚度为3.19米，16上分层平均厚度0.89米，17分层平均厚度1.03米。

采用一对竖井石门贯穿的方式开拓，3上分层采用综采放顶煤开采，全部垮落法管理顶板，3下分层为综采法开采，16上分层为放炮落煤开采，17分层为机械化采煤。目前有九采、十一采、七采、一采、十三采五个采区,93上10一个综放面、9305一个综采面、1602一个普采面、1701一个机采面生产。

2、供水施救系统简介： 2.1现有水源：

我矿现有供水水源为中央风井有500m³水池两个，供水来源为华聚能源电厂污水处理站处理井下废水补充供给；白马河风井有400m³水池一个，供水来源为水泵抽取地下水补充供给，所有水池通过管路连通，用来供井下生产防尘用水。自来水由矿区自来水厂供给。供水施救系统跟防尘供水为同一管路，自来水管路与防尘供水管路在井口相通，可通过控制阀进行转化，供应井下自来水进行施救。

2.2井下主要管路的分布及型号：

矿井防尘系统采用静压供水，主要运输巷、各采掘工作面巷道内均敷设防尘供水管路。防尘管路系统为（未注明主管路全部为Ф75）：

2.2.1中央风井筒（Ф150）→回风石门（Ф125）→东翼煤层总回风巷（Ф125）→九采-350回风巷（Ф125）→九采一分区回风巷（Ф125）→九采三分区回风巷（Ф100）→93上08上顺槽（93上08下顺槽、93上10上顺槽、93上10下顺槽）。

2.2.2中央风井筒（Ф150）→回风石门（Ф125）→东翼煤层总回风巷（Ф125）→九采-350回风巷（Ф125）→九采一分区回风巷（Ф125）→九采二分区回风巷（Ф100、Ф75）→9307上顺索车道→9305进风通道→9305上顺槽（9305探巷）

2.2.3中央风井筒（Ф150）→回风石门（Ф125）→东翼煤层总回风巷（Ф125）→九采-350回风巷（Ф125）→九采一分区回风巷（Ф125）→九采二分区回风巷（Ф100）→九采三分区皮带巷→9303中间巷→9305下顺槽

2.2.4中央风井筒（Ф150）→回风石门（Ф125）→南回风石门（Ф125）→-432皮带巷（Ф125）→-432总回风巷（与系统④接通）

2.2.5白马河风井井筒（Ф150）→-290回风（Ф150、Ф100）→-432总回风上山→-432总回风巷→-432轨道巷

2.2.6白马河风井井筒（Ф150）→-290回风（Ф150、Ф100）→七采西部回风（Ф100）→七采西部轨道巷（七采西部皮带巷）→7321上顺槽。

2.2.7-432轨道巷→十一采区皮带巷（Ф50）→1602下顺槽（1701下顺槽、1701中间巷）（Ф50）。

2.2.8-432轨道巷→十一采区轨道巷→1610上顺槽（1610下顺槽、1602上顺槽、1701上顺槽）。

2.2.9-432轨道巷→十一采区回风巷→1610中间巷（1602中间巷）。2.2.10中央风井筒（Ф150）→回风石门（Ф125）→南回风石门（Ф125）→一采总回风巷（）→-260轨中巷（Ф100）→1300上顺槽、1300下顺槽。2.2.11中央风井筒（Ф150）→回风石门（Ф125）→东翼煤层总回风巷（Ф125）→九采-350回风巷（Ф125）→九采一分区回风巷（Ф125）→九采三分区皮带巷→7321下顺东

2.2.12-432轨道巷→十三采区横贯→3601上顺槽（3601下顺槽）

防尘主管路上的支管均采用Ф19或Ф13高压快速接头，采煤、掘进工作面顺槽、皮带机巷每隔50米、进、回风大巷每隔100米均设一“三通”支管闸阀。

2.3供水管路耐压及壁厚计算

由于我矿为静压供水，中央风井水池标高为+47；井下最低点为-670水平,标高为-677.5,计算位压差知：

+47-（-677.5）=724.5，则

P＝ρgh＝1.0×103×9.8×724.5=7.1Mpa 根据供水管路壁厚选择计算公式

STD=P*D*S/(2*ó)= 7.1×0.159×4/(2×600)=0.0037 STD=P*D*S/(2*ó)= 7.1×0.133×4/(2×600)=0.0032 STD=P*D*S/(2*ó)= 7.1×0.108×4/(2×600)=0.0025 STD=P*D*S/(2*ó)= 7.1×0.089×4/(2×600)=0.0021 STD=P*D*S/(2*ó)= 7.1×0.065×4/(2×600)=0.0016 式中: STD为壁厚;P为最大供水压力;D为管路外径;S为安全系数;ó为材料许用应力。

我矿各种规格供水管路均采用壁厚为0.004m无缝钢管,经验算,满足供水压力要求。2.4供水量验算

由于我矿为静压供水，根据各采区主要作业点标高为：中央风井水池（标高为+47）；9305采煤工作面（标高为-402.355）；9

3上

10采煤工作面（标高为-489.925）；1701采煤工作面（标高为-389.6）；分别计算位压差知：

9305采煤工作面=+47-（-402.355）=449.355 93上10采煤工作面=+47-（-489.925）=536.925 1701采煤工作面=+47-（-389.6）=436.6 根据以上结果知十一采区位压差最小、水压最小、流量最小、供水量也最小，若十一采区水量满足，则其它两采区的供水量均能满足。

十一采区供水量计算 1）正常生产期间

因九采一分区、九采二分区、十一采区主管路管径均为Ф75，按理论压力平均分配原则计算水量：

P9305＝ρgh＝1.0×103×9.8×449.355=4.404 Mpa P93上10＝ρgh＝1.0×103×9.8×536.925=5.262 Mpa P1701＝ρgh＝1.0×103×9.8×436.6=4.279 Mpa p总＝4.404+5.262+4.279=13.945 Mpa 式中p总为三个采区的位压差之和 Q总=1400m³/d/24=58.333m³/h 式中Q总为我矿井下一天的总供水量 Q1701＝Q总×(P1701/ p总)=66.667×（2.865/11.824）=17.899m³/h 2）灾变自救期间需水量

十一采区单班最多工作人数为100人，一个成年人正常每小时的需水量为: Q需=2000/24=83.3ml 自救期间需水量为：

Q〃1701=100×83.3=8330ml/h=0.008m³/h 故Q1701＞Q〃1701 通过计算知按照目前供水量，各采区水量完全能够满足自救需要。

3、安装地点和技术方案 3.1采煤工作面：

采煤工作面有九采区的9305工作面和93上10工作面、十一采区的1602工作面和1701工作面。采煤面两顺槽每隔50米设一处三通及闸阀。在距工作面不大于1000米位置设计临时避难硐室，硐室内安装Ф50mm供水管，使用专用供水阀门，接入避难硐室的供水管路要采取保护措施。

3.2掘进工作面：

综掘工作面有九采区的9308两条掘进顺槽、十三采区的3601两掘进顺槽、七采区7321两条掘进顺槽、一采区的1300两条掘进顺槽，上述掘进巷道每隔50米设一处三通及闸阀。在距工作面不大于1000米位置设计临时避难硐室，硐室内安装Ф50mm供水管，使用专用供水阀门，接入避难硐室的供水管路要采取保护措施。

3.3采区主要进回风巷每隔100米设一处三通及闸阀，胶带运输巷每隔50米设一处三通及闸阀。在压风自救装置处和供压气阀门附近安装供水阀门。

3.4人车场或人车等候硐室等人员集中地段

六百米人车场、16度工具房人车候车室、东大巷九采候车室、五采大巷候车点，由于人员比较集中，每处做一分水器，分出个五个分支接Ф10闸阀供施救用水。

3.5机电硐室、炸药库、绞车房、水泵房等有岗位工作业的地方必须设三通及闸阀。3.6安装要求及管路吊挂标准

3.6.1安装位置应尽可能接近工作场地，最远不超过50米，保证井下工作人员在发生灾害时有足够的时间进入并开启施救装置，真正起到救灾防护的作用。

3.6.2特殊情况或特殊需要时，按要求的地点及数量进行安装。宜考虑在压风施救地点就地供水。

3.6.3单独供水施救系统，一般主管选用DN75，支管选用DN50。3.6.4主要大巷或岩巷管路采用托管梁吊挂时，安装高度为水管的U型卡或管路法兰盘最低点距离水平地面高度1.8m；管道梁间距为3m。

3.6.5采掘工作面的管路吊挂要求距底板高度为1.2m—1.3m，每组吊挂点钢丝绳卡不少于3个，绳卡间距50mm，绳卡必须上紧，压入量不低于钢丝绳直径的1/8。敷设管路应与巷道起伏一致，同一坡度内管路必须成一直线。

3.6.6管路过交岔点（峒室）时，应设过门管路，拱形巷道沿齐脸依据巷道形状过路，矩形巷道沿顶板过路或高度不低于轨面上2.4m过路。

3.6.7供水施救部件齐全完好，阀门手柄方向一致，且与主管平行。供水点前后2m范围无材料、杂物、积水现象。宜设置排水沟或安装排水管。

3.6.8管路安装完毕后，应先刷一遍防锈漆，面漆为天蓝色；法兰盘、紧固螺栓及快速接头、阀门，应先清除表面灰尘刷一遍防锈漆，表面漆为黑色。

3.6.9管路及各供水施救部件应采用反光材料制作标志牌，边框白色、兰底白字；三通支管、阀门张贴于正面中间部位，巷道内每隔100m安装一张标志牌，张贴于管路中间部位。

3.7调试及使用：

安装完成后，要进行供水和调试，并进行全面的质量检查。

（1）按照要求安装后，要检查各连接部件是否牢固可靠，连接外的密封是否严密，管路有无跑、冒、滴、漏等现象，开关把手是否灵活可靠，位置方向是否正确，如有错误要及时整改。

（2）确认安装无误后进行调试，供水后开启水压、流速是否达到要求。3.8保养与维修：

供水施救装置是为避灾而设置，所以要必须百分之百的完好可靠，因此需要经常维护和保养，为此必须做到以下几点：

（1）每个区域内的工作人员或专职人员在进入本工作区域后，不管使用与否，首先应检查供水闸阀等所有施救装置是否完好，顶板、两帮是否存在隐患，防止施救装置被砸破或刺破。

（2）明确维护人员进行周检，检查供水管是否跑、冒、滴、漏等现象、阀门开关是否灵活等。

（3）需定期排放水，保持饮水质量。（4）可以利用技术等手段定时检查。

（5）做到发现问题及时上报并做相应的处理。（6）各单位要建立周检检查维护保养记录台账。（7）定期对管路进行防腐处理，做到无锈蚀、无灰尘。3.9安全注意事项

（1）参与施工人员应参加本工种安全培训，并取得相应的安全资格证书。（2）架空线下工作时，严格架空线停送电制度，由井下调度站领用接地极，由专职电工切断架线电源，并挂上“有人工作，禁止送电”的停电牌，并留人看守，方可开始工作。

（3）皮带巷工作时，应与皮带使用单位联系好，皮带停止运行后，按下皮带机紧停按钮，并专人看管，方可开始工作。

（4）在倾斜巷道安装直径108mm及以上的管路时，必须先安装管子托，管托间距不大于10m。安装时要接好一节抬一节，先吊挂后连接。

（5）在倾角较大联络巷中拆管子时，必须佩戴保险带，并有专用工具袋，用完的工具或拆下部件随时装入袋内。拆接管子前，应先用绳子的一头将准备拆接的管子捆好，绳子另一头应牢靠地固定在管子上方，以防止管子掉下。拆卸管子时，要两人托住管子，1人拧下螺丝。

水库自压供水首部设计探析 篇3

【关键词】水库；自压供水；供水系统；措施

Since the first water supply reservoir pressure design Analysis

Huang Hong-jian

(Xinjiang Yu Tong Engineering Supervision Co., LtdAletaiXinjiang836000)

【Abstract】Since the water system pressure water head first design includes the design, calculation of water pipes, water outlets height of the inverted siphon water system should calculate the siphon tube and vacuum equipment installation height calculation and selection.

【Key words】Reservoir;From pressure water supply;Water supply system;Measures

随着工农业生产的发展，人口的逐渐增加，城市化进程的加快，使本来就十分紧张的水资源更加危急，为充分合理利用水资源，各级水利部门选择的共同突破点就是大、中、小型水库灌区防渗配套建设，特别是对有自压条件的中、小型水库灌区实施管灌、喷灌、微喷灌、滴灌等先进灌水方法，建设自压供水水厂，解决人畜及工农业生产、生活用水，达到节约用水、合理科学用水的目的。如何成功将水源工程与用水系统联接，满足供水系统压力要求，是水库自压供水的一个技术难题。现仅就首部系统取水方式及应注意的问题简述如下，以供参考。 

1. 引水工程形式分析

1.1从水库放水洞引水。水库放水洞多采用有压涵管、有压涵洞、无压涵洞等几种形式，为充分利用水库水位压力发展自压供水，不同形式放水洞的水库自压引水应采取不同的工程技术措施。

1.1.1有压涵管或有压涵洞自压供水。从水库放水洞有压涵管或有压涵洞引水进行自压供水，应以不影响水库调洪和其它方面的供水，且压力不超过原设计压力为原则，把放水洞出口进行改造，安装三通管进行供水分流，并分别安装闸阀或阀门，以满足不同的供水要求。

1.1.2无压放水涵洞自压供水。无压放水涵洞是设在水库放水闸下游的无压放水廊道，廊道多为拱形，断面较大，水库放水时，廊道内水流为自由出水，无有压力。从这种形式的放水洞内进行有压引水，需在放水涵洞内安装压力管道，其压力管铺设有两种形式：一种是将压力管道直接接到放水洞入口，原放水洞闸门即为压力管总闸，接头预埋钢筋用混凝土或浆砌石固定，不得渗漏。这种方法即把原无压放水涵洞改为有压放水涵管，放水涵管按所用材料分钢筋混凝土管、钢管、铸铁管、PVC塑料管、PE塑料管，不论采用何种管材，均应严格按操作规程施工，并加以保护。优点是不受水库水位的限制，施工条件较好，是水库自压供水较理想的连接方式。另一种是把压力管在洞内局部布设，在原放水洞水闸一侧直通水库，取水不受原放水洞闸门控制，此法缺点是放水洞放水时易冲刷洞内压力管，安装时应搞好管道固定，施工难度大，且受库内水位限制，只能降至一定水位时方可施工，这种接法一般不宜采用。

1.2破坝引水。破坝引水需对坝体进行大開挖，然后安装有压管道进行自压引水，这种方法需要破坏坝体，施工难度大，造价高，还有可能危及大坝安全，一般情况下不宜采用。

1.3倒虹吸引水。倒虹吸引水可把虹吸管埋设于坝坡下面，不需大范围破坝，施工较简单，可缩短工期，节约投资，但需要抽真空设备，运行管理要求严格，对管材质量要求也较严格，其安装高度需经严格的水力计算。

2. 引水系统首部设计应注意的问题

自压引水系统首部设计包括取水头部设计、引水管道计算、引水口安装高度，对倒虹吸管引水系统还应计算倒虹吸管的安装高度及抽真空设备的计算和选择等。

2.1取水头部的设计。取水头部是取水工程的组成部分，主要作用是防止浮漂物等吸入管道，运行中最大问题是防止泥砂淤积和杂草阻塞。取水头部形式很多，而作为水库自压取水的取水系统应是构造简单，安装方便，易于检修，使用效果较好的取水头部。

取水头部应设在足够的水深处，且底层进水孔下缘距水体底部不得小于1.0m，进水孔上缘在设计最低水位下的淹没深度，顶部进水时不小于0.5m，侧面进水时不少于0.3m，虹吸管和倒虹吸管进水时不小于1.0m。设计时取水头部进水孔流速不宜过大或过小 ， 水库引水进水孔流速一般取 0.2m ～0.6m/s。

2.2引水管道计算。引水管道计算包括管道直径的选择和水头损失的计算，设计时管道直径应由流速确定，还要兼顾水头损失综合考虑，自流管管内流速，一般不小于0.6m/s，虹吸管管内流速，一般为1.0～1.5m/s，最小不宜小于0.6m/s。

2.3引水口安装高度。引水口安装高度不仅应满足下游用水系统的水压要求，还应满足取水头部安装尺寸要求，并且要结合水库水位和人畜饮水、工业供水和节水灌溉的设计保证率(一般为95%)综合考虑，合理确定供水范围、引水流量和引水口安装高度。

2.4倒虹吸管引水系统计算。倒虹吸管除应计算管径及进水口安装高度外，还应计算管顶最大允许安装高度和启动系统的计算和选择，倒虹吸管的启动一般采用真空泵抽真空充水启动。

2.5取水首部设计应注意的其它问题。

2.5.1所选管道应经济耐用，系统不漏水、漏气，管路应固定，接口要牢固。

2.5.2不能影响大坝的安全，对倒虹吸管应采取一定的措施，防止水位过高时，水流沿管壁渗漏危及坝体安全。

2.5.3取水系统的选择应进行技术经济比较合理选用。

2.5.4不同供水系统对水质有不同的要求，要根据要求安装过滤设备。

2.5.5为充分利用水库水压，必要时在用水系统安装管道加压泵，以便在水压达不到要求时用来增加管道压力。

2.5.6引水系统首部设计时，应进行地基承载力和管道(或涵洞)压力校核。

3. 设计与应用实例

3.1某水库低压管道灌溉工程取水系统首部设计及应用。

某水库为小(一)型水库，总库容186万m3，兴利库容131.5万m3，设计灌溉面积266.6hm2，放水洞为无压隧洞，底高程162.4m，设计流量为2.5m3/s，放水洞长度51m，该水库灌区由于灌水方法落后，渠系配套差，浪费水极为严重，水的有效利用系数不足0.4，不能满足日益发展的农业灌溉需要，1999年9月实施自压低压管道灌溉工程措施，设计引水流量0.3m3/s。

3.2某水库自压供水首部系统。某水库为小(一)型水库，总库容237万m3，其中兴利库容139.5万m3，1998年在该水库建成自压供水水厂，向该镇及周围村庄供水，由于该水厂的供水范围扩大，水厂需扩建，并需要对水库无压放水涵洞进行改造，经过技术经济分析，拟采用800钢管混凝土承插管，直接与原放水闸底座连接的方案，在涵管进出口预留钢筋，用以与原放水闸和出口三通管连接，承插口对接后在接缝内浇筑环氧树脂砂浆。

3.3某水库自压供水首部系统。总库容296万m3，其中兴利库容134万m3，放水洞为钢筋混凝土压力涵管，在进行自压供水改造时，把涵管出口进行处理，露出原有涵管钢筋，焊接钢筋并浇筑混凝土三通管，在三通管出口分别安装了蝴蝶阀和闸阀，达到了工程设计要求，满足工程运行需要，效果良好。

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［文章编号］1619-2737（2012）08-19-632

供水泵站主泵房设计实例 篇4

本工程供水泵房设计容量应达到1.6万立方米/日。

2扬程 (H)

扬程H=清水池最低水位与入网点高程的差+入网点自由水压+水厂内管路损失, 泵房地面高程962.0m, 假定水厂内管路损失为2.0m。

入网点高程为961.0m, 最高工况时自由水压为37.288m, 最高+消防工况时自由水压为36.555m, 事故工况时自由水压为40.500m, 由此计算清水池不同水位时的水泵扬程。

3 流量 (Q)

新水厂的设计供水量为1.6 万立方米/日, 日变化系数取1.5。则:

(1) 最高工况:Q= (16000×1000×1.5) ÷24÷3600=277.78L/s

(2) 最高+消防工况:Q=277.78+45=322.78L/s

(3) 事故工况:Q=277.78×70%=194.45L/s

计算得出:在清水池达到最高水位时, 三种工况时的水泵扬程分别为36.459m、35.726m、39.671m;清水池为设计水位时, 三种工况时的水泵扬程分别为37.313m、37.941m、41.783m;清水池为最低水位时, 三种工况时的水泵扬程分别为38.167m、40.155m、43.895m。

4 水泵选型及组合方式

通过查《Sh型双吸离心泵性能曲线图、表》选择以下泵型及组合, 方案一:选择8 台型号为6Sh-9A的水泵;方案二:选择5 台型号为8Sh-13 的水泵。其中, 所选用的水泵均为1 台备用。对所选水泵进行方案比选, 所得结论如下:

方案一:水泵组合流量及扬程满足要求, 单机容量基本符合, 吸上真空高度值较大, 运行效率较低。水泵台数较多, 会加大泵房尺寸, 且不便管理, 维修费用较高。方案二:水泵台数适当, 流量搭配及扬程均满足设计要求, 单机功率适宜, 机组运行效率较高, 均处于高效区段, 整体符合设计要求, 且管理方便, 经济合理。由此得出, 方案二最优, 既能满足设计要求, 又经济合理。因此泵站采用5 台8Sh-13 型水泵, 其中一台备用。

5 水泵初定安装高程

6 进、出水管设计

进、出水管径:泵房的进水管即清水池的出水管, 共4 根, 管径按最高日最高时用水量、设计流速1.0m/s计算。最高日最高时流量Q=0.278m3/s

7 主泵房平面、高度

主泵房采用半地下干室型泵房, 地板和侧墙都用钢筋混凝土浇成整体, 带底座的8Sh-13 型水泵尺寸为1698.0mm×550mm, 配套电动机型号为Y250M-2。

主泵房内机组以单行横向形式排列, 主泵房基础尺寸为24000mm×6900mm, 进水侧水泵基础与墙壁净距5.4m, 出水侧水泵基础与墙壁净距3.6m, 基础与两边侧墙的净距为2.981m, 基础间净距为1.5m。

(1) 泵房尺寸

泵间距采用1.45m, 电动机靠墙一侧与墙净距1.2m, 水泵靠墙一侧与墙净距1.3m, 在泵房东侧设检修间, 宽度取3.6m。因此泵房长20.4m。

为管理检修方便, 泵房宽度取9m, 在泵房横向山墙设两根挡风柱, 柱距为3m。取标准柱间距5.1m, 共4 个开间, 5 根柱子, 柱子尺寸取为400mm×400mm, 泵房内的主要走道宽度取1.5m。

(2) 主泵房高度

假定地面高程为0.00, 则计算得泵房相对地面的特征高程值:底板上缘-3.50m, 底板下缘-3.90m, 吸水管轴线-3.01m, 出水管轴线-3.015m, 检修间地面线0.5m, 大梁下缘4.64m, 大梁上缘5.24m。

8 管路损失计算

将各部分管路的沿程水头损失系数以及用到的各种阀件的局部水头损失系数求解, 进而求出相应的总水头损失。管路沿程损失阻力系数S沿:S沿=10.293n2L/D5.33;管路局部损失阻力系数S局:S局=0.08262ξ/D4;管路损失计算hf=SQ2 (S包括沿程阻力参数和局部阻力参数) 。

9水泵工作点校核

(1) 流量校核

根据计算可知, 各工况水位下均能满足相应所需流量, 且流量均有富余, 此时可以考虑对一台或两台泵进行变频调节, 使流量达到设计要求。

(2) 扬程校核

经计算得出, 各工况时相应扬程与初选泵型时计算的扬程基本吻合, 因此说明泵型选的比较合理。

(3) 功率校核

计算各工况下的功率, 电动机功率均能满足其要求, 基本稳定, 均在40k W左右, 不会造成超载和欠载。

(4) 效率校核

计算可知, 机组效率基本在80%以上, 属于高效运行, 能够充分利用能量, 满足设计要求。

参考文献

[1]马太玲.水泵及水泵站[M].北京:中国水利水电出版社, 2004.

变频恒压供水系统设计与研究 篇5

[摘要]本设计研究的系统是利用变频器的PID性能设计的一种恒压供水系统。具体是以管网水压（或用户用水流量），利用压力传感器传送的信号值为设定参数，通过微机（PLC可编程控制器）控制变频器的输出频率，从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节（PID），使供水系统自动恒稳，即实现恒压供水的一套系统。采用该设备不需要建造高位水箱、水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备，既有广泛的研究与实用推广价值。

[关键字] 变频器

恒压供水PLC PID

前 言

在社会的快速发展下，居民人数的增多，导致很多的城市居民家庭用水困难，特别是那些老式住房的居民，紧紧依靠高位水塔和压力罐来提供水源已不能满足居民的要求。高位水塔占用空间大，距地面较高，容易氧化，最主要的是储存的水量有限对现代居民来说很不方便。压力罐供水原理是利用密封的罐体，使局部增压达到供水目的，具体工作顺序是由水泵将水通过逆变止阀压入罐体使罐体内气体受到压缩，压力逐渐增大，当压力达到指定上限时电接点压力表通过控制柜使泵机自动停止，设备中的水压高于外界压力，自动送至供水管网，当罐体内水位下降，气压减少到指定的下限位置时，电接点压力表通过控制柜使水泵重新启动，如此反复，使设备不停地供水，当罐内气体不足时，补气阀可自动补气。虽然压力罐供水能够满足现代居民的用水量，但在用水高峰时，水泵启动频繁，每次启动都会有较大的电流对电网冲击，水泵的损坏较大，每次进行维修水泵都要花费一笔不小的费用。

随着电力技术的发展，变频器调速技术的日益完善，以变频器为核心的智能供水控制系统取代了以往的高位水箱和压力罐等供水设备，启动平稳，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击，由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命，可以消除启动和停机时的水锤效应，其稳定安全的运行性能，简单方便的操作方式，以及齐全周到的功能，将使供水实现节水，节电，节省人力，最终达到高效率的运行目的。其工作原理是变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知PLC进行变频泵的逻辑切换，为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。

一、方案选定

变频恒压供水系统是指在供水管网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。供水管网的出口压力值是根据用户需求确定的。传统的恒压供水方式是采用水塔、高水位箱、气压罐等设施实现的。

近年来，随着变频调速技术的日益成熟，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。变频恒压供水系统对水泵电机实行无级调速，依据用水量及水压变化通过微机检测、运算，自动改变水泵转速保持水压恒定以满足用水要求，是目前最先进，合理的节能供水系统。与传统的水塔、高位水箱、气压罐等供水方式比较，不论是投资、运行的经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有优势：

1.高效节能。与传统供水方式相比变频恒压供水能节能30%-60%。2.占地面积小，投入少，效率高。

3.配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。

4.运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减少，水泵的寿命将大为提高。

5.由于能对水泵实现软停和软起，并可消除水锤效应（水锤效应：直接起动和停机时，液体动能的急剧变大，导致对管网的极大冲击，有很大破坏力）。

6.操作简便，省时省力。

变频恒压供水系统以管网水压(或用户用水流量)为设定参数，通过微机控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节(PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值：即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，这样就保证了供水效率用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的，“用多少水，供多少水”；采用该设备不需建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备。

二、系统元器件的选择(一)变频器的选择 1.变频器型号

根据不同负载对机械特性的不同要求选择变频器型号有所不同。

（1）风机和泵类负载，由于低速时转矩较小，对过载能力和转速精度要求低可选用简易型的变频器或风机，泵类专用变频器，这类专用变频器具有工频，变频的切换功能，多泵切换功能和PID功能。可通过参数设定完成一些控制任务，易于实现。

（2）恒转矩负载，多数负载具有恒转矩特性，但在转速精度及动态性能等方面一般要求不高。

（3）要求响应快的系统，所谓响应快是指实际转速对于转速指令的变化跟踪的快，从负载变动等急剧外界干扰引起的过渡性速度变化中恢复得快，（4）被控对象具有一定的动态，静态指标要求，这类负载一般要求低速时有较硬的机械特性，并且有一定的调速精度，在动态性能方面无较高的要求就能满足生产工艺对控制系统的动态，静态指标要求，如果控制系统采用开环控制，可选用具有无速度反馈的矢量控制功能的变频器。

（5）被控制对象具有较高的动态，静态指标要求，对于调速精度和动态性能指标都有较高的要求，以及要求精度同步运行等场合，可选用带速度反馈的矢量控制方式变频器。

变频器容量的选择是一项重要而复杂的问题，要考虑变频器容量和电机容量的匹配，容量偏小会影响电动机有效转矩的输出，影响系统的正常运行，甚至损坏装置，而容量偏大则电流的谐波分量会增大，也增加了设备的投资，选择变频器容量时，变频器的电流是一个关键量。变频器的容量应按运行时可能出现的最大工作电流来选择。

选择变频器时应以实际电机电流值作为变频器选择的依据，电机的额定功率只能作为参考。另外应充分考虑变频器的输出含有高次谐波，会造成电动机的功率因数和效率都会变坏。因此，用变频器给电动机供电与用工频电网供电相比较，电动机的电流增加10％而温升增加约20％。所以在选择电动机和变频器时，应考虑到这中情况，适当留有裕量，以防止温升过高，影响电动机的使用寿命。

变频器的选择依据是水泵电机的负载特性和电机的额定参数。2．变频器ACS510及其特点

根据以上选择参考分析，本设计选用ACS510系列变频器。ACS510是ABB又一款杰出的低压交流传动产品，它可以简单地购买，安装，配置和使用，可节省 4

相当多的时间。ACS510传动应用于广泛的工业领域，适用各种类型负载。ACS510还针对风机水泵应用作了特别的优化，典型的应用包括恒压供水，冷却风机，地铁和隧道通风等。该设备具有以下主要特点：

（1）完美匹配风机和水泵：增强的PFC应用，最多可控制7台泵；SPFC循环软启功能可依次调节每个泵；超越模式应用于隧道风机的火灾模式；两个独立的内置PID调节器PID1和PID2，PID1可设置两套参数，通过PID2可控制一个独立的外部阀门。

（2）更经济：噪音最优化，当传动温度降低时增加开关频率，负载降低时自动降低电机磁通，简单安装，容易连接电缆，多种I/O和即插式可选件方便地连接到现场总线上。

（3）更环保：EMC适用于第一及第二环境的RFI滤波器作为标配，变感量电抗器可根据不同负载匹配电感量，抑制和减少谐波。

该系列变频器针对水泵，风机负载设计了多种应用宏，根据不同的控制宏要求，选择相应的宏，变频器有不同的默认设置，可实现接线最少，参数设置最简化的特点。针对该类负载，该系列变频器增设了睡眠控制功能。3.ABB产品信息

ACS400变频器在2.2-37KW的功率范围内，节约能源，控制准确,安全可靠,铸铝件和塑料件的使用,保证了足够的加工精度,ACS400预置了九种应用宏.主电源：230—500V50/60HZ控制电源：115—230V.在励磁部分中采用了最新的IGBT控制技术，不再需要磁场电压匹配变压器，磁场进线熔断器和电抗器也已集成在DCS400模块中。由于磁场部分采用了三相进线供电方式，且直接取自为电枢供电的三相电源，因而DCS400不再需要单独的磁场电源进线。DCS400拥有多种调试工具。在调试向导的引导下进行参数设定，加上全部的自优化调试过程，DCS400的典型调试时间为15分钟。

（二）PLC的的特点及选型 1.PLC特点及应用

可编程控制器（ProgrammableLogicController）是计算机技术与自动化控制技术相结合而开发的一种适用工业环境的新型通用自动控制装置，是作为传统继电器的替换产品而出现的。它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻 5

辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。

随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，可编程控制器更多地具有了计算机的功能，不仅能实现逻辑控制、定时控制、计数控制、顺序(步进)控制，还具有了模拟量控制、闭环过程控制、数据处理和通信联网等功能。

由于可编程控制器可通过软件来改变控制过程，并且编程简单，同时采用了模块化结构设计，易于扩展和拆装，因而具有体积小，功耗低，可靠性高，组装维护方便，控制功能完善和抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，成为当今自动化电气控制的主流。2.可编程控制器的选型

（1）本设计的主要控制过程是利用可编程控制器的A/D,D/A模块和可编程控制器内置的控制模块来控制水泵电机的切换从而调节供水管中水的压力。整个控制系统除了用到PLC逻辑控制、定时控制和计数控制等基本控制功能外，关键是要用到PLC的高级控制单元，主要包括A/D、D/A单元等。

现代大中型的PLC一般都配备了专门的A/D和D/A转换模块，可以将现场需要控制的模拟量通过A/D模块转换为数字量，经微处理器运算处理后，再通过D/A模块转换，变成模拟量去控制被控对象。但现在考虑到系统的安装以及成本问题，故本系统供水泵的自动控制采用的是日本欧姆龙公司的PLC，机器型号为CPM2A-30CDR-A和模拟量控制模块CPM1A-MAD02。其特性简介如下：

（2）CPM2A为系统提供了众多的功能 ①高速计数器能方便地测量高速运动的加工件。②同步脉冲控制可方便地调整时间。③带高速扫描和高速中断的高速处理。

④可方便地与OMRON的PT相连接，为机器操作提供一个可视化界面。

小机壳内汇集了先进的功能和优异的表现。为食品包装行业，传送设备和紧凑型设备的制造商提供更优越的性能和更高的附加值。⑤通过脉冲输出可实现许多基本的位置控制。⑥可进行分散控制和模拟量控制。

三、变频器恒压供水系统的设计

变频器恒压供水系统的主电路及控制电路设计如图3-1及3-2所示

图3-1变频器恒压供水系统主电路图

系统启动时首先闭合空气开关，把转换开关达到变频位置，三相交流电通过开关送到交流接触器和热继电器加载到变频器上，变频器输出驱动变频电机启动运行，如果检测得管网压力大于设定值，则系统不启动，当管网压力小于设定值时，系统启动。（在恒压供水系统中可根据用户用水量的大小实现自动调节电机的转速，达到恒压供水的目的．水泵电机是系统的输出环节，它的转速由变频器控制，实现变水压的恒压控制．变频器接受PID控制器的信号对水泵进行速度控制，PID控制器它以其结构简单，稳定性好，工作可靠，挑战方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控制对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，控制理论的其他技术难以采用时，即当不完全了解一个系统和被控制对象，或不能通过有效的手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术，PID控制，实际中也有PI和PD控制，PID控制器就是根据系统的误差，利用比例，积分，微分计算出量进行控制的。

图3-2变频器恒压供水系统控制电路图

PID控制属于闭环控制，是指将被控制量的检测信号反馈到变频器，与被控制量的目标信号相比较，以判断是否已经到达预定的控制目标。如尚未达到，则根据两者的差值进行调整，直至达到预定的控制目标为止。其特点：PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可以控制了。PID参数较易整定。也就是说，PID的参数K,T,T可以根据过程的动态特性及时整定，如果过程的动态特性变化，如可能由于负载的变化引起系统动态特性的变化，则PID参数就可以重新整定。PID控制器在实践中也不断地得到改进，如结合人工智能系统，模糊控制。采用远传压力表作为压力检测与变送元件，它将管道内的压力值(0-0.4MP)转换为0-10V（0-20MA）的直流电压（电流）信号，经AI2接线端输入变频器。远传压力表在工作原理上相当于一个可变的电阻，将24V直流电压加在两固定端，压力表的指针带到可变电阻的可动端，压力表的满偏量程为1MP,所以当压力在0-0。4MP范围内变化时，压力反馈为0-10V(或0-20MA)。压力传

感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，通过PID控制器调节变频器的频率来控制水泵电机的转速，压力检测值与压力给定值差距越大，该输出信号变化就越大．一旦管网压力达到了设定值，该输出控制信号就恒定下来，系统稳定运行。）

当变频器出现故障时，为了不影响居民用水，我们就要进行临时手动工频供水。首先要切断加在变频器上的三相电源，将电源连接在工频中，由于水泵电机的容量一般较大，直接启动时，将会出现很大的起动电流，这样对电机的使用寿命有一定的影响，为减小起动电源常采用补偿降压起动，补偿电压起动是大容量三相异步电动机常用的起动方法之一，按下启动按钮后，降压动作，即接触器KM1,KM2和时间继电器得电，主电路上的接触点KM1,KM2闭合电机从自藕变压器中间抽头霍德尔80%或60%额定电压降压起动，以达到减小起动电流的目的，当电机的转速上升到一定值时，时间继电器KT动作，KM1,KM2主触点断开，KM3 接触器得电，KM3 主触点闭合，电机加额定电压进入全压运行状态，即达到临时手动供水目的。

四、变频器恒压供水系统分析

（一）变频恒压供水系统

变频调速技术原理是把工频50HZ的交流电转换成频率和电压可调的交流电，通过改变交流电动机定子绕组的供电频率，在改变变频率的同时也改变电压，从而达到调节电动机转速的目的。此处变频调速是根据用户在单位时间内用水量的的多少来调速。在水流量小的时候变频控制水泵的转速缓慢，或变频器处于睡眠状态。一旦水流量大时，变频器则控制水泵快速运行，以达到管网压力一直处于稳定状态。始终保持供求关系为：供水=用水。

（二）供水系统工作原理

1.变频器恒压恒压供水采用变频器的PID控制功能实现恒压控制。2.变频恒压供水原理是指变频器接受PID控制器的信号对水泵进行速度控制，压力传感器检测管网出水压力，把信号传给PID控制器，通过PID控制器调节变频器的频率来控制水泵电机的转速，从而实现恒压供水。

变频器与外部设备有九根接线除去与电动机相连的三根导线外其余分别是：模拟是接地端AGND、24V直流电源、压力反馈输入端AI2，变频器起动与停止控 9

制端AI6（得电启动、失电停止）、用于故障保护的继电器RO3的一对触点B-C端。

转换开关SA1置手动操作位置，即工频接电源，变频为断开状态，按下启动按钮SB2，接触器KM1,KM2和时间继电器KT线圈通电，主电路中KM1，KM2的主触点闭合，电机开始降压起动，控制电路常开出点KM1断开实现互锁，KM1的常开触点闭合实现自锁，同时时间继电器KT开始延时，一段时间后，其常开触点KT闭合，中间继电器KA线圈通电，KA的常闭触点断开，使KM1，KM2，KT线圈断电，触点KM1恢复闭合，KA的两个常开触点闭合，上面一个实现自锁，下面的常开触点接通KM3线圈，KM3线圈得电KM3的常闭触点断开，工频停止指示灯熄灭，KM3的常开触点闭合，工频运行指示灯点亮。同时其主触点闭合，电机切断降压运行状态进行全压运行。

电机在工作状态下，按一下停止按钮SB1,可使KM3线圈断电电机停止工作。转换开关SA1置自动操作位置，即变频运行，水泵的起动与停止，即可通过变频器面板控制，也可以通过外部开关控制。

通过变频器的面板控制起动，是指用用水量来通过定时器DS决定线路是断开还是闭合，在用水量较大时用定时器DS设定时间控制开关闭合，而在用水量小或不用水时定时器DS控制开关为断开状态，水泵停止运行。一般设定的时间为五点至二十三点是闭合状态，电机正常工作。其余时间是断开状态，水泵停止工作。也就是说变频器进入睡眠功能。变频器的睡眠功能是指在无人用水或用水流量很小时的情况下，所有工频泵均已停止运行，只有变频泵运行在下限频率，且用户管网压力仍然偏高则变频泵停止运行，辅助泵投入运行，没有辅助泵的系统则变频泵进入休眠状态，所有水泵均停止运行，由气压罐或自来水管网维持压力。睡眠功能更有利于实现节能运行。

通过外部开关控制起动，是指直接将转换开关SA2转换为闭合，变频线路得电。这样起动电机会浪费电能，减少电机的使用寿命，因为在深夜用水量小时或不用水时，电机还是在运行。开关闭合后，线圈KM4通电，KM4的常闭点断开变频停止指示灯熄灭，KM4的常开触点闭合变频运行指示灯点亮，同时主电路中的KM4主触点闭合，变频器得电并运行。

五、变频恒压供水系统特点和优点及适用范围

（一）变频恒压供水特点

1.采用可编程控制器，程序灵活多变，精度高，可靠性强，功能多，反映速度块。

2.均配有稳压泵或稳压罐稳压，在用水量小到一定值时，主泵可停止运转，减少水泵电机的机械磨损并且节约电能。

3.对水泵均为软启动，延长设备寿命，消除了启动电流对电网的冲击。4.根据用水量的变化，水泵循环变频运行，先启的先停，使水泵均衡工作。当一台泵运转六小时或二十四小时，自动切换到另一台。

5.最大的特点为双恒压控制，生活消防可公用的一套设备，为用户节约投资。而且一机两用，大大的提高了使用效率。

6.结构紧凑，占地面积小，安装块，投资省，运行稳定。无污染。

（二）变频恒压供水优点

1.启动平衡，启动电流可限制在额定电流以内，从而避免了启动时对电网的冲击．

2.由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命． 3.可以消除启动和停机时的水锤效应．在主要功能预置方面，最高频率应以电动机的额定频率为变频器的最高工作频率．

4.节约电能。水泵的负载转矩与转速的平方成正比，输出功率与转速的立方成正比．根据所需流量变频器自动调节转速，这样就可以大量节约电能．

5.节约用水．采用变频器进行变频恒压供水，管道保持恒压，可杜绝崩管现象，减少跑、冒、滴、漏等情况，从而节约用水．

6.延长系统的使用寿命．利用供水专用变频器进行变频恒压供水，可保持系统水压恒定，不会出现水压过高的现象，管道的压力一直可维持在合理的范围内，延长了设备更换周期，减少了维修的投入，并且避免了管道崩裂事故． 7.无需储水箱，避免了水箱内长期沉积污垢及滋生微生物对水体质量的污染。

（三）适用范围

1.各种类型的自来水厂，供水站。

2.工业与民用建筑的生活、生产、消防用水系统。

3.公共设施宾馆，饭店的生活热水，空调供水系统。

4.油田的输油管道，油泵站恒压输送系统和工厂、矿山通风机风压调节系统。5.热水锅炉定压及热水管道的定压系统。

结 论

经过这一个多月的毕业设计和对相关资料的收集，使我更加了解了变频器的结构和功能，同时也明白了变频器在恒压供水方面的作用，可以这样说变频器在恒压供水系统中充当着整个系统的灵魂，它是该系统的核心。变频器在恒压供水系统方面为人们的生活水平作出了巨大的贡献，不仅仅为人们解决了用水的困难，保证水随时都能用上水，而且还为人们节省了很多的金钱比如水泵的经常性维修费用等。该系统设计结构简单对环境要求的条件低，在变频器出现故障点的时候还可以临时启用补偿降压系统供水保证居民有足够的水源。该系统是现代社会发展的一个重要标志。在设计该过程中我遇到很多的困难，特别是对变频器参数的设定，变频器生产厂家的不同，也就决定变频器的参数也是不同的，在我们所学的课程中变频器一直为三菱的FR-510，现在突然要用ABB-ACS510变频器多少有点不适应，在陈老师所给的ACS510变频器说明书中经过慢慢的学习，总算是把其参数设定好，由于个人水平限制的原因，在编写设计过程中陈老师给了很多的帮助，真的很感谢。

这次设计让我了解到变频器在生活中的重要性，它与社会的发展是紧密结合的，变频器在恒压供水方面只是它用处的冰山一角。现代机械生产是离不开变频器的，为了能够让变频器更好的为人类服务，我们应该要进一步对变频器学习。

致 谢

本论文在刘静老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着老师的心血和汗水，在三年的大学学习和生活期间，也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意！

这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫论文了。这也使我认识到没有一件事是真正容易的，每一件事，不论它简单还是复杂？做好都是要付出艰辛的，都是要认真对待的，不能眼高手低，否则一个小小的浪花也能颠覆大帆船。我希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。并且感谢他们在百忙之中抽出宝贵的时间，对我予以帮助。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业论文工作顺利完成，在此向烟台技师学院，机电系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。他们不但教会我各科知识，也教会我做人和为人处事的道理，这将伴随我一生，也必将使我受用一生

参考文献：

供水设计 篇6

【关键词】供水企业；防雷系统；设计；后期维护

前言

在供水企业中防雷工作的开展不仅是建筑物、水泵等，还需要保护仪PLC，网络通信设备等，因此，供水企业的防雷系统设计应该是针对整个供水企业的设计，这样才能有效的实现防雷保护。防雷系统施工完成之后，为了保证防雷系统的正常运行，发挥防雷保护的作用，就需要做好后期的维护工作，保证供水企业正常的运转。

一、供水企业的雷击危害

对于一个城市的发展来说，供水企业有着举足轻重的作用。而城市供水系统的主体——自来水厂，一般都位于郊外旷野，所处的地理位置较高，地下管网密集，易遭受雷击，而且一旦受到了雷击，那么不仅会影响仪器设备的运行，同时还会给供水企业造成严重的经济损失。近年来，经过对供水企业产生的雷击事故调查、分析可以发现，雷电的入侵途径主要有五种，一是雷电直接击中建筑物；二是顺着电源线侵入到供水企业的内部，造成危害；三是顺着信号线及采集线进入企业内部，影响仪器设备；四是通过地埋金属管或地电位，造成雷击危害；五是静电产生的高电压引来了雷电的入侵。无论是何种雷电入侵途径，一旦雷电入侵到供水企业中，那么将会给供水企业造成非常严重的影响。一般来说，对供水企业的雷电防护分为直击雷防护和感应雷防护。

二、供水企业的防雷系统设计

（一）接闪器和引下线设计

供水企业建筑物很容易受到直击雷的危害，而接闪器的设置就可以有效地避免直击雷危害的产生，通常情况下，接闪器会有避雷针、避雷带或避雷网。当使用避雷针时，具有一定的高度限制，一般是在明确防雷分类的前提下，根据滚球半球和引下线间距来确定；当使用避雷带时，避雷带的高度应该比屋檐高1.5～2cm之间，而且避雷带之间的间距为10～15cm，保证避雷网安装的固定性；当使用避雷网时，应用的材料为镀锌圆钢，一般要选择直径在0.8cm以上的。在设计引下线时，材料同样选择为镀锌圆钢，直径也需要在0.8cm以上，不过在暗敷时，镀锌圆钢的直径要在1cm以上，不过，建筑物柱内也具备钢筋，这也可以作为引下线。

（二）控制系统的防雷设计

现代供水企业，自动化控制程度高，雷击发生时网络线、信号线感应到过电压，会影响水厂控制网络的正常运行，甚至彻底破坏网络交换系统。网络传输线主要使用的是光纤和双绞屏蔽线。其中光纤不需要特别的防雷措施，而双绞屏蔽线作为信号线使用较广，因此感应雷击的可能性比较大，应将此类信号线敷设在屏蔽线槽中，屏蔽线槽应良好接地，在信号线路上安装信号防雷器，作为防感应雷、防电波侵入、防雷击电磁脉冲的措施。PLC控制柜的RS232信号入口处安装专用RS232接口信号防雷器。在监控系统视频信号线路的输入端串联安装监控系统信号防雷器。有无线通讯系统的水厂控制柜射频信号入口处，要安装专用天馈防雷器。

（三）接地系统的设计

在防雷系统中，接地系统是最为重要的组成部分，如果接地系统设计的完善，那么当发生雷击时，就会及时的将雷电泄流到大地中。供水企业的接地系统设计包括两大部分，一部分为共用接地设计，另一部分为独立接地设计。共用接地设计，主要以自然接地体為主，也可以与其他接地体相连接，根据供水企业实际的防雷要求，在共用接地设计中适当的加入人工接地或环形接地装置；独立接地设计，主要是在共用接地无法发挥作用的地方来进行，以达到整体防雷的效果，独立接地时，采用的材料为镀锌圆钢或者扁钢。在供水企业的接地系统设计中，为了收获更好的防雷效果，可以将两种接地设计方法综合起来使用。

（四）电源的防雷设计

统计数据资料表明，供水企业电子设备系统80%以上的雷害事故都是因为与设备相连的电源线路上感应的雷电冲击过电压造成的，因此，依据IEC61312和GB50057要求，对其电源系统进行多级保护。在进行交流电源的防雷设计时，包括前端保护和避雷器保护两种。在设计交流电源的前端保护时，在入户之前，要进行穿金属管埋地工作，且埋地的长度要经过精密的计算，进入室内之后，要注重接地的设计，保证接地电阻在10Ω以内；在设计交流电源的避雷器保护时，通常有三级防护措施，第一级是在变压器二次侧安装避雷器，第二级是在建筑如入口处的分配电箱上设置避雷器，第三级是在楼层的配电箱上安装避雷器，通过三级防护措施，可以有效地实现交流电源的防雷保护。

三、供水企业防雷系统后期维护

防雷系统设计施工完成之后，防雷系统就正式的展开防雷保护工作，在防雷系统运行的过程中，系统会受到一定的损耗或是损坏，这就会影响系统功能的发挥，因此，为了保证防雷系统功能的正常发挥，就需要科学的展开后期维护工作。首先，定期对防雷系统进行维护，在维护的过程中，检查防雷系统是否存在安全隐患，检查防雷基础设施的运行状况，并将整个防雷系统的运行状态进行记录，以便于通过对比来发现防雷系统运行中存在的安全隐患，进而及时的将系统中存在的安全隐患消除，避免供水企业受到雷击的危害。其次，在每年的雷雨季节来临之前，要重点检查防雷系统的运行状态，主要需要检查的就是连接处的紧固情况、接地设备的接地情况、引下线是否存在锈蚀、接地体附近的情况是否正常等，如果在检查的过程中发现问题，维修人员要及时的展开维修。再次，定期开展电阻测量、防雷器元件老化测试等工作。第四，要检查遭受过雷击的设备，检查损坏情况，如果无法再继续使用，要及时更换新的设备。最后，负责后期维护的工作人员要具备较强的综合素质及专业的维修能力，保证维护工作的质量。

结论

雷击是对供水企业的影响比较大的危害，在进行防雷系统设计时，要保证设计的科学性及合理性，加强后期维护工作，保证防雷系统作业的正常发挥。我公司近年来注重防雷工作，设备维修率减少了10%以上，设备完好率达到了97.5%，给公司健康快速发展提供了可靠的保障。

参考文献

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作者简介

浅谈无负压自动供水设计 篇7

传统的二次供水系统离不开蓄水池,蓄水池的水一般由自来水管网供给,这样原有的自来水压力进入水池后变成零,造成能源白白浪费;并且蓄水池、水箱的设置造成水质二次污染。无负压自动供水设计不需建水池,不需设水箱,无二次污染,能充分利用自来水原有压力,节能效果显著,系统全自动运行,具有无水自动停机,自来水自动开机等优点。具体说来,系统可直接与自来水管网串连对接,可节省投资50%以上;节电50%~85%;没有水池渗、冒、滴、漏等跑水现象,可以节水20%以上;水压稳定,没有污染,供水安全,质量可靠;停电时可恢复自来水原有压力,照常不停水;智能化,可以全自动运行。

2 无负压自动供水系统的组成

主要由三部分构成。第一部分是前置管路,包括接市政管网、倒流防止器、过滤器、加氯机或臭氧接口;第二部分是无负压自动调节装置,包括气压罐、隔膜、真空抑制装置、排污阀、紫外线消毒器、报警装置、真空表等;第三部分是变频调速增压装置,包括水泵组、保压装置、变频控制柜、远传压力表、用户管网等。

3 无负压自动供水系统的设计原理

当市政自来水管网的压力P1低于用户管网所需压力P2时,控制系统会自动发出信号,控制变频泵软启动运行,直到用户管网的实际压力P=P2,变频器控制变频泵以一恒定的转速运行。市政自来水管网的压力P1越高,则变频泵的转速越低;市政自来水管网的压力P1越低,则变频泵的转速就越高。而当P1=P2时,变频泵就延时休眠,即充分利用自来水原有的压力,以确保用户所需要的压力恒定。当压力下降到唤醒值时,水泵自动唤醒。变频泵的进水口与隔膜无负压罐相连,微机时刻检测隔膜无负压罐的压力,通过吸气(排气)来稳定隔膜无负压罐内的压力和自来水进水的压力,使其不产生负压,从而保证整个自来水管网的正常供水。如果产生瞬时负压,微机自动发出指令,先延时停止所有的工频泵,再延时变频减速,不停机,既能保证用户用水,又可以缓和瞬时负压情况。当市政自来水管网的压力P1信号控制器出现故障时,报警装置发出报警信号给变频控制柜控制水泵,并发出声光报警。

4 无负压自动供水系统的节能设计

水泵吸水口的自来水管网压力为P1,水泵的出口设计压力为P2,则水泵的出口实际压力将降低至Ps=P2-P1(因水泵阻力等造成的水头损失不计),但自来水管网压力在一日之内变幅较大,当用户为24h用水时,通常按最小自来水管网压力P1min考虑,故一般水泵额定压力按Pe=P2-P1min选用。此时,水泵额定压力与实际压力之差为Pe-Ps=P1-P1min≥0,因此当水泵按工频(50Hz)运行时,将造成能量的浪费。如果采用变频器带动水泵,水泵的实际工作转速是以水泵出口的压力值为主参数,即实际出口的压力值始终恒定在P2上而不会造成压力水头的损失。其工作过程是:首先微机检测压力传感器的实际压力值,若Ps

5 无负压自动供水系统的设计参数和适用范围

流量范围1~10000m3/h,压力范围0~2.5MPa,压力调节精度≤0.01MPa,环境温度0~40℃,相对湿度90%以下(电控部分),电源380V(1±10%)、50HZ±2HZ。控制方式:单台或多台并联,出口变压或恒压。工频启动方式:电机功率≤15kw直接启动,电机功率>15kw降压启动。操作方式:变频自动、工频手动。无负压自动供水系统设计适用于市政自来水管网压力不足地区的二次加压供水,包括:新建的住宅小区、办公楼、宾馆、学校等民用建筑的生活用水,工矿企业的生活、生产用水,各种循环用水系统,自来水厂的大型供水中间加压泵站,原有气压式水池、水箱式供水设备的改造工程,低层自来水压力不能满足要求的消防用水等。

6 无负压自动供水系统的设计实例

广州某高校生活区采用无负压自动供水系统。需要水泵出口的设定压力为P2=0.65MPa,自来水管网的压力为P1=0.40~0.50MPa。原设计选用普通的水箱—水泵式变频恒压供水设备时用电约为12800(kw·h)/月,后改用无负压变频恒压供水设备,预测改造后自来水管网的压力取其平均值0.45MPa,假设水泵给管道加压的数值为0.20MPa(未考虑利用自来水管网压力水泵效率系数),每天非用水高峰期的时间为20h,用水高峰期的时间为4h,此时水泵的实际电耗为:在非用水高峰期,由于一天中用水非高峰期的时间占全天的20/24,而水泵的工作压力与所消耗的功率成正比,故水泵实际消耗的电量为12800×(1-4/24)×11.3%=1205(kw·h)/月;在用水高峰期,因用水高峰期的时间占全天的4/24,故水泵实际消耗的电量为12800×4/24=2133(kw·h)/月,所以水泵总计电耗为1205+2133=3338(kw·h)/月。改造后实测电耗结果为3345(kw·h)/月左右,与测算结果基本吻合(误差源于水流经水泵时的压力等损失和用户用水及管网压力的随机性)。采用无负压自动供水系统后,每月节约用电12800-3338=9462(kw),节能率9462/12800=73.9%。

7 结论

无负压自动供水设计总体上满足节能和生活饮用水安全的要求。在具体工程实践中,需要综合考虑当地市政供水管网的压力和用户实际用水的特征,经过经济技术比较后确定是否选用。另外,在目前的供水现状和管理体制条件下,新的供水工艺和供水设备要得到广泛推广还需要一个过程。在试点的基础上不断完善和创新,以人为本,结合现代电子和信息技术,无负压自动供水设计会迅速走向市场。

摘要：在二次加压供水设计中,选用无负压自动供水系统,既能利用市政自来水管道的原有压力,又能利用足够的储存水量缓解高峰用水,且不会对自来水管道产生负压。

铁路供水监控系统的设计 篇8

关键词：铁路供水系统,组态软件,变频器,远程监控

铁路给水排水系统是铁路系统的重要组成部分, 其工作正常与否, 效率的高低与否直接影响列车的安全正点。长期以来, 限于各种技术因素, 铁路给排水工作一直依靠人工进行现场设备检测, 开泵关泵灯操作, 工作效率低, 损耗大。为改善诸多现在问题, 新型供水系统应运而生。科技高速发展, 在供水系统中引入各种高科技技术是必然趋势。变频调速技术的引入使得恒压供水系统应运而生.它能按照压力的设定值实现恒压供水。远程通信与组态技术的运用, 使各种设备的测控信号得以及时的反馈, 实时控制因此成为可能。

1 大同西供电段给水系统现状及特点

大秦铁路是中国西煤东运的主要通道之一, 现成为世界上年运量最大的铁路线, 大同西供电段肩负着对大同地区及大秦铁路的安全供水, 责任艰巨。目前, 大部分给水系统依然沿用传统给水方式, 即从水源地取水泵站、加压泵站、配水站、输水管道到给水所、水塔。整个供水系统中, 水源井, 泵站, 给水所, 水塔分布较广, 再加上北方冬季气温较低, 地形等环境较为复杂, 给整个给水系统的管理工作带来了很大的难度, 很多水源井泵房等都需要派专人三班值守, 即使这样, 给水系统管理依然面对较多难题, 如设备故障后不能即使告警, 水量, 水压等参数不能准确统计。给水系统的管理面临很多问题。

大同西供电段湖东检修车间需要对湖东车务段, 湖东生活区, 湖东编组站进行安全供水, 整个给水系统包括4口深井泵 (分别为1井, 4井, 5井, 机务段2井) , 三座水塔 (机务段水塔, 材料库水塔, 家属区水塔) 。其中, 1井, 4井, 5井, 材料库水塔, 家属区水塔管道互通。泵房, 水塔距离给水工区平均9km, 且深处荒郊, 地理环境恶略。给水系统均为人工值守。

2 给水系统设计目标

2.1 远程控制

值班人员可在值班室内操作对深井泵的开关操作, 也可进行设置变成自动启动深井泵 (工频与变频) , 如计算机会根据传输回了的水位值进行阀值判断自动下发命令进行开关操作。

2.2 遥测功能

可事实监控各个设备的运行状况, 深井泵的三相工作电流, 电压, 水塔水位, 变频器工作状态, 电压, 软启动器工作状态, 电压等。

2.3 报警功能

对设备及机房环境实时监控, 当出现异常时通过声光对值班员进行报警。如过载, 缺项, 欠压。当设备出现告警后会自动停泵。

2.4 摄像功能

7×24h对泵房内环境进行实时图像传输, 并自动存储。实时监控泵房内设备。

2.5 数据存储

对值班员操作, 测量数据进行存储, 并可以自动生成报表, 趋势图。可以进行查询, 打印等功能。

3 系统设计

3.1 总体设计方案

根据现场实际状况, 1井, 4井设置成按时间段远程定时开泵, 5井设置成加压泵。2井设置成根据水塔水位情况远程自动开启。

3.1.1 流程图 (如图1所示)

3.1.2 主要设备选型

1) 变频器。

ABB acs510变频器

增强的PFC应用:最多可控制7 (1+6) 个泵;能切换更多的泵。

SPFC:循环软起功能;可依次调节每个泵。

多点U/F曲线:可自由定义5点U/F曲线;可灵活广泛的应用。

超越模式:应用于隧道风机的火灾模式;应用于紧急情况下。

PID调节器:两个独立的内置PID控制器:PID1和PID2, PID1可设置两套参数;通过PID2可控制一个独立的外部阀门。

EMC:适用于第一及第二环境的RFI滤波器为标配;不需要额外的外部滤波器。

电抗器:变感电抗器:根据不同的负载匹配电感量, 因此抑制和减少谐波;降低总谐波。

现场总线:内置RS485接口, 使用Modbus协议, 即插式现场总线模块;降低了成本。

2) 数据采集模块。

研华ADAM-4017是16位A/D 8通道的模拟量输入模块, 可以采集电压、电流等模拟量输入信号。它为所有通道都提供了可编程的输入范围, 这些模块为工业测量和监控的应用中提供很好的性价比;而且它的模拟量输入通道和模块之间还提供了3000V的电压隔离, 这样就有效的防止模块在受到高压冲击时而损坏。

3) 无线传输。

Breeze ACCESS VL无线传输天线

面向市区与郊区的经济型宽带接入, 轻松克服非视距障碍

面向大容量基站以及出色的非视距能力, 大大降低资本支出

速率高达54Mbps, 结合高数据速率和频率复用能力, Breeze ACCESS VL扇区天线可提供高达163Mbps的吞吐量与任何标准以太网交换机及路由器兼容, 通过减少租用基站与小区站点来降低运营支出多种CPE, 可高效地服务于不同带宽需求的广大客户Alvarion的全频段解决方案可与机箱内其它Breeze ACCESS波段无缝集成, 从而实现现有投资的最大化利用。

强型服务质量 (Qo S) , 包括CIR/MIR、802.1P, 基于To S的优先级与CPE优先级高级安全性机制, 包括WEP128位和AES加密, 接入控制与VLAN功能 (支持VLAN Qin Q) ;丰富的过滤方式, 可对IP地址和MAC地址。

3.2 系统拓扑图 (如图2所示)

3.3 控制电路方案设计

控制电路之中还要考虑电路之间互锁的关系, 变频器的输出端严禁和工频电源相连, 也就是说不允许一台电机同时接到工频电源和变频电源的情况出现。因此, 在控制电路中多处对各主泵电机的工频/变频运行接触器作了互锁设计。

出于可靠性及检修方面的考虑, 设计了手动/自动转换控制电路。通过转换开关及相应的电路来实现, 如图3所示。

变频器接线端子图, 如图4所示。

4 组态软件设计

4.1 驱动编写

4.1.1 底层通信功能

1) 串口通信, 包括:RS232/422/485;

2) TCP/IP网络通信;

3) MODEM通信, 通过模拟MODEM在电话网上通信;

4) 寄存器访问, 如:各种DAS板卡。

4.1.2 冗余功能

1) 单监控站, 双I/O冗余;

2) 双监控站, 单I/O冗余;

3) 双监控站, 双I/O冗余;

4) 对于总线型设备 (如RS485) , 提供总线监测功能, 可实现对冗余通信网络的保护和监测。

4.1.3 主要函数

DB与IO Server不在同一工作站上, IO Server运行在前端机上, 前端机与操作站之间通过串口、TCP/IP网络或MODEM进行通信。

IOC中的所有类库全部以纯虚类的形式提供, 并且只有成员函数, 没有成员变量。目前IOC中主要包括5个类:CItem、CPacket、CDevice、CChannel、CManager。

CItem, 数据项类。

CPacket, 数据包类。

CDevice, 设备类。

CChannel, 信道类。

CManager, 管理器类。

一个FIOS实例创建一个CManager实例。用户组态的设备 (CDevice) 如果占用同样的信道 (串口号相同, 网络地址相同等占用的都是同一个信道) , 则被同一个CChannel类所管理。这些CChannel被CManager类所管理。一个CDevice实例, 由一个或多个CPacket实例组成, 而每个CPacket实例又由一个或多个CItem实例组成。每个CItem实例, 对应数据库DB中的一个点参数, 也就是对应I/O设备的一个“点” (如:设备的一个信道, 一个参数等) 。

Get Name-取得点名

Get Private Data-取得私有数据

Get Item Stru-取得数据连接项结构指针

Get Packet-取得本连接项类所归属的数据包指针

Get Device-取得本连接项所归属的设备指针

Set Data-设置采集数据

Set His Data-按浮点型格式设置历史数据

Set Write Success-设置数据下置是否成功的状态

Get Data-从DB中取得参数值

Get Item Count-取得包中数据连接项个数

Get Item-按索引取得数据连接项

Get Device-取得本数据包所归属的设备指针

Get Private Data-取得私有数据结构

Get Access Flag-得到包的读写属性

Set Access Flag-设置包的读写属性

Get Name-取得设备名称

Get Model-取得设备型号

Get Addr-取得设备地址

Get Type-取得设备类型 (如:串口类、网络类等)

Get Net Addr-取得IP地址或主机名称

Get Port-取得串口设备端口号或网络设备端口

Read IOPort-读I/O端口

Write IOPort-写I/O端口

4.2 系统模块

通过上位机监控软件实现水泵站运行状况的远程监控, 必要时可进行远程手动控制。主要包括了启动界面、系统组成、运行方式控制、工作状态显示等功能模块。

4.2.1 启动界面

介绍变频恒压供水系统中的主要设备及系统组成框图, 通过按钮可查看系统中各设备型号和主要参数如图5所示。

4.2.2 参数一览

启动参数总貌画面, 显示所有的参数, 如图6所示。

图6参数一览

4.2.3 条形图

启动实时直方图画面, 先点击“点选择”按钮出现点选择界面, 选择需显示的点, 然后点确定, 就会在条形图中以不同的颜色显示该点的条形图。

4.2.4 历史趋势曲线图

历史曲线用来显示历史数据的资料, 可以同时用不同的颜色显示八条模拟量数据曲线, 显示的数据起始终止时间可由用户设定。

4.2.5 实时趋势曲线图

启动实时趋势图画面, 就会看到实时趋势曲线图。

4.2.6 实时报表

实时数据报表是所见即所得的报表, 屏幕显示什么内容就可打印什么内容, 报表内容为实时数据, 报表格式可根据用户的实际情况改变。

4.2.7 历史事件查询

启动历史事件和历史报警的查询统计程序。

查询可根据查询条件查询, 查询条件包括:警报类型、警报级别、场地名称、当前状态、设备名称、确认信息和时间, 同时查询中还可以做统计, 主要可统计操作信息和故障统计。

4.2.8 报警窗口

报警窗口在有告警的时候自动弹出, 最上一条信息显示最近发生的报警事件, 信息内容包括:日期、时间、说明、数值、单位、限值、类型、级别、确认、确认人。内容根据级别不同在信息内容左面有不同颜色指示, 紧急告警为红色, 高级告警为桃红色, 低级报警为黄色, 信息确认后或恢复后自动转为绿色, 在报警窗口的左上角有一个闪烁的灯指示, 如果存在告警, 灯会一直闪烁不停, 直到有操作员确认, 确认人必须有一定的级别, 否则不能确认。恢复的信息确认后会自动消失。告警分实时告警和历史告警, 可翻页查询。如图7所示。

5 总结

设计了变频器、远传压力表、水泵机组、计算机、通信模块等主要设备构成的全自动供水及其远程监控系统, 克服了传统供水方式普遍存在的效率低、可靠性差、自动化程度不高等缺点, 可实现高效节能、自动可靠、维护简单、管理方便的恒压供水。

参考文献

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[5]闵绚, 谭思云, 陈敏.基于PLC的变频恒压供水系统研究[J].仪表技术., 2009, 17 (9) :199-202.

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水利枢纽施工供水系统设计 篇9

1 什么是水利枢纽供水系统

水利枢纽工程供水可算是水利产出的经济方式, 运用施工工程的引、提、存、调等专项功能, 通过改变水的自然流态而设计相关标准以及明确供水目标, 达到将水资源传输到指定地点的目的。因各中水利枢纽工程的功能和性质不同而形成各大工程间相互联系的特点系统, 呈现出“供水系统”。如何使水利枢纽供水系统和当地资源利用系统联系有效结合, 成为当地经济发展研究的重要课题。

施工供水系统可分为左岸系统和右岸系统, 右岸系统又可分为2个部分:上游系统和下游系统。水利枢纽施工工程主要用水点包括砂石加工流程、混凝土生产操作、坝体施工过程、修配加工相关企业以及施工工人生活区等方面。右岸施工供水分系统负责混凝土生产加工系统、设备维修调配加工企业、生活管理区等的用水供应;而左岸工程供水系统以坝体施工系统、导渠施工系统、临时拌和站系统、生产管理人员等的供水为主。

水利枢纽施工工程水源有地表水和地下水2种。地表水源为江河湖海四种

其水量充沛, 而水质通常较差, 很多时候需要处理后才能投入使用。应根据水利枢纽施工工程的大小来确定地表水源的使用与否。

2 水利枢纽施工供水系统的工艺流程

水利枢纽施工供水系统首先要对水源进行处理, 然后再进行各个施工供水系统分部情况加以处理, 达到施工供水的目的, 确保施工工程工作的顺利进行。

水源处理分为生活用水处理和生产用水处理。

2.1 生活用水的处理工艺流程

2.1.1 重力式净水器内处理

把两台潜水泵装配在生产调解池内, 调解水压至2999t/d, 调水至净水处理器内。所用潜水泵的流量Q为58m3/h, 扬程L19m。设置处理净水机器2台, 要求每台处理水量达到1499m3/d, 过滤速度最好在7m3/h~9m3/h之间。

2.1.2 经过清水池

根据需求建造建造矩形水池, 要求能独立放空便于检修。清水池内应设置有液位变送器, 信号可传到值班室, 以便控制及监控液位。

2.1.3 传送至水泵室, 并从中采集信息

水泵室分为配电室及值班室, 装生产水泵机3台, 2台使用1台备用, 单机流量为1299m3/h, 扬程L为69m;设置生活水泵机2台, 一台使用另一台备用, 单机流量为190m3/h, 扬程L为69m。

2.1.4 建设加矾室和消毒室

加矾处理、入库、消毒和值班组成了加矾室。选常高能效果的絮凝剂, 平均投药量最好14mg/L, 最大的投药量维持在28mg/L左右。消毒采用常见的Cl O2, 一般需要用化学法现场制备, 要让二氧化氯与水进行混合充分, 有效接触时间大于半小时。装配有计量泵, 根据计量泵投放高效絮凝剂, 计量泵应按照投药的速度大小调整控制药量。

2.2 生产用水处理工艺流程

2.2.1 混合

选用能简单运行、并且有良好效果的管式混合机器。

2.2.2 经絮凝沉淀池沉淀

建造絮凝池和沉淀池, 絮凝池分为两组生产水处理池, 要求每组处理水量29999m3/d, 时间为15min~30min;沉淀池表面负荷量6m3/m2*h~11m3/m2*h。沉淀池排泥可选用虹吸式刮泥桁车, 刮泥桁车行进速度设定1.2m/rain。

2.2.3 清水池处理

建造4 500m3矩形水池2座, 均可独立放空检修。清水池内设置液位变送器, 液位高低的控制信号传送至值班室。

2.3 右岸上游供水工程系统工艺

计算并确定右岸上游供水系统的供水规模大小, 根据数据确定需要在坝址建造几台井泵, 将处理后的生活用水或者生产用水通过管道网络运输到用水地点, 如右岸供水系统主要向大坝、施工场地、混凝土生产加工系统、钢筋生产加工厂、木材生产加工厂、混凝土定制厂、施工机械保修厂、汽车保养维护厂及中心仓库等用户提供供水。

2.4 右岸下游供水系统工艺

确定右岸下游系统供水规模。假设某水利枢纽施工供水右岸下游系统为235m3/h, 可选在坝址右岸下游约1.1 km处的高程建一座井泵, 该井泵的建立选择应与当地永久供水系统以及区域生活区用水结合考虑, 确保在水利枢纽工程建设完成后, 仍可继续利用该井位。井泵可采用350JC340-14×3型深井泵, 设定1台, 井泵的单机流量Q=260~340~420m3/h, 对应扬程H可选48~42~33 m, 功率N为77.3 k W。可向右岸下游施工工程生活区、混凝土生产加工系统及其右岸下游的修配企业供应用水。

2.5 左岸施工供水系统工艺

还是要先计算并确定左岸系统的供水规模, 并根据其基础上计算井泵的台数、设备的选址、施工的设计等等。举个例子, 黄河岔口水利枢纽左岸供水规模为182m3/h, 在大坝地址左岸下游600 m左右的高程滩地上建立一口井, 此井位置选择结合考虑了大坝用水永久供水系统, 在水利枢纽施工建设完成后, 还可继续使用井位。井泵采用的是DJ155-30×5型深井泵1台, 井泵的单机流量Q为117~158~193m3/h, 对应扬程H为162.4~149.3~140.0 m, 功率N为110 k W。

3 结论

通过以上分析, 在水利枢纽是施工供水设计中, 供水系统设计总供水规模量不但要能满足施工混凝土高峰期生产及生活用水量的要求, 还要在混凝土非高峰浇筑时期, 可以根据实际情况量调节供水量, 更能在工程供水系统设备维修或产生故障的时候, 确保水利枢纽供水系统能够高效地满足施工工程建设的要求。

摘要：水利枢纽施工供水系统是为满足工程期间生活用水量及生产用水量的需求而设计的。其设计应在施工所在地特有的自然环境、人文地理以及水利枢纽供水系统工程特点等基础上进行的, 再按照历年来的工程经验加以改进研究, 采用当地水源, 使其供水规模能满足各个时期的用水需要特别实在用水高峰期或者设备维修的时候。

关键词：水利枢纽,工程施工,供水系统,研发设计

参考文献

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[3]中华人民共和国水利部.SL303-2004水利水电工程施工组织设计规范.

福建东南沿海海岛供水设计与施工 篇10

福建省海岛星罗棋布, 计有大小岛屿1546个, 其中有人居住岛104个, 大部分的海岛面积较小, 居住人口较少, 这些海岛的供水基本只能靠天吃饭, 经常为苦咸水所困扰, 严重影响了海岛的社会经济发展。随着对海洋经济和民生发展的越来越重视, 解决海岛居民的生活用水问题就显得越来越重要。笔者2009年设计完成的泉州市泉港区惠屿岛安全饮水工程, 就属于典型的东南沿海小型海岛供水案例。该工程于2010年1月建设完成投入运行, 多年来运行经济可靠, 彻底解决了该岛供水问题。本文拟对该工程设计及施工方面的一些经验进行总结回顾, 以供类似案例参考。

惠屿村属泉州市泉港区南埔镇管辖, 是泉州惟一的海岛行政村, 横亘在湄洲湾主航道西侧, 与对岸肖厝村直线距离2.8km, 是一个原生态保持得较好的小海岛。惠屿村总户数316户, 人口1165人。惠屿村属小海岛, 四面环海, 每逢降雨迳流直倾大海, 地下蓄水相当有限。多年来, 居民用水仅靠90年代建设的地下深水井。但由于海水的渗入, 水质不符合农村饮用水标准。居民迫切希望解决用水问题。

2 工程设计

2.1 工程规模及水源

工程从通港路现有给水管道上接口, 敷设输水管道至惠屿岛, 其中岸上部分输水管道DN400, 综合考虑管线沿线地块开发建设需要, 长约3.5km;海域段管道DN150, 约2.0km;海岛上供水支管总计约1km。

设计供水人口2000人, 设计供水规模450m3/d, 现有给水管道由泉港区第三自来水厂供水, 出厂水水质均符合《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-85) , 设计水头考虑满足供水区域内最不利点供水压力15m。

2.2 供水工艺流程

通港路现状DN400给水管→陆域段DN400给水管→海域段DN400给水管→海岛上中途加压站 (或超越管) →海岛用户。

2.3 供水管材选择

在长距离输水工程中, 管材的选择一般根据工程规模、管道的工作压力、输水距离的长短、工程的进度与重要性以及工程所在地的地形、地貌、地质情况, 结合当地管材的生产状况, 应用管材的习惯, 特别是工程的资金落实情况, 进行技术、经济、安全等方面的综合比较后确定。长距离输水工程大都在钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒砼管、玻璃钢管和PE塑料管等管材中选择。输水管线为城市供水的生命线, 管材质量应作为输水工程建设考虑的第一要素, 其次造价及运行费用也是管材选取的重要因素。对于本工程来说, 难度最大的部分在海域段管道, 还要综合考虑海域管道施工方式等问题, 在进行管材综合必选的时候, 根据这些因素, 选择了钢管、玻璃钢管及PE管道进行比较。

⑴钢管;钢管是一种在各行业获得广泛应用的管材, 具有长久的应用历史, 在跨海管道工程中, 也具有丰富的使用经验。城市供水用钢管能常选用Q235B钢板制作, 它具有良好的韧性, 管材及管件易加工。但钢管的刚度小, 衬里及外防腐要求严, 焊接工作量较大。埋设在海域中时, 需要进行专门的防腐设计, 日常也需要进行监测和维护;管道施工时, 先在岸上焊接成长管, 然后浮托至管道路由线, 灌水下沉至海底沟槽, 长管与长管的连接由潜水员水下连接, 施工较方便, 但在水下地形变化较大处, 需要定制弯头处理。

⑵玻璃钢管:玻璃钢管道耐腐蚀性好, 使用在海域中无需进行防腐处理, 一般采用套筒接口或承插橡胶圈接口, 管道施工方式为开挖沟槽后, 由潜水员在水下逐根进行管道的连接, 施工时水下工作量大, 施工进度较慢。

⑶PE给水管:PE给水管道, 作为一种新型材料, 具有较多的优点:其使用寿命长久, 卫生性好, PE管无毒, 不含重金属添加剂, 不结垢, 不滋生细菌, 解决了饮用水的二次污染;可耐多种化学介质的腐蚀, 无电化学腐蚀;内壁光滑, 摩擦系数极低, 与相同内径输水比钢管可提高30%的流通量;并具有优异的耐磨性能, 其耐磨性是钢管的4倍;柔韧性好, 抗冲击强度高, 耐强震、扭曲;重量轻, 运输、安装便捷。独特的电熔焊接和热熔对接、热熔插接技术使接口强度高于管材本体, 保证了接口的安全可靠;焊接工艺筒单, 施工方便, 工程综合造价低。管道施工时, 先在岸上焊接成长管, 然后浮托至管道路由线, 灌水下沉至海底沟槽, 对于口径较大的长管与长管的连接由潜水员水下连接, 施工较方便, 而对于口径较小的管道, 可直接在驳船上进行管道焊接完成后, 逐段下沉, 工程施工最为方便快捷。

根据上述比较, 本工程跨海管道材质选定为抗腐蚀能力强、工程投资省、水头损失小、施工方法先进且施工周期短的PE100给水管道。

2.4 施工方案的选择

过海管铺管方式可目前一般采用机械开挖沟槽沉管施工、水力冲淤沉管施工、顶管施工、架管桥等施工方式。机械开挖沟槽沉管施工一般采用挖泥船进行沟槽开挖, 然后沉管施工, 分为沟槽开挖、基础处理、沉管施工及管道覆盖多个步骤, 施工质量易于控制。水力冲淤法先将管道沉入海底, 采用高压水枪冲淤, 是土层流化, 管道随即下沉, 海底电缆施工一般采用该方法。顶管施工一般针对大型管道, 海底地质条件适合的工程项目。架管桥方式一般针对距离较近, 适于建设交通桥梁或专用管桥防水的工程项目。

本工程对机械开挖沟槽沉管施工和水力冲淤沉管施工方式进行比较, 结合该海域海底为砂层, 局部地段基岩埋深较浅的实际情况, 最终采用机械开挖沟槽沉管施工方式。此法在海南、浙江及厦门等地均取得了良好的运行效果, 其中厦门同安湾采用该方法共施工2-DN800原水管道共约5km, 成功运行至今。

3 工程施工

该工程项目施工主要分为陆域管道施工、海域管道施工及中途加压泵房施工等内容, 其中陆域管道施工和加压泵房施工均较为常规, 本文不再赘述。现将海域管道施工方法描述如下:

⑴沟槽开挖:本项目海域沟槽开挖分为三个区域, 一是深海区域, 该项目最大水深超过15m (理论基准面下) 。水下根据地质条件也分为两个区域, 其中牛屎礁至惠屿岛段海底为砂层, 直接采用挖泥船进行水下沟槽开挖。施工流程为:施工准备→施工测量→抓斗挖泥船进场定位→泥驳船、拖船就位→分层开挖厚度控制为2m→断面测量→标高测量→移船→开挖下一断面→验收。验收时采用潜水员水下摄像 (带标尺) 及船上人员采用重锤加绳索辅助检测方式综合进行。第二部分也是深海区域, 但海底基岩覆盖较浅, 挖泥船开挖深度1m左右, 即碰到海底基岩, 无法继续开挖段;第三部分为近海滩涂区域, 在低潮时间能出露, 高潮期间被淹没, 该区域结合潮位施工, 在低潮时间, 挖机直接开上滩涂进行开挖, 高潮位退出。

⑵沟槽平整及垫层铺设:沟槽开挖完成后, 对于土层本来为砂层的区域, 对沟槽底部进行平整即可;对于淤泥混砂区域, 采用碎石砂进行换填处理, 厚度为0.5m;对于沟槽底部为基岩的, 由潜水员对水下沟坎区域进行袋装砼回填平整处理。

⑶管道焊接及沉管定位:管道焊接在陆地上进行, 对进场的合格PE管道进行电熔连接, 连接成300m的长管, 并进行水压试验, 确保焊接接头合格。对焊接完成的管道, 两端封闭, 加设配重块, 利用卷扬机、拖船将长管浮拖至开挖好的沟槽上方, 灌水下沉, 由潜水员水下将管道定位在开挖好的沟槽中部, 并每隔一定距离, 采用袋装砂压管, 避免管道受水流影响发生偏移。两长管之间采用法兰接口, 由潜水员水下连接妥当。

⑷管道回填:管道回填分为以下三步。首先管道两侧及管道顶部0.5m范围内, 回填中粗砂, 由运砂船配备皮带输送机及溜筒等, 将砂层准确覆盖至管道两侧及管顶区域;然后回填袋装素砼对管道进行保护, 袋装素砼在岸上由搅拌机按比例进行干拌装袋, 由平底船运至管道上方, 抛入海底, 并由潜水员进行水下检查, 确保袋装砼完全覆盖在管道上方, 没有遗漏点, 袋装砼覆盖厚度为0.5m;最后, 采用钢丝块石石笼对管道顶部进行覆盖保护, 钢丝块石石笼。钢丝块石笼尺寸为800mm×800mm×800mm, 以镀锌铁丝φ8@400作为骨架, 用镀锌铁丝φ3@80作为筛网编制, 钢丝块石石笼直接由船上吊装, 潜水员定位, 分段进行, 均匀铺设。对于基岩覆盖较浅处, 为保证覆盖层厚度, 直接采用袋装素砼, 由潜水员进行水下码放, 保护管道, 管顶覆盖素砼厚度不小于1.5m, 出露海床面素砼边坡不大于1∶2.5。在管道覆盖完成后, 应由建设方委托独立的第三方机构, 由潜水员进行全程水下探摸和水下摄像, 确保所有覆盖层均达到设计要求, 方可进入验收程序。

⑸管道支墩制作:在管道上下岸处, 管道角度较大, 应制作支墩, 支墩制作结合潮位施工, 在支墩模具制作完成后, 在低潮期浇筑砼, 砼中应添加速凝剂, 加快凝结过程, 在高潮位来临时完成固结。

⑹管道水压试验:本工程管道水压试验为0.8MPa。管道在陆地上制作成300m的长管后, 按此标准进行陆地水压试验检测, 确保接头严密。在管道回填完成后, 海域管道整段进行水压试验, 试验方法与陆地试验方法一致, 本工程水压检测一次通过, 施工质量较好。

⑺管道冲洗及运行:海域管道施工中, 管道内部不可避免的会进入一些海底淤积物, 且本工程为自来水供水, 在运行前, 应首先引入自来水对管道进行高压冲洗, 一方面将管道内的一些外来物冲出, 另一方面将管道内的海水冲洗干净, 经检测达到饮用水标准后, 方可投入试运行。

⑻管道标志:管道建设完成后, 应在管道路由两岸建设禁锚标志, 并应申报标入海图中, 避免船舶抛锚于管道上方造成管道损坏, 海底管道一旦损坏, 修复难度和成本非常高。

工程在2010年1月1日投入试运行, 经过近2年的运行, 彻底地解决了岛内居民的用水难问题, 从现场运行情况来看, 用水低峰时期, 中途加压泵站中设置的无负压变频供水设备无需投入运行, 供水直接采用超越管即可满足岛内居民用水, 在用水高峰期, 无负压变频供水设备需要投入运行, 能耗较省。

4 经验总结

对于海岛居民的供水问题, 首先在水源选择上应因地制宜, 结合海岛实际蓄水条件, 对于较大的海岛, 有条件蓄水时, 应以本岛内部水源为主, 对于重要性较高的海岛, 以外部引用水源和本岛内部水源相互备用, 确保供水安全。对于类似于本项目的海岛, 离岸距离较近, 且对岸大陆有自来水的, 直接引用对岸的自来水, 是最为经济合理的, 用水成本不会大幅度提高;对于离岸距离太远, 自来水跨海调度成本太高的, 应考虑海水淡化设施供水。

对于跨海管道设计, 首先在管道路由的选择上, 应选择海域段管道长度小, 水下地质条件好, 水下地形平缓, 冲淤基本平衡, 水流平稳的海域。在设计阶段, 还应详尽地了解所选管道路由区域海域的海洋功能区划, 管道路由应尽可能避开航道、养殖区、排污区、抛泥区、采砂区以及填海造地区, 避免相关的海域活动给供水管道带来风险;其次, 在设计时应加强管道覆盖层设计, 本工程分别采用中粗砂、袋装素砼及钢丝块石石笼保护管道, 确保管道运行安全。在施工中, 首先采取措施确保管道接口严密, 管道敷设完成后, 若水压试验不能通过, 整改查找渗漏点的难度是非常巨大的;其次覆盖层建设应严格按照设计进行, 确保完全覆盖没有遗漏点, 施工单位施工过程中应加强质量控制, 业主单位也应尽可能委托独立第三方进行水下探摸检测, 并全程摄像。

供水设计 篇11

【关键词】松下系列；PLC恒压；供水系统；创新设计探讨

随着变频技术的发展和居民对生活用水的质量要求提高，现在变频的恒压供水系统已经提高了原来的供水系统，在多层的小区当中广泛运用。因为在新的系统当中很多部分是使用原来的设备，所有在原来的系统改进的过程当中会出现一些问题，这些问题一般都是不可预料的。本文将介绍PLC恒压供水系统，这是对原来供水系统的改进，尽量保留了原来的设备，这个系统能够很好解决原来设备当中检修比较频繁的问题，不仅体现出了PLC恒压供水系统的优势，而且还能够很好节省资金。

一、PLC恒压供水系统介绍

PLC恒压变频供水系统是由几个部分组成的，它们分别是主要是有PLC、变频器、调节器、时间控制器、压力传感器、液位传感器、动力控制器和四台水泵。使用的人可以通过控制器上面的指示灯、按钮盒转换开关来了解和运行系统。系统原理图如图1所示。

整个系统主要通过系统里面的压力传感器把出口的压力信号变为标准信号，送入调节器里面，然后对信号进行运算，再把它们和给定的压力参数进行对比，然后得出一个调节的参数，再把信号输送到变频器里面，然后通过变频器来调节水泵的转速来改变整个系统的供水量，还需要使得供水系统的压力保持在给定的数值上面。如果需要的水量超过了一台泵能够提供的，就需要通过控制器来加泵。根据用水的情况来决定工作泵的数量和水泵的速度，这样就可以实现供水的压力保持恒定。当供水的负载发生变化的时候，输入电机的电压和频率也发生了变化，这样就形成了一个给定压力为标准的系统。

系统当中还有一个时间和PID控制器，这就保证了整个系统能够换泵运行，也能够双工作压力设定。除此之外，整个系统还有很多保护功能，特别是对硬件和备用水泵的保护，这样就能够保证供水正常和及时得到维修。在正常运行的时候，水泵的运行顺序是1、2、3、4。

二、工作原理

2.1运行的方式

这个系统的运行方式有两种，一种是手动和自动两种。手动控制的话就是，通过按钮控制水泵的运行和停止，需要根据需要的情况来控制不同泵的运行。这种方式主要是在系统出现故障和检修的时候使用的。自动运行就是合上自动开关，首先是第一个泵通电，输出的频率逐渐上升，同时调节器接受到压力传感器的信号，然后进行对比分析，把调节参数反馈给变频器。如果压力不够的话，就把频率调节到五十赫兹，第一个泵也把变频转变为工频，然后启动二号泵进行变频，变频器的数值就会逐渐上升到给出的数值，如果还需要加泵的话就依次类推。如果用水量比较少的话，就需要从先启动的泵上面减少，通过更加调节器给出的参数进行调节，最终保证系统的平稳运行。如果有电源停电的话，整个系统就会停机。等到电力恢复之后，整个系统又会恢复工作，结下了的操作是和上面启动系统一样的。变频上面的自动功能是整个系统当中最基本的一个功能，系统能够自动完成这一系列的操作。

2.2PLC控制系统

整个系统采用的是一種可以编程的控制器，PLC编程采用的是一OMRO N CX-Programmer，这种工具是可以提供一个相当完整的编程环境的，而且还可以进行离线编程，以及在线连接和调试。这种工具还能够实现梯图和语句的转换，整个系统采用的是输入和输入来控制电机的运行和停止，还有控制系统定时切换，变频和故障报警等，这大大提高了系统的性价比。而系统当中的模拟量是通过调节器和变频器来控制的。

通过调节变频器可以改变供水的压力数值，如果用户使用的水量比较少的话，供水的压力就会变大，这个时候可以调节变频器来是水泵减速，这样就可以使得供水的压力保持恒定。供水系统当中水泵的切换是一项比较关键的技术，当水泵的转速减小到一定程度的时候，想要降低水泵的压力就需要减少水泵的数量。在进行切换的时候，需要先断开整个回路，然后把变频器加入到下一台正在运行的工频回路当中，这样就完成了水泵从工频转变为变频运行的转变。切换结束之后，运行的水泵数量变少了，变频器的位置也发生了变化，先开的先停止是切换当中的重要原则，也就是最先切换第一个工作的，这样可以保证有三台水泵在轮流使用，这也是可以延长水泵的使用寿命的。如果供水的压力低的话，就需要增加水泵的数量，这样才能给提高水压，加泵的过程就是把闲置的水泵加入到系统当中。

三、系统故障和维修

系统出现故障的时候首先要报警，这样才能够进行维修。当系统出现比如变频器故障、液位达到下限、超过压力、压力缺失等一系列情况的时候，系统都是会发出报警的。当出现上面一些情况，系统不仅会发出警报，而且还会停机。一旦出现这些情况之后就需要通知维修人员来进行维修，如果是变频器发生了故障的话，你就可以进行手动控制供水。

为了对水泵进行检修和维护，需要系统在正常运行当中。在一段时间之内使得一台水泵停止运行。系统当中是由备用水泵的，可以随意对一台水泵进行备用，这样可以保证系统的正常运行。为了是水泵能够进行轮休，系统当中还有软件备用功能，工作泵和备用泵是可以定期进行切换的，这个周期一般是由控制器控制的。

四、结论

变频恒压供水系统设计 篇12

生产用水量 (空调冷却塔、层压洗板机、真空泵站、纯净水系统等) 是随车间订单情况、季节变化 (温度) 、时间点等因素不同而波动的。用水量的变化直接反映在供水压力上, 即是生产用水量多而供水量少, 管道供水压力就会降低, 生产用水量少而供水量多, 管道供水压力就会升高。水泵原来的控制方式最大的不足就是无法根据用水量的变化而自动调节压力, 所以导致供水的稳定性无法保障。尤其是随着去年松山湖四分厂的投产, 原有的供水方式更是不能满足生产的用水需求。以公司2015 年做出的智能制造战略为切入点, 我们对整套软水系统进行了改造, 变频恒压供水系统是我们改造的其中一个项目。

2 变频恒压供水系统

2.1 系统设计要求

(1) 软水的供给压力设置5Kgf/cm2, 当实际压力低于设定压力时, 变频器就会提高频率, 反之则降低。

(2) 两台水泵一用一备轮流工作, PLC根据切换时间控制继电器组来实现水泵主回路接触器的切换, 水泵的频率调节由变频器自身的PID运算实现。

(3) 水泵的手动与自动除了PLC程序上互锁外, 在电器件继电器方面也互锁, 两台在操作上是互锁的, 即操作上只能选择一台泵运行控制。

2.2 变频恒压供水系统组成

(1) 管路供水部分:1# 水泵与2# 水泵、楼顶储水池、分厂生产车间。

(2) 压力检测部分:压力传感器。

(3) 电气控制部分:PLC、变频器、继电器、接触器。

2.3 主要接线

(1) 水泵主回路接线图如图1 所示:

a.KM1、KM3 分别为1# 水泵及2# 水泵的手动控制接触器, KM2、KM4 分别为1# 水泵及2# 水泵的变频控制接触器, 线圈均为AC380V;

b.通过继电器 (KA3、KA4、KA5、KA6) , 两台水泵在电气控制上进行互锁;

c.通过报警蜂鸣器, 对系统异常进行报警输出监控。

(2) 变频器的接线图如图2所示:

a.变频器在PID控制模式, RT与SD端子需要短接;

b.压力变送器选择两线型, 变频器根据压力变送器检测的压力进行内部的PID调节;

c.设置PID的上限及下限输出, 便于对变频器的工作状态进行一个监控作用。

3 变频器的PID控制

所谓PID控制就是变频器经过PID运算后得到的执行量, 来控制输出频率的变化, 而PID运算又是指P (比例运算) 、I (积分运算) 、D (微分运算) 三个运算的总和。有正负两种类型之分。本例中变频器采取负运算, 由变频器参数Pr.128 设定。变频器主要参数设定如表1:

4 PLC程序设置

4.1 PLC的I/O地址分配如表2 所示

4.2 PLC的外部接线图如图3 所示

4.3 PLC程序编程

5 结束语

软水泵的变频恒压改造在2015 年改造完成。系统改造后, 节能效果明显、供水稳定、设备运行状况良好等特点。变频恒压供水改造项目获得了公司2014-2015 持续改造成果颁奖大会上的一致好评。此项目的的意义不仅是提高了软水的供水稳定性, 更是为后续的设备改造奠定了坚实的技术基础。

参考文献

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