变频供水系统范文1
关键词：变频器；可编程控制器PLC；自动控制
0前言
我国城镇市政管网的供水压力通常维持在0.14MP左右，这样的水压只能满足低层建筑供水的要求，高层建筑必须通过二次加压才能满足用水要求。以前大多采用常高压给水系统，由水泵把水提升到水塔，再由水塔把水输送给各用户，结果增大了水泵的轴功率和能量损耗，非常不经济；本系统将采用PLC与变频器相结合的方式来控制水泵的切换和转速调节，使管网压力恒定输出。
1变频恒压供水系统组成和设备选择
1.1系统组成
小区变频恒压供水系统通常是由水井、水泵、压力传感器、变频器、管网组成。工作流程是利用设置在管网上的压力传感器将管网系统内因用水量的变化引起的水压变化，及时将信号（4-20mA或0-10V）反馈到变频器PID调节器，PID调节器对比设定控制压力进行运算后给出相应的变频指令，改变水泵的转速，使得管网的水压与控制压力一致。
1.2变频器和可编程控制器(PLC)选型
本文选用日本三菱公司的FX2N系列的PLC和FR-A700系列变频器。
2控制原理简述如下
2.1控制过程
该系统由一个变频器、一个PLC和三个泵组成。利用变频器的PID功能和PLC实现1-3自动恒压供水的变频。自动/手动切换。控制过程:系统启动后，压力传感器对水管内压力进行测量。如果水管的压力小于设定值,PID值调整,输出值增加时,变频器的输出频率的增加,泵的速度增加,当变频器输出频率达到49赫兹,从变频水泵切换操作电源频率操作。如果水压没有达到设定值，则继续变频启动第二台水泵，直到三台水泵都启动到最大供水压力为止。当供水大于用水量时，逆变器降低输出频率，泵转速降低。当变频器输出频率降低到20HZ时，泵停止工作。如果在半夜不用水，所有的水泵就会停止运行。
2.2PLC控制的步进程序
该程序由步骤指令的设置和复位指令完成。步控实际上只有两条指令。STL，步控制开始。完成所有步骤控制后，使用返回命令RET返回到开始步骤S0然后循环向下。从一个STL开始到下一个STL是一个“步骤”;SET是一个设置命令，将线圈设置为1状态-“上电”，RST是复位命令，将线圈复位为0状态-“断电释放”;ZRST是批量复位命令。例如，所有三个计数器，例如C10-C12，都会立即复位;M8002是一个特殊继电器，当它接触电源时（相当于上升沿）电气闭合。脉冲），它将在以后正常打开。这里使用的是程序启动时的初始化过程。需要说明的是:逆变器必须设置PID运行的相关参数，并与PLC控制的相关工作状态进行接触输出。在本例中，需要大致调整以下参数。
3结论
本文研究了变频器与PLC相结合的恒压供水系统。采用三菱FX系列PLC灵活的步进指令控制功能，可根据管网用水量随时切换三台泵。压力传感器的管网压力信号为4-20毫安电流信号给变频器PID控制器、PID比例积分控制器根据压力变化自动调节变频器的输出频率,控制水泵的运行速度,实现了恒压供水自动控制,不需要人工干预,节省了大量水和能源,实现节能的最佳方式。
参考文献：
[1]李金城.三菱FX2NPLC功能指令应用详解[M].北京：电子工业出版社,2013(01).
[2]程子华.PLC原理与编程实例分析[M].北京:国防工业出版社,2007(10).
[3]周志敏,周纪海,纪爱华.变频调速系统[M].北京:电子工业出版社,2008(02).
变频供水系统范文2
在输水泵工频运转维持在一定速度的情况下，通过改变泵出口阀门来控制泵的运转，降低电机的负荷。假设水泵本是在点A运行的，在出口阀门全开的情况下，其出水量达到QA，扬程为HA。如今为了减少注水量，想要将流量降至QB，如果没有使用调速装置，那只能是通过关闭阀门的方式来对出水量进行调解，这种方法在出口阀门上就需作出QAx(HA-HB)的功，能耗较大，且出现故障的可能性较高，会缩短相关设备和设施的使用寿命。而变频调速系统，则是将AB视作泵的性能曲线，结合曲线QA计算在既定流量下所产生的相应的压力，在A点的水泵达到最高效率时，关闭阀门，而多出来的能耗则作为热量损失被流动的物质带走，从而实现对出水量的有效控制。而变频调速器，在这个过程中所承担的任务就是在任何的流量条件下，都能匹配出与之相应的泵的特性曲线，并且随着流量的减小，电机的运转速度也要相应的减慢，同时由于改变水流而产生的压差也需与电机的运转速度的平方呈正相关。进而根据实际的注水和出水变化来及时准确的调节水泵的扬程，有效降低能耗，实现节能减排的作用。
2油田供水系统与变频调速器的应用
在油田注水的过程中，注水站是满足油田注水系统的源头，且输水泵需要持续的变动外输泵的运转形式，来应对供水过程中输水量和压力的改变。在没有使用变频调速技术时，人们多数是通过对开泵台数和人工调节阀门的方式来控制水的流量，注水系统的负担较重，同时工作效率偏低。而在现实的生产工作中，一个承担着15座注水站的供水以及调节相关地区的供水平衡的供水站，假设其平均日供水在9000-10000m3之间，且拥有4台型号为LzA200-630D外输供水泵，平均每台的装机容量达132kW，日常工作中只运转其中的2台，其余两台备用。由于在实际的生产过程中，注水站的注水量直接与供水系统的日供水量向挂钩，假设油田供水系统的水压为1.1MPa，受注水量减小的影响，供水系统的供水压强增加，这时为了对水量进行高效的控制，人们采用变频调速器，通过实际的情况，来对正在运动的水泵进行变频调速，使之与实际的注水和输水相匹配。有研究报告曾表示在使用变频节能技术进行控制之前，我国油田供水系统的工作效率不足30%，而在使用变频节能技术后，效率提升了5个百分点，同时在供水过程的耗能远低于之前供需水的消耗。
3变频调速器在供水系统应用的优势分析
3．1减少管网穿孔和补漏次数
恒压变量给水是油田供水系统中变频节能技术所常用的一种措施，即为了使水泵出水口的压力维持在一个恒定的水平，将压力传感器设置在水泵机组的出水口，并将该压力值设为最不利于水泵出水所需的值。一旦管网出口的压力超出传感器上所设定的压力值，那么压力传感器就会将实际检测到的压力值传给PID调节器，由PID调节器对高于或者低于设定值的数据进行处理，将处理结果交给变频器，再由变频器对来改变电动机的运转速度，通过这样一个过程来达到恒压的目的。管网压力越趋于稳定，其在工作过程中所出现的压力失恒现象也就越少，同时由于管网压力过高而造成管网穿孔和补漏的次数也将明显降低，有研究者曾对此作出相关的统计和分析，发现使用变频调速技术而产生管网穿孔的概率仅为不适用变频调速技术的一半，换句话说即使用变频调速技术，管网穿孔的可能性将降低50%。管网穿孔的次数降低了相应的由此而产生的补漏的次数也必然会随着降低，减轻了维修人员工作负担，节约了维修成本，同时延长了管网等设备的使用寿命，有效的控制了油田供水系统的运转成本，提高了其工作效率。
3.2减少设备切换次数
通常在设计油田供水系统中的泵站时，一般都会对油田的用水量和实际所需水量做自己的考察、统计和分析，在充分考虑各种因素的基础上，来确定在泵站中所安装的水泵的型号、大小规模等，有针对性的选曲合适的水泵设备。比如，某中心泵站有六台卧式离心泵，其中有三台机是250S65A型号的，还有三台是350S75B型号的，通常白天运行一台350S75B型号的离心泵，晚上运行的则是一台250S65A型号的离心泵，在没有使用变频节能技术前由于频繁的切换水泵，使得电机水泵在启动时受到较大的冲击，知识水泵和电动机在运转中经常出现故障需要维修，加大了维系人员的劳动负担，同时缩减了设备的使用年限，加快了资产折旧的速度，增加了供水系统运转的成本。而随着变频调速器的投入，大大的减少了油田供水系统中水泵等设备的切换次数，减少了设备应频繁切换而造成的损失，延长了设备的使用时间，从侧面减少了油田供水所花费的成本。
3．3减少电机和管网的损耗
变频调速器除了具备过压、过流、过载、过热等保护功能，其自身还自带软启动功能。在未使用变频节能技术时，油田供水系统中的电动机一般都是以直接启动的方式加入系统的运转之中，然而这样的方式却会产生强大的电流冲击以及转矩冲击，这些都会对电动机本身的运转以及由其负载的水泵带来十分不利的影响，会增大电动机和管网的损耗。而变频调节技术具备的相对比较全面的保护功能，在其软启动功能的保护下，其电动机启动时所产生的启动电流仅为试运行电流的1-3倍，其在启动过程中所受到的冲击远小于直接启动所受到的冲击，电动机和管网因冲击而产生的折损明显缩小，机泵、管网等设备的使用寿命得以延长。此外，在实际的生产过程中，变频节能技术能够有效降低油田供水系统的用电量。将两台同类型的设备放在一起，一台使用工频设备，另一台使用变频设备，在同等的工作时间下，在经过研究对比后发现，使用变频设备平均每年可节约工业用电费用至少20多万元，在烧煤发电的形式下，平均每年减少烧煤量近40吨，这还只是一台机器的每年所减少的能耗。如果是一个颇具规模的油田生产基地，变频节能技术的运用，每年为其所省去的相关生产成本将是不可估量的。
4结语
变频供水系统范文3
关键词：变频调速；恒压供水；节能技术；应用
高校用水量相对较大，尤其是实验室及学生宿舍用水。因此，加强高校供水节能技术具有重要的现实意义。众所周知变频调速恒压供水具有良好的节能性，且其自动化程度高，在提高其可操控性的同时，也有效地达到了节能目的[1]。但是，由于高校供系统中的用水是变化范围较大，一旦变频水泵的选型或设计不合理，则会提高供水系统的造价，也会直接影响到供水节能的有效性。
1变频调速恒压供水系统节能原理
变频调速就是利用改变电动机电源频率来完成速度调节。变频调速恒压供水技术采用一个电位器来实现压力设定，再结合一个压力传感器对管网中的压力进行监测；当压力传感器将管网压力信号传入变频器PID回路之后，PID回路立即会做出反应，将水量减少或增加的信号送至控制器，进而达到控制电机转速。一旦在一定范围内的延时时间内，管网内的压力还是过大或不足时，则可以通过PLC进行工频/变频切换，使管网内的压力与初始设定的压力保持一致。随着用水量的降低，变频器则会自动地降低输出频率，以此来调节电动机转速而达到节能的作用。而在恒压供水系统中，变频调速替代了恒速电机来对水泵进行驱动，进而达到预期的节能作用。根据流体力学，我们知道水泵的工作效率耷P＝C1（Q/n）－C2（Q/n）2；其中C1、C2均为常数，n为电机转速，Q为水量。当利用转速进行水量控制时，水量与转速为正比；由于，比值Q/n不变，故供水效率始终保持在最理想的状态而提高了水泵的效率[2]。
2变频调速恒压供水节能技术的优势
变频调整恒压供水系统较传统供水系统的优势在于其可以保持24h自动恒定水压，并结合管网压力信号自动启动备用水泵，具有良好的无级压力调动，保障供水质量；同时，也不会造成水管网线破裂等安全隐患的发生。变频调速恒压供水节能技术是以变频调速为恒压基础，进而取代了传统高位水箱或压力罐等供水设备，既节省了大量的占地空间和投入资金；也避免了水泵的频繁启停，而提高了供水系统的安全性，同时也因该系统的平滑启动，而避免了启动过程中对电网和水泵电机的冲击，进而提高了水泵的使用寿命[3]。另外，变频调整恒压供水系统既改善了传统供水系统中水压不稳定问题，也避免了传统供水过程中启停过程中的水锤效应，进而全面提高了供水水质。与此同时，变频调速恒压供水系统还可以结合实际用水量来控制水泵转速，并在实现多泵循环工作以及各种保护功能的同时，也延长了水泵的使用寿命，进而达到节能增效的目的。
3变频调速恒压供水系统分析
目前，笔者所在高校采用的恒压供水系统主要运用电机调整装置对水泵转速进行控制；同时，自动实现对运行水泵的调整与控制，进而完成整个高校供水压力的闭环管理，使之管网流量出现变化时，也能通达稳定供水压力，进而实现节能目的。
3.1变频调速恒压供水系统结构
笔者所在高校变频调速恒压供水系统图（见图1）。该变频调速恒压供水系统由3台水泵、1台变频器、1台PLC输入（出）单元与压力传感器等组成。PLC控制3台水泵运行；水泵速度调节则采用变频调速技术，采用“一变多定”控制方式来进行；同时，结合PLC电流信号来对变频水泵进行驱动。
3.2变频调速恒压供水系统控制原理
高校变频调速恒压供水系统控制原理，是利用出水管网中安装的压力传感器将出口压力信号转变成为标准号（4mA~20mA）送至PLC模拟量输入端口后进行PLC调控，并经过运算结果与设定压力参数进行对比后，得出相应的调节参数，再送至变频器；而变频器则对水泵的转速予以相应的控制，进行达到调节系统的供水量，使高校供水系统管网中的整体压力保持在设定压力之上；一旦出现用水量超过一台水泵供水量时，PLC会结合用水量大小对工作水泵数量进行控制；同时，变频器则会对工作水泵转速予以实际调整，进而实现恒压节能供水的目的。一旦，供水负载出现变化，输入电机电压与频度也随之会发生改变，并形成以设定压力为标准的闭环式高校恒压供水节能控制系统[4]。另外，该系统中还设置有多种自我保护功能，以充分保障水泵的维修与正常供水需求。
3.3变频调速恒压供水系统水泵控制过程
笔者所在高校采用PLC为S7－200型，变频器为M430型；本文仅以上述PLC和变频器为例进行水泵控制说明，PLC的I/O分配见表。开始工作时，若泵1变频启动时，水泵转速则从0开始随频率逐步上升，若变频器频率达至50Hz时，管内水压还处于上限值时，则经一段时间的延时，泵1切换至工频运行；此时，变频器频率则会由50Hz降至0Hz；泵2变频启动；若水压仍未达到要求时，则会直接启动泵3。同样，在水泵切换时，若3台水泵均在运行中，当泵3变频降至0Hz时，水压仍处于上限时，则会经一段时间的延时后，使泵1停止工作，变频器频率则会从0Hz迅速上升，若水压仍处于上限值时，则会经一段时间的延时后将泵2停止工作。这样的水泵切换，既可以有效降低水泵的频繁启停，也可以对高校水管网线的水压波动迅速做出反应，并在变频器的调节作用下，保持水压的平稳过渡，在避免高校水管网线短暂停水的提前下，也达到节能供水的目的。综上所述，高校供水系统的稳定性与水质安全性，既关系到高校师生的生活、工作用水质量，也全面实现了供水节能技术要求。同时，该供水系统还降低了高校供水系统的工作强度及相关的日常与维修费用，真正实现了节能增效的目的。
参考文献
[1]覃开发.变频调速、恒压供水节能技术的应用[J].中国高新技术企业，2012（2）：197.
[2]张晓慧.城市供水节能问题研究[J].科技情报开发与经济，2012（10）：2.
[3]张新云.变频器在水泵站中节能技术分析及应用[J].机械与自动化，2013（2）：29.
变频供水系统范文4
1.1建筑供水系统中水资源浪费的原因
一是超压出流造成的水资源浪费。建筑供水系统通过提供一定的压力能将水输送到用水设备处。当供水配件前的压力大于最低工作压力时就出现超压流出现象。超压出流不仅会对供水设备造成一定的损害，缩短使用设备的寿命，还会直接浪费水资源。二是供水过程中漏水造成的水资源浪费。漏水现象在高层建筑供水系统中广泛存在，如管道腐朽、阀门、水龙头等相关设备的损坏都会造成大量的水资源流失，由此造成的水资源浪费不容忽视。三是供水过程二次污染造成的水资源浪费。如设备管网内污染严重，管道清洗不及时等原因产生的供水二次污染，将会造成水资源和能源的浪费，并且危及到用户的用水安全。
1.2建筑供水系统能源浪费的原因
高层建筑供水系统对水的提升、输送等都需要消耗大量的能源，水泵的能耗成本是构成供水成本的重要部分，在供水系统的用电量方面，水泵的每日运转用电量占据了95%-98%。但是，我国二次水泵加压效率低下，供水方式不先进、科学，带来不必要的能量耗费。
2建筑供水系统节水和节能的措施
2.1高层建筑供水系统的节水措施
文章主要从防止超压出流、降低管道漏损、减轻二次污染、进行中水回用等几个方面阐述高层建筑供水系统节水措施。
（1）防止超压出流。
由上述的第二部分2.1分析可知，超压出流现象会造成水资源的浪费，但并没有引起足够的关注。目前解决超压出流的有效途径是控制供水系统中配水点的出水压力，具体措施有对建筑给水系统进行合理分区、采用合理的供水方式（比如：水箱供水方式）、设置减压装置等。
（2）减少管道漏损，降低水资源漏损率。
高层建筑供水系统中，管道漏损是一个比较常见的问题，也是水资源流失的重要原因。因此在高层建筑供水过程中，科学合理地选择材料以及相关工艺，减少漏损率，提高水资源利用率，完善管网管理对于减少水资源浪费具有重要意义。
（3）降低二次污染造成的水资源浪费。
目前完全淘汰传统的供水方式还不能完全做到，也不现实。在高层建筑给水设计施工过程中，应严格按规范选取有关的节水材料、配件以及相关的管道回流技术，降低水质污染问题发生。
（4）积极进行中水回用，提高水资源利用效率
。高层建筑产生的污废水经过一定处理之后，可以用于洒扫卫生、洗车、冲厕、绿化、消防等。不仅可以有效地利用和节约水资源，而且可减少污废水的排放量，减轻水环境的污染，具有明显的社会、环境和经济效益。因此，应大力推广中水回用技术。另外，在高层建筑供水系统构建的过程中，应当纠正水资源是取之不尽的错误观念，提高公众节水意识。
2.2高层建筑供水系统的节能措施
文章主要从变频调速泵吸水、市政给水管网压力供水以及合理划定供水系统的垂直分区三个部分对高层建筑供水系统的节能措施进行阐述。
（1）采用变频调速泵吸水。
变频调速水泵变频恒压供水自动控制装置与水泵电机组合而成，它包括变频控制柜、水泵和压力信号传感器。变频调速供水系统具有自动化程度高、能根据外部压力情况自动调节供水量、设备的占地面积小、无需设置屋顶水箱设施、管理费用低等特点。在变频工作状态下，水泵可以通过流量调节电机转速，保证供水系统的压力恒定。
（2）充分利用市政给水管网压力进行供水。
在高层建筑中，很多部门用水量都比较大。由于市政管网水压可以直接对五层以下的建筑进行供水，利用市政管网水压直接对高层建筑下面层供水，可以减少二次加压过程中的能源消耗，从而起到节能的效果。
（3）合理划定供水系统的垂直分区。
为了保证供水设备和相关器具能够正常使用、防止压力过大造成不必要的能源浪费，通常在高层建筑供水过程中采用垂直分区措施。但分区压力过大，会造成卫生器具出水过猛等现象，严重情况会造成管道破裂，增加维修的成本。所以在供水系统垂直分区设计时，一定要考虑合适的分区压力值。
3结束语
变频供水系统范文5
关键词:超高层；综合体；生活给水系统；业态分区；给水形式
1工程概况
龙岩佰翔京华中心，位于龙岩市行政及商业中心，其西侧为龙岩最大的购物广场世纪天成广场，南侧为龙岩市市政府及人民广场，东侧为龙阳大道，龙岩大道是CBD的重要轴线，地理位置优越，商业气氛浓厚。工程主要由35层的办公塔楼、41层的酒店塔楼、4层商业裙房及一个二层地下室组成。地下2层为车库，设备用房；地下1层为车库、酒店设备机房、锅炉房等；地上1层为办公大堂、酒店大堂、金融营业厅、商业，超市、变配电室等；地上2层为金融营业厅、商业、超市；地上3层为企业形象展示厅、影院、商业、酒店宴会厅、变配电室等；地上4层为影院、商业、酒店康体健身、游泳池、室、SPA等；酒店塔楼地上5~6层为餐厅；7层为酒店会议室；8~11层为酒店公寓；12层为酒店避难层；13~14层为酒店宿舍；15~34层为酒店客房。其中23、34层为避难层；35层为酒店会所；35层以上为酒店豪华套房、总统套房。办公塔楼2层以上均为办公用房，其中18、32层为避难层。工程为一类高层综合性公共建筑。地上建筑面积150655.8m2，地下室建筑面积54011.0m2，建筑高度为174.12m。
2生活给水区域划分
根据设计初期业主提供的资料，本工程建成后将由不同的物业管理公司管理。根据物业管理的不同，本工程生活给水分为四个独立的系统:1）办公楼给水:专供办公塔楼生活给水。2）酒店给水:含餐厅，泳池，SPA，员工宿舍，酒店客房等给水。3）裙房商业给水:含裙房商铺，影院，裙房屋面绿化给水。4）超市给水:专供超市给水。设计初期方案为:地下室至地上二层（黄海标高336.97m）采用市政压力直接供水，各用水点根据业态划分分别设置水表计量；3层及以上区域根据不同物业类型，在物业管理范围内分别设置3个生活泵房，即办公生活泵房、酒店生活泵房及商业生活泵房。设计资料提交后，物业管理公司开始介入项目。经过与物业管理公司沟通，针对物管公司提出的要求，办公、商业供水方案不不变，酒店、超市供水方案做如下调整:1）酒店对水质要求较高，采用净水供水系统，所有生活用水需经过“全自动软化器→精滤器→活性炭吸附装置”处理后方可使用。故酒店供水不再采用部分市政直供，部分加压供水，调整为全加压供水。2）超市部分按物业管理公司要求，不能间断供水，在地下室增设超市生活泵房，内设50t生活水箱及生活给水加压设备。超市给水总管采用市政与加压两路供水，与市政管网衔接处设倒流防止器，市政断水时手动关闭与市政连接的阀门，开启与地下室生活泵房连接的阀门。超市给水系统如图1所示。
3给水形式、给水系统方案分析
除市政直供区域外，加压供水楼层有多种供水方式可供选择。针对百米以下建筑，若业主无特殊要求，设计中普遍应用生活水箱与恒压变频加压设备联合供水，故裙房商业及超市均采用生活水箱与恒压变频加压设备联合供水方式。百米以上的超高层建筑则采用串联分区或并联分区、重力供水系统或变频供水系统。各种供水方式孰优孰劣在学术界也存在较大的分歧。目前为止，没有资料表明哪种供水方式更有利于节能。
3.1办公塔楼给水
办公塔楼高147.72m，共35层，其中18层、32层为避难层。办公楼供水类型较单一，分区符合规范要求即可，无需考虑业态划分。针对以上情况，在设计初期，对办公楼给水设计提出了三种方案，见表1、表2、表3。以上三种方案经过比较，方案二初期投入成本较低，方案三运营成本较低，但二者差距不大。考虑到业主对供水可靠性要求较高，要求市政短时断水断电对办公塔楼的影响降到最小，最终选择了方案三。供水系统示意图如图2。
3.2酒店塔楼给水
酒店塔楼高174.12m，共41层，其中12层、23层、34层为避难层，41层为设备层。经过业主及物管公司协商，在竖向给水分区时适当考虑各层的功能业态。酒店客房区域的给水分区均不超过6层。在满足以上条件的前提下，在设计初期，对酒店给水设计提出了两种方案，见表4、表5。以上两种方案经过比较，方案一投资及运营成本均远高于方案二。虽然方案一供水可靠性相对较高，最终仍然决定选择方案二。供水系统如图3所示。
4结语
在超高层综合体建筑生活给水设计时，既要保证用水的稳定性、可靠性、安全性、节能性，也要充分考虑到建筑功能的多样性。针对不同的业态划分制定适合的设计方案。针对不同功能的超高层塔楼，在设计初期宜列出2~3种方案，对各种方案进行综合比选，在满足设计规范和使用要求的前提下，选择最经济合理的方案。
参考文献:
变频供水系统范文6
［关键词］高层建筑；给水排水工程；现存问题；发展趋势
我国城市规划的过程中大多建筑都为高层建筑，高层建筑的建设在很大程度上提高了土地的利用率，但是高层建筑的施工建设难度比较大，设计的过程中施工单位必须综合分析建筑整体结构特征，并做好给水排水系统的布局，保证最大限度地发挥给水排水系统的作用。同时，设计人员应该重视给水排水系统设计，采取科学规范的手段，提高设计水平，为高层建筑的稳定运行提供保障。
1工程特点高层建筑给水排水工程
主要分为生活给水、生产给水和消防给水系统三类。高层建筑的给水、排水系统的设计、施工工艺、施工管理等方面都有很高的要求。高层建筑的给水排水工程具有以下几个方面：第一，静压太高，这种特性在高层建筑的热水系统、给水系统和消防系统中都有明显的表现[1]。在设计时，应对竖向分区进行合理的划分，以保证供水系统的稳定运行，防止因静压而对系统的稳定运行造成不利的影响。通过改进设计方案，可以解决供水系统中出现的诸多问题，确保给水系统的安全运行。第二，高层建筑的给水、排水需求较大。因为大厦的楼层较高，用水的人多，所以要保证整个大厦的供水，就必须承担很大的水耗，且瞬间输送的水量也较大[2]。如果给排水系统的设计有问题，很可能会造成管路堵塞，影响到人们的日常生活。第三，与低层楼房相比，高层建筑的排水量很大，且下水道也比较长，因此需要保证给排水工程的给水管线要长。同时，为确保排泄系统的稳定，可以采用加长排水管的方式来减轻压力波。此外，给排水系统可以保证排水管的通风，使管路内的压力达到稳定。值得一提的是，对输水管线的选用不能随便，应严格遵守有关国家有关规范，切实改善高层建筑给排水系统的质量。
2现存问题
2.1雨水系统设计中现存问题
在高层住宅的给水排水工程设计中，雨水系统的设计，特别是阳台的雨水系统和屋顶的排水设计，往往会遇到一些如温度影响、风阻力过大等问题。为使屋顶雨水排水设计方案具有合理性，设计者应参照当地一年中的降雨条件，借助仿真软件，对其进行最大雨量分析。在设计中，设计者必须充分考虑到极端气候条件下的屋顶排水，否则会造成屋顶排水系统排水不畅，导致雨水聚集问题。当屋顶和露台的雨水混在一起时，会造成排水量超过设计极限，若此时遇到暴雨等极端气候，甚至会造成露台倒灌[3]。因此，在实际设计中，应充分考虑到阳台的雨水状况，并对其进行合理的设计，以确保屋顶雨水的及时排放。针对露台倒灌问题，应采取科学、高效的方法，使其更加合理，让露台可以充分利用其优点，而不是成为雨水倒灌的“帮凶”。所铺设管道也应严格按要求合理选择，排水管道铺设模型通常如图1所示。
2.2下水道工程建设中现存问题
由于土质、建筑压力等各种因素的影响，目前，废水处理系统的设计中出现了许多问题。其中，有两个重要问题在下水道的设计中无法忽视。第一个问题是高层建筑塔楼污水的排出问题。塔楼下水道是一条集雨管道，通过裙室排放到塔内[4]。传统的塔式下水道就是用这个办法来处理的，但是随着时代的进步、技术的发展，我们发现在实际应用中，它存在着许多缺点。例如，在雨季到来的时候，由于排水量的急剧增加，雨水无法及时排出，雨水带来的压力会使管道因承受压力过大而破裂。同时，由于缺乏对管道的有效管理和维修，造成了管道在使用中不同程度的损坏，影响到了污水的排放。第二，没有设置技术夹层所引发的问题[5]。由于高层建筑的结构较为复杂，因此在设计时应特别注意结构的设计，特别是转换层梁的设计。另外，在排水系统中，还应该注意排水管道与转换梁的连接，以确保排水系统的设计更为合理。
3给水系统设计改进
3.1变频水泵无水箱的合理设计
在高层建筑的给水排水设计中，变频水泵的设计应引起设计者的高度重视。水泵（如图2所示）应根据用户的实际用水量，对影响用户用水量的各种因素进行充分分析，根据实际情况，提出改善变频水泵无水箱的应用方案，以确保高层建筑的正常供水，避免了不能及时的问题。而变频水泵的实际占用空间较少，对安装工人的技术水平也不高，可以将重点放在影响因素分析与方案设计上。在因素分析中，可以适当采集居民意见，利用仿真软件进行独立因素与关联因素分析，分析报告也须由小组讨论、评审后作为设计支撑。设计方案的提出则需要根据实际情况不断纠偏，以实现最合理的变频水泵的设计。
3.2降压供水系统的设计
在供水系统的设计中，应加强对降压供水的设计。本文从高层建筑用水现状出发，对减压给水模式的优越性进行了分析，认为这种方法可以有效地提高泵的利用率，并提高小区供水的利用率。通常，采用自顶向下的方法，可以有效改善泄压阀的设计合理性，减少水的损失，改善供水系统的稳定性。
3.3高位水箱的合理设计
在高层建筑给水排水系统的设计中，设计者要考虑到各种因素的影响，对高位水箱进行合理的设计，并根据整体供水系统的实际情况，对其进行适当的配置。同时，根据用户的实际情况，对高水箱的配置进行适当的调节。如有必要，应使用精密仪器，对高水罐的安装位置进行测量，减少其对周边住户的影响。
3.4供水管线的规格
在供水和排水工程中，需要设置各种规格的管线，所以要对供水管线进行合理的布局，以确保供水工作的正常进行。第一，严格按照国家有关法规，对管线的质量进行严格的控制。第二，供水系统的安装要按照管线的类型、数量等情况，制定一套完整的管线安装方案。主管部门应督促施工方制定管线安装方案。第三，在安装管线时，要根据设计图纸，对管线进行适当的布置，并做好管线的搭接，确保整个管网的正常运转。在某建筑面积为60767m2，由办公楼、行政办公楼、商业餐饮及相关配套设施等构成的工程中，供水系统主要根据其建筑特点以及周围环境设计，其地面一到三楼由市政供水，充分利用了外部管网的压力，节约能源。地面四楼及以上区域采用抽水增压。该项目在一楼设有一座生活水泵房，每座塔楼设有60m的不锈钢生活水箱，用于储水，两座塔的水箱相互后备，以确保供水的可靠性。在各塔的低、高区分别设有一组变频水泵。供水管道为下行上送式，主管道在一楼。地下一层，主要用途是汽车和非机动车辆停放，局部设置人防设施。
4排水系统设计改进
4.1合理布置排水孔
在高层建筑的排水设计中，应注重排水管道的设计，以改善其设计的合理性。并结合排水系统的总体特征，确保排水口工作顺畅、高效。在排水水口的处理中，应充分考虑到管道内的压力特性，以确保管线在工作时能经受住内部的压力，从而防止管线断裂。同时，在排水口处理完毕后，还要进行试水测试，充分考虑到整个系统的工作特性，降低其他因素对排水系统的影响，从而使排水系统的运行更加稳定。同时，要考虑到生态环境问题，加强对下水道的环保和清洗，以防止污水随意排放，从而对当地的生态环境产生不利的影响。
4.2做好排水管的设计
在排水系统的设计中，应注意加强排水管的设计。根据高层建筑楼层高、排水量大、排水压力大等特点，设计人员要对管道、管道型号、数量等进行详细的分析，并根据总的排污情况对管道进行布置，提高整个排水系统的设计水平。对于污水排放比较多的地区，如厨房、厕所，设计者必须在管线安装完毕后进行试水测试，以确保管线可以满足高层建筑的排污要求，并防止管道损坏。
4.3管线敷设质量的控制
为了保证管线的施工质量，必须对管线进行合理的设计。对工程监理、质量检验也要进行严格的控制。在最初的设计中，专家们都会给出自己的建议，并进行严格的审核。既要确保设计的合理，又要监督和确保施工人员按设计图纸和图纸来布置管线。另外，有关部门还应严格检查施工工艺和质量，以保证给排水管道的安装质量。
4.4排水管道材料的选用
目前，排水管道的材料种类繁多，在进行工程设计时，应充分了解各种材料的特性。每一种材料都有其优点和不足之处，所以在设计时要根据建筑的使用特性来进行有效的选择。厨房排水时，污水中可能含有较多的油，在选择管路时应尽量选用不易产生油的材料，同时要考虑到污水、废水中的污染、腐蚀物质、水压、锈蚀等情况，应选用坚固耐用、不易锈蚀、不易锈蚀的管材。由于以上原因，常规的金属管材及一般的塑胶管材均不能满足要求，目前比较理想的UPVC材料是UPVC，不但其使用效果好，而且造价低，适于大规模施工。
4.5管线品质的控制
除了解决输水管线的问题外，输水管线自身的质量也直接影响着人们的日常生活和排涝。因此，确保管线的品质在目前的阶段也是非常关键的，并且能够有效地与推广可持续发展策略相结合。各用户自己的供水、排水系统都要进行相应的品质提升，以保证在密封、防火、防漏等方面都得到改善，从而使整个管线的质量得到进一步的提升，从而避免因一些小小的问题而酿成大的事故。
4.6强化设计监管
给排水工程设计中出现的问题，主要是由于监理工作中的疏忽而造成的。因此，要确保给排水管道的安装质量，除了在整个施工过程中要加强监督外，有关方面也要注意，让有关的施工场地也能得到第三方的监督，这样才能确保各方面的设计和各方面的工作都能达到高质量。如果能认真地管理好设计和执行，问题就会少很多。在广州某工程中，其排水系统设计较好，室内和室外使用的是分流系统。雨水和污水从室外分流进入城市污水管网。将室内的排泄物和生活污水分开，通过化粪池将其与生活污水一同排放到户外下水道。通过隔油池对厨房油烟的处理，将其排放到户外下水道。2-4-17层的办公排水管在架空层相对集中收集到下水道。厕所内设有专门的排水管，与6个或更多个排水管相连的排水管采用环状通风管。二楼及以上的污水通过排水支管、竖管和横向管向外排放，第一层的污水是单独排放的，地下的污水通过管道收集到集水井，通过潜污泵将其提升到室外。塔顶雨水排水则采用了重力式雨水排水，其设计重现期为10年，降水时间为5分钟。另外，商务裙房还需加上两座高层塔楼的边墙面积，以0.5换算出屋顶蓄水面积。室外雨污的设计重现期为2年，降水持续时间为10分钟。
5发展趋势
5.1智能化
科技是第一生产力，科技有人创造，为人服务。在科技逐渐影响人类生活、生产的同时，也在促使高层建筑给水排水工程不断向智能化迈进。系统的设计、影响因素的分析与仿真、极端天气对工程的影响、系统的监测与优化都可以在不断智能化中生机实现。因此，高层建筑给水排水工程存在的问题及发展趋势研究随着科技的进步，越来越多的新型给水排水装置被开发和应用，因此，在高层建筑的给水排水系统的设计中，必须合理引进科技手段，以提升其智能化程度。随着智能化程度的不断提高，能够实时监控水流的各项指标，改善供水系统的运行稳定性，在今后的发展中，将会使排水系统的智能化程度得到进一步的提高。
5.2提高能源
利用率在今后的高层建筑中，给排水系统的设计将会更加重视节能，并不断地改善其节能效果。比如，可以适当地使用变频调速泵，或使用节能的加热器，以降低能耗。今后在高层建筑的给水和排水系统的设计中，应从节能的观点出发，进一步提高其利用效率。比如，安装节水阀，降低水资源的浪费，安装智能化的控制装置，以确保水资源的有效使用。
5.3利用绿色能源
利用太阳能制造家庭用水，节约能源和燃气太阳能技术在给水系统中也可以达到节能和环境保护的目的，目前太阳能技术不断发展，可以将太阳能转化为其他能源，例如，太阳能发电可以用来制造热水。太阳能作为一种洁净的能源，其能量特征可以被高效地用于给水系统，在实际使用中，可以使用太阳能热水器、热泵热水器等替代例如燃油、燃气热水器、电锅炉等常规设备。在太阳能热水器的应用中，涉及集热器、储罐、给水箱、循环管、循环泵等部分，而由于我国的地理环境比较特殊，所以大部分地方的日照时间都比较充裕，可以充分利用太阳能。在太阳能资源的利用上，可分为真空管和平板两种。如果是一栋楼或者多栋楼，则可以安装一套太阳能热水器，安装一个热水罐，用来加热热水器，在一个房间里安装一个快速热水器，这个热水器可以安装在屋顶、墙壁、阳台等光线比较好的地方。
5.4更美观，更简洁
随着人们对生活质量的要求越来越高，在今后的高层建筑中，给排水系统的美观度将越来越受到重视。根据高层建筑的结构特征，对管道进行合理布置，以确保其外观和结构的优美。另外，高层建筑的空间资源和给水排水系统的复杂性使得其运行和维修费用大大提高。采用新技术新方法，可使排水系统简洁高效，这是目前高层住宅给排水系统的发展趋势和发展趋势。
6结语
变频供水系统范文7
高层建筑小区一般采用三泵轮流运行进行供水，当用户用水少时，使用1台泵变频或工频运行供水;当用户用水量多时，采用1台泵工频运行、1台泵变频运行供水;或者是采用2台泵工频运行、1台泵变频运行供水。系统供水使用泵的台数完全根据用户用水量的多少，由PLC控制程序自动执行。当小区发生火灾，PLC控制系统接收到火灾报警信号时，则关闭生活供水管网，3台泵全部作消防用水使用，并根据消防用水量的大小，在维持消防供水高恒压下，系统自动控制3台泵投入的台数。当火灾结束后，3台泵又恢复为生活供水。
2系统控制要求
对三泵生活/消防双供水系统的基本要求:1)生活供水时，系统应根据生活供水压力要求，使供水管道压力处在低恒压值下;2)消防供水时，系统应满足消防供水的压力要求，使供水管道处于高恒压值下;3)在用水量小的情况下，如果一台泵连续运行时间超过3h，则要切换到下一台泵，即系统具有“倒泵功能”，避免一台泵工作时间过长;4)采用MCGS对系统实时监控，具有完善的监控报警功能;5)系统具有自动/手动控制功能，手动只在应急或检修时使用。
3控制系统设计
3．1系统设备选型
控制设备选用西门子公司生产的S7－200CPU226PLC，由于要使用供水管道的压力值进行闭环控制，所以还要选用一个模拟量功能模块EM235(4AI/2AO)。控制水泵电机的变频器则选用西门子公司生产的风机、水泵专用变频器MM430。
3．2主电路设计
3台水泵控制系统的主电路。其中，QF1、QF3、QF5分别控制1#、2#、3#水泵的变频运行电源，QF2、QF4、QF6分别控制1#、2#、3#水泵的工频运行电源;KM1、KM3、KM5分别控制1#、2#、3#水泵的MM430变频器运行，KM2、KM4、KM6分别控制1#、2#、3#水泵的工频运行。为增加系统运行的可靠性，每一台水泵使用一台变频器单独进行变频控制，这样虽然增加了成本，但控制系统更为可靠、安全。同时，为了防止工频电源向变频器反送电，在KM7与KM2之间，KM8与KM4之间，KM9与KM6之间增加电气互锁。
3．3控制电路设计
以1#泵为例进行说明，泵进行工频运行时，就不能进行变频运行，反之亦然。生活供水时，管道的压力值设为最大值的70%，消防供水时压力值设为最大值的90%。泵的运行可以是一泵工频运行、一泵变频运行，也可以是两泵工频运行、一泵变频运行。泵的工频、变频运行切换，由PLC程序定时采样管道的压力进行PID运算，控制变频器的运行频率，当变频器的频率达到49．5Hz时，PLC程序控制变频器进行变频、工频切换，同时启动第二台水泵变频运行，直到管道压力达到设定值。当管道压力超过设定值时，PLC程序就要实施减泵操作，将工频运行的泵切换到变频运行，再到切除该泵运行，直到管道压力值降到设定值。当PLC控制系统接收到消防报警信号时，系统立即停止生活供水，开启消防供水，3台水泵同时工频运行，这样设计可大大提高系统供水的可靠性。PLC程序同时还要监控储水池水位的高低，火灾报警指示，报警电铃，变频器故障报警指示等。
3．4PLC控制系统程序包括控制
3台水泵工频、变频运行的主程序;出现故障和报警信号时才调用的报警子程序;对采集的模拟量信号进行PID运算的中断子程序。其中水泵的变频、工频切换要设定一个频率切换点，一般以变频器频率达到49．5Hz时，将水泵从变频运行切换到工频运行;水泵的工频、变频切换则根据检测到的供水管道的压力进行判断，当管道压力大于设定压力时，将水泵从工频运行切换到变频运行。程序中的PID运算结果则控制变频器的输出频率值。
3．5MM430变频器参数设置
MM430变频器是西门子公司生产的用于水泵节能运行的专用变频器，其自身就具有PID运算功能，能通过模拟量变化实时改变变频器的输出频率。将PLC的功能模块EM235输出的模拟量传到变频器的模拟量输入AIN1端子，就可以改变变频器的输出频率了，此时将参数P1000设为2，再将变频器的频率到达参数P731设为49．5Hz，将门限频率P2155设为49．5Hz，即可将变频器到达门限频率时的信号传给PLC，从而使PLC将变频器从变频运行切换到工频运行。
4MCGS监控系统运行界面
设计MCGS监控界面，将界面中各元件与PLC输入、输出通信，MCGS组态软件就能将现场的各种信号实时地反应在监控画面上，同时还能使工作人员根据报警信息及时发现出现故障的事故点。同时系统具有自动/手动控制功能，当系统设置在自动控制状态时，启动水泵，系统会根据检测到的供水管道压力，在PLC程序控制下自动调节水泵开启台数以及工频运行、变频运行水泵台数。手动只在应急或检修时使用，这时可根据图6手动监控界面提供的功能，根据实际需要启动1#泵、2#泵和3#泵，并可选择工频运行方式或变频运行方式。
5结束语
变频供水系统范文8
关键词：加压站；PLC；远程通信模块
0引言
近年来，随着我国城市发展建设的加快，居民社区不断扩大和分散，社区的用水需求也随之增大，社区自来水加压站已经成为城市中非常重要的基础设施之一，保证供水加压站的安全可靠运行具有重要的社会意义。但加压站站点一般分布在各地，不便于维护，因此构建加压站远程监控系统，实现对加压站内供水设备的智能监控是供水可靠运行的关键。目前国内加压站监控系统大多是使用组态软件来获取加压站内供水设备的运行信息和各种数据，这种监控系统需要将供水系统和监控设备有线连接起来，多用于距离较短的监控场合，不能满足无线远程监控的要求[1]。加压站远程控制系统主要是对社区自来水加压站内的供水设备和供水过程进行监控。系统利用传感器技术、PLC控制技术和通信技术实时采集城市自来水加压站设备的各种运行状态和工作参数，动态监测加压站设备，在触摸屏上显示监测信息；同时利用网络技术将加压站设备运行状况传送到远程监控中心，完成加压站自动化监控，实现随时随地远程监控的目的。
1加压站远程控制系统构成
加压站远程控制系统采用无线传输技术取代了基于光纤的工业以太网，同时利用巨控GRM500远程通信模块与4G网络双向传输数据，实现对加压站控制系统的集中管理和控制，不仅可以提高加压站设备管理效率，还可降低加压站运行成本。加压站远程控制系统由现场控制层和监控管理层组成。现场控制层包括传感器检测装置、西门子S7-1200PLC、变频器、水泵等设备，加压站供水系统在运行时，压力检测装置将供水管道水压信号经A/D转换后传送至PLC，PLC经PID运算后输出调节信号到变频器，变频器调节频率使水泵转速运行，保证管道供水水压稳定，完成对加压站的现场控制[2]；监控管理层采用威纶通触摸屏、巨控远程通信模块、手机终端等设备实现对加压站的现场和远程监控，系统结构如图1所示。
2加压站现场控制层设计
2.1PLC控制系统硬件设计。PLC控制系统硬件配置如图2所示，PLC控制柜内安装西门子S7-1200PLC主控制器、触摸屏、输入输出模块、电源模块等。AI模块用于采集加压站供水管道进口压力、出口压力和流量信号等模拟量信号，AO模块输出模拟信号控制变频器调节频率，数字输入输出模块用于采集反馈信号和控制变频器和水泵的启动和停止。
2.2PLC控制系统软件设计。由于加压站采用水润式潜水泵，要避免低转速、低频率情况下运转，应设定在频率40Hz～50Hz区间运行。变频器开机运行直接给定频率应大于等于40Hz，水泵机组根据出水管网压力要求进行运行，水泵控制系统的运行方式采用“先开先停，先停先开”的循环工作过程，使各水泵电机轮流休息及启动[3]。当1#水泵自动给定频率在50Hz，运转20min仍未能达到设定出水压力时，自动控制系统使1#水泵切换到工频运行状态，自动增加开启2#水泵运行，如此类推，至出水压力达到设定压力值。PLC的模拟量输出模块输出0～10V的信号给变频器，同时做到水泵的软启停。PLC控制程序流程如图3所示。
3监控管理层设计
加压站S7-1200PLC在加压站现场通过交换机和GRM500巨控远程通信模块连接，利用4G网络和互联网将PLC控制的供水设备运行数据从GRM500传输到远程监控的上位机和手机终端。在远程监控端使用电脑或手机连接网络即可获取加压站内供水系统的运行信息，远程监控系统可实现无人值守，在紧急情况下，通过手机可直接控制加压站的相关动作。图4为远程控制系统构建图。
3.1触摸屏人机界面设计。系统控制柜中安装威纶通触摸屏作为控制面板，设计有手动操作界面、全自动操作界面以及故障报警界面等，利用EasyBuilderPro编写触摸屏控制程序，可显示加压站各变频器、水泵的运行状态和管道实时压力。触摸屏人机界面如图5所示。
3.2远程监控设计。系统采用GRM500智能远程控制终端实现远程信号传输。GRM500远程通信模块是专门为PLC远程维护和监控而设计的通信模块，模块采用非透传模式进行通信，为使其具备更好的安全性，OpcServer和远程模块之间采用自定义的数据打包和压缩格式。同时，自定义数据格式可以使模块一次性传送上百个用户数据，可以最大程度的降低流量。GRM500远程通信模块内置云监控服务，提供稳定的服务,内置WEB，只需要用电脑和手机登陆云监控网址，通过网页即可查看和修改PLC的数据[4]。手机监控程序界面如图6所示。
4结束语
为实现加压站监控系统中数据远距离传输，提出一种供水加压站远程控制系统，该系统结合巨控通信网络技术实现加压站供水设备现场和远程传输监控，操作人员可采用电脑、手机等上位机辅助设备，接收来自加压站现场的设备运行状态和信息报警提醒。另外，该系统也可对分散式加压站各项参数进行集中监测、集中控制、存储，现场控制与远程控制无缝切换，为维护人员和管理者提供一个便捷的监控平台。
参考文献：
[1]李历,陈根，刘盼.变频恒压供水远程监控系统设计[J].电子技术与软件工程，2016(11)：74.
[2]宋乔乔，王军丽，闫玉萍，等.加压站恒压供水装置远程监控系统的设计[J].电气自动化，2015，37(3)：106-108.
[3]罗伟平，张成文.基于PLC的PID控制恒压供水系统[J].控制工程，2008(S1)：77-78.
