给排水控制系统设计

1、目 录摘 要i1 前言11.1 智能建筑的概念11.2 智能建筑在我国的发展及应用11.3 智能建筑给水排水概述21.4 设计依据22 给排水方案设计32.1 工程概况32.2 给排水系统设计要求32.3 给水系统设计42.4 排水系统72.5 水池和高位水箱的控制93 系统选型简介124 结束语15参考文献16致 谢17附 录18摘 要 智能建筑是计算机和信息处理等高技术与建筑艺术的有机结合。综合型智能建筑由三大基本要素构成，即办公自动化系统（oas），建筑设备自动化系统（bas）和通讯网络系统（cns），这三大要素也称之为3a系统。建筑设备自动化系统保证机电设备和安全管理的自动化，对楼宇温

2、度、湿度、含氧量与照明度等参数值进行测量，并按照使用者要求迅速实施调节和综合管理，为用户提供舒适宜人的室内环境和可靠的安全保障。给排水系统属建筑设备管理自动化系统的一部分，要求其运行安全可靠，实现水泵最佳运行控制。该系统的监控是通过ddc对系统中的各种水位、水泵工作状态和管网压力进行实时监测，按照一定要求控制水泵的运行方式、台数和相应阀门的动作，以达到需水量和供水量之间的平衡、污水的及时排放，实现水泵高效、低耗的最优化控制，达到经济运行的目的。并对给排水系统的设备进行集中管理，保证系统可靠运行。 关键词：智能建筑；给水系统；排水系统；ddc 1 前言1.1 智能建筑的概念“智能建筑”一词，诞生

3、于20世纪80年代初，它是信息时代的必然产物。美国智能建筑学会定义“智能建筑”是将结构、系统、服务及运营相互联系全面综合，并达到最佳组合，所获得的高效率、高功能与高舒适性的大楼。从发展的角度来看，应强调智能大厦是多学科、多技术系统集成的特点，即智能建筑是指利用系统集成的方法，将智能计算机技术、通信技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控，对信息资源的管理和对使用者的信息服务及其与建筑物的优化组合，获得投资合理、适合信息社会需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物。1.2 智能建筑在我国的发展及应用 智能建筑进入我国技术领域大体上是在上个世纪80年代中期以后，中国科学院

4、计算技术研究所就曾进行了“智能化办公大楼可行性研究”，对智能办公大楼的发展进行了探讨。智能建筑真正的普及和推广是在1992年改革开放的大潮中兴起的房地产热潮，由此兴起的我国智能建筑发展迅速，呈现巨大的市场潜力，社会经济效益显著。随着通信技术、网络技术、计算机技术等在我国的迅速发展，智能建筑在各方面也有很大的提高。1.3 智能建筑给水排水概述建筑给水的种类可概括分为生产、生活和消防等三类，建筑给水工程就是为确保这三类给水的实现而采取的技术措施，即把室外给水工程提供的水量、水压按照建筑物的需要分配到用水地点，从而为生活和生产提供一定程度的安全和便利的用水条件。建筑排水工程的任务是把生活和生产过程中

5、所产生的污水、废水按照室外排水系统体制和建筑物内部是否要求再生回用的，有组织、分系统的排放，确定其排放方式、处理方法和综合利用。智能建筑中的给排水则是运用现代的计算机技术、现代通信技术和现代控制技术，使用直接数字控制技术对给排水系统中的各个参数进行汇总、分析、计算，并输出相应的电压、电流信号控制各阀门和水泵的动作，来实现给排水的合理、高效、安全控制。1.4 设计依据（1）建筑设备自动化；（2）暖通空调施工图解读；（3）给水管道设计计算与安装；（4）智能建筑设计标准gb/t 50314-2006；（5）建筑设备监控系统设计与安装03x201-2；（6）空调控制系统02x201-1.2 给排水方案

6、设计2.1 工程概况该建筑为某市一高层办公楼，建筑面积约为28700,建筑高度为51.3米。负一层层高4.80米，可供98个车位；一层层高4.50米，二至十四层层高3.60米，一层、二层设置了供员工就餐的食堂。建筑以城市自来水管网作为给水水源。建筑物前面道路有一条市政给水可供接管，给水管管径dn200，常年水压不低于350kpa，最低月平均气温7。本地区有集中污水处理厂，城市污水处理率为85，城市排水体制为雨水、污水分流制。市内生活污水需经化粪池处理后排入城市污水管道。本建筑右后方有一条市政污水管和一条市政雨水管预留的检查井可供接管。2.2 给排水系统设计要求 给排水系统的监控和管理由现场控制

7、和集控中心ddc来实现，其最终目的是实现给排水的合理调度，也就是说，无论用户用水量怎样变化，水泵都能及时改变其运行方式，实现水泵的最佳运行。给排水的监控系统需随时监视大楼给排水系统，并自动储水及排水；当系统出现异常情况或需要维护时，及时发出信号，通知管理人员处理。给排水系统监控主要包括水泵的自动启停控制、水泵的故障报警、水泵的运行状态监测、水箱水位监测等，通过程序设计来满足自动控制要求，即根据水箱的高低水位信号来控制水泵的启/停，并且进行溢水和枯水预警。当水泵出现故障时，立即发出报警信号，同时备用泵自动投入运行。当发生火灾时，根据火灾信号的性质立即启动消防泵。2.3 给水系统设计(1)给水系统

8、的分类及组成对于给水系统，一般可分为生活给水系统、消防给水系统、生产给水系统三大类。本设计给水排水设计，根据设计资料、建筑物性质和卫生设备完善程度需考虑生活给水系统和消防给水系统。给水系统一般由引入管、水表节点、给水管道、配水装置和用水设备、给水附件、增压和贮水设备等部分组成。本设计的给水系统包括引入管、水表节点、给水管、配水装置和用水设备、给水附件。 (2)生活给水控制策略建筑高度小于24m的公共建筑或小于10层的住宅称为低层建筑；建筑高度高于或等于24m的公共建筑或高于或等于10层的住宅称为高层建筑。对于高层建筑而言，生活给水系统由于其层数多、竖向高度大，为避免建筑低层配水点静水压力过大，

9、需要进行竖向分区。合理的确定高层建筑给水系统的竖向分区，关系到给水系统的运行、使用、维护、管理、投资节能等情况的效果，是高层建筑给水系统的首要环节。本设计为了充分节能，并充分有效地利用城市管网的水压，将该高层办公楼给水系统竖向分为2区，分为低区和高区：低区-16层和职工食堂由市政管网直接供水；高区714层由高位水箱和高位生活水泵给水，采用ddc控制给水设备。在本办公楼的6层设置1个中位水箱和3个中位生活水泵（两用一备），在屋顶设置2个高位水箱和2个高位生活水泵（一用一备），中位生活水泵把蓄水池里的水抽送到中位水箱里，高位生活水泵把蓄水池里的水抽送到高位水箱里，供714层的生活及消防用水。现场d

10、dc控制器主要监控水泵的起停、监测与报警、设备运行时间和用电量统计。中位水箱和高位水箱都设有4个水位信号，分别是最低报警、下限中位生活水泵起泵水位、上限中位生活水泵停泵水位和溢流水位。这些水位信号通过di通道送入现场ddc,ddc通过一路do通道接到配电箱上控制水泵的起停。系统开始运行后，控制系统对高中低位水位进行监测，当高位水箱液位降到下限水位时，该信号由现场ddc判断后，通过do通道自动启动水泵运行；当高位水箱水位达到上限水位时，该水位信号又被ddc判断后发出停止生活水泵信号。水泵的运行状态和过载信号分别取自水泵控制接触器的辅助触点及热继电器的接触触点，作为两路开关量输入信号，各自引入dd

11、c不同的di通道，用于监视水泵的起停状态和过载状态，当水泵故障时，发出报警，备用泵自动投入。高中位水箱还设有溢流水位和最低报警水位，当高中位水箱的水位达到溢流报警水位时，说明水泵在水箱的水位到达上限时没有停止，此时溢流信号发出报警信号送到控制中心报警，提示值班人员采取一定措施。当高中位水箱的水位到达最低报警水位时，说明水泵在水箱到达最低水位时没有起动，此时最低位报警信号发出报警信号送到控制中心报警，提示值班人员采取措施。出水干管上设置水流开关，水流信号通过ai信号送入ddc，以监视给水系统的运行状态。当现在有水泵故障时，将自动投入备用泵。根据以上控制策略，编制该控制系统的控制流程图见附录。系统

12、对水泵的运行时间进行累加，提醒值班人员定时对水泵进行维修，并根据累计时间自动确定将水泵作为运行泵或备用泵。给水系统监控原理图如图2-1所示。(3)消防给水系统图2-1 给水系统监控原理图 建筑按照消防给水系统的构成与功能不同，可分为室外消火栓给水系统、室内消火栓给水系统和自动喷水灭火系统。建筑消火栓给水系统是把室外给水系统提供的水量，经过加压，输送到用于扑灭建筑物内的火灾而设置的固定灭火设备，是建筑物中最基本的灭火设施。室内消火栓系统由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵接合器及增压水泵等组成。按照建筑的高度来考虑，室内消火栓给水系统有分区和不分区两种类型。建筑高度大于24

13、m，但不超过50 m 的高层建筑，扑救火灾时除启动室内消火栓外，还可以使用消防车通过水泵接合器往室内供水的供水支援，协助室内灭火。该建筑的建筑高度为51.3 m，但该城市有大型消防车，也能够使用消防车通过水泵接合器往室内供水支援，故室内消火栓给水系统可不分区。自动喷水灭火系统供水方式分直接供水和水泵水箱加压供水。直接供水方式适用于室外给水干管能满足流量和压力要求，一般用于建筑底层和地下层的消防。水箱和水泵加压供水方式适用于当屋顶水箱高度不能满足最不利喷头所需压力时，在水箱附近设增压设备，增压设备一般采用补压泵或设气压给水设备，满足10min内水压的要求，10min后由设在底层或底下层的喷洒泵供

14、水。2.4 排水系统(1)排水系统分类及组成排水系统由液位计，现场控制器及水泵电机设备组成，其系统组成示意图如图2-2所示。建筑内部排水系统是将建筑内部人们日常生活和工业生产中使用过的水收集起来，及时排到室外。按系统接纳的污废水类型不同，建筑内部排水系统可分为三类：生活污水系统、生活废水系统、雨水排水系统。建筑内部排水系统的组成应能满足以下三个基本要求：首先，系统能迅速畅通地将污废水排到室外；其次，排水管道系统气压稳定，有害有毒气体不进入室内，保持室内环境卫生；第三，管线布置合理，简短顺直，工程造价低。为满足上述要求，建筑内部排水系统的基本组成部分有：卫生器具和生产设备的受水器、排水管道、清通

15、设备和通气管道。在有些排水系统中，根据需要还设有污废水的提升设备和局部处理构筑物。生活污水图2-2排水系统组成示意图下限液位上限液位高限液位液位计城市管网废水回收池水泵电机止回阀(2)建筑排水控制策略该建筑为办公和职工食堂的办公楼建筑，生活污水与废水分别排除，雨水排水系统应单独设立。该城市有完善的污水处理厂，宜采用生活污水排水系统，用一个排水系统接纳生活污水和生活废水，出户后排入市政污水管道系统或合流制排水系统。对含有害物质、含大量油脂的污、废水以及需要回收利用的污、废水，应采用单独的排水系统收集、输送，经适当处理后排除或回收利用。该建筑建有地下室，地下室内标高低于室外地坪，其污水如果不能自流

16、排出室外时，必须采取抽升排泄的方式以保证室内的良好环境。设置在负一层的消防泵房，卫生间，电梯井均有污水，应设污水提升系统。本建筑 地下室供设有7个集水井，用于贮存5min的1台污水泵流量。该建筑选用50qw42-9-2.2潜水排污泵（q=42m³/h，h=9m，n=2.2kw）排除污水和废水，设于污水池和集水井中,每处两台，一用一备。集水井设三个液位计检测液面位置，分别是下限液位la、上限液位lb、和高限液位lc，监控系统根据集水井水位变化控制工作泵的启停，液位信号送入现场ddc，当集水井中水位达到上限时，控制器启动排水泵运行，直到水位下降至下限时停止排水泵运行。当污水流量较大，水位

17、达到高限时，监控系统发出报警信号，提醒值班人员注意，同时备用水泵投入运行。本次设计给出了其中两个集水井的排水控制原理图，如图2-3所示。其他集水井的排水控制策略与此相同。 图2-3 排水系统监控原理图2.5 水池和高位水箱的控制该建筑的生活和消防合用贮水池，当水位下降到稍高于消防水位信号时，由ddc控制器检测后发出低水位报警，并且停止生活给水，值班人员查找原因，应向水池内注水，并设稍低于溢流水位时ddc控制器发高水位报警(如果设置给水电动阀，接到高位信号后，应立即关闭给水电动阀)，值班人员查找原因。当水池水位低于消防水位，火灾控制器接收低水位信号并发出低水位报警信号。贮水池的监控示意图如图2-

18、4所示。该建筑的生活和消防合用高位水箱，当水位下降到稍高于消防水位时，由ddc控制器检测后，应立即让给水泵输水，但若出现水位降底至消防水位时，不能供生活水 ，此信号由火灾控制器接受信号后发生报警，值班人员查找原因。当高位水箱水位稍低于溢流水位时，ddc控制器发高水位报警的同时，要立即停止给水泵工作。至用户供水网低位报警下限超高限报警p11水池水泵图2-4贮水池的监控示意图2.6 生活泵和污水泵的控制该工程的生活水泵有中位生活水泵和高位生活水泵，水泵的起、停根据高、中位水箱中的液位信号由ddc控制运行。因此，ddc控制器要监控水泵启停、故障报警、手、自动状态、运行状态。该工程中有污水泵，它是按集

19、水井中液位的信号由ddc控制起、停的。因此，ddc控制器应监控起、停，监视故障报警、手自动状态、运行状态。消防泵、消火栓泵和喷淋泵由消防控制中心联动控制。生活泵和排污泵在控制时需要在水箱、水池和集水井中设置的信号点类型及数量如表2-1所示。表2-1 ddc控制点数量表信息点位置蓄水池集水井排污泵水箱生活水泵数量di溢流水位报警113水泵停泵水位113低水位报警13水泵起泵水位13消防泵起泵水位1水泵运行状态145水泵过载监视145do水泵起停控制145ai干管水流信号1ao3 系统选型简介（1） ddc控制器该系统设计时，采用了海湾公司的hw-ba5202 ddc控制器。他有简化操作、降低费用

20、、提高舒适、无需校准、善控制方式、提高房产价值、控制优越、控制灵活等优点。技术指标：l 工作电压：dc24v或ac17v50-60hzl 工作电流：小于等于500mal 网络形式：lon总线l i/o点数：11个ui/7个dol 温度：-20°c-+70°cl 相对湿度：10-95，不结露安装要求：hw-ba5202ddc控制器模块采用金属外壳，需安装在楼宇控制箱内使用（2）水流开关该系统用到的传感器是采用的是海湾公司的产品。其主要作用是：检测管路中液体是否流动和流动的量是否达到要求，同时靠开关电接点输出一个信号的通断的状态；设备系统靠检测有无信号或控制电流从此开关上通过，

21、来判断管路系统的工作状况，给出相应的控制或运行方式或措施。（3）电动调节水阀电动调节阀是用电磁控制的工业设备，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀是用电磁的效应进行控制，主要的控制方式由继电器控制。这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的方式由继电器控制，这样，电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。用途：广泛用于空调、制冷、采暖、给排水以及它们的自动控制系统中，来调节阀门的开启与关闭。标准控制信号为直流电压

22、010v功能：传动齿轮全部采用金属齿轮，大大提高了驱动器的使用寿命，功耗低、输出力大、噪音小，阀体有铸铁、铸钢多种材质可供选择，以适合不同工作介质及温度的要求，采用螺纹或法兰连接，安装方便。（4）止回阀止回阀是指依靠介质本身流动而自动开、闭阀瓣，用来防止介质倒流的阀门，又称逆止阀、单向阀、逆流阀和背压阀。作用：止回阀属于一种自动阀门，其主要作用是防止介质倒流、防止泵及驱动电动机反转，以及容器介质的泄放。止回阀还可用于给其中的压力可能升至超过系统压的辅助系统提供补给的管路上。工作原理分析：这种类型的阀门的作用是只允许介质向一个方向流动，而且阻止方向流动。通常这种阀门是自动工作的，在一个方向流动的

23、流体压力作用下，阀瓣打开；流体反方向流动时，由流体压力和阀瓣的自重合阀瓣作用于阀座，从而切断流动。其中止回阀就属于这种类型的阀门，它包括旋启式止回阀和升降式止回阀。旋启式止回阀有一介铰链机构，还有一个像门一样的阀瓣自由地靠在倾斜的阀座表面上。选用标准:为了防止介质逆流，在设备、装置和管道上都应安装止回阀；止回阀一般适用于清净介质，不宜用于含有固体颗粒和粘度较大的介质。（5）液位传感器液位传感器是一种测量液位的压力传感器。静压投入式液位变送器是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化

24、成标准电信号（一般为420ma/15vdc）。（6）压力变送器的原理压力变送器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用压力变送器的原理及其应用 。应变片压力变送器原理与应用力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力变送器、半导体应变片压力变送器、压阻式压力变送器、电感式压力变送器、电容式压力变送器、谐振式压力变送器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力变送器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。过程压力通过两侧或一侧的隔离

25、膜片、灌充液传至室的中心测量膜片。中心膜片是一个张紧的弹性元件，它对于作用在其上的两侧压力差产生相应变形位移，其位移与差压成正比，最大位移约0.1mm，这种位移转变为电容极板上形成的差动电容，由电子线路把差动电容转换成二线制的420ma dc输出。4 结束语 通过本次课程设计，我对智能建筑给排水控制系统的设计有了一个总体的了解，全面地掌握了ddc控制器在给水排水系统中的应用，系统地学习了智能建筑给水排水系统的相关知识,学会了如何运用设计手册查找相关的设计资料。本次课程设计，主要是针对智能建筑给水排水控制系统的设计。设计内容主要是给水控制系统和排水控制系统。利用高位水箱供水系统具有节能、安全、充分利用市管网水压等优点。采用ddc控制器，利用水箱和水池及集水井内的液位信号传感器来控制水泵的起停。高位水箱供水系统在高层建筑中有很广阔的应用前景，除了具有明显的节能效果外，还具有操作方便、容易、维护量小的特点，ddc控制器使用方便、灵敏、安全可靠，使设备运行方式更趋于合理，设备的自动化水平得到提高。总之，采用高位水箱ddc监控供水系统是一种技术先进、经济实用的选择。通过该设计，我学