给排水自动化原理课件

建筑设备自动化山东建筑大学信电学院1建筑设备自动化1第4章给排水自动化原理

4.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.2建筑给水系统自动控制4.3变频调速恒压供水系统4.4变频器在小流量恒压供水系统中的应用本章小结本章作业第4章给排水自动化原理

2第4章给排水自动化原理4.1给水排水系统的分类4.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.1.1给排水系统的分类4.1.2基本给水方式4.1.3水泵的调节方式

第4章给排水自动化原理

34.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.1.1给排4.1.1给排水系统的分类第4章给排水自动化原理

44.1.1给排水系统的分类第4章给排水自4.1.2基本给水方式一、依靠外网压力给水方式1.直接给水方式2.单设水箱的给水方式二、依靠水泵升压给水方式1.水泵的给水方式2.水泵和水箱的联合给水方式3.气压给水方式4.分区供水的给水方式

第4章给排水自动化原理

54.1.2基本给水方式一、依靠外网压力给水方式1.直接给水方式建筑内部管网直接在外网压力的作用下工作。当室外给水管网的水量、水压一天内任何时间都能满足室内管网的水量、水压要求时，采用依靠外网的直接给水方式。优点：系统最简单，能充分利用外网压力；缺点：室内没有贮备水量，外网一旦停水，内部立即断水。第4章给排水自动化原理

61.直接给水方式建筑内部管网直接在外网压力的作用下工作。2.单设水箱的给水方式

在室外管网中的水压足够时（一般在夜间），可直接向室内管网和室内高位水箱送水，水箱贮备水量；当室外管网的水压不足时（一般在白天），短时间不能满足建筑物上层用水要求时，由水箱供水。适用于室外管网水压周期性变化大，短时间不能保证建筑物上层用水要求的情况。第4章给排水自动化原理

72.单设水箱的给水方式在室外管网中的水压足够时（一般在夜二、依靠水泵升压给水方式

1.设水泵的给水方式建筑内用水量大且较均匀时，可用恒速水泵供水；建筑内用水不均匀时，宜采用一台或多台水泵变速运行供水，以提高水泵的工作效率。适用于室外给水管网的水压经常不足的情况。第4章给排水自动化原理

8二、依靠水泵升压给水方式

1.设水泵的给水方式建筑内用水量大2.设置水泵和水箱的联合给水方式水泵的进水管直接与外网连接，外网水压高时，由外网直接供水；当外网水压不足时，水泵增压供水，并利用高位水箱调节流量。适用于室外给水管网水压经常性低于或周期性低于建筑内部给水管网所需水压，而且建筑物内部用水又很不均匀的情况。第4章给排水自动化原理

92.设置水泵和水箱的联合给水方式水泵的进水管直接与外网连接，3.气压给水方式气压水罐的作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。适用于室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱的情况。第4章给排水自动化原理

103.气压给水方式气压水罐的作用相当于高位水箱，其位置可根据需4.分区供水的给水方式高层建筑中，由于顶层与底层的高差比较大，如果只用一个高位水箱或水泵直接给整个建筑(或建筑群)给水，高层建筑内所需的水压较大，则底层的生活给水压力大。卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa。高层建筑应采用竖向分区供水方式。第4章给排水自动化原理

114.分区供水的给水方式高层建筑中，由于顶层与底层的高差比较竖向分区给水的基本形式

（１)串联分区

各区都设有水泵、水箱，每区水泵从水箱抽水送到上一区的水箱，由水箱向各层供水。水泵和水箱设置在设备层里。优点：各区水泵扬程和流量稳定；按实际需要设计；水泵的工作效率高；能耗低；管道的总需求量少；节约投资。缺点:设备层（技术层）要求高；每区都有水泵、水箱，不便管理；水泵噪音大；水箱要考虑防漏水；下层水箱容积大，结构负荷大；造价高；工作不可靠；上区用水受下区限制第4章给排水自动化原理

12竖向分区给水的基本形式

（１)串联分区各区都设有水泵、水箱竖向分区给水的基本形式

（２)并联分区分区设置水箱和水泵，水箱设置在各区的顶部，水泵则集中设置在底层或地下室。优点：便于集中管理、维护；各区为独立系统，各自运行，互不影响，供水比较安全可靠；能源消耗相对比较少。缺点：管材消耗较多，水箱占用建筑物上层使用面积，高区水泵和管道系统的承压能力要求比较高。

第4章给排水自动化原理

13竖向分区给水的基本形式

（２)并联分区分区设置水箱和水泵，水竖向分区给水的基本形式

(３)减压分区给水方式

利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。利用水箱减压：水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水。利用减压阀减压：在上下区之间设置减压阀，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀减压，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。优点：供水可靠，设备与管材少、投资省、设备布置集中、省去水箱占用面积。缺点：下区水压损失大，能量消耗多。

第4章给排水自动化原理

14竖向分区给水的基本形式

(３)减压分区给水方式利用减压阀或第4章给排水自动化原理

15第4章给排水自动化原理154.2建筑给水系统自动控制现代建筑中常见的生活给水系统有以下几种方式

高位水箱给水方式水泵直接给水方式气压罐压力给水方式

无负压供水方式第4章给排水自动化原理

164.2建筑给水系统自动控制现代建筑中常见的生活给水系统4.2建筑给水系统自动控制给水监控系统主要是对给水系统的工作状态和参数进行监测与控制，保证系统的运行参数能够满足建筑的供水要求和供水系统的安全。

4.2.1高位水箱给水系统监控4.2.2气压给水系统监控4.2.3水泵直接给水系统监控4.2.4无负压供水方式4.2.5生活供水与消防供水的合用系统第4章给排水自动化原理

174.2建筑给水系统自动控制给水监控系4.2.1高位水箱给水系统监控

水池水箱水泵第4章给排水自动化原理

184.2.1高位水箱给水系统监控水池水箱水泵4.2.1高位水箱给水系统监控通常生活用水与消防用水分设彼此独立的高位水箱。如果消防用水和生活用水共用一个水箱时，生活用水的出水管安装在距高位水箱底部一定高度的位置，而消防用水出水管安装在水箱底部，保证高位水箱在通常用水条件下的水位不会低于消防设计要求。第4章给排水自动化原理

194.2.1高位水箱给水系统监控通常生活用水与消防1.系统组成第4章给排水自动化原理

201.系统组成第4章给排水自动化原理20

2.控制原理

高位水箱中，设置四个液位开关：检测溢流水位；停泵水位；启泵水位；低限报警水位。DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停第4章给排水自动化原理

212.控制原理高位水箱中，设置四个液位开关：检测溢流水2.控制原理DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停，当高位水箱液面低于启泵水位时，DDC送出信号自动启动生活泵运行，向高位水箱供水；当高位水箱液面高于启泵水位而达到停泵水泵时，DDC送出信号自动停止生活泵。当高位水箱液面达到停泵水位而水泵不停止供水，液面继续上升到溢流报警水位或高位水箱液面低于启泵水位时，水泵没有及时启动而使水位达到低限报警水位时，控制器发出报警信号，提醒工作人员及时处理。第4章给排水自动化原理

222.控制原理DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停，多泵运行的控制策略（1）在由多台水泵组成的系统中，多台水泵互为备用。（2）当一台水泵损坏时，备用水泵能投入使用，保证系统正常工作。（3）为延长各水泵的使用寿命，通常要求水泵累计运行时间数尽可能均衡。每次启动水泵时，应优先启动累计运行时间数最少的水泵，控制系统应有自动记录设备运行时间的功能。（4）控制中心能实现对现场设备的远程控制，监控系统能够在控制中心实现对现场设备的远程开／关控制。第4章给排水自动化原理

23多泵运行的控制策略（1）在由多台水泵组成的系统中，多台水泵3.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（1）监控参数的采集①高位水箱的水位监测信号。采用两位式的开关信号。溢流报警水位、启泵水位、停泵水位、低限报警水位；②水流开关状态信号。水流开关采用两位式开关信号；③水泵运行状态信号。取自水泵配电柜接触器辅助触点。④水泵故障报警信号。取自配电柜水泵主电路热继电器触点⑤水泵手／自动转换状态信号。取自水泵配电柜手自动转换开关，可选。第4章给排水自动化原理

243.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（1）监3.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流继电器完成对水泵的启停控制。第4章给排水自动化原理

253.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（2）水4.控制点表统计第4章给排水自动化原理

264.控制点表统计第4章给排水自动化原理25.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输入/输出数量，根据输出/输入点数和类型，选择控制器高位水箱给水系统中，现场输入信号12个，输出信号2个。如果以海湾5000作为主控制器，选型过程如下。

第4章给排水自动化原理

275.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输BA5000DDC控制器第4章给排水自动化原理

28BA5000DDC控制器第4章给排水自动化原DDC选型表由上表可知，给水系统的监控点，选用1块HW-BA5202模块,2块HW-BA5206-6，模块需要配置智能节点控制箱HW-BA5810Ⅰ型楼宇控制箱1台，编号为-1DDC-01。第4章给排水自动化原理

29DDC选型表由上表可知，给水系统的监控点，选用1块HW-BA4.2.2气压给水系统监控在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。其作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。适于室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱时采用。分为：隔膜式气压给水和补气式气压给水两种方式。第4章给排水自动化原理

304.2.2气压给水系统监控在给水系统中设置气压给水设备，利1、空气压缩机补气式气压给水控制原理补气式气压给水设备气与水在气压水罐中直接接触，设备运行过程中，部分气体溶于水中，随着空气量的减少，罐内压力下降，不能满足供水需要，保证给水系统的设计工况，需设补气调压装置。水位达到下限时，补水泵再次启动，这样循环多次，直到罐内压力、水位都达到所规定的位置时补水泵停止，保证罐内随时保持额定工作压力和额定水位。第4章给排水自动化原理

311、空气压缩机补气式气压给水控制原理补气式气压给水设备气与水第4章给排水自动化原理

32第4章给排水自动化原理322.设补气罐补气式气压给水控制原理

三个阶段：补气罐充气过程气压水罐补气过程补气过量排气过程第4章给排水自动化原理

332.设补气罐补气式气压给水控制原理三个阶段：3、隔膜式气压给水控制原理

隔膜式气压罐、稳压泵、电控箱、仪表、管道附件等组成第4章给排水自动化原理

343、隔膜式气压给水控制原理隔膜式气压罐、稳压泵、电控箱、4.2.3水泵直接给水系统监控

设置水泵直接向终端用户提供一定水压的供水方式，适用于室外给水管网的水压经常不足的场合，在给水泵前建有缓冲水池，避免水泵水量不均衡供水对城市管网的影响。常采用恒速泵加变频调速泵的供水方式，根据终端用户的用水量调整恒速泵的台数与变频调速泵的转速来满足用户用水量的需要，而调速水泵的转速调节是通过变频来实现的。第4章给排水自动化原理

354.2.3水泵直接给水系统监控设置水泵直接向终端用图4.12水泵直接给水的基本方式第4章给排水自动化原理

36图4.12水泵直接给水的基本方式第4章给排第4章给排水自动化原理

37第4章给排水自动化原理371.控制原理（1）系统组成：生活水池液位传感器、3台给水泵、压力变送器、控制器等组成。（2）工作原理：安装在水泵输出口的管式压力传感器检测管网压力，检测值与设定值比较的偏差去控制变频器的输出频率，实现水泵转速的控制，将供水压力维持在设计范围内。第4章给排水自动化原理

381.控制原理（1）系统组成：第4章给排水自动1.控制原理当给水管网用户用水量增多、管网压力减小，控制器控制变频器输出频率增加，水泵转速随着增加，供水量增加，以满足用户的需求;给水管网用户用水量减少、管网压力增加，控制器控制变频器输出频率降低，水泵转速随着减少，供水量减少，以达到节能的目的。系统运行时，调速泵首先工作，当调速泵不能满足用水量要求时，自动启动恒速泵：反之，压力过高时，亦是先调低调速泵的转速，然后再减少恒速泵的运行台数。第4章给排水自动化原理

391.控制原理当给水管网用户用水量增多、管网压力减小，控制器控2.设备、系统运行状态与参数监控点／位及传感器（1）监控参数的采集①生活给水管道压力测量采用压力变送器或采用电阻远传式压力表②水流开关状态信号。水流开关采用两位式开关信号；③恒速泵运行状态信号。取自水泵配电柜接触器辅助触点。④调速泵运行状态信号。取自变频器端子排或水泵配电柜接触器辅助触点。第4章给排水自动化原理

402.设备、系统运行状态与参数监控点／位及传感器（1）监控参数（1）监控参数的采集⑤生活水池的水位监测信号。采用两位式的开关信号。溢流报警水位、启泵水位、停泵水位、低限报警水位；⑥恒速泵故障报警信号。取自配电柜水泵主电路热继电器触点。⑦调速泵故障报警信号。取自变频器端子排。⑧水泵手／自动转换状态信号。取自水泵配电柜手自动转换开关，可选。第4章给排水自动化原理

41（1）监控参数的采集⑤生活水池的水位监测信号。采用两位式的开（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流继电器完成对水泵的启停控制，控制器模拟输出模块输出0～10V的电压信号，控制变频器频率输出。①恒速泵的启停控制；②调速泵的启停控制；③调速泵转速控制。第4章给排水自动化原理

42（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流3.控制点表统计第4章给排水自动化原理

433.控制点表统计第4章给排水自动化原理434.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输入/输出数量，根据输出/输入点数和类型，选择控制器。给水系统中，现场开关量输入信号13个，开关量输出信号3个，模拟输入信号1个，模拟输出信号1个。如果以西门子S7-200PLC作为主控制器，可选用CPU224（14输入/10输出）和EM235模拟量输出/输入混合模块（4AI/1AO）组成控制器。

第4章给排水自动化原理

444.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输第4章给排水自动化原理

45第4章给排水自动化原理454.2.4无负压供水方式是20世纪9O年代中期在我国二次供水继高位水箱、气压给水、变频调速给水之后而兴起的一种新型的、节能省地型的二次供水方式。无负压供水是以市政管网为水源，充分利用了市政管网原有的压力，形成密闭的连续接力增压供水方式，节能效果好，没有水质的二次污染，是变频恒压供水设备的发展与延伸。第4章给排水自动化原理

464.2.4无负压供水方式是20世纪9O年代中期在我国二次一、无负压给水设备的工作原理利用水泵与自来水管网的串接。当自来水管网压力满足要求时，设备通过阀门直接供水，当自来水管网压力不足时，供水系统利用压力传感器发出启泵信号，水泵进入运行状态。

第4章给排水自动化原理

47一、无负压给水设备的工作原理利用水泵与自来水管网的串接。不同状况系统工作状态不同●自来水管网的水流量大于水泵流量系统保持水泵与自来水管网串接的正常供水；●自来水管网水量不能满足水泵需要可以用调节罐内的水来补偿，保持正常供水。这种状况下，空气通过真空抑制器进入罐体，消除管网负压；●当自来水不足或停水罐体水位下降，流量传感器作出反应，发出停止工作信号，避免水泵机组毁坏●当罐体内水位较高时，通过倒流防止器控制自来水倒流。第4章给排水自动化原理

48不同状况系统工作状态不同●自来水管网的水流量大于水泵流量1．设备配置无负压供水取消了水池、水箱等，并能对自来水管网或其他有压管网直接串接供水而不产生负压影响。主要由稳流补偿器、真空抑制器、水泵、控制柜、控制仪表、管道、阀门等组成。第4章给排水自动化原理

491．设备配置无负压供水取消了水池、水箱等，并能对自来水管网或图4.6无负压給水系统组成第4章给排水自动化原理

50图4.6无负压給水系统组成第4章给排水自动2.运行原理：管网进水量大于设备出水量时，缓冲水罐满水，水泵通过缓冲水罐从管网里吸水。管网进水量小于设备出水量时，缓冲水罐内的压力和水位开始下降。当罐内压力低于大气压时，进／排气阀打开进气，防止罐内产生负压。当缓冲水罐水位继续下降到设定的低水位时，水泵停止运行。第4章给排水自动化原理

512.运行原理：管网进水量大于设备出水量时，缓冲水罐满水，水无负压供水适用范围（1）用户原有加压系统的节能、降耗改造；（2）各类中水、污水、废水处理厂；（3）各类自来水厂、给水加压泵站；（4）油田输油管道、油库、油泵站、油港等恒压输油系统；（5）各类工矿企业生产用水（如循环冷却水、工业锅炉供水系统等需要恒压的生产用水）；（6）高层建筑、住筑小区、企事业单位等生活、消防给水系统、暖通、中央空调循环。第4章给排水自动化原理

52无负压供水适用范围（1）用户原有加压系统的节能、降耗改造；第4章给排水自动化原理

53第4章给排水自动化原理53二、无负压给水设备的特点和存在的问题1.无负压给水设备的技术特点（1）技术先进真空抑制技术、流体控制技术和智能变频技术。既实现了增加的目的又不会影响管网其它用水户。（2）卫生无污染设备为全密封结构，细菌和粉尘不会进入系统；避免了藻类的滋生，防止了水源二次污染及供水水质污染问题。（3）节能效果显著实现了二次增压，采用变频技术能够降低水泵的电能消耗。（4）投资节约：无需修建蓄水池或水箱，节省了土建投资；

第4章给排水自动化原理

54二、无负压给水设备的特点和存在的问题1.无负压给水设备的技1.无负压给水设备的技术特点缺点：无负压给水设备也存在一些不足。如调节容量小，对串接管网的进水量要求较高，当系统长时间停水、停电时将会出现断水现象。第4章给排水自动化原理

551.无负压给水设备的技术特点缺点：第4章2.无负压给水设备存在的问题（1）在来水不足时为了实现无负压功能必须以牺牲用户用水，即停止或减少水泵吸水作为代价。必须充分考虑当地城市管网系统的水力条件，在外部管网水力条件不匹配的情况下，任何设备都无法实现真正意义上的无负压。（2）仅仅解决了水泵吸水口处的压力临界于负压时水泵如何停止吸水的问题，但并没有对管网可能产生的影响（如水压波动、水表计量等）作全面的分析和预防。

第4章给排水自动化原理

562.无负压给水设备存在的问题（1）在来水不足时为了实现无负三、无负压给水设备的管网接入条件1.应当规定当室外给水管网的水量、水压达到一定要求时，方可选用直接增压二次供水设备。2.无负压供水设备必须有多重的、可靠的防负压、防倒流、防水表计量冲击等措施。避免对城市公共供水管网的水质造成污染。3.要有防止设备本体对水质造成污染相应的检测和要求。第4章给排水自动化原理

57三、无负压给水设备的管网接入条件1.应当规定当室外给水管网的4.2.5生活与消防合用的供水系统GB50016-2006《建筑设计防火规范》8.1.4建筑的低压室外消防给水系统可与生产、生活给水管道系统合并。合并的给水管道系统，当生产、生活用水达到最大小时用水量时，仍应保证全部消防用水量。如不引起生产事故，生产用水可作为消防用水

第4章给排水自动化原理

584.2.5生活与消防合用的供水系统GB50016-2006一、将生活水泵、消防水泵分开设置的消防变频恒压给水系统这种供水方式将整个小区作为1个消防供水系统，通过消防泵将水输送至每幢楼消防管网消防主泵变频供水

消防主泵变频加气压罐供水第4章给排水自动化原理

59一、将生活水泵、消防水泵分开设置的消防变频恒压给水系统这种供2、生活消防合用变频供水设备系统具有2个恒压设定值，分别是生活和消防设定压力。平时系统按生活设定压力运行，同时向消防系统补压，维持消防管网压力。第4章给排水自动化原理

602、生活消防合用变频供水设备系统具有2个恒压设定值，分别是生火警发生时，控制器接到消防信号后自动控制系统将供水压力提高到消防设定压力，变频泵进行频率切换，提高扬程，增加流量。若单台水泵的流量不能满足需要，按消防所需水量，依次启动多台水泵参与运行，供给全部系统设计流量。在夜间小流量时，通过稳压泵和气压罐或者变频辅泵维持系统的流量和压力。

第4章给排水自动化原理

61火警发生时，控制器接到消防信号后自动控制系统将供水压力提高到3、生活供水与消防供水的合用优点：(1)生活消防泵组定时轮换运行，不会因消防泵长期不用或管理不善而使水泵锈死，机组时刻处在工作状态。(2)生活泵组和消防泵组合用，基本节省一套消防泵组，且便于设备管理和维护。(3)设备自动化程度高，供水稳定可靠，且水质无二次污染。(4)水泵软启动、软停车，无冲击和超压危害。第4章给排水自动化原理

623、生活供水与消防供水的合用优点：(1)生活消防泵组定时轮4、应注意的有问题：(1)应设消防接口，如有消防报警系统应设24VDC无源启停接口。(2)应有消防时确保消防用水的技术措施，如在生活总管上安装电磁阀，消防时关闭生活用水。(3)应设水位接口，消防低水位报警，并关闭生活用水(4)应有双恒压功能，即平时低恒压生活供水，消防时自动转入高恒压消防供水。(5)消防时应限制退泵操作，以防止压力不稳。第4章给排水自动化原理

634、应注意的有问题：(1)应设消防接口，如有消防报警系统应设4.3变频调速恒压供水系统

变频调速恒压供水系统的组成：水泵、交流异步电动机、变频器、供水压力检测装置、DDC等构成。通常由鼠笼式异步电动机驱动水泵旋转来供水，变频器的作用是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，传感器的任务是检测管网水压，压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。第4章给排水自动化原理

644.3变频调速恒压供水系统变频调速恒压供水系统的组成4.3变频调速恒压供水系统在同一路供水系统中，设置多台常用泵，供水量大时多台泵全开，供水量小时开一台或两台。在采用变频调速进行恒压供水时，有两种方法

(1)每台水泵配用一台变频器。根据压力反馈信号，通过PID运算自动调整变频器输出频率，改变电动机转速，最终达到管网恒压的目的，只有一个闭环回路，较简单，但成本高。(2)所有水泵配用一台变频器。成本低，性能良好，但控制程序较复杂，是发展方向。第4章给排水自动化原理

654.3变频调速恒压供水系统在同一路供水系统中，设置多4.3.1变频调速恒压供水系统的闭环控制在供水系统中，供水管网中的水压能够充分反映供水能力与用水需求之间的关系：若：供水流量＞用水流量

→供水管网压力上升若：供水流量＜用水流量

→供水管网压力下降若：供水流量＝用水流量

→供水管网压力不变。第4章给排水自动化原理

664.3.1变频调速恒压供水系统的闭环控制在供水系统中，供水合理选择供水压力值，能保证用户的用水流量第4章给排水自动化原理

67合理选择供水压力值，能保证用户的用水流量第4章4.3.2多泵恒压供水循环软启动方式控制系统多泵并联的供水模式，每台水泵处于三种状态模式之一：工频电网拖动状态；变频器拖动调速状态；停止状态。

第4章给排水自动化原理

684.3.2多泵恒压供水循环软启动方式控制系统多泵并联的供水变频恒压供水系统的工作过程现假定系统拖动3台水泵运行，其运行过程如下：

(1)系统开始工作时

供水管道水压力为零，在控制系统作用下，变频器开始运行，M1起动且转速逐渐升高，当输出压力达到设定值，供水量与用水量相平衡时，转速才稳定到某一定值，M1工作在调速运行状态。

(2)当用水量增加水压减小时

通过压力闭环调节水泵按设定速率加速到另一稳定转速；反之用水量减少水压增加时，水泵按设定的速率减速到新的稳定转速。第4章给排水自动化原理

69变频恒压供水系统的工作过程现假定系统拖动3台水泵运行，变频恒压供水系统的工作过程(3)当用水量继续增加

变频器输出频率增加到工频(5OHz)时，水压仍低于设定值，锁相同步控制环节控制水泵切换到工频电网后恒速运行；同时，使M2投入变频器并变速运行，系统恢复对水压的闭环控制，直到水压达到设定值为止。如果用水量继续增加，每当加速运行的变频器输出频率达到工频时，将继续发生如上转换，并有新的水泵投入并联运行。当最后一台水泵Mn投入运行，变频器输出频率达到工频时，压力仍未达到设定值，控制系统就会发出水压超限报警。第4章给排水自动化原理

70变频恒压供水系统的工作过程(3)当用水量继续增加变频变频恒压供水系统的工作过程

(4)当用水量下降水压升高

变频器输出频率降至起动频率时，水压仍高于设定值，系统将工频运行的第Mn-1台水泵关掉，恢复对水压的闭环调节，使压力重新达到设定值。当用水量继续下降，每当减速运行的变频器输出频率降至起动频率时，将继续发生上述转换，直到剩下一台变频泵运行为止。

(5)当一台水泵变速运行，用水量接近于零

水泵最小转速为临界转速(变速运行水泵最小工作转速)时，可根据这一工作状态的长短和系统用水特点，使系统转换到间歇运行或小容量水泵运行。第4章给排水自动化原理

71变频恒压供水系统的工作过程(4)当用水量下降水压升高变4.3.3变频泵和软起动器结合的控制系统用一台变频器固定拖动调速泵保证恒压供水，另一台软启动器负责多台定速泵的启停控制，一台可编程序控制器协调控制则整个供水系统。系统中的软启动器指的是电子式可控硅降压软启动器，软启动器的输出与电网为同步运行，可实现水泵的软启动、软停车、软启动器到工频的平滑切换，消除水锤效应。第4章给排水自动化原理

724.3.3变频泵和软起动器结合的控制系统用一台变频器固定拖第4章给排水自动化原理

73第4章给排水自动化原理734.3.4变频器控制多泵给水系统传统的恒压供水设备由可编程控制器控制供水装置成本高第4章给排水自动化原理

744.3.4变频器控制多泵给水系统传统的恒压供水设备由可编4.3.4变频器控制多泵给水系统组成：一个开关量输入/输出的可编程控制器和带有PID调节器以及简易可编程控制器的变频器图2.66典型的变频器基本原理接线图第4章给排水自动化原理

754.3.4变频器控制多泵给水系统组成：图2.66典型的变频器设置25Hz和50Hz两个开关量输出位置，当频率低于25Hz时，变频器OC1端输出，当频率等于50Hz时，变频器OC2端输出。第4章给排水自动化原理

76变频器设置25Hz和50Hz两个开关量输出位置，当频率低于2工作过程①当供水设备供电开始工作时，先起动变频泵，管网水压达到设定值时，变频器的输出频率则稳定在一定的数值上。②当用水量增加，水压降低，传感器将这一信号送入变频器，变频器的输出频率上升，水泵的转速提高，水压上升。③如果用水量增加很多，变频器的输出频率达到最大值，仍不能使管网水压达到设定值，变频器输出端口输出开关量控制信号。这一控制信号作为PLC的数字量输入信号，PLC控制器起动一台工频泵，其他泵依次类推。反之，当用水量减少，变频器的输出频率达到最小值，则发出减少一台工频电机的命令。第4章给排水自动化原理

77工作过程第4章给排水自动化原理774.3.5恒压供水中变频到工频切换问题变频器带动电机达到额定转速后，当用户管网压力仍低于设定压力时，要将电动机切换到工频电网运行，变频器再起动一台电动机变频调速运行；当水压过高需要停泵时，不允许突然切断水泵电源，要求逐渐降低转速缓慢停车。需要将工频运行的电动机再切换到变频器调速运行。不可避免地要进行电网和变频器之间的相互切换操作。变频泵循环运行方式的关键问题是水泵电动机由变频器供电切换到工频电网供电的平滑过渡问题。第4章给排水自动化原理

784.3.5恒压供水中变频到工频切换问题变频器带动电机达到额由于变频器电压输出起始相位具有随机性，输出的三相电源和工频电源并不一致，即使变频器的输出频率等于工频频率，它输出的三相电源和工频电源的初始相位也不一致。若电动机的反电动势与工频电源电压的相位差比较大，将会产生比启动电流还要大的冲击电流，即一般的异步电动机将流过额定电流10倍左右的电流，会影响到电网和电动机的寿命。

第4章给排水自动化原理

79由于变频器电压输出起始相位具有随机性，输出的三相电源和工频电恒压供水中变频到工频切换问题给出

几种解决方案

1、多泵恒压供水固定方式控制系统2、降低感应电动势幅值后的工频切换3、在回路中串入电抗的变频向工频的切换4、采用监频监相控制器同步切换5、同步切换方式第4章给排水自动化原理

80恒压供水中变频到工频切换问题给出

1、多泵恒压供水固定方式控制系统对于由多台小功率水泵组成的直接给水系统，一台固定的水泵变速运行，其余水泵以工频方式自动投入运行，实现恒压供水。这种方式不存在变频与工频的转换。第4章给排水自动化原理

811、多泵恒压供水固定方式控制系统对于由多台小功率水泵组成的直2、降低感应电动势幅值后的工频切换采用延长切换时间的办法（一般超过1s），来避开相位不一致造成的电动势叠加，等电动机的感应电动势降下来后再切入工频电源，这种依赖时间的推移来降低电动势幅值的方法是不可取的。随着时间的推移，转速也在快速的下降，转差的增大将不太有利于启动电流的减小。第4章给排水自动化原理

822、降低感应电动势幅值后的工频切换采用延长切换时间的办法（一适当控制KM3的作用时间，让其幅值减小到额定电压的三分之一以下。这样，即使切换至工频电源时刻感应电动势与工频电源的相位相差180°KM1和KM2一定要互锁第4章给排水自动化原理

83适当控制KM3的作用时间，让其幅值减小到额定电压的三分之一以变频到工频切换过程按以下顺序进行：①变频的相序，一定要和工频相序一致；②将变频器停车方式设定为自由停车，当变频器输出频率达到50Hz时，断开FWD端，电机处于自由停车状态，电机脱离变频器，然后再进行切换到工频的操作；③断开接触器KM1，切断电动机与变频器之间的联系④接通接触器KM3，为电动机感应电动势提供释放通路；⑤断开接触器KM3；⑥接通接触器KM2，将电动机投入到工频电源上。第4章给排水自动化原理

84变频到工频切换过程按以下顺序进行：第4章给排2、降低感应电动势幅值后的工频切换此方法简单易行，安全可靠，成本增加较小，但仍存在不小的电流冲击。通过试验和现场测试，此种切换方法的冲击电流约为额定电流的3-5倍。第4章给排水自动化原理

852、降低感应电动势幅值后的工频切换第4章给排3、在回路中串入电抗的变频向工频的切换这种切换方法控制简单，较为安全。但电抗器体积庞大，成本增加较多。冲击峰值较大，但持续时间短。此种切换方法的冲击电流峰值约为额定电流的4～5.5倍。第4章给排水自动化原理

863、在回路中串入电抗的变频向工频的切换这种切换方法控制简切换过程①变频的相序，一定要和工频相序一致；②将变频器停车方式设定为自由停车，当变频器输出频率达到50Hz时，断开FWD端，电机处于自由停车状态，电机脱离变频器，然后再进行切换到工频的操作；③断开接触器KM1，切断电动机与变频器之间的联系；④接通接触器KM3，在电源与电机间串入电抗器；⑤接通接触器KM2，将电抗器短接，将电动机投入到工频电源上。⑥断开接触器KM3完成切换第4章给排水自动化原理

87切换过程第4章给排水自动化原理874、采用监频监相控制器同步切换采用监频、监相控制器，用来监视切换时变频器输出的频率和相位，当变频器输出与工频电源的频率和相位一致时，再完成水泵由变频器电源的切换。切换后瞬时电流大致等于电动机的额定电流，基本上实现对生产和电网无任何影响的无扰动切换。第4章给排水自动化原理

884、采用监频监相控制器同步切换采用监频、监相控制器，用来监视监频监相控制器监视变频器输出频率和工频电源频率，当两者相差小于0.2Hz时，控制器开始检测变频器输出电压与工频电源的相位差，当相位差小于5°时，控制器输出信号，给变频供水系统提供可以进行切换的信息变频器输出频率和工频电源的频率基本相同时，同相信号出现的频率是工频电网的频率与变频器输出频率之间差值的倒数。f--同相信号出现的频率；f1—工频电网的电源频率；f2—变频器的输出频率。

第4章给排水自动化原理

89监频监相控制器监视变频器输出频率和工频电源频率，当两者相差小

5、同步切换方式

同步切换就是在不停电的情况下，利用锁相环技术，使变频器输出电压的频率、幅值和相位均保持与电网电压一致，然后可进行变频器与电网之间的相互平稳切换。第4章给排水自动化原理

905、同步切换方式同步切换就是在不停电的情况下，利用锁相环管网压力小时，开关K拨在b端，经过压力传感调节，变频器输出频率小于工频，随着管压增大，变频器输出频率接近工频，达到工频并维持，此时将开关K拨到a，引入锁相环，对变频器输出电压进行相位锁定，并将此台水泵切换到工频，变频器启动第二台水泵时，开关拨回到b，压力传感器采集管压控制变频器输出频率

第4章给排水自动化原理

91管网压力小时，开关K拨在b端，经过压力传感调节，变频器输出频4.4变频器在小流量恒压供水系统中的应用当变频供水系统在小流量或零流量的情况下，比如在夜间用水低谷时，系统内的用水量很小，此时水泵在低流量下运行，会造成水泵效率大大降低，不能达到节能的目的，水泵功率越大用电越多。这就涉及供水系统在小流量或零流量时的节电问题，一般可以采取4种方案：①变频主泵+工频辅泵；②变频主泵+工频辅泵+气压罐③变频主泵+气压罐；④变频主泵+变频辅泵+气压罐

从节能、投资角度看第4种方案更为适宜，该方案即在原变频主泵基础上，再配备1～2台小泵专用在夜间或平时小流量时变频供水，一般选择小泵流量为3～6m3/h，居民区户数越多，流量可适当选择大些。第4章给排水自动化原理

924.4变频器在小流量恒压供水系统中的应用当变频供水系统在小选用两台11KW电机，作为主泵动力，能够满足高峰期供水要求；选用两台3KW电机作为小泵动力，满足用水低谷的供水。变频器功率：变频器功率与电机额定功率相同，即：变频器功率为：11KW。第4章给排水自动化原理

93选用两台11KW电机，作为主泵动力，能够满足高峰期供水要求；11KW3KW泵的切换功能：端子OC1和OC2变频器频率的输出：压力检测值、设定值第4章给排水自动化原理

9411KW3KW泵的切换功能：端子OC1和OC2变频器频率的控制功能OC1和OC2采用开关模式，当满足条件时开关闭合，否则开关断开。当变频器输出频率达到50Hz时，OC1输出开关闭合；当变频器输出频率降到25Hz～35Hz退泵频率时，OC2输出开关闭合。OC1和OC2的开关状态输入给PLC控制器，控制器可以根据OC1和OC2的状态和C1～C7辅助触点的闭合情况，决定启泵和停泵。第4章给排水自动化原理

95控制功能第4章给排水自动化原理95控制功能●主泵的自动启泵功能:当M1泵变频器达到设定的上限频率时(50Hz)，OC1开关闭合，M1泵切换为工频运行，再由变频器起动M2泵运行。●主泵的自动退泵功能对本系统供水若高峰时两台主泵一台工频、一台变频同时运行，随着供水量逐渐减小，变频泵频率逐渐降低，当频率降至退泵频率时，OC2开关闭合，系统进行退泵操作。●小流量控制模式，又分为“进入小泵”、“小泵运行”、“退出小泵”、第4章给排水自动化原理

96控制功能第4章给排水自动化原理96本章小结了解和掌握生活给水系统与消防供水系统的自动控制原理和控制方法；掌握给水系统的几种给水方式；掌握变频器驱动和工频驱动的恒压供水技术。重点与难点：变频控制与PLC控制的结合。

第4章给排水自动化原理

97本章小结了解和掌握生活给水系统与消防供水系统的自动控制原理和本章作业1.简述高位水箱给水系统监控原理。2.简述水泵直接给水系统监控原理。第4章给排水自动化原理

98本章作业1.简述高位水箱给水系统监控原理。第43.下图供水系统由两个水泵、一个变频器、1个压力传感器和控制器组成。试根据下图简述变频恒压供水系统的工作过程。

(1)系统开始工作时(2)当用水量增加水压减小时(3)当用水量继续增加(4)当用水量下降水压升高(5)当一台水泵变速运行，用水量接近于零。第4章给排水自动化原理

993.下图供水系统由两个水泵、一个变频器、1个压力传感器和控制第4章给排水自动化原理

100第4章给排水自动化原理100建筑设备自动化山东建筑大学信电学院101建筑设备自动化1第4章给排水自动化原理

4.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.2建筑给水系统自动控制4.3变频调速恒压供水系统4.4变频器在小流量恒压供水系统中的应用本章小结本章作业第4章给排水自动化原理

102第4章给排水自动化原理4.1给水排水系统的分类4.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.1.1给排水系统的分类4.1.2基本给水方式4.1.3水泵的调节方式

第4章给排水自动化原理

1034.1给水排水系统的分类和基本给水方式4.1.1给排4.1.1给排水系统的分类第4章给排水自动化原理

1044.1.1给排水系统的分类第4章给排水自4.1.2基本给水方式一、依靠外网压力给水方式1.直接给水方式2.单设水箱的给水方式二、依靠水泵升压给水方式1.水泵的给水方式2.水泵和水箱的联合给水方式3.气压给水方式4.分区供水的给水方式

第4章给排水自动化原理

1054.1.2基本给水方式一、依靠外网压力给水方式1.直接给水方式建筑内部管网直接在外网压力的作用下工作。当室外给水管网的水量、水压一天内任何时间都能满足室内管网的水量、水压要求时，采用依靠外网的直接给水方式。优点：系统最简单，能充分利用外网压力；缺点：室内没有贮备水量，外网一旦停水，内部立即断水。第4章给排水自动化原理

1061.直接给水方式建筑内部管网直接在外网压力的作用下工作。2.单设水箱的给水方式

在室外管网中的水压足够时（一般在夜间），可直接向室内管网和室内高位水箱送水，水箱贮备水量；当室外管网的水压不足时（一般在白天），短时间不能满足建筑物上层用水要求时，由水箱供水。适用于室外管网水压周期性变化大，短时间不能保证建筑物上层用水要求的情况。第4章给排水自动化原理

1072.单设水箱的给水方式在室外管网中的水压足够时（一般在夜二、依靠水泵升压给水方式

1.设水泵的给水方式建筑内用水量大且较均匀时，可用恒速水泵供水；建筑内用水不均匀时，宜采用一台或多台水泵变速运行供水，以提高水泵的工作效率。适用于室外给水管网的水压经常不足的情况。第4章给排水自动化原理

108二、依靠水泵升压给水方式

1.设水泵的给水方式建筑内用水量大2.设置水泵和水箱的联合给水方式水泵的进水管直接与外网连接，外网水压高时，由外网直接供水；当外网水压不足时，水泵增压供水，并利用高位水箱调节流量。适用于室外给水管网水压经常性低于或周期性低于建筑内部给水管网所需水压，而且建筑物内部用水又很不均匀的情况。第4章给排水自动化原理

1092.设置水泵和水箱的联合给水方式水泵的进水管直接与外网连接，3.气压给水方式气压水罐的作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。适用于室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱的情况。第4章给排水自动化原理

1103.气压给水方式气压水罐的作用相当于高位水箱，其位置可根据需4.分区供水的给水方式高层建筑中，由于顶层与底层的高差比较大，如果只用一个高位水箱或水泵直接给整个建筑(或建筑群)给水，高层建筑内所需的水压较大，则底层的生活给水压力大。卫生器具给水配件承受的最大工作压力，不得大于0.6MPa。高层建筑应采用竖向分区供水方式。第4章给排水自动化原理

1114.分区供水的给水方式高层建筑中，由于顶层与底层的高差比较竖向分区给水的基本形式

（１)串联分区

各区都设有水泵、水箱，每区水泵从水箱抽水送到上一区的水箱，由水箱向各层供水。水泵和水箱设置在设备层里。优点：各区水泵扬程和流量稳定；按实际需要设计；水泵的工作效率高；能耗低；管道的总需求量少；节约投资。缺点:设备层（技术层）要求高；每区都有水泵、水箱，不便管理；水泵噪音大；水箱要考虑防漏水；下层水箱容积大，结构负荷大；造价高；工作不可靠；上区用水受下区限制第4章给排水自动化原理

112竖向分区给水的基本形式

（１)串联分区各区都设有水泵、水箱竖向分区给水的基本形式

（２)并联分区分区设置水箱和水泵，水箱设置在各区的顶部，水泵则集中设置在底层或地下室。优点：便于集中管理、维护；各区为独立系统，各自运行，互不影响，供水比较安全可靠；能源消耗相对比较少。缺点：管材消耗较多，水箱占用建筑物上层使用面积，高区水泵和管道系统的承压能力要求比较高。

第4章给排水自动化原理

113竖向分区给水的基本形式

（２)并联分区分区设置水箱和水泵，水竖向分区给水的基本形式

(３)减压分区给水方式

利用减压阀或各区的减压水箱进行减压。利用水箱减压：水泵将水直接送入最上层的水箱，各区分别设置水箱，由上区的水箱向下区的水箱供水。利用减压阀减压：在上下区之间设置减压阀，起减压的作用。向下区供水时，先通过干管上的减压阀减压，然后进入下一区的管网，依次向下区供水。优点：供水可靠，设备与管材少、投资省、设备布置集中、省去水箱占用面积。缺点：下区水压损失大，能量消耗多。

第4章给排水自动化原理

114竖向分区给水的基本形式

(３)减压分区给水方式利用减压阀或第4章给排水自动化原理

115第4章给排水自动化原理154.2建筑给水系统自动控制现代建筑中常见的生活给水系统有以下几种方式

高位水箱给水方式水泵直接给水方式气压罐压力给水方式

无负压供水方式第4章给排水自动化原理

1164.2建筑给水系统自动控制现代建筑中常见的生活给水系统4.2建筑给水系统自动控制给水监控系统主要是对给水系统的工作状态和参数进行监测与控制，保证系统的运行参数能够满足建筑的供水要求和供水系统的安全。

4.2.1高位水箱给水系统监控4.2.2气压给水系统监控4.2.3水泵直接给水系统监控4.2.4无负压供水方式4.2.5生活供水与消防供水的合用系统第4章给排水自动化原理

1174.2建筑给水系统自动控制给水监控系4.2.1高位水箱给水系统监控

水池水箱水泵第4章给排水自动化原理

1184.2.1高位水箱给水系统监控水池水箱水泵4.2.1高位水箱给水系统监控通常生活用水与消防用水分设彼此独立的高位水箱。如果消防用水和生活用水共用一个水箱时，生活用水的出水管安装在距高位水箱底部一定高度的位置，而消防用水出水管安装在水箱底部，保证高位水箱在通常用水条件下的水位不会低于消防设计要求。第4章给排水自动化原理

1194.2.1高位水箱给水系统监控通常生活用水与消防1.系统组成第4章给排水自动化原理

1201.系统组成第4章给排水自动化原理20

2.控制原理

高位水箱中，设置四个液位开关：检测溢流水位；停泵水位；启泵水位；低限报警水位。DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停第4章给排水自动化原理

1212.控制原理高位水箱中，设置四个液位开关：检测溢流水2.控制原理DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停，当高位水箱液面低于启泵水位时，DDC送出信号自动启动生活泵运行，向高位水箱供水；当高位水箱液面高于启泵水位而达到停泵水泵时，DDC送出信号自动停止生活泵。当高位水箱液面达到停泵水位而水泵不停止供水，液面继续上升到溢流报警水位或高位水箱液面低于启泵水位时，水泵没有及时启动而使水位达到低限报警水位时，控制器发出报警信号，提醒工作人员及时处理。第4章给排水自动化原理

1222.控制原理DDC根据液位开关送入信号来控制生活泵的启停，多泵运行的控制策略（1）在由多台水泵组成的系统中，多台水泵互为备用。（2）当一台水泵损坏时，备用水泵能投入使用，保证系统正常工作。（3）为延长各水泵的使用寿命，通常要求水泵累计运行时间数尽可能均衡。每次启动水泵时，应优先启动累计运行时间数最少的水泵，控制系统应有自动记录设备运行时间的功能。（4）控制中心能实现对现场设备的远程控制，监控系统能够在控制中心实现对现场设备的远程开／关控制。第4章给排水自动化原理

123多泵运行的控制策略（1）在由多台水泵组成的系统中，多台水泵3.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（1）监控参数的采集①高位水箱的水位监测信号。采用两位式的开关信号。溢流报警水位、启泵水位、停泵水位、低限报警水位；②水流开关状态信号。水流开关采用两位式开关信号；③水泵运行状态信号。取自水泵配电柜接触器辅助触点。④水泵故障报警信号。取自配电柜水泵主电路热继电器触点⑤水泵手／自动转换状态信号。取自水泵配电柜手自动转换开关，可选。第4章给排水自动化原理

1243.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（1）监3.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流继电器完成对水泵的启停控制。第4章给排水自动化原理

1253.设备、系统运行状态与参数监控点／位及常用传感器（2）水4.控制点表统计第4章给排水自动化原理

1264.控制点表统计第4章给排水自动化原理25.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输入/输出数量，根据输出/输入点数和类型，选择控制器高位水箱给水系统中，现场输入信号12个，输出信号2个。如果以海湾5000作为主控制器，选型过程如下。

第4章给排水自动化原理

1275.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输BA5000DDC控制器第4章给排水自动化原理

128BA5000DDC控制器第4章给排水自动化原DDC选型表由上表可知，给水系统的监控点，选用1块HW-BA5202模块,2块HW-BA5206-6，模块需要配置智能节点控制箱HW-BA5810Ⅰ型楼宇控制箱1台，编号为-1DDC-01。第4章给排水自动化原理

129DDC选型表由上表可知，给水系统的监控点，选用1块HW-BA4.2.2气压给水系统监控在给水系统中设置气压给水设备，利用该设备的气压水罐内气体的可压缩性，升压供水。其作用相当于高位水箱，其位置可根据需要设置在高处或低处。适于室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压，室内用水不均匀，且不宜设置高位水箱时采用。分为：隔膜式气压给水和补气式气压给水两种方式。第4章给排水自动化原理

1304.2.2气压给水系统监控在给水系统中设置气压给水设备，利1、空气压缩机补气式气压给水控制原理补气式气压给水设备气与水在气压水罐中直接接触，设备运行过程中，部分气体溶于水中，随着空气量的减少，罐内压力下降，不能满足供水需要，保证给水系统的设计工况，需设补气调压装置。水位达到下限时，补水泵再次启动，这样循环多次，直到罐内压力、水位都达到所规定的位置时补水泵停止，保证罐内随时保持额定工作压力和额定水位。第4章给排水自动化原理

1311、空气压缩机补气式气压给水控制原理补气式气压给水设备气与水第4章给排水自动化原理

132第4章给排水自动化原理322.设补气罐补气式气压给水控制原理

三个阶段：补气罐充气过程气压水罐补气过程补气过量排气过程第4章给排水自动化原理

1332.设补气罐补气式气压给水控制原理三个阶段：3、隔膜式气压给水控制原理

隔膜式气压罐、稳压泵、电控箱、仪表、管道附件等组成第4章给排水自动化原理

1343、隔膜式气压给水控制原理隔膜式气压罐、稳压泵、电控箱、4.2.3水泵直接给水系统监控

设置水泵直接向终端用户提供一定水压的供水方式，适用于室外给水管网的水压经常不足的场合，在给水泵前建有缓冲水池，避免水泵水量不均衡供水对城市管网的影响。常采用恒速泵加变频调速泵的供水方式，根据终端用户的用水量调整恒速泵的台数与变频调速泵的转速来满足用户用水量的需要，而调速水泵的转速调节是通过变频来实现的。第4章给排水自动化原理

1354.2.3水泵直接给水系统监控设置水泵直接向终端用图4.12水泵直接给水的基本方式第4章给排水自动化原理

136图4.12水泵直接给水的基本方式第4章给排第4章给排水自动化原理

137第4章给排水自动化原理371.控制原理（1）系统组成：生活水池液位传感器、3台给水泵、压力变送器、控制器等组成。（2）工作原理：安装在水泵输出口的管式压力传感器检测管网压力，检测值与设定值比较的偏差去控制变频器的输出频率，实现水泵转速的控制，将供水压力维持在设计范围内。第4章给排水自动化原理

1381.控制原理（1）系统组成：第4章给排水自动1.控制原理当给水管网用户用水量增多、管网压力减小，控制器控制变频器输出频率增加，水泵转速随着增加，供水量增加，以满足用户的需求;给水管网用户用水量减少、管网压力增加，控制器控制变频器输出频率降低，水泵转速随着减少，供水量减少，以达到节能的目的。系统运行时，调速泵首先工作，当调速泵不能满足用水量要求时，自动启动恒速泵：反之，压力过高时，亦是先调低调速泵的转速，然后再减少恒速泵的运行台数。第4章给排水自动化原理

1391.控制原理当给水管网用户用水量增多、管网压力减小，控制器控2.设备、系统运行状态与参数监控点／位及传感器（1）监控参数的采集①生活给水管道压力测量采用压力变送器或采用电阻远传式压力表②水流开关状态信号。水流开关采用两位式开关信号；③恒速泵运行状态信号。取自水泵配电柜接触器辅助触点。④调速泵运行状态信号。取自变频器端子排或水泵配电柜接触器辅助触点。第4章给排水自动化原理

1402.设备、系统运行状态与参数监控点／位及传感器（1）监控参数（1）监控参数的采集⑤生活水池的水位监测信号。采用两位式的开关信号。溢流报警水位、启泵水位、停泵水位、低限报警水位；⑥恒速泵故障报警信号。取自配电柜水泵主电路热继电器触点。⑦调速泵故障报警信号。取自变频器端子排。⑧水泵手／自动转换状态信号。取自水泵配电柜手自动转换开关，可选。第4章给排水自动化原理

141（1）监控参数的采集⑤生活水池的水位监测信号。采用两位式的开（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流继电器完成对水泵的启停控制，控制器模拟输出模块输出0～10V的电压信号，控制变频器频率输出。①恒速泵的启停控制；②调速泵的启停控制；③调速泵转速控制。第4章给排水自动化原理

142（2）水泵控制功能控制器输出接口控制继电器、中间继电器、交流3.控制点表统计第4章给排水自动化原理

1433.控制点表统计第4章给排水自动化原理434.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输入/输出数量，根据输出/输入点数和类型，选择控制器。给水系统中，现场开关量输入信号13个，开关量输出信号3个，模拟输入信号1个，模拟输出信号1个。如果以西门子S7-200PLC作为主控制器，可选用CPU224（14输入/10输出）和EM235模拟量输出/输入混合模块（4AI/1AO）组成控制器。

第4章给排水自动化原理

1444.控制器电路设计根据统计出的控制点表，确定控制系统所需的输第4章给排水自动化原理

145第4章给排水自动化原理454.2.4无负压供水方式是20世纪9O年代中期在我国二次供水继高位水箱、气压给水、变频调速给水之后而兴起的一种新型的、节能省地型的二次供水方式。无负压供水是以市政管网为水源，充分利用了市政管网原有的压力，形成密闭的连续接力增压供水方式，节能效果好，没有水质的二次污染，是变频恒压供水设备的发展与延伸。第4章给排水自动化原理

1464.2.4无负压供水方式是20世纪9O年代中期在我国二次一、无负压给水设备的工作原理利用水泵与自来水管网的串接。当自来水管网压力满足要求时，设备通过阀门直接供水，当自来水管网压力不足时，供水系统利用压力传感器发出启泵信号，水泵进入运行状态。

第4章给排水自动化原理

147一、无负压给水设备的工作原理利用水泵与自来水管网的串接。不同状况系统工作状态不同●自来水管网的水流量大于水泵流量系统保持水泵与自来水管网串接的正常供水；●自来水管网水量不能满足水泵需要可以用调节罐内的水来补偿，保持正常供水。这种状况下，空气通过真空抑制器进入罐体，消除管网负压；●当自来水不足或停水罐体水位下降，流量传感器作出反应，发出停止工作信号，避免水泵机组毁坏●当罐体内水位较高时，通过倒流防止器控制自来水倒流。第4章给排水自动化原理

148不同状况系统工作状态不同●自来水管网的水流量大于水泵流量1．设备配置无负压供水取消了水池、水箱等，并能对自来水管网或其他有压管网直接串接供水而不产生负压影响。主要由稳流补偿器、真空抑制器、水泵、控制柜、控制仪表、管道、阀门等组成。第4章给排水自动化原理

1491．设备配置无负压供水取消了水池、水箱等，并能对自来水管网或图4.6无负压給水系统组成第4章给排水自动化原理

150图4.6无负压給水系统组成第4章给排水自动2.运行原理：管网进水量大于设备出水量时，缓冲水罐满水，水泵通过缓冲水罐从管网里吸水。管网进水量小于设备出水量时，缓冲水罐内的压力和水位开始下降。当罐内压力低于大气压时，进／排气阀打开进气，防止罐内产生负压。当缓冲水罐水位继续下降到设定的低水位时，水泵停止运行。第4章给排水自动化原理

1512.运行原理：管网进水量大于设备出水量时，缓冲水罐满水，水无负压供水适用范围（1）用户原有加压系统的节能、降耗改造；（2）各类中水、污水、废水处理厂；（3）各类自来水厂、给水加压泵站；（4）油田输油管道、油库、油泵站、油港等恒压输油系统；（5）各类工矿企业生产用水（如循环冷却水、工业锅炉供水系统等需要恒压的生产用水）；（6）高层建筑、住筑小区、企事业单位等生活、消防给水系统、暖通、中央空调循环。第4章给排水自动化原理

152无负压供水适用范围（1）用户原有加压系统的节能、降耗改造；第4章给排水自动化原理

153第4章给排水自动化原理53二、无负压给水设备的特点和存在的问题1.无负压给水设备的技术特点