综合写字楼给排水设备自动化系统设计方案资料.docx

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综合写字楼给排水设备自动化系统设计方案资料

楼宇自动化排水系统系统

设

计

方

案

楼宇自动化系统工程设计

－－给排水系统

一、方案设计

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（CAS），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。

1、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。

建筑内部给水系统基本的给水方式有以下几种：

（1）直接给水方式。

适用于废水管网的水量、水压在一天的任何时间内都能够满足建筑物内部需要时采用

（2）水泵和水箱联合给水方式。

适用于室外给水管网中压力低于或周期性低于建筑物内部给水管网所需压力，且建筑物内部用水又很不均匀；

　　（3）水泵给水方式。

适用于室外给水管网中压力在一天中大部分时间满足不了室内需要，且建筑物内部用水量又大又很不均匀；

　　（4）分区供水的给水方式；适用层数较多的建筑物，为了充分有效地利用室外管网的水压。

将建筑物分成上下两个供水区，下区直接在城市管网压力下工作，上区则由水泵水箱联合供水。

二、初步设计阶段

1）给水系统的监控

采用恒压（无水箱）供水，即应用变频装置改变水泵电机转速，以适应用水量变化。

供水系统由水泵和低处蓄水池（地下室）及管网构成。

（2）采用高位水箱、低位水地给水系统，即在屋顶设高位水箱，在低处（地下室）设一低位水池，中间设置水泵。

（1）恒压（无水箱）供水

最初的恒压供水系统采用继电接触器控制电路，通过人工起动或停止水泵和调节泵出口阀开度来实现恒压供水。

该系统线路复杂，操作麻烦，劳动强度大，维护困难，自动化程度低。

后来增加了微机加PLC监控系统，提高了自动化程度。

但由于驱动电动机是恒速运转，水流量靠调节泵出口阀开度来实现，浪费大量能源。

采用变频调速可通过变频改变驱动电动机的转速来改变泵出口流量。

由于流量与转速成正比，而电动机的消耗功能与转速的三次方成正比，因此，当需要水量降低时，电动机转速降低，泵出口流量减少，电动机的消耗功率大幅度下降，从而达到节约能源的目的。

为此出现了节能型的由PLC和变频器组成的变频调速恒压供水系统。

水泵启/停自动监控：

恒压供水系统由压力传感器，可编程序控制器（PLC）、变频器、供水泵组等组成，其原理框图如图所示。

图恒压供水控制原理图

原理如下：

系统采用压力负反馈控制方式。

压力传感器将供水管道中的水压变换成电信号，经放大器放大后与绘定压力比较，其差值进行Fuzzy－PID运算后，去控制变频器的输出频率，再由PLC控制并联的若干台水泵在工频电网与变频器间进行切换，实现压力调节。

自动监测及报警

在低位蓄水池处可设一液位传感器或压力传感器来检测水池液面位置。

当水池水位下降至下限（停泵水位）时，传感器向DDC送出信号，DDC给水泵机组输送信号，使水泵自动停机。

当水位低于所设的低位报警水位时，系统报警，但此时水地通常仍有水（这部分水供消火栓用水）。

当水位低于所设消火栓停泵水位时，消火栓水泵受DDC控制自动停止运行。

这种压力传感器可以通过压力连续检测水池液位，并把信号送入DDC中，而停泵和报警液位的设定是可改变的。

自动监测及报警

（2）．高位水箱供水

高位水箱供水如图2所示，通常的供水系统从原水地取水，通过水泵把水注入高区水箱及中区水箱，再从高位水箱及中区水箱靠其自然压力将水送到各用水点。

高位水箱供水监控原理图

水泵启/停自动监控

各水箱及蓄水池内可设液位传感器，当测得水箱水位低于下限水位时，液位传感器把信号送入DDC中，然后DDC输出信号，自动启动水泵；当水箱水位高于上限水位时，则自动停止水泵。

水泵位一备一用，当一台水泵出现故障，信号送入DDC中，系统自动报警，且另一台水泵接收DDC指令，自动投入运行，并自动显示启/停状态，累计水泵运行时间及用电量。

（2）自动监测及报警

高、中区水箱水位还设有上上限及下下限，即溢流水位及低报警水位。

当水箱水位到达上上限水位时，说明水泵在水箱水位到达上限时没有停止，此时上上限水位开关发出溢流水位报警信号送到DDC报警；当水箱水位到达低报警水位时，说明水泵在水箱水位到达下限时没有开启，此时下下限水位开关发出低位报警信号送到DDC报警；当发生火灾时，蓄水池水位低于消火栓泵停泵水位，则信号送入DDC，DDC输出信号自动控制消火栓泵停止运行。

2）排水系统的监控

生活排水系统分集水坑排水和污水池排水排水系统监控原理与给水系统监控原理相似；排水系统构成:

集水坑（污水池）、排水泵（污水泵）、液位传感器等构成。

监控原理图如图3所示。

排水泵起／停监控

如图3所示，排水泵为一用一备，集水坑有三种液位，液位由液位传感器把信息传递给直接数字控制器DDC，实现排水自动控制。

当集水坑中水位超过启泵水位，液位传感器把信号送给DDC，DDC再把启泵信号送给工作泵，工作泵启动，实现排水功能。

当集水坑中水位低于停泵水位时，液位传感器把信号送给DDC，DDC把信号送至工作泵，工作泵立即自动停止运行，排水过程结束。

（3）当集水坑中液位超过报警水位时，液位传感器把信息送至DDC，DDC再把信号送给备用泵，备用泵则立即自动启动。

检测与报警

当集水坑中液位超过报警水位，液位传感器把信号送给DDC，系统自动报警，当水泵出现故障时，信号送给DDC，系统自动报警。

水泵运行时间、用电量自动累计。

三、施工设计

1）设计说明

给排水系统主要是主动泵和备用泵。

BAS监视水泵的工作状态，检测水池的液位。

当设备发生故障，液位异常时，BAS马上发出声光报警，记录备案，并自动显示故障的情况和区域，提示工作人员进行解决。

A.基本监测内容如下：

a）测各主动泵和备用泵的运行状态,故障状态。

b）水箱溢流水位报警

B.具体实现方法

a）用DDCExcel5000控制模块对给排水设备进行监控。

b）传感器的安装：

在各主动泵和备用泵安装高低水位开关，DDC控制模块通过采集水位开关信号实现对水池水位的检测。

DDC控制模块通过采集水泵控制箱的手自动开关、水泵运行状态触点、故障触点实现对水泵的监测。

所有信号经DDC控制模块发送给管理计算机，均可在中央控制室监测到。

c）当水池水位上升到高水位时，停止主动泵和备用泵进行；当水池水位下降到低水位，启动主动泵和备用泵。

2）监控表

名称

自动启动

故障输入

输出

水位<=60

水位<=20

主动泵启停

备用泵启停

水位80

水位10

DI

1

1

1

1

1

－

－

1

1

DO

－

－

－

－

－

1

2

－

－

表1给排水系统监控点表

3）设备控制原理图

4）中央监控室平面图。

5）主要设备安装调试

给水系统的主要设备有：

生活给水泵、气压装置和消防给水泵等。

给水系统监控功能有下列三种：

（1）地下储水池水位、楼层水池、地面水池水位的检测及当高/低水平超限时的报警。

（2）对于生活给水泵，根据水池（箱）的高/低水位控制水泵的启/停，检测生活给水泵的工作状态和故障现象。

当使用水泵出现故障时，备用水泵会自动投入工作。

（3）气压装置压力的检测与控制。

典型生活恒压供水系统监控原理如图2.9所示。

图中液位开关用于检测生活供水池的水位高度。

当水位低于低限值时，系统控制相应的进水管使其开通；当水位高于高限值时则令进水管关闭。

三个补水泵可互为冗余备份，也可同时工作，一般视压力反馈点所检测的供水水压而定。

如水压偏高则只令一台工作，而水压过低则可令两台或三台同时工作。

图1.9

排水系统的主要设备有：

排水水泵等。

其监控功能主要包括：

（1）集水井和废水集水井水位检测及超限报警。

（2）根据污水集水井与废水集水井的水位，控制排水泵的启/停。

当水位达到高限时，连锁启动相应的水泵，直到水位降至低限时连锁停泵。

（3）排水泵运行状态的检测以及发生故障时报警。

典型排污水监控系统如图2.10所示。

一般排水系统较供水系统简单，是因为它不需要控制污水井的进水（事实上也无法控制），而且对于排水水压通常也不关心，甚至有时为了节省投资干脆将污水井的水位检测都取消，系统只要定时设定其启停即可。

图1.10