住宅小区二次供水电气控制系统的优化设计

【摘要】随着住宅小区的大规模的增加，人们的生活水平不断提高，住宅小区的供水质量也备受关注，传统的高能耗运行模式已无法满足居民高质量的供水需求，因此，对二次供水系统进行优化是十分必要的。本文以就“住宅小区二次供水电气控制系统的优化设计”为题，旨在探讨电气控制系统优化设计的具体模式及做法。

【关键词】住宅小区；二次供水；电气控制系统；优化设计

前言

居民住宅而的二次供水设施主要包括住宅小区内的水池、供水水箱、水泵、管道、阀门、计量器具及其附属的其他相关设施，居民的用水质量与供水设施的好坏有着极大的关系，同时可将一个城市的供水水平直接体现出来[1]。长期以来，由于使用时间长久、建筑材质问题居民住宅的二次供水的整体水平较低。此外，还因供水企业与 物业房管部门“ 分割管理” 的体制等体质，使二次污染的现象发生。由于许多小区仍采用夜间水箱的供水方式进行供水，严重影响了居民的日常供水。本文提出二次供水改造，提出对此类小区的供水管网和供水系统进行改造优化设计。

1 设计存在问题

1.1 设计方面所存在的问题

一般情况下，大部分小区的公共性建筑以及住宅楼的蓄水池均为消防及生活混用的蓄水池，且大多为池单格设计，这样的设计虽然一方面加大了消防安全系数，但在另一方面也使得水池的容积过大，水在蓄水池中停留的时间过长使得余氯浓度下降，最终导致水质难以达到生活饮用水的卫生标准。一部分直接接入地下污水管道的溢流排空管道会使得污水管内的病菌沿着溢流排空管道从而进入到蓄水池内；污染池内的水。溢流、通风管口的防护措施未注明，难以有效防止会对池内造成水质污染的东西，如老鼠等；因池内的防锈漆附着力较弱，较易脱落，脱落的漆对水质的影响也较大从而造成水质受到污染[2]。

1.2 管理方面所存在的问题

就目前而言，设计单位、自来水公司以及建设单位之间的沟通以及协调较为欠缺，如二次供水的施工及管理、水池的设计等问题；关于二次供水的问题在城市供水主管部门也得不到应有的重视；在设计图纸的审查方面缺乏专门的机构或人员，并且对施工过程的监督较为缺乏，在竣工验收时建设单位也没有通知自来水公司派员参加，从而导致其在设计以及施工的过程中存在的问题对后来的运行造成卫生安全隐患。

2 相应的设计措施

2.1 对住宅小区的二次供水进行电气控制优化

首先对小区的供水进行基本数据的采集，将小区的居民数量、楼层数、以及小区的规模等基本数据进行统计，通过对辖区内的数据进行统计和分析得出供水的特征以及需求，掌握小区供水的高峰期以及低谷期等，根据得出的基础数据进行控制系统的设计。其次，根据设计的控制系统的要求对该小区进行垂直分区，并将

最大用水量进行计算，根据算出的最大用水量计算小区的扬程以及流量，配合选择相应扬程以及流量的水泵。后根据水泵的参数进行电机的选择，对两者进行配合分析及计算，因在供水能力相同的情况下，电机以及水泵两者之间的参数会存在一定的差异。最后对控制系统进行合理的设计以及优化，并按照要求对控制电

路和工作流程以及控制单元进行设计，对输出信号以及输入信号的功能进行详细的分析，从而达到对控制系统进行优化的目的。

2.2 概述控制系统

于控制柜中安装电气系统，可采用变频器、PLC、控制设备等，PLC 是二次供水系统中中整个控制系统的核心，主要有液面位置、采集压力、信息处理等作用，对相关信息进行计算并输出，可通过网络接口对系统信息进行处理及传递，为直接对系统进行，其将控制指令传输到变频调速装置上。控制电机转速的元件即变频器，其可直接接受 PLC 的控制从而实现对系统供水的流量和扬程等进行控制，使节能效果达到最佳。接触器、断路器、继电保护等均为电子控制设备，主要以对现场水泵和其他电气设备实现控制，从而控制变频和工频的运行，并实现自动和手动的控制。

2.3 归类 PLC 信号

系统电路由两部分构成，即输入、输出。输入信号主要包括：变频恒压供水系统，使供水的保持持续性，可进行自动和手动控制，利用软启动实现工频下供水。以开关选择方式进行自动和手动控制，将心好输入继电器再传输到 PLC。对信号的传递控制主要采用启动和停止，对整个系统的启动和停止进行控制。传递压力信号，控制系统启停的重要条件为采集压力信号，且为变频、工频转换的输入信号。管道压力信号，由管道压力传感器获得相关压力信号并传输至 PLC，压力显示是通过上位机与通讯系统共同实现，PLC 处理分析后，得到输出控制信号，使变频器的频率改变。变频故障信号，即工频、变频之间转换的启动信号，若发现变频

系统出现故障则工频系统将自动启动。过载信号输入，即系统有过载的情况出现，则有保护信号自动发出。液位信号，采集液面信号并输入 PLC，其进行控制需通过对进水和供水的分析来实现，若水位过低则会导致系统停机。输出信号包括：对变频器和工频运行基础器的控制信号输出，PLC 控制了电动阀开关的启动大小；信号的输出主要由低区及中区进行控制，高区输出三个控制点以及电动机的控制信号；开关量输出，对中间继电器和变频调节等进行控制；模拟其输出量，反馈变频的频率；对变频和工频电机进行停止或者启动，每台电动机均有故障报警器，可提供故障信号。

2.4 分析中区优化控制设计

选择四套机组对中压区域的供水进行控制，工作遵循三用一备的原则，根据小区的实际供水数据进行分析，中区供水设定水压力为 0.9MPa，首先进行恒压供水，变频控制，第一台设备变频启动测定压力值采用压力传感器进行测定，提供变频控制信号给PLC，若在满负荷后用水量供应不足，将会导致出水压力下降，此时第二台电机启动，使出水压力的保持恒定。直至三台设备开始工作。为保障四台设备运行时间相同，应制定为了避免轮换运行模式，可有效避免长期停用的第四台设备出现故障，或是长期使用使用前三台设备而导致寿命降低。设定进水管道的压力为0.15MPa，若主管道的压力比这个限制要低，将会导致设备停机，若压力逐渐恢复，则设备将自动启动。当用水量处于最低峰时，管网压力变大，系统设定将关闭水池的出水阀，进行叠压供水，水池出水的电动阀的开启和关闭由压力大小决定，因此水池内的水呈循环模式；当处于用水高峰时，管网压力较小，则以稳压罐进水和水池供水两种方式进行供水，开关阀门的调节也可根据压力的高低进行，同时以高峰期关闭稳压阀门的方式进行配合，即仅用水池供水，水池水开始大循环，从而使水质保持稳定。若整个管网的压力均低于 0.15MP，系统将关闭稳压罐的进水，同时将水池出水的阀门开启，进行水池供水。

3 结语

综上所述，整体供水模式的改变和供水控制系统的优化是二次供水优化设计的关键，不仅仅是要选择合理供水模式，同时还要根据其的实际要求进行电气控制系统的优化设计，本文中的系统主要由变频器、PLC 等组合而成，从而构成一个智能化的控制系统，可以对整个系统进行智能化的控制，不仅极大地降低了能源的消耗，而且还有效地提高了供水的效率，供水效果十分理想。

参考文献：

[1]郭乃溶，刘志强，刘洪海，等.基于用水规律的住宅二次供水系统优化及节能分析[J].给水排水，2013，39（11）：138-138.

[2]施正奎.探析住宅小区二次供水电气控制系统的优化设计[J].城市建设理论研究：电子版，2015，（10）.