建筑给排水设备监控系统

第四章建筑给排水设备监控系统（巩学梅）第一节建筑给排水基本知识一、建筑给排水概述•1、建筑给排水的概念•无论多层建筑还是高层建筑，给排水设备都是必不可少的设施组成。在多层建筑中，给水主要靠市政管道压力供水，而污废水也可以直接排到室外，所以给排水设备较少控制。针对本书的建筑设备监控案例，本章主要介绍高层建筑的给排水设备及其监控。2、高层建筑给排水的特点•在高层建筑物中，给水排水系统的特点：•●高层建筑物内人数众多，对生活卫生及保安防火设施要求较为严格，因此必须具有标准较高的给水排水系统，以保证给水排水的安全、可靠，使人们在良好的环境中学习、工作和生活。•●高层建筑物的高度高，造成给水管道内的静压力较大。过大的水压力，不但影响使用、浪费水量而且增加维修工作量。为此对给水系统、热水系统及消防给水系统必要时需进行竖向分区。•●高层建筑物发生火灾的因素很多，一旦着火，具有火势猛、蔓延快、扑救不易、人员疏散也极困难的特点，因此高层建筑物火灾常造成生命财产的巨大损失。一般城市消防车仅能扑灭6层以下建筑物的火灾，当高度超过6层以上时，要求建筑物内消防系统须有自救能力，为此高层建筑物要设置独立的消防供水系统。•●高层建筑物内设备复杂，各种管道交错，必须搞好综合布置，要求不渗不漏；另外高层建筑物对防震、防沉降、防噪声等要求也较高，因此在给水排水工程设备中还需要考虑抗震、防噪声等措施。鉴于以上情况，要求高层建筑物的给水排水工程的规划、设计、使用的材料和设备及施工等方面比一般建筑物都高，必须全面规划、相互协作，做到技术先进，经济合理，工程安全可靠。二、几种给水系统介绍高层建筑物的高度高，一般城市管网中的水压力不能满足用水要求，除了最下几层可由城市管网供水外，其余上部各层均需加压供水。由于供水的高度增大，直接供水时，下部低层的水压将过大，过高的水压对使用、材料设备、维修管理均将不利，为此必须进行合理竖向分区供水。分区的层数或高度，应根据建筑物的性质、使用要求、管道材料设备的性能、维修管理等条件，结合建筑物层数划分。在进行竖向分区时，还应考虑低处卫生器具及给水配件处的水压力，在住宅、旅馆、医院等居住性建筑物中，供水点水压力一般为300～350kPa；在办公楼等公共建筑物可以稍高些，可采用350—400kPa的压力限值。为了节省能量，应充分利用室外管网的水压，在最低区可直接采用城市管网供水，并将大用水户如洗衣房、餐厅、理发室和浴室等布置在低区，以便由城市管网直接供水，充分利用室外管道压力，可以节省电能。根据建筑物给水要求、高度和分区压力等情况，进行合理分区，然后布置给水系统。给水系统的形式有多种，各有其优缺点，但基本上可划分为两大类，即高位水箱给水系统和气压给水或水泵直接给水系统。1．高位水箱给水系统•高位水箱给水系统用水是以水泵将水提升到最高处水箱中，由水箱直接供应，供水压力比较稳定，且有水箱储水，供水较为安全。但水箱重量很大，增加建筑物的负荷，占用楼层的建筑物面积。这种系统的特点是，以重力向给水管网配水，如图2-4-1所示。图2-4-1高位水箱给水系统图2．气压给水系统•考虑到重力给水系统的种种缺点，为此，可考虑气压供水系统。即不在楼层中或屋顶上设置水箱，仅在地下室或某些空余之处设置水泵机组、气压水箱(罐)等设备，利用气压来满足建筑物的供水需要。•水泵-气压水箱(罐)给水系统是以气压水箱(罐)代替高位水箱，而气压水箱可以集中于地下室水泵房内，这样可以避免楼房设置水箱的缺点，如图2-4-2所示。气压水箱需用金属制造，投资较大，且运行效率较低，还需设置空气压缩机为水箱补气，因此耗费动力较多。目前大多采用密封式弹性隔膜气压水箱（罐），可以不用空气压缩机补气，既可节省电能又可防止空气污染水质，有利于优质供水。图2-4-2气压装置供水系统3．水泵直接给水系统•以上所讨论的给水系统，无论是用高位水箱的，还是气压水箱的，均为设有水箱装置的系统。设水箱的优点是预储一定水量，供水直接可靠，尤其对消防系统是必要的。但存在着上述很多缺点，因此有必要研究无水箱的水泵直接供水系统。这种系统可以采用自动控制的多台水泵并联运行，根据用水量的变化，开停不同水泵来满足用水的要求，以利节能。如采用计算机控制更为理想。如图2-4-3所示。图2-4-3水泵直接给水系统•水泵直接供水，较节能的方法是采用调速水泵供水系统，即根据水泵的出水量与转速成正比关系的特性，调整水泵的转速而满足用水量的变化。•无水箱的水泵直接给水系统，最好是用于水量变化不太大的建筑物中。因为水泵必须长时间不停地运行。即便在夜间，用水量很小时，也将消耗动力，且水泵机组投资较高，需要进行技术经济比较后确定之。•以上是几个比较有代表性的给水系统，如何选用，应根据使用要求、用水量的大小、建筑物结构情况以及材料设备供应等具体条件全面考虑。在用水安全可靠的前提下，考虑技术上先进，经济上合理的给水系统。三、排水系统组成建筑物排水系统主要由集水坑(池)、排水泵（排污泵）和排水管道组成。生活污水或废水经排水管道到集水坑(池)，再由排水泵（排污泵）排至市政排水管道。如图2-4-4所示。图2-4-4排水系统组成示意图第二节建筑给排水设备监控系统的原理及组成一、不同方式给水系统的监控1．高位水箱给水系统的监控►1．高位水箱给水系统的监控这种系统的特点是以水泵将水提升到最高处水箱中，以重力向给水管网配水，如图2-4-5所示。在此系统中监控内容如下：a.对楼顶水池(箱)水位进行监测,当高/低水位超限时报警；b.根据水池(箱)的高／低水位控制水泵的停／启；c.监测给水泵的工作状态和故障，当工作使用水泵出现故障时，备用水泵需自动投入工作。图2-4-5高位水箱给水系统监控原理图2．气压给水系统水泵-气压水箱(罐)给水系统是以气压水箱(罐)代替高位水箱，靠气压水箱的压力为建筑供水。如图2-4-6所示，在此系统中监控内容如下：a.对气压水箱(罐)水位进行监测，当高/低水位超限时报警；b.根据气压水箱(罐)的高／低水位控制水泵的停／启；c.如果控制有要求，监测给水泵的工作状态和故障；d.对气压水箱(罐)压力进行监测，控制空压机的启停。图2-4-6气压装置供水系统监控原理图3．水泵直接给水系统水泵直接供水，较节能的方法是采用调速水泵供水系统，即根据水泵的出水量与转速成正比关系的特性，调整水泵的转速而满足用水量的变化。如图2-4-7所示，在此系统中监控内容如下：a.对供水总管的压力进行监测，通过变频器控制水泵的转速；b.如果控制有要求，监测给水泵的转速和故障。图2-4-7水泵直接给水系统监控原理图4．典型给水监控系统举例►建筑物中的生活给水系统可以由高位(屋顶)水箱、生活给水泵和低位(或地下)蓄水池等构成。生活给水系统监控原理如图2-4-8所示。图2-4-8典型生活给水系统监控原理图(1)生活泵启／停控制►生活泵启／停由水箱和蓄水池水位自动控制。生活水箱设有4个水位，即溢流水位、最低报警水位、生活泵停泵水位和生活泵启泵水位。DDC根据水位开关送人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投入运行；当高位水箱液面高于停泵水位或蓄水池液面达到停泵水位时，DDC送出信号自动停止生活泵。当工作泵发生故障时，备用泵自动投入运行。自动显示水泵启／停状态。(2)检测及报警►当高位水箱(或蓄水池)液面高于溢流水位时，自动报警；当液面低于最低报警水位时，自动报警。但蓄水池的最低报警水位并不意味着蓄水池无水，为了保障消防用水，蓄水池必须留有一定的消防用水量。发生火灾时，消防泵启动，如果蓄水池液面达到消防泵停泵水位，将发生报警。水泵发生故障自动报警。(3)设备运行时间累计、用电量累计►累计运行时间，为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间，自动确定作为运行泵或是备用泵。对于超高层建筑物，由于水泵扬程限制，则需采用接力泵及转输水箱。二、排水系统的监控高层建筑物的排水系统必须通畅，保证水封不受破坏。有的建筑物采用粪便污水与生活废水分流，避免水流干扰，改善环境卫生条件。建筑物一般都建有地下室，有的深入地面下2～3层或更深些，地下室的污水常不能以重力排除，在此情况下，污水集中于污水集水坑(池)，然后用排水泵将污水提升至室外排水管中。污水泵应为自动控制，保证排水完全。建筑物排水监控系统的监控对象为集水坑(池)和排水泵。排水监控系统的监控内容有：a.污水集水坑(池)和废水集水坑(池)水位监测及超限报警。b.根据污水集水坑(池)与废水集水坑(池)的水位，控制排水泵的启／停。当集水坑(池)的水位达到高限时，联锁启动相应的水泵；当水位高于报警水位时，联锁启动相应的备用泵，直到水位降至低限时联锁停泵。c.排水泵运行状态的检测以及发生故障时报警。d.累计运行时间，为定时维修提供依据，并根据每台泵的运行时间，自动确定作为工作泵或是备用泵。建筑物排水监控系统通常由水位开关、直接数字控制器(DDC)组成，如图2-4-9所示。图2-4-9给排水监控系统原理图第三节招标实例中建筑给排水设备监控系统点位设计一、实例中的给排水设备统计•结合附录图纸，统计冷热源设备如表2-4-1。二、给排水设备监控点位计算•1、给排水设备监控功能•自动监测生活水池、消防水池的液位信号，超高，低水位报警，并自动启动相应水泵。•自动监测集水井的液位信号，超高液位超限时报警，并自动启动潜水排水泵排水。•自动监测生活给水泵、潜水排水泵的运行状态和故障信息，并可按照设备的累积运行时间，实现设备的轮流运行，提高设备的使用寿命。消防稳压泵、消防泵、喷淋泵的运行状态和故障信息原则上只监不控，本工程BA对消防设备不做考虑，BA系统通过网关与消防系统联动。•系统可根据每台生活给水泵的运行时间，自动确定运行泵和备用泵。2、给排水系统监控点位确定•根据以上监控功能，画本工程监控原理图如图2-4-10所示，确定给排水系统的监控点位如下：•a.集水井、生活水池、消防水池的超高/低水位报警监视（DI），每个水池超高/低水位各占一个DDC的DI点；•b.生活变频泵组进行启停控制（DO），并且在变频柜中取变频泵频率信号进行监视（AI），两个泵组有2个DO点，2个AI点；•c.排水泵组进行启停控制（DO），并且在电控箱中取运行状态信号（DI）和故障状态（DI）进行监视，几台泵有几个启停控制DO点，几个运行状态信号DI点，几个故障状态DI点；例如，有24台排水泵，就需要DDC提供24个启停控制DO点，24个运行状态信号DI点，24个故障状态DI点。图2-4-10给排水系统监控原理图表2-2-2给排水系统的监控点位表小结本章首先介绍了建筑给排水系统的概念，给水系统的工作原理，高位水箱给水系统、气压给水系统、水泵直接给水系统的系统组成，建筑排水系统的工作原理和组成，大家要理解这些基本知识作为控制的指导依据。本章重点介绍的是不同方式给水系统的监控，。这里要理解并熟悉监控原理、能够根据监控功能要求绘制监控原理图，并且写出监控点位表，为设计的下一步配置设备清单，绘制施工图做准备。思考与练习1、在高层建筑物中，给水排水系统有哪些特点？2、给水系统基本上可划分为哪两大类？3、建筑物排水系统主要由哪些部分组成。？4、高位水箱给水系统的监控内容有哪些？5、气压给水系统的监控内容有哪些？6、水泵直接给水系统的监控内容有哪些？7、高层建筑物的排水系统的监控内容有哪些？8、简述由三台泵组成的变频泵组的起停过程。