智能建筑设备自动化系统工程课件6室内给水系统的控制.ppt

1、智能建筑设备自动化系统工程情境二：给排水系统的控制任务2 室内给水系统的控制复习回顾建筑内部给水系统的组成？高层建筑给水系统的竖向分区的意义？内容提要3.1 概述3.2 室内给水系统工艺流程认知3.3 室内给水系统的监控3.4 室内排水系统工艺流程认知3.5 室内排水系统的监控3.6 室内热水供应系统的运行原理及监控3.3 室内给水系统的监控 3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路一个工程问题右图是一个设置水箱及水泵的给水系统工程对象介绍（机电设备的运行流程分析）流程：从原水池取水，通过水泵将水提升到高位水箱，再从高位水箱靠重力向给水管网配水。如何抽象为BA的设计问题?3.3.1 室内给水系

2、统的BAS监控思路将给水系统图抽象为下图为绘制监控原理图做好准备3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路给水系统的监控思路为什么要对给水系统进行监控？（监控需求分析）室内给水的流程？城市管网=蓄水池=经水泵到高位水箱=经给水管网配水，到用户给水系统的技术要求水质达标、水量充足、水压稳定蓄水池的作用和可能存在的问题？储存调节水量，水泵的作用和可能存在的问题？加压，高位水箱的作用和可能存在的问题？稳定水压、储存调节水量，BAS该做哪些3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路给水系统的监控思路综上分析，主要监控需求如下：控制系统对高位水箱水位进行监测，当水箱中水位达到高水位时，水泵停止向水箱供水；当

3、水箱中的水被用到低水位时，水泵再次启动向高位水箱供水。同时，系统监测给水泵的工作状态和故障，当工作泵出现故障时，备用泵自动投入运行。高位水箱给水系统用水是由水箱直接供应，供水压力比较稳定，且有水箱储水，供水较为安全。3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路给水系统的监控思路BAS对给水系统监控思想如下：高位水箱的水位监控分析达到高水位=水泵停止向水箱供水达到低水位=水泵再次启动向高位水箱供水怎么办？在水箱内应设置水位开关，向DDC传送DI信号3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路对水泵的监控DDC对水泵的启停控制，1DO运行状态（是否运行），1DI =共计：2DI、1DO故障报警（是否过载）

4、，1DI此外还可以监测工作模式（手动/自动），1DI地下蓄水池的水位监控主要监控高低水位报警信号，以防止溢流和储水量过少。类似于高位水箱3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路恒压给水系统的监控原理（1）水泵变频调速供水介绍为什么要采用恒压给水系统？高位水箱给水系统的优点缺点？为什么要用变频水泵？当时，在我国城乡供水及水泵抽灌系统中，水泵一旦开始工作，电机便以额定转速运行，并以额定出水量供水，当用水量减少或在用水低谷时，管网压力过高，水龙头（或喷头）和输水管道往往被损坏，使水白白流掉，电能白白耗掉；有些系统通过阀门控制出水量，来减少供水管网压力升高，这样也造成电能与水资源的浪费。变频调速控制的

5、两种模式变频调速控制的两种模式恒压变流量恒压变流量保持管网入口处的水压为恒定值保持管网入口处的水压为恒定值变压变流量变压变流量保持管网最不利点的压力恒定，或在管网入口处按保持管网最不利点的压力恒定，或在管网入口处按运行时段分别设定水压运行时段分别设定水压3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路（2）BAS对变频调速恒压供水系统的监控策略变频调速恒压供水设备若是成套产品=BAS可不直接控制变频调速恒压供水设备不是成套产品控制方法如图3.3.1 室内给水系统的BAS监控思路（2）BAS对变频调速恒压供水系统的监控策略对上图的分析（BAS对变频水泵的控制方法）检测压力：压力传感器=1AI装在水泵出水

6、口干管上，实时采集管网压力信号控制水泵：配电箱=3DI、1DO、1AODDC：通过检测得到的水压值与设定值比较，经DDC内部程序运算，输出AO信号通过变频器控制电源频率，调节水泵的转速，从而达到恒压变量供水的目的。系统用水量增加=水压下降=水泵转速增加反之，则相反系统中设低水位控制器的作用当水池水位降至最低水位时(或消防水位时)，系统自动停机3.3.2 典型给水系统的监控案例分析与3.3.1节的举例类似本讲以课堂练习的形式完成BAS对下图所示给水系统的监控原理图设计，并分析点位设计原因。3.3.2 典型给水系统的监控案例分析3.3.2 典型给水系统的监控案例分析水泵的控制液位的检测运行管理设备

7、运行时间设备定时维修水泵一用一备，轮流起停用电量BAS范围的设备有：配电箱液位开关水流开关点位统计3.3.3 二次接线图设计二次接线图BAS对水泵的监控要通过配电箱（控制箱）来实现配电箱的电路=二次接线图设计二次接线图又称二次回路，是二次设备相互连接的电路图二次接线图二次接线图通常有整体式画法和展开式画法两种。整体式画法将二次设备以较为形象的整体形式表示主要体现构成整套装置所需的二次设备及相互接线关系，不便于阅读和理解其工作原理。一般工程设计常用展开式画法，其接线清晰、易于阅读，便于了解整套装置的动作程序和工作原理。二次接线图展开式原理接线图一般分为电源回路、主电路、控制电路、信号电路进行绘制

8、。图中各电器触头位置都按电路未通电、未受外力作用时的常态位置画出，分析原理时应从触头的常态位置出发。各电器元件不画实际外形图，采用国家规定的统一图例符号。各电器元件不按它们的实际位置画在一起，而是按其线路中所起作用分画在不同电路中，但它们的动作却是相关联的，必须标以相同的文字符号。原理图中有直接电联系的交叉导线连接处要用小黑圆点表示，无直接电联系的交叉导线连接处不画小黑圆点。二次接线图民用建筑最常见的机电设备就是风机、水泵、电梯等，此类设备基本上都是采用低压交流旋转电动机作为动力。对这些设备的控制归根结底就是对电动机进行控制。就以电动机的控制为例来介绍二次接线图的设计方法和要领。电动机都是通过

9、在一次回路中装设控制电器来进行控制的。控制电器一般有接触器、启动器、调速器等。关于电动机一次回路中控制电器的装设要求在通用用电设备配电设计规范(GB 5005593，以下简称通配)中有详细规定，这里不作赘述。电动机的二次回路主要就是针对此类控制电器的控制。二次接线图控制电源每台电动机应有各自的控制电源。并宜接自本台电动机主回路隔离保护电器之后、控制电器之前。这是因为如果多台电动机共用同一路控制电源。则各台电动机的控制回路就不能分割，既不能独立安全检修，而且一旦故障还将同时停机，造成更大损失。但是如果多台电动机共用同一组控制信号，则控制信号的电源应单独引接，而不应接自某台电动机的控制电源。例如一

10、用一备的消防水泵，如将消火栓启泵按钮接在主泵的控制回路中，一旦主泵故障，其电动机主电路保护电器跳闸使控制电源消失。消火栓启泵按钮启泵控制信号的电源也消失，无法使备用泵启动，从而影响消防灭火工作。二次接线图控制电源控制电源应装设隔离电器和短路保护电器，但符合通配第2.6.1条规定可不装设。隔离和短路保护电器可选用螺旋式熔断器或带隔离功能的微型断路器，应装设控制电源指示灯。控制电源及接线方式应防止电动机意外启动或不能停车，这点在通配第2.6.2条及条文说明中有详细解释。因此电动机的控制电源宜采用单相交流220V及以下电压，如果对可靠性要求较高，可采用隔离变压器或不接地的直流电源装置。二次接线图2

11、控制回路控制回路一般是由开关、按钮、信号指示，以及接触器、继电器的线圈和各种辅助触点构成，无论简单或复杂的控制回路，一般均是由各种典型控制电路(如延时电路、联锁电路、顺控电路等)组成。电动机的启动控制电路是其控制电路的主要组成部分。电动机常用的启动方式有全压启动、降压启动和软启动。民用建筑中的风机设备所配电动机一般容量较小，一般采用全压启动。民用建筑中的水泵，特别是高层建筑中的消防水泵和空调供冷系统水泵，往往配用较大容量的电动机，考虑采用降压启动或软启动。二次接线图2 控制回路电动机控制按钮或控制开关，宜装设在电动机附近便于操作和观察的地点。在控制点不能观察到电动机或所拖动的机械时，应在控制点

12、装设指示电动机工作状态的灯光信号或仪表。通配第2.6.4条规定，自动控制或联锁控制的电动机，应有手动控制和解除自动控制或联锁控制的措施，这是保证人身和设备安全的基本规定。实际工程设计中可以通过设置转换开关来实现。二次接线图3 信号回路信号回路设计是各种电气设备能否实现自动控制的关键。信号回路可分为控制信号和反馈信号两类：控制信号回路就是接受各种外部控制指令，对电动机实现控制；反馈信号回路则是通过接通各种声光信号，反映电动机的各种状态。民用建筑中的风机、水泵的自动控制信号一般由楼宇自控系统(BAS)的DDC控制器发出，当为有源信号，只需将其接入信号回路的中间继电器线圈即可。DDC控制器输出的有源

13、控制信号一般是交流24 V。对于无源机械触点控制信号，则应由信号回路提供信号电源。二次接线图3 信号回路无源信号（触点两端没有电压）与有源信号比方说用一个开S控制一个12VDC继电器K的线圈，K的触点两端标1、2。那么：1、开关S的上端接12VDC，下端输出的“信号”就是“有源信号”；2、继电器K动作，1、2触点作为“信号”提供给其它设备，就是“无源信号”（不与电源相关）二次接线图 各种电气设备的运行、故障等状态信号是通过主回路上的接触器、热继电器等控制保护电器的辅助触头的动作来接通信号灯等信号回路。由楼宇自控系统控制的机电设备应提供设备运行、故障及手自动状态等反馈信号。这里有一个容易忽视的问

14、题，有些设计(包括标准图集)直接利用主回路接触器的辅助触头作为外部反馈信号，这种做法有将高电位引入DDC控制器的危险。因为接触器的辅助触头通常装在主触头旁，当主触头分断感性负载电路(特别是大容量电动机)时，会产生电弧，强烈的电弧产生的电磁干扰会在辅助触头构成的二次回路中产生较高的感应电势，干扰甚至烧毁二次回路中的电子器件。二次接线图4 二次回路线号及端子排图二次接线图中每一个电气接点都应有接线编号，这是为了便于施工接线和查找故障点。线号的编写通常是从上至下、由左至右依次编写，编号可依次递增。所有的外接控制和反馈信号都应接至端子排上，端子排图应注明接线编号以及控制箱内所连接的电器元件标号。二次接

15、线图5 二次回路电器元件的选择电动机二次回路常用的控制元件有各种继电器、按钮、转换开关、信号灯等，应根据控制工艺的要求正确选用安全、可靠、节能的产品，选用时应仔细研读产品技术资料。近年来随着全社会节能减排意识的提高。变频器、软启动器等电机控制器也越来越广泛地运用到民用建筑中来。此类控制电器功能完善，自动化程度高。二次接线也较简单，设计时首先要仔细阅读设备产品资料。可编程控制器(PLC)已广泛运用于各种过程控制当中。二次接线图 总之，电气二次接线图的设计是个细活，要求设计人员首先要理解整个工艺过程和控制需求，掌握各种逻辑算法。了解各种控制电器的功能和参数。刚开始设计时不妨借鉴标准图集或成熟的设计

16、，但一定要自己动手绘制才能真正理解和吸收，通过不断的补充完善，可以作为自己的标准图，运用到后续工程的设计当中，一劳永逸。好的二次图设计往往也能完善和优化一次图的设计，全面提高电气设计水平。3.3.3 二次接线图设计二次接线图DDC对水泵的监控点位DDC对水泵的监控点位有1DO、2DI即：DDC通过1路DO通道实现对水泵的启停控制，通过1路DI通道实现对水泵运行状态的监测，通过另1路DI通道实现对水泵故障状态的监测。每台水泵的二次接线图设计思路水位信号通过DI通道送入现场控制器，现场控制器通过1路DO通道控制水泵的启停将给水泵主电路上交流接触器的辅助触点作为开关量输入信号，接到DDC的DI输入通道上监测水泵运行状态水泵主电路上热继电器的辅助触点信号(1路DI信号)，提供电机水泵过载停机报警信号二次接线图万能转换开关对手动、自动、停止三档控制形式的选择二次接线图的“DDC控制”部分二次接线图的“DDC返回信号”部分任务2总结作业：工作页3恭喜完成任务1！恭喜完成任务2！