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高校校园供水方式的改造实践

高校校园供水方式的改造实践

1 校园供水存在的问题

  高校校园的供水和一般城市供水相比较为特殊。主要是由于校园内学生住宿区一般都较为集中,造成了学生宿舍、食堂的用水十分集中,且用水量较大。而其它建筑物如教室、实验室、教师住宿区等的用水量则相对较少。同时,用水的时间性强,一般在早上6∶00~8∶00,中午11∶00~2∶00,下午5∶00~7∶00,晚上9∶00~10∶00四个时间段用水量最大,而其它时间则用水量一般。某高校的某区供水方式为:把城市自来水管网的水源取到蓄水池后,用水泵抽到校园内高位水池,再由高位水池向校园管网供水。随着高校的扩招,学生人数显著增多,造成了经常性的供水不足,特别是学生宿舍和食堂最为明显,影响了学生和教师的正常生活秩序,同时该供水方式还存在如下问题:

  (1)供水成本高。由于校园内的用水全部采用水泵供水,造成电能的极大浪费和机电设备的大量损耗。

  (2)供水可靠性低。由于水泵采用人工操作方式,高位水池的水位只能靠人为估计,而且高位水池离水泵房较远,无法做到准时开机和停机。会造成供水中断或出现高位水池水位过高而溢流,电能和水资源造成浪费。另外,如果蓄水池水位过低,还会造成水泵空转,导致电能浪费和机电设备的加速损耗。

  (3)水资源浪费。除水泵不能准时停机而造成的溢流浪费外。学生因高峰期供水中断,故经常打开阀门未关,造成来水后的浪费。很多学生在上课前或睡觉前打开阀门,用水桶或脸盆接水、贮水,造成来水后大量溢流,极大地浪费了水资源,增大了供水成本。

  (4)校园管网系统设计有缺陷。对于一般建筑物,如教室、实验室、教师住宿区等,本来城市自来水的正常供水即可满足其用水量要求,但采用水泵供水后反而会出现供水不足的现象。同时,用水量大的学生宿舍屋顶水池设计偏小,调节能力较差。

2 改造思路

  (1)校园供水以自来水供水为主,水泵供水为辅。由于自来水采用多厂联合供水的方式,并设有大量的多级调节水池和加压泵站,对水压和水量的调节能力较强。且自来水对供电事故的应急能力较强,机电设备的备用率较高,特别是经过近几年的管网改造,供水可靠性大大提高。因此,校园供水应充分利用自来水管网所提供的水压,满足校园供水中的大部分需要。针对用水量较大、用水集中、时间性强的学生宿舍和食堂,在用水高峰期会出现供水不足的情况。应在自来水正常供水的情况下,采用水泵供水作为辅助措施,发挥校园内蓄水池、高位水池和屋顶水池的贮水作用。这种供水方式既节约了大量电能,降低机电设备的损耗,获得良好经济效益,又提高了供水的可靠性,满足校园的特殊供水需要。

  (2)水泵供水采用自动控制方式。采用自动控制方式虽然会增加一些投资费用,但这部分费用与供水中的土建投资和机电设备投资相比是很小的。加上现在的自动控制装置技术成熟,可靠性高,既减少了人为因素的影响,提高了水泵供水的可靠性和准确性,又可减轻工作人员的工作量,降低能耗和机电设备的损耗,获得良好的经济效益,特别是长期运行,效益更加显著。对于自动控制装置的投资,也将因节水节能而很快回收。


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Re:楼主

根据水泵的控制要求及报警要求,控制器具体选为LOGO!230RCL,它具有12路开关量输入(230VAC),8路继电器输出(230VAC,阻性10A,感性3A),采用230VAC供电。如果不设置报警功能,控制装置选择LOGO!230RC更适合,它具有6路开关量输入,4 路继电器输出,其输入输出点数满足要求。

  由于自耦减压启动器使用380VAC的交流接触器,而LOGO !230RCL输出继电器的电压要求小于240 V,为此增设4只质量较好的中间继电器,用于对电压等级进行转换,并取消原系统的中间继电器和时间继电器,由LOGO!直接完成整个减压启动的逻辑过程,以简化接线,减少故障点,提高运行可靠性。液位开关和电接点压力表要选择质量较好的产品。另外,增设一只空气开关,用于对LOGO!供电的保护,增设4颗红色信号灯,用于报警显示,增设1只点动复位按钮,用于对水泵故障报警状态进行复位。


  图2 硬件接线原理

  图2为硬件接线原理图,其中1SW为蓄水池低限水位,2SW为开泵水位,这两个水位均采用常闭触点。3SW为停泵水位,DYL为电接点压力表输出触点,FW为水泵报警复位点动按钮触点,这三个触点均采用常开触点。这样设置常开和常闭触点,可使LOGO!的输入在大部分工作时间内为无电压状态,只有短时间内会出现带电状态。中间继电器1ZJ,2ZJ用于1#水泵,3ZJ,4ZJ用于2#水泵。报警指示灯1HD用于 1#水泵故障报警,2HD 用于2#水泵故障报警,3HD用于蓄水池水位过低报警,4HD 用于高位水池液位开关故障报警。1JLC为水泵正常运行接触器,2JLC为减压启动接触器,3JLC为星点接触器。RJ为热继电器触点,RD为熔断器,K1为LOGO!电源的保护空气开关。

4.2 软件设计

  根据水泵的自动控制改造方案及硬件配置情况,利用LOGO!的显示屏和操作键,对功能块进行连接,就可完成软件编程,得到图3所示的逻辑控制功能块图。


图3 逻辑控制功能块示意

  当高位水池的水位降到开泵水位后,工作泵启动,如果工作泵故障,则备用泵启动,当水位升到停泵水位后,水泵停止工作;当蓄水池水位降到低限水位以下时,报警指示灯3HD 点亮,同时禁止启动水泵,对于此前已启动的水泵,则立即停止,以防水泵因无水而空转。当高位水池的液位开关出现逻辑错误时,即停泵水位显示有水,而开泵水位显示无水,则报警指示灯4HD点亮,同时禁止启动水泵,对于此前已启动的水泵,则立即停止,以防水泵因液位开关故障而误动作。当水泵运行15 s(根据试验确定)后,如果电接点压力表触点DYL 未闭合,即水泵压力未达到预定值,则说明水泵抽水失败,判断为水泵故障。此时,把故障水泵退出运行,点亮报警指示 灯,并进行锁定,直到修复后,由人工用复位按钮FW进行复位,才能再次开启水泵。水泵的减压启动逻辑过程为:LOGO!的输出Q1(或Q3)闭合后,中间继电器1ZJ(或3ZJ)闭合,使交流接触器3JLC和2JLC闭合,并启动软件延时,延时10 s(根据自耦减压启动器要求设定)后,1ZJ(3ZJ)跳开,使 3JLC,2JLC退出运行,最后通过Q2(或Q4)使中间继电器2ZJ(或4ZJ)闭合,启动交流接触器1JLC。工作泵和备用泵的自动切换功能是利用LOGO!230RCL的时钟功能来实现的,即在周一凌晨零点至周四中午12点时间内,1#水泵为工作泵,2#水泵为备用泵,而在其它时间则反过来;当然,也可用运行时间计时器或日历触发开关来实现。另外,LOGO!的I1~I4输入信号均采用软件延时方式,延时时间为5 s,即要求信号要能保持5 s以上,才认为该输入存在,以防液面波动、压力脉动或其他原因引起的开关抖动而导致误操作。



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