住宅小區二次供水電氣控制系統的優化設計

【摘要】隨著住宅小區的大規模的增加，人們的生活水平不
斷提高，住宅小區的供水質量也備受關注，傳統的高能耗運行模
式已無法滿足居民高質量的供水需求，因此，對二次供水系統進
行優化是十分必要的。本文以就“住宅小區二次供水電氣控制系
統的優化設計”為題，旨在探討電氣控制系統優化設計的具體模
式及做法。
【關鍵詞】住宅小區；二次供水；電氣控制系統；優化設計
前言
居民住宅而的二次供水設施主要包括住宅小區內的水池、供
水水箱、水泵、管道、閥門、計量器具及其附屬的其他相關設施，
居民的用水質量與供水設施的好壞有著極大的關系，同時可將一
個城市的供水水平直接體現出來
[1] 。長期以來，由于使用時間長久、
建筑材質問題居民住宅的二次供水的整體水平較低。此外，還因
供水企業與 物業房管部門“ 分割管理” 的體制等體質，使二次
污染的現象發生。由于許多小區仍采用夜間水箱的供水方式進行
供水，嚴重影響了居民的日常供水。本文提出二次供水改造，提
出對此類小區的供水管網和供水系統進行改造優化設計。
1 設計存在問題
1.1 設計方面所存在的問題
一般情況下，大部分小區的公共性建筑以及住宅樓的蓄水池
均為消防及生活混用的蓄水池，且大多為池單格設計，這樣的設
計雖然一方面加大了消防安全系數，但在另一方面也使得水池的
容積過大，水在蓄水池中停留的時間過長使得余氯濃度下降，最
終導致水質難以達到生活飲用水的衛生標準。一部分直接接入地
下污水管道的溢流排空管道會使得污水管內的病菌沿著溢流排空
管道從而進入到蓄水池內；污染池內的水。溢流、通風管口的防
護措施未注明，難以有效防止會對池內造成水質污染的東西，如
老鼠等；因池內的防銹漆附著力較弱，較易脫落，脫落的漆對水
質的影響也較大從而造成水質受到污染
[2] 。
1.2 管理方面所存在的問題
就目前而言，設計單位、自來水公司以及建設單位之間的溝
通以及協調較為欠缺，如二次供水的施工及管理、水池的設計等
問題；關于二次供水的問題在城市供水主管部門也得不到應有的
重視；在設計圖紙的審查方面缺乏專門的機構或人員，并且對施
工過程的監督較為缺乏，在竣工驗收時建設單位也沒有通知自來
水公司派員參加，從而導致其在設計以及施工的過程中存在的問
題對后來的運行造成衛生安全隱患。
2 相應的設計措施
2.1 對住宅小區的二次供水進行電氣控制優化
首先對小區的供水進行基本數據的采集，將小區的居民數量、
樓層數、以及小區的規模等基本數據進行統計，通過對轄區內的
數據進行統計和分析得出供水的特征以及需求，掌握小區供水的
高峰期以及低谷期等，根據得出的基礎數據進行控制系統的設計。
其次，根據設計的控制系統的要求對該小區進行垂直分區，并將
最大用水量進行計算，根據算出的最大用水量計算小區的揚程以
及流量，配合選擇相應揚程以及流量的水泵。后根據水泵的參數
進行電機的選擇，對兩者進行配合分析及計算，因在供水能力相
同的情況下，電機以及水泵兩者之間的參數會存在一定的差異。
最后對控制系統進行合理的設計以及優化，并按照要求對控制電
路和工作流程以及控制單元進行設計，對輸出信號以及輸入信號
的功能進行詳細的分析，從而達到對控制系統進行優化的目的。
2.2 概述控制系統
于控制柜中安裝電氣系統，可采用變頻器、PLC、控制設備等，
PLC 是二次供水系統中中整個控制系統的核心，主要有液面位置、
采集壓力、信息處理等作用，對相關信息進行計算并輸出，可通
過網絡接口對系統信息進行處理及傳遞，為直接對系統進行，其
將控制指令傳輸到變頻調速裝置上。控制電機轉速的元件即變頻
器，其可直接接受 PLC 的控制從而實現對系統供水的流量和揚程
等進行控制，使節能效果達到最佳。接觸器、斷路器、繼電保護
等均為電子控制設備，主要以對現場水泵和其他電氣設備實現控
制，從而控制變頻和工頻的運行，并實現自動和手動的控制。
2.3 歸類 PLC 信號
系統電路由兩部分構成，即輸入、輸出。輸入信號主要包括：
變頻恒壓供水系統，使供水的保持持續性，可進行自動和手動控
制，利用軟啟動實現工頻下供水。以開關選擇方式進行自動和手
動控制，將心好輸入繼電器再傳輸到 PLC。對信號的傳遞控制主要
采用啟動和停止，對整個系統的啟動和停止進行控制。傳遞壓力
信號，控制系統啟停的重要條件為采集壓力信號，且為變頻、工
頻轉換的輸入信號。管道壓力信號，由管道壓力傳感器獲得相關
壓力信號并傳輸至 PLC，壓力顯示是通過上位機與通訊系統共同實
現，PLC 處理分析后，得到輸出控制信號，使變頻器的頻率改變。
變頻故障信號，即工頻、變頻之間轉換的啟動信號，若發現變頻
系統出現故障則工頻系統將自動啟動。過載信號輸入，即系統有
過載的情況出現，則有保護信號自動發出。液位信號，采集液面
信號并輸入 PLC，其進行控制需通過對進水和供水的分析來實現，
若水位過低則會導致系統停機。輸出信號包括：對變頻器和工頻
運行基礎器的控制信號輸出，PLC 控制了電動閥開關的啟動大小；
信號的輸出主要由低區及中區進行控制，高區輸出三個控制點以
及電動機的控制信號；開關量輸出，對中間繼電器和變頻調節等
進行控制；模擬其輸出量，反饋變頻的頻率；對變頻和工頻電機
進行停止或者啟動，每臺電動機均有故障報警器，可提供故障信
號。
2.4 分析中區優化控制設計
選擇四套機組對中壓區域的供水進行控制，工作遵循三用一
備的原則，根據小區的實際供水數據進行分析，中區供水設定水
壓力為 0.9MPa，首先進行恒壓供水，變頻控制，第一臺設備變頻
啟動測定壓力值采用壓力傳感器進行測定，提供變頻控制信號給
PLC，若在滿負荷后用水量供應不足，將會導致出水壓力下降，此
時第二臺電機啟動，使出水壓力的保持恒定。直至三臺設備開始
工作。為保障四臺設備運行時間相同，應制定為了避免輪換運行
模式，可有效避免長期停用的第四臺設備出現故障，或是長期使
用使用前三臺設備而導致壽命降低。設定進水管道的壓力為
0.15MPa，若主管道的壓力比這個限制要低，將會導致設備停機，
若壓力逐漸恢復，則設備將自動啟動。當用水量處于最低峰時，
管網壓力變大，系統設定將關閉水池的出水閥，進行疊壓供水，
水池出水的電動閥的開啟和關閉由壓力大小決定，因此水池內的
水呈循環模式；當處于用水高峰時，管網壓力較小，則以穩壓罐
進水和水池供水兩種方式進行供水，開關閥門的調節也可根據壓
力的高低進行，同時以高峰期關閉穩壓閥門的方式進行配合，即
僅用水池供水，水池水開始大循環，從而使水質保持穩定。若整
個管網的壓力均低于 0.15MP，系統將關閉穩壓罐的進水，同時將
水池出水的閥門開啟，進行水池供水。
3 結語
綜上所述，整體供水模式的改變和供水控制系統的優化是二
次供水優化設計的關鍵，不僅僅是要選擇合理供水模式，同時還
要根據其的實際要求進行電氣控制系統的優化設計，本文中的系
統主要由變頻器、PLC 等組合而成，從而構成一個智能化的控制系
統，可以對整個系統進行智能化的控制，不僅極大地降低了能源
的消耗，而且還有效地提高了供水的效率，供水效果十分理想。
參考文獻：
[1]郭乃溶，劉志強，劉洪海，等.基于用水規律的住宅二次
供水系統優化及節能分析[J].給水排水，2013，39（11）：138-138.
[2]施正奎.探析住宅小區二次供水電氣控制系統的優化設計
[J].城市建設理論研究：電子版，2015，（10）.