水利資源論文范文參考論如何改善對(duì)高校供水模

　　論文摘要：水泵的控制過(guò)程為簡(jiǎn)單的邏輯控制，開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)需求較少。如果采用繼電器控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則接線較為復(fù)雜，可靠性較低;如果采用通用可編程序控制器(plc)來(lái)實(shí)現(xiàn)，則輸入輸出點(diǎn)數(shù)浪費(fèi)較大，成本較高;如果采用西門子微型可編程序控制器logo!來(lái)實(shí)現(xiàn)，則既能滿足控制要求，又使成本相對(duì)較低，而且具有較高的可靠性，即性價(jià)比高，比較適合本系統(tǒng)。

　　關(guān)鍵詞：高校供水,改造,節(jié)能節(jié)水,可編程控制器

　　1　校園供水存在的問(wèn)題

　　根據(jù)高校用水時(shí)間集中，用水量變化較大的特點(diǎn)，分析了某校園原供水系統(tǒng)存在成本高，可靠性低，水資源浪費(fèi)，管網(wǎng)系統(tǒng)待完善的問(wèn)題。提出以利用自來(lái)水水壓供水為主，水泵提開(kāi)為輔，水泵采用自動(dòng)控制方式的改造思路。并據(jù)此進(jìn)行了管網(wǎng)改造，及利用微型可編程控制器logo!實(shí)現(xiàn)水泵自控，取得了良好的節(jié)能節(jié)水效果。

　　高校校園的供水和一般城市供水相比較為特殊。主要是由于校園內(nèi)學(xué)生住宿區(qū)一般都較為集中，造成了學(xué)生宿舍、食堂的用水十分集中，且用水量較大。而其它建筑物如教室、實(shí)驗(yàn)室、教師住宿區(qū)等的用水量則相對(duì)較少。同時(shí)，用水的時(shí)間性強(qiáng)，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∶00四個(gè)時(shí)間段用水量最大，而其它時(shí)間則用水量一般。某高校的某區(qū)供水方式為：把城市自來(lái)水管網(wǎng)的水源取到蓄水池后，用水泵抽到校園內(nèi)高位水池，再由高位水池向校園管網(wǎng)供水。隨著高校的擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)顯著增多，造成了經(jīng)常性的供水不足，特別是學(xué)生宿舍和食堂最為明顯，影響了學(xué)生和教師的正常生活秩序，同時(shí)該供水方式還存在如下問(wèn)題：

　　(1)供水成本高。由于校園內(nèi)的用水全部采用水泵供水，造成電能的極大浪費(fèi)和機(jī)電設(shè)備的大量損耗。

　　(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為估計(jì)，而且高位水池離水泵房較遠(yuǎn)，無(wú)法做到準(zhǔn)時(shí)開(kāi)機(jī)和停機(jī)。會(huì)造成供水中斷或出現(xiàn)高位水池水位過(guò)高而溢流，電能和水資源造成浪費(fèi)。另外，如果蓄水池水位過(guò)低，還會(huì)造成水泵空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致電能浪費(fèi)和機(jī)電設(shè)備的加速損耗。

　　(3)水資源浪費(fèi)。除水泵不能準(zhǔn)時(shí)停機(jī)而造成的溢流浪費(fèi)外。學(xué)生因高峰期供水中斷，故經(jīng)常打開(kāi)閥門未關(guān)，造成來(lái)水后的浪費(fèi)。很多學(xué)生在上課前或睡覺(jué)前打開(kāi)閥門，用水桶或臉盆接水、貯水，造成來(lái)水后大量溢流，極大地浪費(fèi)了水資源，增大了供水成本。

　　(4)校園管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有缺陷。對(duì)于一般建筑物，如教室、實(shí)驗(yàn)室、教師住宿區(qū)等，本來(lái)城市自來(lái)水的正常供水即可滿足其用水量要求，但采用水泵供水后反而會(huì)出現(xiàn)供水不足的現(xiàn)象。同時(shí)，用水量大的學(xué)生宿舍屋頂水池設(shè)計(jì)偏小，調(diào)節(jié)能力較差。

　　2　改造思路

　　(1)校園供水以自來(lái)水供水為主，水泵供水為輔。由于自來(lái)水采用多廠聯(lián)合供水的方式，并設(shè)有大量的多級(jí)調(diào)節(jié)水池和加壓泵站，對(duì)水壓和水量的調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)。且自來(lái)水對(duì)供電事故的應(yīng)急能力較強(qiáng)，機(jī)電設(shè)備的備用率較高，特別是經(jīng)過(guò)近幾年的管網(wǎng)改造，供水可靠性大大提高。因此，校園供水應(yīng)充分利用自來(lái)水管網(wǎng)所提供的水壓，滿足校園供水中的大部分需要。針對(duì)用水量較大、用水集中、時(shí)間性強(qiáng)的學(xué)生宿舍和食堂，在用水高峰期會(huì)出現(xiàn)供水不足的情況。應(yīng)在自來(lái)水正常供水的情況下，采用水泵供水作為輔助措施，發(fā)揮校園內(nèi)蓄水池、高位水池和屋頂水池的貯水作用。這種供水方式既節(jié)約了大量電能，降低機(jī)電設(shè)備的損耗，獲得良好經(jīng)濟(jì)效益，又提高了供水的可靠性，滿足校園的特殊供水需要。

　　(2)水泵供水采用自動(dòng)控制方式。采用自動(dòng)控制方式雖然會(huì)增加一些投資費(fèi)用，但這部分費(fèi)用與供水中的土建投資和機(jī)電設(shè)備投資相比是很小的。加上現(xiàn)在的自動(dòng)控制裝置技術(shù)成熟，可靠性高，既減少了人為因素的影響，提高了水泵供水的可靠性和準(zhǔn)確性，又可減輕工作人員的工作量，降低能耗和機(jī)電設(shè)備的損耗，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，特別是長(zhǎng)期運(yùn)行，效益更加顯著。對(duì)于自動(dòng)控制裝置的投資，也將因節(jié)水節(jié)能而很快回收。

　　3　具體改造方案

　　3.1　對(duì)校園供水管網(wǎng)進(jìn)行適當(dāng)改造

　　該校園的高位水池地理位置較高，通過(guò)對(duì)該校園附近的自來(lái)水管網(wǎng)壓力進(jìn)行多次實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在自來(lái)水管網(wǎng)壓力最高時(shí)，也不會(huì)造成高位水池溢流。因此，在改造時(shí)設(shè)置一條管路直接把城市供水管網(wǎng)和校園供水管網(wǎng)連接起來(lái)，并在管路上安裝質(zhì)量較好的倒流防止器，只允許水流從城市管網(wǎng)流向校園管網(wǎng)，利用自來(lái)水自身的壓力向校園管網(wǎng)供水，滿足校園供水的大部分需要。而且當(dāng)自來(lái)水管網(wǎng)壓力較高時(shí)(如深夜)，還可實(shí)現(xiàn)各屋頂水池的貯水功能。對(duì)于高位水池，也能完成部分貯水任務(wù)，從而減少水泵的供水量，節(jié)約能耗，降低供水成本。如果在自來(lái)水管網(wǎng)壓力最高時(shí)，會(huì)造成高位水池溢流，則在上述管路改造的基礎(chǔ)上，還需在高位水池的出水干管上增加一個(gè)止回閥，只允許水從高位水池流出。并從城市管網(wǎng)上另引一路水管到高位水池，且用浮球閥控制其進(jìn)水，以防止高位水池溢流。

　　3.2　水泵改為自動(dòng)控制方式

　　在原有的水泵手動(dòng)控制系統(tǒng)中，設(shè)有2臺(tái)水泵，1用1備，但水泵出水干管的口徑是按一臺(tái)水泵運(yùn)行設(shè)計(jì)的。故在改造時(shí)不考慮兩臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行的情況，否則需對(duì)水泵出水干管進(jìn)行增徑改造。又由于水泵功率較大，故原系統(tǒng)配有自耦減壓?jiǎn)?dòng)器，以減小啟停時(shí)的沖擊。

　　根據(jù)原系統(tǒng)的實(shí)際情況，為實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)控制，設(shè)置一套自動(dòng)控制裝置，設(shè)置3個(gè)液位開(kāi)關(guān)，其中2個(gè)安裝于高位水池，1個(gè)安裝于蓄水池。同時(shí)，為了加強(qiáng)水泵的故障判斷，以便及時(shí)修理，在水泵出水干管上設(shè)置一只電接點(diǎn)壓力表，根據(jù)水泵運(yùn)行時(shí)其壓力是否達(dá)到預(yù)定值來(lái)判斷水泵是否出現(xiàn)故障。當(dāng)然，更可靠的判斷方法是設(shè)置示流信號(hào)器，即根據(jù)水泵出水管路上的示流信號(hào)器是否動(dòng)作來(lái)進(jìn)行判斷，但示流信號(hào)器只能用于較小口徑的管路上，且安裝比較麻煩，而采用電接點(diǎn)壓力表的判斷方法既方便又可靠。另外，設(shè)置報(bào)警功能，并將報(bào)警信號(hào)遠(yuǎn)送值班室，以便值班人員對(duì)報(bào)警情況及時(shí)掌握。這樣，根據(jù)水池水位、電接點(diǎn)壓力表的情況來(lái)實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)控制。正常情況下，利用工作泵進(jìn)行供水，當(dāng)工作泵出現(xiàn)故障時(shí)，則利用備用泵進(jìn)行供水，并由自動(dòng)裝置對(duì)工作泵和備用泵進(jìn)行自動(dòng)切換，使設(shè)備得到均衡利用，這對(duì)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命是很有好處的。其供水原理示意見(jiàn)圖1，圖1中的虛線部分為增加內(nèi)容。

　　4　水泵自動(dòng)控制系統(tǒng)

　　4.1　設(shè)備選擇與設(shè)計(jì)

　　水泵的控制過(guò)程為簡(jiǎn)單的邏輯控制，開(kāi)關(guān)量輸入輸出點(diǎn)數(shù)需求較少。如果采用繼電器控制方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，則接線較為復(fù)雜，可靠性較低;如果采用通用可編程序控制器(plc)來(lái)實(shí)現(xiàn)，則輸入輸出點(diǎn)數(shù)浪費(fèi)較大，成本較高;如果采用西門子微型可編程序控制器logo!來(lái)實(shí)現(xiàn)，則既能滿足控制要求，又使成本相對(duì)較低，而且具有較高的可靠性，即性價(jià)比高，比較適合本系統(tǒng)。

　　logo!是西門子通用邏輯控制模塊，是一種微型plc。它集編程、顯示、控制為一體，具有編程方便、抗干擾強(qiáng)、體積小巧、價(jià)位較低的突出優(yōu)點(diǎn)。它具有多種功能，如與、或、非、與非、或非、異或、延時(shí)繼電器、脈沖觸發(fā)器、時(shí)鐘、rs觸發(fā)器、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、日歷觸發(fā)開(kāi)關(guān)等。并有多種型號(hào)，以滿足輸入輸出點(diǎn)數(shù)、電壓等級(jí)、通訊等不同功能的需要。而且軟件編程十分簡(jiǎn)便，可利用操作面板的lcd顯示屏和6個(gè)操作鍵對(duì)功能塊進(jìn)行連接構(gòu)成功能塊圖即可。同時(shí)，運(yùn)行時(shí)可顯示輸入、輸出狀態(tài)、星期、時(shí)間等信息，也可隨時(shí)修改有關(guān)控制參數(shù)。可見(jiàn)，logo!和通用plc相比，具有編程操作簡(jiǎn)單、編程語(yǔ)言易學(xué)、成本較低、參數(shù)顯示和設(shè)置方便等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于點(diǎn)數(shù)較少的邏輯控制場(chǎng)合，特別適合用在單機(jī)或小系統(tǒng)中。

　　根據(jù)水泵的控制要求及報(bào)警要求，控制器具體選為logo!230rcl，它具有12路開(kāi)關(guān)量輸入(230vac)，8路繼電器輸出(230vac，阻性10a，感性3a)，采用230vac供電。如果不設(shè)置報(bào)警功能，控制裝置選擇logo!230rc更適合，它具有6路開(kāi)關(guān)量輸入，4 路繼電器輸出，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)滿足要求。

　　由于自耦減壓?jiǎn)?dòng)器使用380vac的交流接觸器，而logo !230rcl輸出繼電器的電壓要求小于240 v,為此增設(shè)4只質(zhì)量較好的中間繼電器，用于對(duì)電壓等級(jí)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并取消原系統(tǒng)的中間繼電器和時(shí)間繼電器，由logo!直接完成整個(gè)減壓?jiǎn)?dòng)的邏輯過(guò)程，以簡(jiǎn)化接線，減少故障點(diǎn)，提高運(yùn)行可靠性。液位開(kāi)關(guān)和電接點(diǎn)壓力表要選擇質(zhì)量較好的產(chǎn)品。另外，增設(shè)一只空氣開(kāi)關(guān)，用于對(duì)logo!供電的保護(hù)，增設(shè)4顆紅色信號(hào)燈，用于報(bào)警顯示，增設(shè)1只點(diǎn)動(dòng)復(fù)位按鈕，用于對(duì)水泵故障報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行復(fù)位。

　　圖2　硬件接線原理

　　圖2為硬件接線原理圖，其中1sw為蓄水池低限水位，2sw為開(kāi)泵水位，這兩個(gè)水位均采用常閉觸點(diǎn)。3sw為停泵水位，dyl為電接點(diǎn)壓力表輸出觸點(diǎn)，fw為水泵報(bào)警復(fù)位點(diǎn)動(dòng)按鈕觸點(diǎn)，這三個(gè)觸點(diǎn)均采用常開(kāi)觸點(diǎn)。這樣設(shè)置常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)，可使logo!的輸入在大部分工作時(shí)間內(nèi)為無(wú)電壓狀態(tài)，只有短時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)帶電狀態(tài)。中間繼電器1zj，2zj用于1#水泵，3zj，4zj用于2#水泵。報(bào)警指示燈1hd用于 1#水泵故障報(bào)警，2hd 用于2#水泵故障報(bào)警，3hd用于蓄水池水位過(guò)低報(bào)警，4hd 用于高位水池液位開(kāi)關(guān)故障報(bào)警。1jlc為水泵正常運(yùn)行接觸器，2jlc為減壓?jiǎn)?dòng)接觸器，3jlc為星點(diǎn)接觸器。rj為熱繼電器觸點(diǎn)，rd為熔斷器，k1為logo!電源的保護(hù)空氣開(kāi)關(guān)。

　　4.2　軟件設(shè)計(jì)

　　根據(jù)水泵的自動(dòng)控制改造方案及硬件配置情況，利用logo!的顯示屏和操作鍵，對(duì)功能塊進(jìn)行連接，就可完成軟件編程，得到圖3所示的邏輯控制功能塊圖。

　　圖3　邏輯控制功能塊示意

　　當(dāng)高位水池的水位降到開(kāi)泵水位后，工作泵啟動(dòng)，如果工作泵故障，則備用泵啟動(dòng)，當(dāng)水位升到停泵水位后，水泵停止工作;當(dāng)蓄水池水位降到低限水位以下時(shí)，報(bào)警指示燈3hd 點(diǎn)亮，同時(shí)禁止啟動(dòng)水泵，對(duì)于此前已啟動(dòng)的水泵，則立即停止，以防水泵因無(wú)水而空轉(zhuǎn)。當(dāng)高位水池的液位開(kāi)關(guān)出現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤時(shí)，即停泵水位顯示有水，而開(kāi)泵水位顯示無(wú)水，則報(bào)警指示燈4hd點(diǎn)亮，同時(shí)禁止啟動(dòng)水泵，對(duì)于此前已啟動(dòng)的水泵，則立即停止，以防水泵因液位開(kāi)關(guān)故障而誤動(dòng)作。當(dāng)水泵運(yùn)行15 s(根據(jù)試驗(yàn)確定)后，如果電接點(diǎn)壓力表觸點(diǎn)dyl 未閉合，即水泵壓力未達(dá)到預(yù)定值，則說(shuō)明水泵抽水失敗，判斷為水泵故障。此時(shí)，把故障水泵退出運(yùn)行，點(diǎn)亮報(bào)警指示 燈，并進(jìn)行鎖定，直到修復(fù)后，由人工用復(fù)位按鈕fw進(jìn)行復(fù)位，才能再次開(kāi)啟水泵。水泵的減壓?jiǎn)?dòng)邏輯過(guò)程為：logo!的輸出q1(或q3)閉合后，中間繼電器1zj(或3zj)閉合，使交流接觸器3jlc和2jlc閉合，并啟動(dòng)軟件延時(shí)，延時(shí)10 s(根據(jù)自耦減壓?jiǎn)?dòng)器要求設(shè)定)后，1zj(3zj)跳開(kāi)，使 3jlc，2jlc退出運(yùn)行，最后通過(guò)q2(或q4)使中間繼電器2zj(或4zj)閉合，啟動(dòng)交流接觸器1jlc。工作泵和備用泵的自動(dòng)切換功能是利用logo!230rcl的時(shí)鐘功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即在周一凌晨零點(diǎn)至周四中午12點(diǎn)時(shí)間內(nèi)，1#水泵為工作泵，2#水泵為備用泵，而在其它時(shí)間則反過(guò)來(lái);當(dāng)然，也可用運(yùn)行時(shí)間計(jì)時(shí)器或日歷觸發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，logo!的i1～i4輸入信號(hào)均采用軟件延時(shí)方式，延時(shí)時(shí)間為5 s，即要求信號(hào)要能保持5 s以上，才認(rèn)為該輸入存在，以防液面波動(dòng)、壓力脈動(dòng)或其他原因引起的開(kāi)關(guān)抖動(dòng)而導(dǎo)致誤操作。

　　5　結(jié)語(yǔ)

　　在完成以上管路及水泵操作方式改造后，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行實(shí)踐效果明顯，在滿足供水要求的同時(shí)，供水可靠性得到了很大提高，而且節(jié)能、節(jié)水效果十分顯著。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)行一年來(lái)，水泵電耗降低了56%，供水量減少了23%。供水成本大大降低，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，工作人員的工作量也得到了減輕。