水箱進水電動閥控制策略優(yōu)化

王學軍

上海建工一建集團有限公司 上海 200437

隨著人類文明的日益進步，人們對生活用水的需求日益增大，生活水箱供水的穩(wěn)定性也日益突出。為了保證生活水箱供水的連續(xù)性，必須及時對水箱進行補水，電動閥的使用在建筑中越來越普及。當補水采用電動閥控制時，對進水電動閥的控制顯得尤為重要，電動閥控制的合理性也成為了建筑行業(yè)需要關(guān)心的問題。一個合理穩(wěn)定的電動閥控制體系才能確保供水系統(tǒng)更好地保障人們的日常 需求。

在設(shè)計階段，給排水專業(yè)提出了供水控制的要求，而電氣控制往往由設(shè)備供貨商進行完善設(shè)計，由于涉及多個專業(yè)及設(shè)備供應(yīng)商，一旦相互之間未協(xié)調(diào)到位，則會給設(shè)備的正常運行造成影響。

1 項目概述

某項目位于上海市虹口區(qū)，總建筑面積13萬 m2，地下3層，地上有1棟23層辦公塔樓和1棟4層商業(yè)樓，水泵房設(shè)置在地下3層，由3個原水箱供塔樓、裙房及商場日常用水，每座水箱上各有1個進水管電動閥，此電動閥與水箱液位聯(lián)動。

在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，給排水圖紙中水箱設(shè)計了進水電動閥，但電氣專業(yè)未進行詳細設(shè)計。由于涉及水箱液位、電動閥、水泵控制等的聯(lián)動，系統(tǒng)控制采用樓宇控制系統(tǒng)進行控制。物業(yè)部門根據(jù)現(xiàn)狀及今后的使用情況，對進水電動閥的控制提出了要求，因此需對控制閥的控制進行調(diào)整。經(jīng)過和專業(yè)廠家的協(xié)商以及現(xiàn)場條件的勘查，對生活水箱進水管電動閥控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化。

2 水箱進水電動閥控制問題分析

該工程原水箱進水由市政直接供水，水箱進水管設(shè)電動閥（圖1），通過原水箱液位進行控制。當原水箱處于低水位時，水箱進水電動閥打開，由市政管網(wǎng)對原水箱補水；當原水箱處于高水位時，原水箱進水電動閥關(guān)閉，原水箱停止進水。該電動閥由泵房內(nèi)動力控制箱直接供電，原方案是通過BA系統(tǒng)進行液位監(jiān)測和控制。屋頂水箱由生活水泵從原水箱供水，當原水箱水位處于低液位時，水泵停止向屋頂水箱供水。

圖1 水箱控制原理

在系統(tǒng)調(diào)試過程中，使用單位提出如下問題：

1）水箱進水管電動閥和水箱液位狀態(tài)信號由BA系統(tǒng)監(jiān)視，BA監(jiān)控中心設(shè)置在一層消防控制中心內(nèi)，遠離水泵房，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，工作人員無法在現(xiàn)場進行應(yīng)急處理，給供水系統(tǒng)造成不穩(wěn)定的因素。

2）原設(shè)計生活水箱進水管電動閥直接由配電箱進行供電，BA系統(tǒng)控制啟停，當電動閥發(fā)生故障導致無法關(guān)閉時，水箱滿水溢出，因現(xiàn)場無警報裝置，會造成維保人員巡視時不能及時知曉，也無法及時進行處置。

3）當水箱需進行清洗時，工作人員無法手動暫停水箱供水，不便于進行水箱清洗。

3 系統(tǒng)的調(diào)整及解決方案

針對以上問題，必須對原電動閥的控制方案進行優(yōu)化調(diào)整。通過對原系統(tǒng)原理的分析，是具備系統(tǒng)改造可行性的。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的安裝條件，增設(shè)的控制設(shè)備是有擺放位置的。下面對每一項問題進行了研究，提出了可行性 方案。

3.1 水箱控制系統(tǒng)的調(diào)整

為了解決現(xiàn)場應(yīng)急控制和水箱清洗時手動關(guān)閉的需求，在水箱進水電動閥附近增設(shè)電動閥控制箱，控制箱電源由原電動閥供電電源回路引來，將原系統(tǒng)直接連接到DDC箱的進水電動閥，水箱液位等的信號先連接到電動閥控制箱，再連接到DDC箱。通過增設(shè)的電動閥控制箱來實現(xiàn)水箱供水就地控制，其原理如圖2所示。

圖2 調(diào)整后的水箱控制原理

3.2 增設(shè)超高及超低水位報警警鈴

為了便于巡視維保人員知曉水箱液位情況并且及時作出應(yīng)急措施，在水箱附近增設(shè)2組警鈴，信號由電動閥控制箱引來，警鈴與水箱液位計進行聯(lián)動，監(jiān)視水箱液位狀態(tài)。當水箱液位處于超低水位或超高水位時，及時發(fā)出聲音報警，現(xiàn)場巡視人員能第一時間趕到，避免造成重大設(shè)備損失。

3.3 水箱的液位顯示及傳輸原理

為方便現(xiàn)場直觀監(jiān)視水箱液位及控制，在水箱側(cè)使用了磁翻板液位計[1]，便于巡視人員查看以及定時做好記錄，同時可以提供液位控制信號。液位計工作原理如下：

磁翻板液位計是根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。液位計本體管一側(cè)面上下各有1根聯(lián)通管，側(cè)面管末端裝設(shè)法蘭，通過法蘭可與容器的側(cè)面聯(lián)通管進行相連，形成連通結(jié)構(gòu)，容器內(nèi)的液體通過側(cè)面聯(lián)通管直接流進液位計主導管內(nèi)。根據(jù)聯(lián)通管原理，液位計主導管內(nèi)的液位高度與容器內(nèi)液體的高度一致。液位計主導管內(nèi)設(shè)有浮子，浮子可以隨液位同步升降，浮子內(nèi)有永久磁鋼，前部設(shè)有紅白色磁翻柱，在磁耦合的作用下，前部的磁翻柱隨浮子的上下運動翻轉(zhuǎn)。當液位上升時，翻柱由白色翻轉(zhuǎn)為紅色；當液位下降時，翻柱從紅色翻轉(zhuǎn)為白色，通過翻柱的紅白分界可顯示容器內(nèi)液位的實際高度。通過安裝磁性開關(guān)可以在任意點輸出開關(guān)量信號[2]，并將該信號接到電動閥控制箱。

3.4 電動閥的電氣控制工作原理

原方案進水管電動閥只能通過BA系統(tǒng)進行監(jiān)控，就地不能進行有效控制。原水箱的進水管電動閥與水箱液位計進行聯(lián)動。正常運行時，水箱水位達到高水位時電動閥自動關(guān)閉，水箱水位達到超高水位時通過BA系統(tǒng)自動報警；當水位逐漸下降至低水位時電動閥開啟，當水位下降到超低水位時通過BA系統(tǒng)進行自動報警；當水箱水位超過低水位但不到高水位時電動閥保持開啟狀態(tài)，水箱進水。通過增設(shè)就地控制箱，實現(xiàn)就地手動控制和液位自動控制，在水箱處于超高液位和超低液位時，警鈴就地鳴響，通知巡視人員進行應(yīng)急處理，BA系統(tǒng)起監(jiān)視和遠程報警作用。

3.5 優(yōu)化后的系統(tǒng)分析

經(jīng)過協(xié)調(diào)溝通以及結(jié)合現(xiàn)場實際情況，對電動閥控制系統(tǒng)進行了管線及系統(tǒng)優(yōu)化，形成了水箱進水電動閥控制箱原理（圖3）。

圖3 水箱進水電動閥控制箱原理

在生活水箱附近設(shè)置進水管電動閥控制箱，水箱液位計與控制箱聯(lián)動，控制箱再控制電動閥。在控制箱上設(shè)置水位指示燈、電動閥運行及停止按鈕、電動閥運行及停止指示燈、超低水位警鈴報警器、超高水位警鈴報警器。水箱液位計上設(shè)置4個限位觸點，分別為超低水位信號觸點、低水位信號觸點、高水位信號觸點、超高水位信號觸點。

進水管電動閥控制箱處于自動狀態(tài)時：

1）當水箱水位低于超低水位時，由液位計的超低水位限位觸點提供信號給控制箱，電動閥開啟，控制箱超低水位指示燈亮，并進行超低水位警鈴報警。

2）當水箱水位高于超低水位但低于低水位時，超低水位警鈴報警結(jié)束，電動閥仍在開啟，控制箱低水位指示 燈亮。

3）當水箱水位逐漸上漲，水位高于低水位但未到高水位時，仍持開啟狀態(tài)。

4）當水箱水位達到高水位時，由液位計的高水位限位觸點提供信號給控制箱，電動閥關(guān)閉，控制箱高水位指示燈亮。

5）當水箱水位達到超高水位時，液位計的超高水位限位觸點提供信號給控制箱，電動閥仍為關(guān)閉狀態(tài)，超高水位指示燈亮，水箱進行超高水位警鈴報警。所有液位信號均遠程至BA系統(tǒng)，當水箱液位處于超低液位時，超低水位信號傳至屋頂水箱供水泵控制箱，強制供水泵停止供水。

進水管電動閥控制箱處于手動狀態(tài)時，可手動關(guān)閉水箱進水電動閥，定期對水箱進行放水、檢查、清理。清理結(jié)束后，可手動開啟電動閥補水。

4 結(jié)語

綜上所述，原水箱供水系統(tǒng)存在的問題都得到了妥善解決，保障了整個供水系統(tǒng)能夠高效、順暢地運作，確保了用戶的生活用水能夠更加持續(xù)穩(wěn)定地供應(yīng)，為物業(yè)更好的管理提供了有效的幫助，也為其他項目水箱控制提供了有效的參考。

[1] 陳耀宗,姜文源,胡鶴鈞,等.建筑給水排水設(shè)計手冊[M].北京:中國 建筑工業(yè)出版社,1992.

[2] 中華人民共和國工業(yè)和信息化部.磁浮子液位計:JB/T 12957— 2016[S].北京:機械工業(yè)出版社,2016.