水箱进水电动阀控制策略优化

王学军

上海建工一建集团有限公司 上海 200437

随着人类文明的日益进步，人们对生活用水的需求日益增大，生活水箱供水的稳定性也日益突出。为了保证生活水箱供水的连续性，必须及时对水箱进行补水，电动阀的使用在建筑中越来越普及。当补水采用电动阀控制时，对进水电动阀的控制显得尤为重要，电动阀控制的合理性也成为了建筑行业需要关心的问题。一个合理稳定的电动阀控制体系才能确保供水系统更好地保障人们的日常 需求。

在设计阶段，给排水专业提出了供水控制的要求，而电气控制往往由设备供货商进行完善设计，由于涉及多个专业及设备供应商，一旦相互之间未协调到位，则会给设备的正常运行造成影响。

1 项目概述

某项目位于上海市虹口区，总建筑面积13万 m2，地下3层，地上有1栋23层办公塔楼和1栋4层商业楼，水泵房设置在地下3层，由3个原水箱供塔楼、裙房及商场日常用水，每座水箱上各有1个进水管电动阀，此电动阀与水箱液位联动。

在调试中发现，给排水图纸中水箱设计了进水电动阀，但电气专业未进行详细设计。由于涉及水箱液位、电动阀、水泵控制等的联动，系统控制采用楼宇控制系统进行控制。物业部门根据现状及今后的使用情况，对进水电动阀的控制提出了要求，因此需对控制阀的控制进行调整。经过和专业厂家的协商以及现场条件的勘查，对生活水箱进水管电动阀控制系统进行了优化。

2 水箱进水电动阀控制问题分析

该工程原水箱进水由市政直接供水，水箱进水管设电动阀（图1），通过原水箱液位进行控制。当原水箱处于低水位时，水箱进水电动阀打开，由市政管网对原水箱补水；当原水箱处于高水位时，原水箱进水电动阀关闭，原水箱停止进水。该电动阀由泵房内动力控制箱直接供电，原方案是通过BA系统进行液位监测和控制。屋顶水箱由生活水泵从原水箱供水，当原水箱水位处于低液位时，水泵停止向屋顶水箱供水。

图1 水箱控制原理

在系统调试过程中，使用单位提出如下问题：

1）水箱进水管电动阀和水箱液位状态信号由BA系统监视，BA监控中心设置在一层消防控制中心内，远离水泵房，当系统发生故障时，工作人员无法在现场进行应急处理，给供水系统造成不稳定的因素。

2）原设计生活水箱进水管电动阀直接由配电箱进行供电，BA系统控制启停，当电动阀发生故障导致无法关闭时，水箱满水溢出，因现场无警报装置，会造成维保人员巡视时不能及时知晓，也无法及时进行处置。

3）当水箱需进行清洗时，工作人员无法手动暂停水箱供水，不便于进行水箱清洗。

3 系统的调整及解决方案

针对以上问题，必须对原电动阀的控制方案进行优化调整。通过对原系统原理的分析，是具备系统改造可行性的。根据现场设备的安装条件，增设的控制设备是有摆放位置的。下面对每一项问题进行了研究，提出了可行性 方案。

3.1 水箱控制系统的调整

为了解决现场应急控制和水箱清洗时手动关闭的需求，在水箱进水电动阀附近增设电动阀控制箱，控制箱电源由原电动阀供电电源回路引来，将原系统直接连接到DDC箱的进水电动阀，水箱液位等的信号先连接到电动阀控制箱，再连接到DDC箱。通过增设的电动阀控制箱来实现水箱供水就地控制，其原理如图2所示。

图2 调整后的水箱控制原理

3.2 增设超高及超低水位报警警铃

为了便于巡视维保人员知晓水箱液位情况并且及时作出应急措施，在水箱附近增设2组警铃，信号由电动阀控制箱引来，警铃与水箱液位计进行联动，监视水箱液位状态。当水箱液位处于超低水位或超高水位时，及时发出声音报警，现场巡视人员能第一时间赶到，避免造成重大设备损失。

3.3 水箱的液位显示及传输原理

为方便现场直观监视水箱液位及控制，在水箱侧使用了磁翻板液位计[1]，便于巡视人员查看以及定时做好记录，同时可以提供液位控制信号。液位计工作原理如下：

磁翻板液位计是根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。液位计本体管一侧面上下各有1根联通管，侧面管末端装设法兰，通过法兰可与容器的侧面联通管进行相连，形成连通结构，容器内的液体通过侧面联通管直接流进液位计主导管内。根据联通管原理，液位计主导管内的液位高度与容器内液体的高度一致。液位计主导管内设有浮子，浮子可以随液位同步升降，浮子内有永久磁钢，前部设有红白色磁翻柱，在磁耦合的作用下，前部的磁翻柱随浮子的上下运动翻转。当液位上升时，翻柱由白色翻转为红色；当液位下降时，翻柱从红色翻转为白色，通过翻柱的红白分界可显示容器内液位的实际高度。通过安装磁性开关可以在任意点输出开关量信号[2]，并将该信号接到电动阀控制箱。

3.4 电动阀的电气控制工作原理

原方案进水管电动阀只能通过BA系统进行监控，就地不能进行有效控制。原水箱的进水管电动阀与水箱液位计进行联动。正常运行时，水箱水位达到高水位时电动阀自动关闭，水箱水位达到超高水位时通过BA系统自动报警；当水位逐渐下降至低水位时电动阀开启，当水位下降到超低水位时通过BA系统进行自动报警；当水箱水位超过低水位但不到高水位时电动阀保持开启状态，水箱进水。通过增设就地控制箱，实现就地手动控制和液位自动控制，在水箱处于超高液位和超低液位时，警铃就地鸣响，通知巡视人员进行应急处理，BA系统起监视和远程报警作用。

3.5 优化后的系统分析

经过协调沟通以及结合现场实际情况，对电动阀控制系统进行了管线及系统优化，形成了水箱进水电动阀控制箱原理（图3）。

图3 水箱进水电动阀控制箱原理

在生活水箱附近设置进水管电动阀控制箱，水箱液位计与控制箱联动，控制箱再控制电动阀。在控制箱上设置水位指示灯、电动阀运行及停止按钮、电动阀运行及停止指示灯、超低水位警铃报警器、超高水位警铃报警器。水箱液位计上设置4个限位触点，分别为超低水位信号触点、低水位信号触点、高水位信号触点、超高水位信号触点。

进水管电动阀控制箱处于自动状态时：

1）当水箱水位低于超低水位时，由液位计的超低水位限位触点提供信号给控制箱，电动阀开启，控制箱超低水位指示灯亮，并进行超低水位警铃报警。

2）当水箱水位高于超低水位但低于低水位时，超低水位警铃报警结束，电动阀仍在开启，控制箱低水位指示 灯亮。

3）当水箱水位逐渐上涨，水位高于低水位但未到高水位时，仍持开启状态。

4）当水箱水位达到高水位时，由液位计的高水位限位触点提供信号给控制箱，电动阀关闭，控制箱高水位指示灯亮。

5）当水箱水位达到超高水位时，液位计的超高水位限位触点提供信号给控制箱，电动阀仍为关闭状态，超高水位指示灯亮，水箱进行超高水位警铃报警。所有液位信号均远程至BA系统，当水箱液位处于超低液位时，超低水位信号传至屋顶水箱供水泵控制箱，强制供水泵停止供水。

进水管电动阀控制箱处于手动状态时，可手动关闭水箱进水电动阀，定期对水箱进行放水、检查、清理。清理结束后，可手动开启电动阀补水。

4 结语

综上所述，原水箱供水系统存在的问题都得到了妥善解决，保障了整个供水系统能够高效、顺畅地运作，确保了用户的生活用水能够更加持续稳定地供应，为物业更好的管理提供了有效的帮助，也为其他项目水箱控制提供了有效的参考。

[1] 陈耀宗,姜文源,胡鹤钧,等.建筑给水排水设计手册[M].北京:中国 建筑工业出版社,1992.

[2] 中华人民共和国工业和信息化部.磁浮子液位计:JB/T 12957— 2016[S].北京:机械工业出版社,2016.