给排水自动化仪表与设备.ppt

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1、建筑给排水工程建筑给排水工程给排水概论自动控制基础知识自动化仪表与设备控制系统调节分类 过程参数检测仪表n 水质参数：水温；PH值；电导率；浊度n 系统工作参数：压力；流量；液位 过程控制仪表n 以微电脑为核心：微机控制系统；PLC；DSP等n 常规控制仪表：各种电动、气动组合仪表 执行设备：n 水泵、电磁阀、调节阀、变频调速器 其它机电设备：n 交流接触器、继电器、记录仪检测技术基础概念： 利用各种物理、化学效应，选择合适的装置(传感器)与方法，将生产、科研和生活等各方面的有关信息通过测量并进行相应处理从而赋予定性或定量结果的过程称为检测技术组成： 广义传感器：传感；变送；显示性能指标： 范

2、围；量程；零点、量程迁移；灵敏度；分辨率；误差；精度；重复性；再现性；漂移；可靠性发展方向 微型、新型、智能微型、新型、智能 典型水质检测仪表 pH值是最常用水质指标之一.表示水的酸碱性指标pH测量原理 氢离子活度的负对数: pH=-lgapH值检测仪表 测量方法：电位电极法玻璃pH电极氯化银电极典型水质检测仪表电导率检测仪表 作用：测定水和溶液的电导，可以了解水被杂质污染的程度和溶液中所含盐分或其它离子的量。 由于电解质在水溶液中以带电离子的形式存在，因此溶液具有导电的性质，其导电能力的强弱称为电导度，简称为电导。 水的电导率：电流通过横截面积各为1cm2相距1cm的两电极之间水样的电导。取

3、决于离子性质和浓度、溶液温度和粘度等 测量原理 对于特定的电导仪，有确定的电极常数Q。根据此电极常数Q和在此条件下测得的溶液的电导S便可算出溶液的电导率k。典型水质检测仪表平衡电桥式电导仪312xRRRR电阻分压式电阻分压式mmxmEERRR11mxmmEkREER典型水质检测仪表电流测量式电导仪电导仪典型水质检测仪表浊度:n 溶解于水的各种杂质，颗粒大小超过10-6mm，如有机物质、细菌、藻类、油脂、黏土、砂等不溶解物，会影响水的透明度，造成光学的综合现象，使人在视觉上呈有浑浊的印象. 度量这一光学现象的指标即浊度. n 给水排水工程中，在评价水源、选择处理方法、生产过程控制和水质检验等各方

4、面都需要对浊度做严格和精密的测量。n 浊度的高低直接关系到供水水质，据有关医学数据统计表明，出厂水的浊度降低，水中的细菌也按比例下降，特别是需要高余氯才能灭活的病毒在相当程度上是随着浊度的降低而降低的浊度检测仪表典型水质检测仪表浊度检测仪表 目前各种类型的浊度仪，全是利用光电光度法原理制成的。 悬浊液体是光学不均匀性很显著的分散物质。当光线通过这种液体时，会在光学分界面上产生吸收、反射、散射等光学现象。 由于这些光学现象，当射入试样水的光束强度固定时，透过水样后的光束强度或散射光的强度将与悬浊物的成分、浓度等形成函数关系。根据比尔朗伯定律和雷莱方程式，可提出如下的函数式： 通过光电效应又可将光

5、束强度转换为电流的大小，用以反映浊度。这就是当前各类浊度仪的基本工作原理 按照浊度测定方法来分类，可以分为：(1)透射光测定法，(2)散射光测定法；(3)透射光和散射光比较测定法；(4)表面散射光法浊度检测仪表典型水质检测仪表 此方法是把试样水溢流，往溢流面照射斜光，在上方测定散射光的强度来求出浊度n 水体中污染物的浓度，随环境条件的不同而变化，要及时监测水体水质情况，需要建立基于计算机控制的水质连续监测系统，才能获得具有代表性的水质数据。水质检测系统由一个监测中心(总站)、若干个固定监测站(子站)和信息、数据传输系统组成水质自动监测系统 中心站是指挥中心，由功能齐全的微型计算机系统和联络用的

6、无线电台组成 任务：向子站发布各种工作指令，管理子站的工作；按规定的时间收集各子站的监测数据，并将其处理 子站由水样采集装置、检测仪表、微型计算机和本站电台组成。 任务：接受总站的工作指令，对各种监测项目自动进行检测；将测得的监测数据作必要处理、短暂的存贮，并传输给中心站 子站数量和地址的选择：n工矿企业:子站设在工业废水的排放口、污水处理系统的排放口n水域：需要监测的是流经城市和工业区前后的一段。子站一般设在主要污染部分的上游（污染前的水质情况）、主要污染部分（对河流污染程度）、主要污染部分的下游（水的自净情况和带给下游的污染物浓度）监测站点选定水质自动监测系统水质自动监测系统监测项目和方法

7、流量检测仪表体积流量：容积式、差压式(节流、浮子)、速度式(超声波、电磁、叶轮)质量流量：科里奥利式质量流量计；热式质量流量计压力检测仪表压力计（波纹管、弹簧管压力计）压力传感器：电阻、电容、霍尔等液位检测仪表静压式、浮力式、电容式、超声波式工作参数在线检测仪表执行设备泵：往复泵；离心泵 阀：电磁阀；调节阀往复泵 结构及工作原理 说明：p 以压力能形式向液体提供能量以压力能形式向液体提供能量p 单动泵：活塞往复运动一次；单动泵：活塞往复运动一次；吸、排液交替进行各一次，输吸、排液交替进行各一次，输送液体不连续送液体不连续p 双动泵：两侧都装有阀室双动泵：两侧都装有阀室p 为了耐高压，活塞和连杆

8、往往为了耐高压，活塞和连杆往往用柱塞代替用柱塞代替执行设备往复泵 流量 理论值： 实际值：60TQA s n TQQ两个特性：不均匀性；固定性 调节p 用旁路阀调节流量：泵的送液量不变，部分液体流回贮池用旁路阀调节流量：泵的送液量不变，部分液体流回贮池p 改变电机转速：从而改变隔膜或柱塞改变电机转速：从而改变隔膜或柱塞往复运行速度往复运行速度的方式或的方式或改变改变冲程长度冲程长度，即调节行程百分比的方式进行。这两种方式，即调节行程百分比的方式进行。这两种方式都易于实现自动控制，而且在被调参数与输出之间具有良好都易于实现自动控制，而且在被调参数与输出之间具有良好的线性关系：的线性关系：Q输出流

9、量 a特性常数n电机转速 H行程百分比anHQ 执行设备往复泵n计量泵：计量泵： 利用电机带动偏心轮利用电机带动偏心轮从而实现柱塞的往复从而实现柱塞的往复运动。偏心轮的偏心运动。偏心轮的偏心度可以调整，柱塞的度可以调整，柱塞的冲程就发生变化，以冲程就发生变化，以此来实现流量的调节。此来实现流量的调节。主要应用在要求精确主要应用在要求精确输送液体至某一设备输送液体至某一设备的场合。的场合。n 隔膜泵： 主要用于输送腐蚀性液体和含有固体悬浮物的液体离心泵组成及工作原理组成及工作原理执行设备灌入式启动（灌入式启动（）:泵轴低于贮水池泵轴低于贮水池最低水位最低水位吸入式启动吸入式启动泵轴高于贮水池泵轴

10、高于贮水池最高水位最高水位真空泵离心泵分类分类执行设备直吸式直吸式断流式断流式A.A.可充分利用外网水压；可充分利用外网水压；B. B. 不易产生二次污染；不易产生二次污染；C. C. 影响周围用户用水。影响周围用户用水。A. A. 不能充分利用外网水压；不能充分利用外网水压；B. B. 易产生二次污染；易产生二次污染；C. C. 不影响周围用户用水不影响周围用户用水离心泵分类分类执行设备 离心泵变频（变速）离心泵变频（变速）供水是指通过改变水泵供水是指通过改变水泵电机的工作频率，从而电机的工作频率，从而调节水泵叶轮的转速，调节水泵叶轮的转速，控制水泵的出水量和扬控制水泵的出水量和扬程，使水泵

11、工况处于高程，使水泵工况处于高效运行范围内。效运行范围内。 控制器控制器传感器（压力检出传感器（压力检出传送器）传送器）变频器变频器离心泵分类分类执行设备 离心泵性能性能执行设备 流量流量 A. A. 室内用水较均匀或有水箱时，取室内用水较均匀或有水箱时，取建筑的最大时用水量建筑的最大时用水量 B. B. 室内用水不均匀且无水箱时，取室内用水不均匀且无水箱时，取管网的设计秒流量管网的设计秒流量 水泵的扬程水泵的扬程 A. A. 直吸式工作方式直吸式工作方式 Hb H1 + H2 + H3 + H4 Hb H1 + H2 + H3 + H4 H0 H0 Hb :Hb :水泵的扬程（水泵的扬程（k

12、PakPa）; ; H0 H0 ：外网供用水头（：外网供用水头（kPakPa） 。离心泵选择选择执行设备B. B. 断流式工作方式断流式工作方式 Hb H1 + H2 + H4Hb H1 + H2 + H4 Hb :Hb :水泵的扬程（水泵的扬程（kPakPa）; ; H1: H1: 贮水池最低水位至最不利点所需的静水压（贮水池最低水位至最不利点所需的静水压（kPakPa）; ; H2: H2: 最不利管路中的水头损失（最不利管路中的水头损失（kPakPa）。）。 H4: H4: 最不利点的流出水头（最不利点的流出水头（kPakPa）; ;执行设备离心泵离心泵的工况离心泵的工况 管路特性曲线与

13、水泵特管路特性曲线与水泵特性曲线的交点性曲线的交点离心泵的调节离心泵的调节 阀门调节阀门调节 变速调节变速调节变速调节更节能变速调节更节能!执行设备执行设备离心泵调速基本关系式：调速基本关系式：22111111222222,QnHnHQQnHnHQ离心泵相似定律：执行设备 离心泵调速规律：调速规律： 22221nQab22221( / )fQa kbor 调速范围： a n0 调节精度：2kbfQfaQ200bgbHfQssfHHf执行设备调节阀分类分类n按阀体与流通介质关系：直通式；隔膜式按阀体与流通介质关系：直通式；隔膜式n按阀门控制信号种类：气动；电动按阀门控制信号种类：气动；电动流量特

14、性流量特性阀门的相对流量与阀芯相对行程之间的关系：阀门的相对流量与阀芯相对行程之间的关系：maxmax()QLfQLp 理想流量特性：阀前后压差恒定理想流量特性：阀前后压差恒定p 线性流量特性线性流量特性(a)p 等百分比流量特性等百分比流量特性(b) 单位行程变化引起的流量变化与单位行程变化引起的流量变化与流量成正比流量成正比p 快开流量特性快开流量特性(c) 一般小型调节阀多为线性或等百一般小型调节阀多为线性或等百分比流量特性分比流量特性执行设备 调节阀实际工作特性：实际应用中，阀前后压差即实际工作特性：实际应用中，阀前后压差即在调节阀上的压力降都在调节阀上的压力降都是随流量变化的是随流量变化的，此时流量特性就是工作流量特性，此时流量特性就是工作流量特性以重力式投药系统为例，总作用水头一定，分别消耗于调节阀、管以重力式投药系统为例，总作用水头一定，分别消耗于调节阀、管路及其他阻力元件。流量增大，管路及其他阻力件上压降增大，调路及其他阻力元件。流量增大，管路及其他阻力件上压降增大，调节阀压降必然随之降低节阀压降必然随之降低. 此时工作流量特性偏离理想特性曲线。此时工作流量特性偏离理想特性曲线。 PSP阀总压力差，S值越小，工作特性偏离理想特性越远