學校直飲水電氣系統的改造

0水景及水質受影響由于學校原直飲水電氣系統手動控制，沒有故障報警功能，因此完全依賴工程部門員工的定期檢查和操作來維持運行，因此有時會出現故障或錯誤操作造成的水位和水質問題，因此需要對其進行改造。1濾芯的更換及反沖洗學校直飲水就是通過對自來水進行多級過濾、滅菌處理后直接飲用的水源。直飲水系統由造水和供水2部分組成,如圖1所示。學校直飲水系統的工作流程:管道自來水→10μm濾水器→5μm濾水器→KDF濾水器→活性炭濾水器→0.45μm濾水器→紫外線殺菌器→直飲水。其中10μm濾水器、5μm濾水器、活性炭濾水器、0.45μm濾水器在造水過程中雜質會殘留在濾芯內部,時間長了會因濾芯臟堵而造成水壓下降甚至停水,所以必須定期更換濾芯。而KDF濾水器濾芯配有一套電動反沖洗裝置(如圖1中M3和M4所示),可以通過定期反沖洗來清除濾水器內部的雜質再反復使用。電機通過齒輪帶動傳動桿(傳動桿上裝有幾個不同的齒形條),傳動桿轉動時,齒形條頂開相應的閥門進行反沖洗。反沖洗時該裝置內的出水管閥門關閉,排水管閥門打開,濾水器內的雜質及臟水通過排水管排走。反沖洗完成時,齒輪裝置有一檔塊頂開其限位開關使電機失電,齒輪停止轉動。下次反沖洗時,手動將啟動開關接通1～2s,電機得電帶動齒輪轉動,齒輪裝置的檔塊避開限位開關的觸桿,限位開關得以恢復接通狀態,此時松開啟動(點動)開關,電機帶動齒輪裝置進行反沖洗。齒輪裝置的電機額定參數為20W/220V。為保證直飲水的水質安全,KDF濾水器每3天需要反沖洗一次(KDF濾水器是銅鋅合金濾料,具有除去水中氯氣和重金屬、抑制細菌及藻類繁殖的作用)。供水系統由2臺水泵輪流工作,將儲水罐內的自來水加壓后送入造水系統生產出直飲水,再通過PPR管道送到用水點。水泵工作狀態是一備一用,為避免電機長時間工作而發熱,每3h輪換投入運行,每天24h連續不斷供水(M1、M2電機的型號YZG712-2HK,功率0.55kW,轉速2900r/min;水泵型號CR3-6,揚程40m,流量3m3/h)。2增加plc后的改進和優點直飲水系統改造前電氣系統圖如圖2所示。原直飲水系統電氣線路存在問題:(1)只有手動控制功能,依賴工程部人員定時進行檢查操作才能保證連續運行。(2)2臺水泵不能自動轉換,如工程人員不能按時手動轉換水泵,可能會造成水泵長時間運行發熱而增加故障率,當一臺水泵出現故障時,不能自動切換另一臺泵投運而造成供水中斷。(3)沒有儲水罐缺水停泵報警電路,不能及時通知工程人員處理缺水問題。(4)無反沖洗電動裝置故障報警電路,不能及時通知工程人員進行維修。(5)2個KDF反沖洗裝置無聯鎖,如工程人員誤將2個裝置同時反沖洗會造成供水中斷。(6)沒有水泵出水壓力故障報警電路,水壓過低會導致反沖洗不干凈,影響供水及水質。(7)沒有濾水器臟堵報警電路,濾芯堵塞會影響供水。(8)出現故障時只能作全面的檢查,檢修處理需要花費較長時間。三菱PLC的選型及I/O分配圖如圖3所示。用PLC改造的電氣系統狀態轉移流程圖如圖4所示。增加PLC后的改進及優點:(1)增加自動控制功能:原有的手動控制線路保持不變,在PLC電源端與原控制線路之間加裝一個手動/自動轉換開關,正常時開關在自動位置由PLC控制,在設備進行維修保養時或PLC損壞時才將轉換開關撥在手動控制位置。(2)增加水泵自動定時輪換及故障時自動切換并報警的功能:當1#水泵熱繼電器XI動作時S21置1狀態,S20轉移到S21,2#水泵運行;同理2#水泵熱繼電器X2動作時,狀態S21返回到初始狀態S0,1#泵投運。水泵自動輪換時間設定3h,故障輪換時Y5、Y6置1,警鈴及水泵故障燈亮。(3)增加儲水罐缺水自動停泵并報警功能:儲水罐增設液位浮球控制水泵運行,避免缺水時水泵空轉,當儲水罐缺水時自動停泵并及時報警。(4)增加KDF反沖洗電動裝置故障時自動報警功能:單個KDF正常反沖洗耗時剛好50min,如果反沖洗電動裝置出故障(電機M3、M4或齒輪損壞),即使反沖洗時間到,反沖洗裝置的限位開關卻仍未斷開,則延時30s報警。(5)使2個KDF濾水器能逐個自動反沖洗以及增加水壓過低時停止反沖洗并自動報警功能:利用步進指令編程,S22和S23分別對應1#KDF和2#KDF,可以避免工作人員因貪圖方便而同時將2個KDF反沖洗。在1#、2#KDF濾水器進水管上各裝一個電觸點壓力表(型號YSNS-C050),正常時水壓為35～37Psi,設定報警壓力為30Psi,如果10μm或5μm濾芯臟堵而導致KDF進水端水壓低于設定值時,KDF不執行反沖洗并報警,這樣可避免水壓過低導致反沖洗不干凈。KDF濾水器要求每3天反沖洗一次,狀態圖中T7和C3配合使用可做到,T7=18000=0.5h,144×0.5h=3d。(6)增加水泵出水壓力過低的自動報警功能:在水泵出水管下安裝一個電觸點壓力表(型號YSNS-C120),正常水泵加壓后壓力為50～53Psi,設定報警壓力為45Psi,當水泵出水壓力低于45Psi時,X5閉合,Y5、Y6置1,水泵故障指示燈亮且警鈴響起。(7)增加各濾水器因臟堵造成水壓過低的自動報警功能:在末級2個0.45μm濾水器出水管上各裝一個電觸點壓力表(型號:YSNS-C050),正常壓力為7～10Psi,設定報警壓力為5Psi,當末級出水壓力低于5Psi時,X10或X11閉合,Y5置1,警鈴響起。(8)故障報警時能快速識別,使工程人員及時快速地處理各類故障:當水泵系統出現故障時,水泵故障燈亮且警鈴響(Y5、Y6置1