武汉市自来水有限公司武昌供水部泵站管理所 湖北武汉 430000
摘要：大多数传统的供水方法使用水塔、压力罐式加压设备，或在建筑物顶部建造水库。由于这种传统供水系统中的大部分水泵电机都是非可变驱动系统，因此大部分电能消耗在水泵电机为适应供水变化而频繁启停的过程中。该自动控制系统可以很好地解决传统供水系统存在的问题，具有节能、安全、恒压等优点。本文主要对自动控制系统在高层建筑水箱供水中的应用进行分析和探讨，以期对相关人员有一定的参考意义。
关键词：高层建筑；水箱供水；自动控制系统；应用
引言
当前，我国供水设施建设往往滞后于城市建设发展和人口增长，供需矛盾将长期存在。屋顶高位水箱、蓄水池的需水量是经常使用的，将水储存起来再通过水泵供给高位水箱，所以应用于水箱供水的自控系统对水箱的供水有很大的意义。
一、搭建自动控制系统
1.1 水位自动控制
水箱自动供水的基本原理是通过接收水位信号来控制电动阀的正反转。过去，使用类似液体的水位传感器来收集水位信号。液位浮子或液位负载引出，信号均为强电流。液位传感器通常会出现泄漏和机械干扰等不良现象，威胁人身安全和设备中断。以水为介质，利用弱电采集水位信号，控制电动阀的正反转，保证设备的稳定运行。
1.2 电动阀自动启动，反向关闭阀门
当水位达到最高水位时，水箱水位达到最高点，高水位信号电路形成通路，电动阀反转启动，阀门关闭，直至过扭矩电动阀停止，此时，阀门完全关闭，水箱不再装水。
二、高层建筑水箱供水自动控制系统存在的问题分析
在城市，生活区通常由几栋多层、高层住宅楼组成，每栋楼的屋顶往往都装有一个高位水箱。由于房屋的高低高度，受城市供水压力的影响，难以将水引向屋顶水箱，因此目前普遍的做法是在社区内安装蓄水池，因为水位高，供水系统采用双管高水箱供水系统（如4栋不同高度的房屋屋顶采用高水箱）。
采用上述压力式水位控制方式来控制水泵的启停。有一些问题：一是因为这个小区屋顶高大的水箱高度不匹配，所以电接点压力计的上下限被设置为压力值。很难确定，必须到现场做大量的调试和测量，城市管网的压力在不断变化（与用户数量和用水的最高和最低时段有关）二、根据我国现行规定，“单机水泵、水塔和水箱（高位水箱）具有高低水位自动或手动控制及水位信号设置”和“中央控制室控制”进水泵房，必须有水位测量和水位信号显示功能”的规定相应地要求显示。高水箱中的液位信号和水位测量。但是，使用压力表不能满足这一要求（使用铅管和其他类似的液位控制器也难以满足要求）。三、如果几个高位水箱高度相差明显，停泵之间水箱会缺水，用户急需水，这种情况用户无水临时请工作人员手动抽水，也会给用户带来不便。
三、改进高层建筑给水自控系统的措施
为了解决上述问题，保证二次供水，方便用户，作者对International Atlas中的控制方法进行了改进。泵电机直接启动，备用泵自动运行。
3.1 采用SKY系列液位控制器（杭州西湖电子科技厂生产），可显示水位信号。控制器传感器探头安装在蓄水池的高位水箱和每个屋顶，蓄水池可以随时监测每个水箱（池）的水位，以便值班人员观察水位高位水箱。
3.2将各水箱的下开泵接点和上停泵接点并联到水位控制电路上。当屋顶水箱（如1#水箱）达到下限即极限水位时，此对应水箱。水位开关闭合为水位继电器线圈供电，常开触点闭合为水泵电机控制电路中的交流接触器线圈供电。启动电机、水泵供水。当所有高位水箱加满水，达到水位上限时，所有水泵停止，所有水位开关断开，线圈关闭。
当通电且常开触点断开时，水泵电机控制电路中的交流接触器线圈断电，水泵停止。
3.3 在每个高水箱进水总管上安装电磁阀和旁通阀。旁通阀常闭，只有电磁阀出现故障时才使用旁通阀。只有当水箱需要进水时，电磁阀才会互锁并打开。
3.4 目前，屋顶水箱通常安装浮球阀，以防止多余的水进入水箱，防止水溢出。这样，在水箱进水管上安装了一个电磁阀，当水箱内水位达到设定的上限和停泵水位时，电磁阀接合并关闭水，所以每个顶罐可以省去浮球网。
四、水箱常见问题分析
近年来，高层住宅顶层生活用水压力严重不足。本文解释了这种现象的原因以及如何解决。
4.1 问题的出现
在某些地区，有一座12层的募捐楼，从8层到12层，采用住宅涨潮供水系统为家庭供水。2014年部分募捐户装修搬迁后不久，10楼和12楼的居民反映，由于普遍严重缺水，卫生间自闭式冲水阀不冲水，气水不通。加热器未打开。后来又发现了几栋类似的高层住宅楼。
4.1.1 使用管道和改变管道直径
镀锌钢管主要用于2014年以前建造的高层住宅的室内供水管道。由于钢管生产工艺的限制，本项目使用的最小管径为DN15，此时，高水箱内几乎不缺供水压力。
4.2 如何改进
改善“上水箱供水压力不足”现象主要有四种方法：
4.2.1 室内管道更换
入户水表时，更换大口径供水管，减少管内水头损失，保证水中水压这种方法适用于室内水管外露的家庭。室内管道大多是黑暗的，因此更换管道势必会破坏装饰，很少有居民愿意接受这个计划。
4.2.2 进入水表，安装小型增压水泵
进入水表后，如果安装位置超过15cm，可安装小型增压泵，增加表后供水压力，满足各水位的水压要求。这是家庭常见的自我治疗方法。
4.2.3 提高高架水箱的安装高度
当桶装水箱的安装高度增加3~4m时，至顶层的静压进入水表，达到11.5mH2O左右，而马桶则换成了冲水水箱。缓解水压不足的问题。该方案具有操作简单、成本低的优点，已被该地区两栋高层高架住宅采用。
4.2.4 家庭水顶增压安装
对于由于某种原因无法提升桶装水箱的高层住宅，可考虑在屋顶安装家用液压系统，将生活用水箱中的水加压至10至15 mH2O。该方案供水压力虽然稳定，但设备投资和运行成本较高，且增压水泵的振动会影响顶层居民的生活。因此，施工方一般不愿意采用这种方案。
结语
综上所述，因为在公用供水系统的水泵房中，泵的流量和扬程通常是根据最不利的情况来设计的。即使在大多数水箱注满水后，泵仍继续以原来的速度运行，增加了管网中的压力，这不可避免地导致了不必要的浪费。如果采用变频调速系统控制运行，此时水泵电机会根据用户用水量自动调节水泵电机转速，改变水流量和流量，自动调节水泵内压力，可以减少损失，并达到了节约能源为目的。
参考文献：
[1]王曙华，李勇伟.专用变频器在恒压供水装置中的应用[J].世界仪表与自动化，2003，7（8）：48-50.
[2]周志敏.FR-500变频器在恒压供水系统的应用.