给排水自动化仪表与设备.ppt

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1、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,过程参数检测仪表水质参数：水温；PH值；电导率；浊度系统工作参数：压力；流量；液位过程控制仪表以微电脑为核心：微机控制系统；PLC；DSP等常规控制仪表：各种电动、气动组合仪表执行设备：水泵、电磁阀、调节阀、变频调速器其它机电设备：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：范围；量程；零点、量程迁移；灵敏度；分辨率；

2、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,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=-lga,pH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。取决于离子性质和浓度、溶液温度和粘度等,测量原理,对

3、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,电阻分压式,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: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.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面都需要对浊度做严格和精密的测量。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

4、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：(

5、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,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

6、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：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,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

7、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：以压力能形式向液体提供能量单动泵：活塞往复运动一次；吸、排液交替进行各一次，输送液体不连续双动泵：两侧都装有阀室为了耐高压，活塞和连杆往往用柱塞代替,执行设备,往复泵,流量 理论值：实际值：,两个特性：不均匀性；固定性,调节用旁路阀调节流量：泵的送液量不变，部分液体流回贮池改变电机转速：从而改变隔膜或柱塞往复运行速度的方式或改变冲程长度，即调节行程百分比的方式

8、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的线性关系：,Q输出流量 a特性常数n电机转速 H行程百分比,执行设备,往复泵计量泵：利用电机带动偏心轮从而实现柱塞的往复运动。偏心轮的偏心度可以调整，柱塞的冲程就发生变化，以此来实现流量的调节。主要应用在要求精确输送液体至某一设备的场合。,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,执行设备,灌入式启动（）:泵轴低于贮水池最低水位,吸入式启动泵轴高于贮水池最高水位,真空泵,离心泵分类,执行设备,直吸式,断流式,A.可充分利用外网水压；B.不易产生二次污染；C.影响周围用户用水。,A.不能充分

9、利用外网水压；B.易产生二次污染；C.不影响周围用户用水,离心泵分类,执行设备,离心泵变频（变速）供水是指通过改变水泵电机的工作频率，从而调节水泵叶轮的转速，控制水泵的出水量和扬程，使水泵工况处于高效运行范围内。,离心泵分类,执行设备,离心泵性能,执行设备,流量 A.室内用水较均匀或有水箱时，取建筑的最大时用水量 B.室内用水不均匀且无水箱时，取管网的设计秒流量水泵的扬程 A.直吸式工作方式 Hb H1+H2+H3+H4 H0 Hb:水泵的扬程（kPa）;H0：外网供用水头（kPa）。,离心泵选择,执行设备,B.断流式工作方式 Hb H1+H2+H4 Hb:水泵的扬程（kPa）;H1:贮水池最

10、低水位至最不利点所需的静水压（kPa）;H2:最不利管路中的水头损失（kPa）。H4:最不利点的流出水头（kPa）;,执行设备,离心泵离心泵的工况 管路特性曲线与水泵特性曲线的交点离心泵的调节 阀门调节 变速调节变速调节更节能!,执行设备,执行设备,离心泵调速基本关系式：,离心泵相似定律：,执行设备,离心泵调速规律：,or,调速范围：a n0,调节精度：,执行设备,调节阀分类按阀体与流通介质关系：直通式；隔膜式按阀门控制信号种类：气动；电动流量特性阀门的相对流量与阀芯相对行程之间的关系：,理想流量特性：阀前后压差恒定线性流量特性(a)等百分比流量特性(b)单位行程变化引起的流量变化与流量成正比快开流量特性(c)一般小型调节阀多为线性或等百分比流量特性,执行设备,调节阀实际工作特性：实际应用中，阀前后压差即在调节阀上的压力降都是随流量变化的，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.此时工作流量特性偏离理想特性曲线。,压力差，S值越小，工作特性偏离理想特性越远,