CN205502142U - 建筑给水过程控制模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及建筑给水过程控制模拟实验装置，其上区供水系统包括上区输水子系统和上区控制子系统；上区输水子系统中蓄水箱、水箱和双层水箱的上层通过上区进水管依次连通，双层水箱和水箱再通过出水管连通，上区控制子系统包括控制上区供水压力的上区压力控制单元和控制双层水箱上层的液位的上区液位控制单元；下区供水系统包括下区输水子系统和下区控制子系统，下区输水子系统中蓄水箱和双层水箱的下层通过下区进水管和下区出水管形成水流回路，下区控制子系统包括控制下区供水压力的下区压力控制单元和控制双层水箱下层的液位的下区液位控制单元。该实验装置可以很好的模拟建筑给水过程，简单易操作，实用性好。

Description

建筑给水过程控制模拟实验装置

技术领域

本实用新型属于教学实验装置，特别涉及一种能够反应建筑给水过程控制的模拟实验装置。

背景技术

建筑给水过程是在现代建筑中广泛存在的，现代高层建筑常采取分区给水方式，即结合建筑层数对建筑物合理进行纵向分区，将建筑给水系统分成上下两个或多个供水区。下区可直接利用城市管网和水泵供水，上区由水泵、水箱联合供水。建筑给水过程的关键问题在于将上、下区的供水压力维持基本恒定。

过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业过程中的自动化控制。目前用于过程控制实验的装置非常多，基本可以满足自动化、测控技术与仪器等专业开展相关教学实验与自主设计性综合实验研究。但是，这些实验装置在楼宇智能化专业方面涉及非常少，还没有建筑给水过程控制方面的装置。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是设计一种建筑给水过程控制模拟实验装置，在教学中使学生对楼宇智能化控制中的建筑给水过程有更清楚的了解。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：建筑给水过程控制模拟实验装置，包括上区供水系统、下区供水系统、蓄水箱和双层水箱；

所述双层水箱由独立的上层和下层组成；

上区供水系统，包括上区输水子系统和上区控制子系统；

上区输水子系统，包括上区进水增压泵和水箱；

所述蓄水箱的上区出水口通过上区第一进水管与水箱的进水口连通，所述上区进水增压泵安装在上区第一进水管上，水箱的出水口通过上区第二进水管与双层水箱的上层进水口连通，双层水箱的上层出水口通过上区出水管与蓄水箱的进水口连通，上区出水管上设有上区出水增压泵；

上区控制子系统，包括上区压力控制单元和上区液位控制单元；

所述上区压力控制单元通过控制第二进水管的水压控制上区供水压力；

所述上区液位控制单元用于控制双层水箱上层的液位；

所述下区供水系统，包括下区输水子系统和下区控制子系统；

下区输水子系统包括下区进水增压泵；

蓄水箱的下区出水口通过下区进水管与双层水箱的下层进水口连通，双层水箱的下层出水口通过下区出水管与蓄水箱的进水口连通，下区进水管上设有下区进水增压泵，下区出水管上设有下区出水增压泵；

下区控制子系统，包括下区压力控制单元和下区液位控制单元；

所述下区压力控制单元用于控制下区进水管内水压；

所述下区液位控制单元用于控制双层水箱下层的液位。

作为优选，所述上区压力控制单元包括上区压力传感器、上区进水管电动阀和上区压力控制器；

上区压力传感器的检测端设置在上区第二进水管内，上区压力传感器的信号输出端与上区压力控制器的压力信号输入端连接，上区进水管电动阀设置在上区第二进水管上，上区压力控制器的控制信号输出端与上区进水管电动阀连接。

作为优选，所述上区液位控制单元包括上区液位传感器、上区流量控制器和上区出水管路电磁阀；

上区液位传感器的检测端设置在双层水箱的上层内，且靠上的位置，上区液位传感器的信号输出端与上区流量控制器的液位信号输入端连接，上区出水管路电磁阀设置在上区出水管上，上区流量控制器的控制信号输出端与上区出水管路电磁阀连接。

作为优选，所述下区压力控制单元包括下区压力传感器、下区进水管电动阀和下区压力控制器；

下区压力传感器的检测端设置在下区进水管内，下区压力传感器的信号输出端与下区压力控制器的压力信号输入端连接，下区进水管电动阀设置在下区进水管上，下区压力控制器的控制信号输出端与下区进水管电动阀连接。

作为优选，所述下区液位控制单元包括下区液位传感器、下区流量控制器和下区出水管路电磁阀；

下区液位传感器的检测端设置在双层水箱的下层内，且靠上的位置，下区液位传感器的信号输出端与下区流量控制器的液位信号输入端连接，下区出水管路电磁阀设置在下区出水管上，下区流量控制器的控制信号输出端与下区出水管路电磁阀连接。

作为优选，所述蓄水箱为不锈钢材料制成。

作为优选，所述水箱为不锈钢材料制成柱圆筒形结构。

作为优选，所述上区压力控制器、上区流量控制器、下区压力控制器和下区流量控制器均采用PID控制器。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：本实用新型提供的建筑给水过程控制模拟实验装置结构可以很好的模拟楼宇智能化控制中的建筑给水过程，而且简单易操作，实用性好。

附图说明

图1为本实用新型建筑给水过程控制模拟实验装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，建筑给水过程控制模拟实验装置，包括上区供水系统、下区供水系统、蓄水箱1和双层水箱7。蓄水箱1可以采用任何现有材料制成，优选采用不锈钢材料制成。这主要考虑到不锈钢材料不会生锈，尽可能地避免了长期使用后，实验装置中引入杂质，导致输水管道或压力泵的堵塞的问题，延长了实验装置的使用年限。

所述双层水箱7由独立的上层和下层组成。

上区供水系统，包括上区输水子系统和上区控制子系统。

上区输水子系统包括上区进水增压泵2和水箱3；作为优选，水箱3为不锈钢材料制成柱圆筒形结构。方便观察和安装。蓄水箱1的上区出水口通过上区第一进水管与水箱3的进水口连通，所述上区进水增压泵2安装在上区第一进水管上，蓄水箱1中的水经过上区进水增压泵2增压后，输入水箱3中，水箱3的出水口通过上区第二进水管与双层水箱7的上层进水口连通，双层水箱7的上层出水口通过上区出水管与蓄水箱1的进水口连通，上区出水管上设有上区出水增压泵11。

上区控制子系统，包括上区压力控制单元和上区液位控制单元。

上区压力控制单元通过控制第二进水管的水压控制上区供水压力；上区液位控制单元用于控制双层水箱7上层的液位；具体实施时，上区压力控制单元和上区液位控制单元均可采用能实现其功能的现有技术，优选采用如下结构：

上区压力控制单元包括上区压力传感器4、上区进水管电动阀6和上区压力控制器5；上区压力传感器4的检测端设置在上区第二进水管内，用于检测上区第二进水管内的水压，上区压力传感器4的信号输出端与上区压力控制器5的压力信号输入端连接，上区进水管电动阀6设置在上区第二进水管上，上区压力控制器5的控制信号输出端与上区进水管电动阀6连接，用于控制上区进水管电动阀6开度，从而上区压力传感器4、上区进水管电动阀6和上区压力控制器5形成一个闭合回路控制。

上区液位控制单元包括上区液位传感器8、上区流量控制器9和上区出水管路电磁阀10；上区液位传感器8的检测端设置在双层水箱7的上层内，且靠上的位置，用于检测双层水箱7上层的液位，上区液位传感器8的信号输出端与上区流量控制器9的液位信号输入端连接，上区出水管路电磁阀10设置在上区出水管上，上区流量控制器9的控制信号输出端与上区出水管路电磁阀10连接，用于控制上区出水管路电磁阀10的开关，从而上区液位传感器8、上区流量控制器9和上区出水管路电磁阀10也形成一个闭合回路控制。

所述下区供水系统，包括下区输水子系统和下区控制子系统；

下区输水子系统包括下区进水增压泵12；蓄水箱1的下区出水口通过下区进水管与双层水箱7的下层进水口连通，双层水箱7的下层出水口通过下区出水管与蓄水箱1的进水口连通，下区进水管上设有下区进水增压泵12，下区出水管上设有下区出水增压泵19；蓄水箱1中的水经过下区进水增压泵12增压后，输入双层水箱7的下层。

下区控制子系统，包括下区压力控制单元和下区液位控制单元。

下区压力控制单元用于控制下区进水管内水压；下区液位控制单元用于控制双层水箱7下层的液位。

具体实施时，下区压力控制单元和下区液位控制单元均可采用能实现其功能的现有技术，优选采用如下结构：

下区压力控制单元包括下区压力传感器13、下区进水管电动阀15和下区压力控制器14；下区压力传感器13的检测端设置在下区进水管内，用于检测下区进水管内的水压，下区压力传感器13的信号输出端与下区压力控制器14的压力信号输入端连接，下区进水管电动阀15设置在下区进水管上，下区压力控制器14的控制信号输出端与下区进水管电动阀15连接，用于控制下区进水管电动阀15的开度；下区压力传感器13、下区进水管电动阀15和下区压力控制器14形成一个闭合回路控制。

下区液位控制单元包括下区液位传感器16、下区流量控制器17和下区出水管路电磁阀18；下区液位传感器16的检测端设置在双层水箱7的下层内，且靠上的位置，用于检测双层水箱7下层的液位，下区液位传感器16的信号输出端与下区流量控制器17的液位信号输入端连接，下区出水管路电磁阀18设置在下区出水管上，下区流量控制器17的控制信号输出端与下区出水管路电磁阀18连接，用于控制下区出水管路电磁阀18的开关，从而下区液位传感器16、下区流量控制器17和下区出水管路电磁阀18也形成一个闭合回路控制。

作为优选，上区压力控制器5、上区流量控制器9、下区压力控制器14和下区流量控制器17均采用PID控制器。这主要是因为，在使用过程中，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系，合适的控制参数，可以带来满意的控制效果，反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。采用比例P控制器时，不能完全消除静差，采用比例积分PI控制器时，由于积分I作用可消除静差，但使系统的响应速度变慢，于是在比例积分PI控制器的基础上，再加上微分D控制器，组成比例积分微分PID控制器，加快系统的稳定速度，改善系统的动态性能，因此选择PID控制器。

本实用新型提供的建筑给水过程控制模拟实验装置的使用过程如下：

上区压力控制单元和下区压力控制单元用于将供水压力维持基本恒定，上区液位控制单元和下区液位控制单元是为了让水循环，防止双层水箱7中的水过多而溢出。

当上区供水压力发生变化时，通过上区压力传感器4检测到相应的信号传给上区压力控制器5，上区压力控制器5控制上区进水管电动阀6的开度，从而控制上区进水管路的压力保持不变；具体地，当上区进水管路压力增大时，上区压力传感器4检测到相应的信号传给上区压力控制器5，上区压力控制器5采取相应的措施，控制上区进水管电动阀6开度相应的减小；而当上区进水管路压力减小时，上区压力控制器5又控制上区进水管电动阀6开度相应的增大，从而使上区进水管路的压力保持恒定。

当双层水箱7上层的水位达到上区液位传感器8检测端的安装高度时，上区液位传感器8将相应的信号传给出上区流量控制器9，上区流量控制器9控制开启上区出水管路电磁阀10，然后通过上区出水增压泵11将双层水箱7上层的水抽到蓄水箱1内，这样水可以在实验中循环利用。

当下区供水压力发生变化时，通过下区压力传感器13检测到相应的信号传给下区压力控制器14，下区压力控制器14控制下区进水管电动阀15的开度，从而控制下区进水管路的压力保持不变；具体地，当下区进水管路压力增大时，下区压力传感器13检测到相应的信号传给下区压力控制器14，下区压力控制器14采取相应的措施，控制下区进水管电动阀15开度相应的减小；而当下区进水管路压力减小时，下区压力控制器14又控制下区进水管电动阀15开度相应的增大，从而使下区进水管路的压力保持恒定。

当双层水箱7下层的水位达到下区液位传感器16检测端的安装高度时，下区液位传感器16将相应的信号传给出下区流量控制器17，下区流量控制器17控制开启下区出水管路电磁阀18，然后通过下区出水增压泵19将双层水箱7下层的水抽到蓄水箱1内，这样水可以在实验中循环利用。

需要说明的是：本实用新型的目的仅在于提供一种建筑给水过程控制模拟实验装置的结构，具体使用该实验装置的控制过程和使用过程不属于本实用新型的保护范围。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：包括上区供水系统、下区供水系统、蓄水箱（1）和双层水箱（7）；

所述双层水箱（7）由独立的上层和下层组成；

所述上区供水系统，包括上区输水子系统和上区控制子系统；

所述上区输水子系统，包括上区进水增压泵（2）和水箱（3）；

所述蓄水箱（1）的上区出水口通过上区第一进水管与水箱（3）的进水口连通，所述上区进水增压泵（2）安装在上区第一进水管上，水箱（3）的出水口通过上区第二进水管与双层水箱（7）的上层进水口连通，双层水箱（7）的上层出水口通过上区出水管与蓄水箱（1）的进水口连通，上区出水管上设有上区出水增压泵（11）；

所述上区控制子系统，包括上区压力控制单元和上区液位控制单元；

所述上区压力控制单元通过控制第二进水管的水压控制上区供水压力；

所述上区液位控制单元用于控制双层水箱（7）上层的液位；

所述下区供水系统，包括下区输水子系统和下区控制子系统；

下区输水子系统包括下区进水增压泵（12）；

蓄水箱（1）的下区出水口通过下区进水管与双层水箱（7）的下层进水口连通，双层水箱（7）的下层出水口通过下区出水管与蓄水箱（1）的进水口连通，下区进水管上设有下区进水增压泵（12），下区出水管上设有下区出水增压泵（19）；

下区控制子系统，包括下区压力控制单元和下区液位控制单元；

所述下区压力控制单元用于控制下区进水管内水压；

所述下区液位控制单元用于控制双层水箱（7）下层的液位。

2.如权利要求1所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述上区压力控制单元包括上区压力传感器（4）、上区进水管电动阀（6）和上区压力控制器（5）；

所述上区压力传感器（4）的检测端设置在上区第二进水管内，上区压力传感器（4）的信号输出端与上区压力控制器（5）的压力信号输入端连接，上区进水管电动阀（6）设置在上区第二进水管上，上区压力控制器（5）的控制信号输出端与上区进水管电动阀（6）连接。

3.如权利要求1所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述上区液位控制单元包括上区液位传感器（8）、上区流量控制器（9）和上区出水管路电磁阀（10）；

所述上区液位传感器（8）的检测端设置在双层水箱（7）的上层内，且靠上的位置，上区液位传感器（8）的信号输出端与上区流量控制器（9）的液位信号输入端连接，上区出水管路电磁阀（10）设置在上区出水管上，上区流量控制器（9）的控制信号输出端与上区出水管路电磁阀（10）连接。

4.如权利要求1所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述下区压力控制单元包括下区压力传感器（13）、下区进水管电动阀（15）和下区压力控制器（14）；

所述下区压力传感器（13）的检测端设置在下区进水管内，下区压力传感器（13）的信号输出端与下区压力控制器（14）的压力信号输入端连接，下区进水管电动阀（15）设置在下区进水管上，下区压力控制器（14）的控制信号输出端与下区进水管电动阀（15）连接。

5.如权利要求1所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述下区液位控制单元包括下区液位传感器（16）、下区流量控制器（17）和下区出水管路电磁阀（18）；

所述下区液位传感器（16）的检测端设置在双层水箱（7）的下层内，且靠上的位置，下区液位传感器（16）的信号输出端与下区流量控制器（17）的液位信号输入端连接，下区出水管路电磁阀（18）设置在下区出水管上，下区流量控制器（17）的控制信号输出端与下区出水管路电磁阀（18）连接。

6.如权利要求1-5任一项所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述蓄水箱（1）为不锈钢材料制成。

7.如权利要求1-5任一项所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述水箱（3）为不锈钢材料制成柱圆筒形结构。

8.如权利要求1-5任一项所述的建筑给水过程控制模拟实验装置，其特征在于：所述上区压力控制器（5）、上区流量控制器（9）、下区压力控制器（14）和下区流量控制器（17）均采用PID控制器。