辦公樓公衛(wèi)清潔系統(tǒng)智能節(jié)水改造

凌幸福 ，李威華，鄒曉剛，王 斌

（新余鋼鐵集團(tuán)公司，江西新余 338001）

0 前言

新余鋼鐵集團(tuán)公司檢測(cè)中心建于20世紀(jì)70年代，中心公衛(wèi)清潔沖水系統(tǒng)的基本原理是：自來(lái)水經(jīng)由進(jìn)水閥輸入水箱，位于水箱下方?jīng)_水管頂部的橡皮閥門(mén)呈關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水位上升至虹吸下限線后有一部分水沿虹吸管溢出，當(dāng)水位上升到上線后虹吸形成，使上壓力腔壓力低于下壓力腔壓力，橡皮閥門(mén)被頂起，水箱里的水沿沖水管沖入便槽完成沖洗。該方式水箱的進(jìn)水狀況及沖洗頻率不可控，月用水量大，造成檢測(cè)成本高，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，單位能耗遠(yuǎn)超定額。

1 問(wèn)題

（1）公衛(wèi)清潔沖水系統(tǒng)進(jìn)水管路沒(méi)有安裝可操控閥門(mén)，水箱長(zhǎng)年處于不間斷的進(jìn)水、沖洗循環(huán)狀態(tài)。辦公樓區(qū)域沒(méi)有晚班，少數(shù)上中班的班組時(shí)間也很短，晚7：00到早7:30和中午12:00到下午13:30的時(shí)間段不用衛(wèi)生間，該時(shí)段水被浪費(fèi)掉。

（2）水路管網(wǎng)系統(tǒng)長(zhǎng)期使用，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 系統(tǒng)改造及實(shí)施

2.1 改造方案及內(nèi)容

（1）結(jié)合人工管理的缺陷及開(kāi)啟智能化管理時(shí)代的要求，采用人工智能+電磁閥控制方式對(duì)水箱的進(jìn)水進(jìn)行控制。

（2）水箱的進(jìn)水端安裝閘閥和電磁閥，進(jìn)水通過(guò)閘閥、電磁閥進(jìn)入沖水箱。控制閘閥的開(kāi)度以控制單次沖水量的時(shí)間，也即控制了沖水的頻率，該頻率視能達(dá)到要求的衛(wèi)生狀況而定，這一數(shù)據(jù)很少改變，手動(dòng)調(diào)節(jié)好即可。通過(guò)“智能型節(jié)水控制儀”控制電磁閥的通或斷就可控制水箱進(jìn)水，通過(guò)控制電磁閥在無(wú)人用水時(shí)段處在關(guān)閉狀態(tài)即能達(dá)到節(jié)水、節(jié)能的目的。

2.2 智能型節(jié)水控制儀的設(shè)計(jì)與制作

2.2.1 設(shè)計(jì)要求

（1）操作面板。操作面板必須具備開(kāi)啟與關(guān)閉電源、電源指示、電磁閥工作狀態(tài)指示等功能，因此面板設(shè)計(jì)了船型電源操作開(kāi)關(guān)、電源指示燈、電磁閥工作狀態(tài)指示燈等。

（2）后面板。后背板設(shè)計(jì)主要考慮如何固定、電源線及控制線的進(jìn)出、保險(xiǎn)絲的安裝等。

（3）控制系統(tǒng)。包括電源隔離開(kāi)關(guān)、安全裝置、接線端子、線槽、由數(shù)字式時(shí)間繼電器構(gòu)成的時(shí)間邏輯循環(huán)控制系統(tǒng)（造價(jià)低）。隔離開(kāi)關(guān)控制外接電源的通、斷，儀器內(nèi)設(shè)置了線槽、接線端子和安全接地樁，數(shù)字式可調(diào)時(shí)間繼電器構(gòu)成工作日、休息日及兩者循環(huán)控制，由這些時(shí)間單元構(gòu)成時(shí)間邏輯循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，控制電磁閥的通和斷，達(dá)到節(jié)水的目的（圖1、圖2）

圖1 時(shí)間邏輯循環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)

2.2.2 準(zhǔn)備及制作

（1）材料及元器件準(zhǔn)備。利用廢棄設(shè)備上尺寸合適的儀器箱殼改為儀器箱。操作面板使用350 mm×250 mm，3 mm厚塑料板，加工好船型開(kāi)關(guān)、電源指示燈、工作指示燈安裝孔。后面板尺寸及材料與操作面板相同，加工好保險(xiǎn)座、電源及控制線的進(jìn)出孔。面板及外框貼紙外委制作，增加箱體美觀度及標(biāo)示面板的功能。

圖2 電磁閥控制系統(tǒng)

準(zhǔn)備好空氣開(kāi)關(guān)、接線排、接零接地端子、數(shù)顯時(shí)間繼電器、中間繼電器、導(dǎo)線若干。集成板根據(jù)元器件尺寸開(kāi)好各個(gè)安裝孔。

（2）智能型節(jié)水控制儀的制作。操作面板貼好貼紙，安裝好船型開(kāi)關(guān)、電源及工作指示燈。后面板安裝好保險(xiǎn)座，貼好貼紙。將空氣開(kāi)關(guān)、接線排、接零接地端子、數(shù)顯時(shí)間繼電器、中間繼電器等按已加工好的安裝位置安裝到可拆卸的集成板上。固定好集成板，連接好元器件之間的線路；再固定好前后面板并安裝好元器件，將集成板與前后面板及輸入輸出部分作控制功能連接控制儀實(shí)物見(jiàn)圖3。

圖3 智能節(jié)水控制儀

2.3 控制方式及設(shè)置

（1）時(shí)間控制方式。設(shè)置為全自動(dòng)、周循環(huán)控制方式。

（2）時(shí)間段設(shè)置。根據(jù)單位的實(shí)際情況，電磁閥工作和停止時(shí)間段按設(shè)置為：工作時(shí)間段（電磁閥打開(kāi)）：早晨7：30至中午12:00，下午13:30至19:00；停止時(shí)間段（電磁閥關(guān)閉）：中午12:00至下午13:00，下午19:00至次日早晨7:30。

2.4 解決跑、冒、滴、漏問(wèn)題

系統(tǒng)改造時(shí)更換失控、漏水、銹蝕的閥門(mén)、接頭及管道，解決系統(tǒng)跑、冒、滴、漏問(wèn)題。

3 系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試

3.1 時(shí)間控制單元組成及過(guò)程控制

（1）5 d 工作日內(nèi)循環(huán)。由 KT2，KT3，KT4，KT5及KA1組成，當(dāng)K閉合KT2得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為上午7:30-中午12:00，電磁閥YV得電閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)水，時(shí)間到Y(jié)V失電進(jìn)水關(guān)閉，同時(shí)KT3得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為中午12:00-下午13:30，延時(shí)時(shí)間到KT4得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為下午13:30-下午19:00，這段時(shí)間KA1吸合，YV打開(kāi)進(jìn)水，延時(shí)時(shí)間到Y(jié)V關(guān)閉停止進(jìn)水，KT5得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間段為下午19:00-第二天上午7:30，延時(shí)結(jié)束KT5斷開(kāi)，KT2失電，KT3，KT4，KT5恢復(fù)通電前的狀態(tài)，KT5的延時(shí)斷開(kāi)觸頭又瞬時(shí)閉合，KT2又得電工作，如此進(jìn)入第二至第五天的工作日循環(huán)。

（2）雙休日內(nèi)循環(huán)。由 KT6，KT7，KT8，KT9及 KA2組成，當(dāng)KT6得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為上午7:30-中午12:00，電磁閥YV得電閥門(mén)打開(kāi)進(jìn)水，時(shí)間到Y(jié)V失電進(jìn)水關(guān)閉，同時(shí)KT7得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為中午12:00-下午14:00，延時(shí)時(shí)間到KT8得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間為下午14:00-下午18:00，這段時(shí)間KA2吸合，YV打開(kāi)進(jìn)水，延時(shí)時(shí)間到Y(jié)V關(guān)閉停止進(jìn)水，KT9得電延時(shí)，延時(shí)時(shí)間段為下午18:00-第二天上午7:30，延時(shí)結(jié)束KT9斷開(kāi)，KT6失電，KT7，KT8，KT8恢復(fù)通電前的狀態(tài)，KT9的延時(shí)斷開(kāi)觸頭又瞬時(shí)閉合，KT6又得電工作，如此進(jìn)入第二天的雙休日日循環(huán)。

（3）工作日與休息日之間循環(huán)。5 d工作日結(jié)束，KT1的延時(shí)閉合觸頭閉合，KT0得電延時(shí)2 d，時(shí)間到雙休日部分停止工作，KT0的延時(shí)斷開(kāi)觸頭瞬時(shí)斷開(kāi)，電路恢復(fù)通電前的狀態(tài)，KT0延時(shí)斷開(kāi)觸頭又瞬時(shí)閉合，重復(fù)之前的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)周循環(huán)。

3.2 時(shí)間控制單元

（1）工作日時(shí)間調(diào)試設(shè)置。為調(diào)試方便，KT2，KT3，KT4，KT5時(shí)長(zhǎng)均設(shè)為5 min，KT1時(shí)長(zhǎng)設(shè)為60 min。

控制過(guò)程：斷開(kāi)KT0延時(shí)斷開(kāi)觸頭的接線，將KT2-KT5面板的數(shù)碼時(shí)間顯示均調(diào)整為5 min，斷開(kāi)K再閉合K，觀察KT2-KT5各自延時(shí)時(shí)長(zhǎng)及時(shí)間轉(zhuǎn)換順序。

（2）雙休日時(shí)間。時(shí)間設(shè)置及控制過(guò)程與（1）相同。

3.3 系統(tǒng)組成及調(diào)試

為調(diào)試方便，KT2-KT5，KT6-KT9時(shí)長(zhǎng)設(shè)置不變，KT1，KT0時(shí)長(zhǎng)設(shè)定為20 min。該系統(tǒng)由工作日、休息日及二者轉(zhuǎn)化部分組成。觀察KT1，KT0的延時(shí)時(shí)長(zhǎng)，觀察KT1延時(shí)結(jié)束能否迅速啟動(dòng)KT0，KT0延時(shí)時(shí)間到能否迅速啟動(dòng) KT1，確認(rèn)KT1，KT0之間的時(shí)間轉(zhuǎn)化及循環(huán)，確定該控制儀的循環(huán)控制功能，即由工作日→休息日→工作日形成周循環(huán)，實(shí)現(xiàn)全智能化控制。

4 改造效果

（1）制造成本低。智能型節(jié)水控制儀器箱來(lái)源于廢棄設(shè)備上的儀器箱，屬于修舊利廢；管道控水閥門(mén)為普通控水電磁閥；控制儀的電氣元器件與其他設(shè)備相互備用，價(jià)格低廉。

（2）運(yùn)行成本低。智能型節(jié)水控制儀運(yùn)行成本低的因素主要表現(xiàn)在電磁閥的維持功耗小；儀器部分消耗的電功率小；實(shí)現(xiàn)智能化控制，無(wú)人工管理成本。

（3）節(jié)水效益測(cè)算。由于取消了浪費(fèi)供水時(shí)段，用水成本大幅降低。安裝節(jié)水裝置后，平均每月節(jié)水量≥1265 t，按每噸水費(fèi)1.8元計(jì)，年節(jié)省水費(fèi)27 324元。