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水循環系統范文第1篇

關鍵詞： 環保、生態、再生循環、水景觀、藝術設計

1 定義

以水循環為導向的景觀，指的是利用水的循環過程，引導人們去觀察整個循環流程的一個功能型景觀。設計中把水循環的每個重要技術工藝作為引導路線的關鍵點，通過了解水循環過程來達到教育的目的。在這里，景觀設計不單單從藝術的角度去理解，更多的是輔設計，通過功能來決定形式。

2 結合水循環再利用的景觀設計的意義和切入點

2.1 水循環再利用與設計結合的思考

水循環再利用是將某些特殊的水，例如雨水、受過污染的水等，經過專門的環保技術處理，然后再重新循環使用的過程。是一項利國利民的大事。現今有很多國家在不斷嘗試把高科技的環保技術融入到與環境中去。在這個過程中，設計師們不斷在思考：如何能把環保系統與自然生態環境完美結合，同時滿足精神上的愉悅感受，也就是在重視環保技術的同時兼顧美學價值和公眾效應。

在當今的水循環再利用中，多采用雨水收集和人工濕地的做法。通過自然滲透、生物凈化設施等來完成水的循環處理，使輕度污染的水源還原為潔凈的水，并且能重新利用回人們的生活當中，達到節能、環保的目的。隨著社會的發展，環保技術不再單純的工業技術，更多的其他學科也加入到這個行列中來。例如人工濕地常常給設計成一個美學價值很高的生態系統或者是雨水收集系統成為廣場或者其他大型的一個場地的景觀規劃等。

我們可以參考一下國外的做法，例如日本為了整治水患問題，使得城市發展繼續下去，采用把這個方案與土地利用規劃串聯起來，形成一個全新的規劃。日本的洪水災害是比較嚴重的，對于這樣的一個情況，日本政府采用了三管齊下的方法來疏導洪水來時造成的水患問題。第一，將原本自然界的雨水急留，如帶水的自然區域，逐步調理恢復；第二，在在城市中的地面材料中，使用容易蓄水的材料或結構等使得地面具有一定的透水；第三，把原本的擴展河道的做法改成分洪蓄水的人工湖泊、濕地等。雖然日本政府這樣的做法所花費巨大，但同時也是非常有效的抑制了日本的洪水危害，并且綜上所述的地區又成為有機的城市公園體系。

結合水循環再利用的景觀，指的是使用水循環再利用，將某些特殊的水，例如雨水、受過污染的水等，經過專門的環保技術處理，然后再重新循環使用的過程，引導人們去觀察整個循環流程的一個功能型景觀。如何能把環保系統與自然生態環境完美結合，同時滿足精神上的愉悅感受，也就是在重視環保技術的同時兼顧美學價值和公眾效應。當今藝術設計界所追求的一個創新方向以及所肩負的責任也是日趨重大。

3.設計案例分析

3.2項目概況

項目選址為廣東環境保護工程職業學院內一處。基地選址為校園內的一個空曠處，周邊有實訓大樓、操場、教學樓、學生宿舍和景觀湖。項目坐落在佛山市南海區丹灶鎮桂丹西路。占地面積約450畝。周邊與獅山、南莊、西樵、西南白泥等鎮相鄰。丹灶鎮擁有全國重點文物保護單位康有為故居、廣東首個濕地公園南海大濕地公園和南海四大旅游景點之一的仙湖旅游度假區。佛山南海的氣候基本特點：春濕多陰冷，夏長酷熱，秋冬暖而晴旱。4―9月為汛期，雨量較為集中，徑流多數以洪水的形式出現，大部分水量流入江河，成為不可利用的水資源。周邊由于有工業區，加工業，故出現水質污染嚴重的現象。

3.3環保學院校園水景觀設計的營造分析

針對環保學院的校園背景的特殊和所處區域的氣候特點，打造整個校園的系統水景觀，是一件利民利校的好事。對于一個有著強烈行業氣息的高職院校，我認為在高校環境景觀的設計上，要注重對校內的專業氛圍的塑造、加強專業意識，并且突出帶有專業特點的水景觀點。因此，我們可以把環保學院內的水景觀分為四類：以教育、學習、休閑、觀賞為核心的水景觀。把特殊性的水（生活污水及雨水）循環處理系統放入到整個的校園水景觀設計中，通過專業技術的支持，把重新處理出來的水作為一個校園水景觀的用水來源，形成一個與眾不同的水景觀。

3.4創新性的水景觀設計的設計原則

以往的污水處理廠，是骯臟的，污濁的，去參觀的人們主要是為了看專業的技術，但幾乎每個人都不是懷著愉悅的心情去看的，而是讓污水的實際狀況給震驚、讓散發出來的臭氣熏的掩面而去。

對于這個原本在水污染循環處理中一個非常重要的工藝環節，因為這些外在的因素，使人無法賞心悅目。在筆者設計的這個水景觀中，應該是新穎的，具有設計理念的，能夠把環保的知識普及到每一位參觀者。對于景觀的設計環節，不是單純的景觀，必須把環保工藝結合到里面。用植物的芬芳、欣欣向榮的顏色來沖淡污水的視覺、嗅覺的污染，突破以往污水處理工藝中的困難，使工藝與景觀不再分離。

在這個全新的景觀設計中，遵循的原則是功能決定形式。以參觀為主要目的的功能里，必須要滿足這個要求。所以在整個設計開展前，首先要了解整個污水處理循環的過程，才能對所有的參觀流程有個很清晰的概念。在參觀路線中，對每個工藝的節點進行停留，結合設計的手法，從空間、角度、形式等多種方面，與其緊密結合，使參觀者有足夠的時間停留，達到參觀學習的目的。并用設計的手法盡可能的把污水的氣味掩蓋到最小。整個參觀的過程是輕松的、愉悅的。在整個的景觀規劃設計中，合理安排參觀線路，突出工藝+趣味的設計理念，前期的水景觀設計中，主要突現的是以“看”為主要目的，因為工藝的特殊性，在中期的工藝階段、利用空間的分隔，逐步形成人群的效果，把平乏的空間變得有趣，活動性提高。中后期的工藝階段，由于水質的逐步變清澈，可以把部分水作為動感的水景觀設計，形成一個人與水的互動景觀，把水景觀設計從單純的欣賞提升到互動，使得整個的設計更加有意義。

3.5工藝流程

整個的水循環設計思路分析：

把生活污水與雨水從收集好的管道，進入到最開始的預處理，二級處理再進入到人工濕地階段，最后進行后處理并且排放出去，變成可以循環使用的景觀澆灌水、景觀噴泉、生活中段用水等。

（1）預處理（一級處理）

一級處理也稱為預處理，包含了格柵、沉砂池、初沉池等物理法。主要除掉去除污水中的固體污染物（SS）15，

（2）二級處理

二級處理中，用了水解池、厭氧池、缺氧池、好氧池及二沉池。水解池主要是把大分子分解成小分子。水解是將外界有機物還沒有進入到微生物之前，利用生物化學反應，釋放胞外自由酶或連接細胞外壁上的固定酶來完成生物酶化反應。而厭氧池、缺氧池、好氧池則是一個完整的工藝，名字叫做“厭氧―缺氧―好氧生物脫氮除磷工藝”也叫A2/O工藝16。（見圖）污水在二級處理中，主要去除碳源BOD可達95%、過程中由于污泥回流的緣故，會產生硝化作用。通過一級與二級處理，污水中的

SS、BOD等物質已少了很多，但并沒有完全消除趕緊，還遠遠達不到排放的標準。須經過人工濕地的生態處理，進一步去除SS、BOD等以及氮、磷。

（3）人工濕地

通過建造、監督、控制類似仿沼澤的地面，并把物理、化學、生物三種結合運用到污水處理中的手法，叫做人工濕地。濕地系統是一個底面微帶坡度、具有一定長寬比例的洼地，河床里有土壤和人工填充物混合組成的填料層。污水在填料層的床體縫隙間或者表面流動，床體里種植的是耐水性強、成活率高、能吸收一定的氮、磷、微生物等物質、生長周期長、美觀并具有經濟價值水生植物，形成一個獨立的生態系統，進行水循環的處理的一個工藝流程階段。

人工濕地的工藝分析：

3.6水循環處理結合景觀設計的創新性手法

①基地總體分析：圖中紅色標識為基地區域，占地總面積為12000平方，整個基地的地形較為平緩，比較適合做污水處理的整體工藝。

②基地周邊污水匯集方向分析

整個校區內的污水主要是生活污水及雨水。從基地的污水收集來看，主要從實訓樓、教學樓、行政樓、宿舍、操場這幾個位置而來。雨水收集主要在操場和實訓樓。

③總體設計概念分析

整個的設計中，把工藝的流程擺在了一個最主要的位置，從而作為一個引導性的設計牽引了整個基地的參觀路線。從格柵―沉砂池―初沉池―水解池―厭氧池―缺氧池―好氧池―二次沉池―人工濕地―后處理，整個的工藝完成，也自然而然的形成了景觀的參觀路線。生活污水和雨水的收集從地下走管，部分的工藝露在外面，給人們參觀學習工藝做法。

主要工藝及設計說明：

前期：對污水的一個收集過程，包含了生活污水與雨水。生物污水主要接管道，從行政樓、教學樓、宿舍、實訓樓等的地下走管；而雨水收集主要采用實訓樓屋頂雨水收集的方式，把管道外露，把收集好的水從樓頂的水渠匯總到地面再到地下管道，和生活污水一起來到項目基地的格柵管道入口處，進行污水處理的第一道工序。

⑴ 工序一：格柵17

格柵的主要作用是將污水中的大塊污物攔截，以免對后續處理單元的工藝造成損害。

設計部分：

改良后的格柵，在原來的格柵基礎上添加了一個透明玻璃罩，并在水流的渠道上添加了一層綠化，主要是為了遮掩污水的氣味，但是工藝部分保持并顯露出來。

⑵工序二：沉砂池18

沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中的比重較大的無機顆粒，主要包括礫石和少量較重的有機物質。沉砂池可以分為平流沉砂池、豎流沉砂池、旋流沉砂池等。其中平流沉砂池構造簡單，處理效果較好，工作穩定。

設計部分：作為參觀為導向的水循環處理，工藝部分采用已有的，在形式上進行一些新的改良。如在本設計方案中，把平流沉砂池原來的埋入地面的部分暴露在外面，使學生更加直觀的了解到該工藝的工作原理。為了突出工藝造型的特殊性，在設計時，我刻意把該工藝的形體根據具體的比例放大，把傾斜角度的位置設計成一個3米的下沉空間小廣場，而沉砂池的上表面部分，則用一個橋的形式表現。參觀的人們，可以根據所需，進入到空間的下沉和上升部分，在參觀的同時，形成趣味性比較多的活動空間。與以往的普通污水處理的平流沉砂池來做比較，除了工藝部分可以使人們全方位的鑒賞以外，還可以給學生們、參觀者們增加多了一個休憩的空間。

工序三：沉淀池19

沉淀池主要用于去除懸浮于污水中的可沉淀的固體物質。按照在污水處理流程中的位置，分為初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池的作用是對污水中的以無機物為主體的比重大的固體懸浮物進行沉淀和分離。在該設計中，我選擇了豎流式沉淀池作為初沉池。

豎流式沉淀池20

豎流式沉淀池的形狀也可以分為圓形和方形，沉淀區是呈柱形的，污泥的斗則是倒錐體。污水從中心進水管流入后由下往上經過反射板流至水堰，污泥沉入污泥斗中，并在靜水的壓力作用下排出池外。（下圖為圓形豎流式沉淀池的工作原理圖示意）

設計概念分析：

豎流式沉淀池的池子的高度一般在4m―8m之內，故在設計時，筆者考慮到落差的高度比較大，如果將沉淀池放在地底面，挖的深度太大，投入的資金會比較多。故我將豎流式沉淀池設計成立在地面上的，把兩個豎流式沉淀池做成并排的1層樓的抬高式空間。

設計特點：

空間上與之前的沉砂池的下沉空間有個明顯的對比。通過交通的引導，將參觀的人群引向兩個豎流式沉淀池，并由于整個空間的抬高，人們在參觀的過程中，可以聚精會神的參觀工藝。從空間的角度來看，可以把日常的人流和參觀的人流進行交通的導向區分。由于空間給抬高，加高的區域給予下面的空間起到走廊的作用。對于夏季日照度較高的亞熱帶地區，起到一個很好的遮陽避雨的場所。

工序五：厭氧―缺氧―好氧生物脫氮除磷工藝--A2/O工藝。

設計分析：在該工藝中，對水溫、空氣有嚴格的要求，溫度

項目的所處地理位置，是屬于亞熱帶氣候，夏季溫度偏高，不利于該工藝，從降溫方面進行考慮，適當的進行降溫處理，才能達到最好的處理效果。故設計時從該方向出發，把原本的水池上加入一個玻璃盒子，隔絕外界空氣的流入，并接上流水系統，使得水從玻璃盒子上流淌下來，直接起到一個降溫的效果。而且從景觀的角度，水景觀穿插到了工藝之中，兩者得到了一個統一。在從厭氧池、缺氧池出來，水在這個時候是需要加氧進入到好氧池的，可以用曝氣設備增加氧的含量，我在這個環節，采用了一個噴泉的景觀形式，使得水與外界氧氣充分接觸，得到加氧的效果。并且參觀的人們可以與水景有個充分的近距離接觸，體現比較人性化的設計手法。

（7） 工序七：人工濕地

設計分析：工藝上用了階梯進水式，設計上選用了并聯式。

在人工濕地的設計中，劃分為九個人工水塘，栽種上耐水植物，對進入的水進行除磷、除氮、微生物的處理，并在階梯的水流后，設計了一個氧化塘，整個塘面將人工濕地環抱住，水流最后進入到此，形成一個生態的微循環系統。在這個人工濕地里，污水的處理繼續著，通過濕地里河床的特殊填塞物、耐水植物等的再次處理，把更多的廢物留在了水塘中，讓植物吸收，經過生態的手法完成水凈化的最后階段。

在人工濕地的景觀設計中，我把人的行動作為貫穿整個人工濕地的一個方向。從觀賞的角度去對人工濕地進行一個規劃。整個參觀的路線與濕地景觀相互穿插。

4景觀規劃完成后的效果對比與分析

原始的區域劃分圖：設計前是一片綠地，地勢起伏不明顯，沒有功能分區。

規劃后的區域功能劃分：功能區域明顯，對空間的使用率較高，解決校區內一些重要的問題。

針對前面所述說的校園內的問題：缺乏特色的景觀、休憩空間、特色校園文化氛圍、實訓基地等來進行景觀設計，而整個景觀中，穿插的是特殊的“水”。并且把污水的處理過程、循環利用的階段帶入到水景觀的設計中，把整體的水景觀設計提升到一個具有環保技術研究性價值的位置，把單純意義上的水景觀變成不一樣的“水”景觀。規劃后的水景觀，不再簡單、乏味，而是充滿了活力。豐富的空間、令人流連忘返。

水循環系統范文第2篇

[關鍵詞]中央空調 水循環 變頻節能

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）24-0206-01

通過變頻器，根據空氣終端的需要，可根據環境溫度自動選擇加熱、冷卻和除濕運行方式，使居室在短時間內迅速達到所需要的溫度，并在低速，低能耗條件下以較小的溫差波動，調整冷媒水泵和冷卻水泵的工作頻率，改變系統中冷媒水量和冷卻水量，達到節能的目的。變流量節能控制模式也被稱為中央空調節能控制。本文主要論述了中央空調水循環系統變頻節能控制的原理分析及相關設計要點。

1 空調水系統

空調水系統主要設備包括：制冷機組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔和風機盤管等空調末端設備。空調水系統是一個復雜的系統，各部件之間是相互聯系、相互影響的。

1.1 風機盤管水系統

風機盤管的組成和工作原理，風機盤管主要有風機、盤管以及空氣過濾器、電動機、室溫控制裝置等組成，風機常采用前向多翼離心式風機或貫流式風機，盤管則為帶肋片的盤管式換熱器。風機盤管的水系統的主要功能是輸配冷流體，以滿足末端設備或機組的負荷要求。其配置則應具備足夠的輸送能力，經濟合理的選定水泵、管材和管徑，具有良好的水力工況穩定性，應便于空調系統負荷變化時的運行調節，實現空調系統節能運行要求、并便于管理、檢修和養護。

1.2 冷水機組工作原理

當天然的冷源不能滿足空調需要時，便采用人工制冷的方式。主要有以下幾種：

1）蒸汽壓縮式制冷

蒸汽壓縮式制冷系統的組成及工作過程：蒸汽壓縮式制冷系統主要有制冷壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器四個主要設備組成，并用管道相連接，構成一個封閉的循環系統。

2）吸收式制冷

吸收式制冷與蒸汽式制冷一樣，都是利用液體在汽化時需吸收熱量這一物理特性來實現制冷的，不同的是蒸汽壓縮式制冷是以消耗機械能為補償，而吸收式制冷則是以消耗熱能為補償的，使熱量從低溫熱原轉移到高溫熱源。

1.3 冷卻塔

制冷劑在冷凝器中進行冷卻凝結過程中放出的熱量，一般通過空氣和水帶走。以空氣為冷卻介質的冷凝器，多用于小型制冷系統及缺水地區。大中型制冷系統的冷凝器多以水為冷卻介質。制冷裝置的冷卻回水，由冷卻塔的上部噴向塔內的填充層上，以增大水與空氣的接觸面積及接觸時間，被冷卻后的水從填充層流至下部集水池，通過循環水泵再送回制冷裝置循環使用。冷卻塔頂部裝有通風機，使空氣以一定的流速由下而上通過填料層，以加強水的蒸發冷卻效果。

2 冷水變流量的節能控制

2.1 變流量系統的主要控制措施

冷水流量發生變化后，水系統為了在新的流量下能達到穩定平衡，需對管路系統和水泵進行調節，即調節閥門的開度和水泵的轉速，不同的控制策略將產生不同的控制效果，進而水泵的能耗情況也不相同，下面分別進行比較。冷水系統變流量運行的控制模式主要有溫差控制法和壓差控制法。

1）溫差控制法

溫度傳感器測得供回水干管上的溫差，與設定值比較，溫差大則加大冷水泵的水流量，溫差小則減小水流量。當負荷下降時，流量將隨之減少，通過溫差控制器、變頻器，降低水泵轉速減少流量。隨著系統總水量減少，使用功能相似的空調房間其末端裝置的水流量按比例減少，適應負荷的變化，適用于系統較小，房間功能比較簡單，整體一致的能耗變化規律的情況，如在我國目前空調系統中運用得非常多的風機盤管系統。風機盤管系統的水路基本不控制，或采用三通閥、電磁閥控制，部分負荷時系統壓差幾乎不變，這給壓差信號的采集造成困難，因而風機盤管系統采用壓差控制準確性較差，系統采用最多的是溫差控制

2）壓差控制法

壓差控制是利用測定點壓差值的變化來控制水泵的供水量，壓力的傳遞速度較高，因而壓差控制反應較快，目前在冷水系統中采用的主要有干管定壓差。干管定壓差控制只是將溫度傳感器換成了壓力傳感器，末端負荷減小而關小冷凍水的流量使得供回水干管上的壓差增大，控制器將控制水泵減少水流量，保持供回水干管的壓差不變，這樣，對于負荷沒有變化的其它末端來說，由于干管的供回水壓差不變，各支管的供回水壓差也是基本保持不變的（由于流量減小，干管上的阻力損失減小，支管上的壓差略有增大），保證了各個末端有足夠的水流量。

2.2 變流量系統的原理

空調冷水系統的最重要的目的是為空調系統的各末端裝置提供能量的交換，如何在滿足這個要求下盡量節能，在冷水系統的發展中在不斷完善。在冷水系統的發展和完善的過程中總是不斷遇到新的問題，如冷水溫差過小、水系統阻力損失過大、管網水力不平衡等，如果保持供回水的溫差不變，則冷凍水流量的需求下降，可通過減少冷凍水的輸送量來降低水泵的能耗，這就是變流量技術。

3 設計方法

就目前的一般的改造設計而言，一般采用以溫度控制為主，在中央空調系統改造的過程中，保持了原有的中央空調系統，增加了熱泵機組、板式熱交換器、儲熱罐和熱水罐、增加了循環泵和調節閥等設備，還開發了一種具有通用功能的變頻調速智能控制節能工作站。

1）對冷凍水泵的控制

冷凍水泵電動機應采用軟啟動。冷凍水泵電動機啟動頻率系統設定為45Hz。為保護空調系統的安全運行，冷溫水系統最低運行頻率設定值為30Hz。

在溫差調節器上設定上限報警輸出信號，當末端負荷突變，溫差達到5℃時，將頻率直接切換到45Hz。使水泵輸出加大到最大流量，以提高負載的跟蹤速度。冷凍水泵啟動后，按智能控制器輸出的控制參數值，調節冷凍水泵變頻器的運行頻率，控制冷凍水泵的轉速，動態調節冷凍水的流量，使冷凍水的供回水溫度逼近智能控制器給定的最優值。夏天：冷凍水額定供水溫度為7℃，額定回水溫度為12℃，溫差T=5℃；冬天：冷溫水供水溫度為50℃，回水溫度為45℃，溫差T=5℃。

2）對冷卻水泵的控制

冷卻水泵啟動后，按智能控制器輸出的控制參數值調節冷卻水泵變頻器的運行頻率，控制冷卻水泵的轉速，動態調節冷卻水的流量，使冷卻水的進、出水溫度逼近智能控制器給定的最優值。

3）對冷卻塔風機的控制

當風機啟動后，在冷卻塔風機頻率設定高限值45Hz保持運行30min后，系統根據空調主機冷卻水進出水溫度傳感器的輸入值變頻調節風機轉速，使冷卻水進水溫度逼近設定值，從而保證中央空調主機隨時處于最佳運行狀態。以實現冷卻塔風機和空調主機在最佳工況下的節能運行。

4 結語

本文對中央空調系統變頻調速技術進行了理論分析，通過對中央空調系統的節能措施的研究，可以避免不合理的低效用能，降低了空調系統的能耗，提高了能源的利用率。

參考文獻

[1] 方偉忠.制藥車間環境凈化中央空調系統的自控方案設計[J].廣西輕工業，2011（09）.

[2] 張雪梅，宋文武.中央空調系統消聲與減振的研究[J].制冷與空調，2012（03）.

水循環系統范文第3篇

關鍵詞:LabVIEW;虛擬儀器;溫度測量;數據采集

中圖分類號:TP368.1文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2009)19-113-03

Design of Water-Cycle Temperature Controlling System Based on Virtual Instrument

ZHOU Jingdong1,HUANG Ying1,YAN Mingxia1,LIN Lijun2,LIU Guangya1

(1.Center of Vehicle Noise & Vibration Control Hubei,Hubei University of Technology,Wuhan,430068,China;

2.Hubei Institute of Measurement and Testing Technology,Wuhan,430071,China)

Abstract:A novel approach is proposed to design a water-cycle temperature controlling system,which using LabView as developing platform to achieve the temperature data sampling,analysis,disposing,displaying and controlling automatically.With the using of the technology of Virtual instrument,the whole developing and designing process is simply,and easy to realize.In prototype system,the characteristic of low-priced hardware,friendly interface,flexible parameter setting and visual result displaying is equipped comparing traditional designing.

Keywords:LabVIEW;virtual instrument;temperature measurement;data sampling

0 引 言

隨著PC、半導體和軟件功能的進一步更新,虛擬儀器的功能和性能已被不斷地提高,未來虛擬儀器技術以其在測量和控制方面的強大功能和靈活性為測試系統的設計提供一個極佳的模式,在許多應用中已成為傳統儀器的主要替代方式[1-3]。

本文以水循環系統為研究對象,針對水循環的溫度,在比較研究不同控制策略的基礎上,建立精確的數學模型,對水循環溫度控制進行了研究。通過數據采集卡對溫度信號進行實時采集,并由軟件平臺對采集的信號進行分析,然后用數學模型控制算法處理輸出,以使當前溫度逼近設定值,從而達到溫控目的,最后將采集數據保存記錄,以備日后讀取分析。利用虛擬儀器的巨大優越性改善水循環溫度的控制品質,提高控制效果。

1 水循環溫度控制系統數學模型的建立

1.1 水循環溫控系統介紹

水循環溫控系統由儲水箱、水泵、傳感器、散熱器和電加熱裝置組成,水循環原理圖如圖1所示。由于本系統對溫度要求較高,要保證水管環境溫度保持在20 ℃,故需建立合理的數學模型及控制算法,將溫度傳感器PT100采樣性能通過散熱器及電加熱器的動態溫度值模擬出來,最終達到高精度控制溫度的作用。

圖1 水循環原理圖

1.2 水循環溫控系統數學模型的建立

水循環溫控系統各個部分的溫度因管道、散熱裝置和加熱裝置的原因會產生很大的變化。為了表達清楚達到預想的結果,就需要建立正確的數學模型。本設計根據實際情況,選擇了幾個特殊的點來建立模型。如圖1所示,A,B,C,D,E,F六個點的溫度,將引起變化的原因全部考慮進去,列出函數關系式,然后借助LabVIEW編程,由程序控制溫度。

(1) B點的溫度函數關系式

B點為采樣點,B點的溫度跟A點的溫度因中間隔水箱會有一個延時K1,取在A點第N個采樣值經過K1延時之后的平均值為B點的溫度,它的溫度函數關系為:

TB(N)=1K1[TA(N-1)+TA(N-2)+

…+TA(N-K1)]

(1)

式中:K1=V1qT,TA(N-1),TA(N-2),…,TA(N-K1)分別為A點第N-1,N-2,…,N-K1個采樣時的溫度值;V1為水箱的容積,V1=5 L;q為泵流量,q=0083 L/s;T為采樣周期,T=1 s;

K1:為注滿水箱需要的時間,即延時周期,通過計算K1=60 s。

(2) A點的溫度函數關系式

A點的溫度與D點的溫度因水管而有個延時,故A點的溫度函數關系如式(2)所示:

TA(N)=TD(N-K3)

(2)

式中:K3=V3qT;TD(N-K3)為D點第N-K3個采樣點的溫度;

V3為D點到A點水管的容積,V3=0.5 L;

K3為從D點到A點的延時周期,通過計算K3=6 s。

(3) D點的溫度函數值

D點的溫度與C點溫度相比,不僅僅是水管的散失而延時,還與電加熱裝置有關,函數關系如式(3)所示:

TD(N)=TC(N-K2)+ΔTP′

(3)

式中:K2=V22qT;ΔT=PCq;TC(N-K2)為C點第N- K2個采樣點的溫度;

P為電加熱器的功率,P=1 kW;C為水的比熱容,C=4.18 kJ/kg•℃;

ΔT為電熱前后的溫度變化,通過計算ΔT=3 ℃;

P′為采樣占控比,通過驗證P′=1或0;

V2為C點與D點間水管的容積,V2=1 L;

K2為從C點到D點的延時周期,通過計算K2=6 s。

(4) C點的溫度函數關系式

C點的溫度與F點的溫度相近,就是F點延時的某一個溫度值,它的函數關系如式(4)所示。

TC(N)=TF(N-K5)

(4)

式中:K5=V5qT;TF(N-K5)為F點第N- K5個采樣點的溫度;

V5為F點到C點水管的容積,V5=0.5 L;

K5為從F點到C點的延時周期,通過計算K5=6 s。

(5) F點的溫度函數關系式

F點與E點相比,因為散熱器和水管的同時作用,溫度也相差很大,該點的溫度函數關系如式(5)所示:

TF(N)=(1-K)TE(N-K4)+KT0

(5)

式中:K4=V4qT;TE(N-K4)為E點第N-K4個采樣點的溫度;

K為制冷系數,K=0.3;T0為環境溫度,T0=20 ℃;

V4為E點到F點水管的容積,V4=1 L;

K4為從F點到E點的延時周期,通過計算K4=12 s。

(6) E點的溫度函數關系式

E點的溫度與B點的溫度相比也有個延時,該點的溫度函數關系如式(6)所示:

TE(N)=TB(N-K6)

(6)

式中:K6=V6qT;TB(N-K6)為B點第N-K6個采樣點的溫度;

V6為B點到E點的水管的容積,V6=0.5 L;

K6為從B點到E點的延時周期,通過計算K6=6 s。

綜上所述,A,B,C,D,E,F六個點的函數關系式及相互聯系已經表達清楚,通過LabVIEW建立相應的數學模型。

2 水循環溫度控制系統的軟件設計

本設計通過數據采集卡對溫度傳感器傳感信號進行實時采集[4],并由軟件平臺LabVIEW對采集的信號進行分析,采用上述的數學模型控制算法處理輸出,使當前溫度以零穩態誤差逼近設定值,達到精確控溫目的。根據水循環溫度控制系統的基本要求,系統劃分為五個功能模塊[5,6],即:用戶登錄模塊、數據存儲模塊、參數計算模塊、控制算法模塊等,系統的控制模塊框圖如圖2所示。

圖2 系統的控制模塊框圖

2.1 主控模塊

系統的主控模塊提供了溫度控制功能。它通過與其他模塊的通訊來完成數據采集與處理、數據的保存等功能[7,8]。根據模塊化的編程思想,用LabVIEW圖形化編程語言,可以方便地寫出溫度控制系統的程序代碼。

2.2 參數計算模塊

由前面建立的數據模型,通過計算分別可以算出每個點的延時周期K,再由延時周期找到每個點的溫度采樣值,如圖3參數計算程序框圖所示。

2.3 控制算法模塊

根據前面建立的數學模型,本設計提供了兩個算法模塊,以供主程序調用。第一個模塊是為了計算函數關系式:TY(m)=TX(m-k),因為設的幾個點的溫度采樣值都因為水管延時滯后。第二個是計算函數關系式:

TB(m)=[TA(m-1)+TA(m-2)+

…TA(m-K1)]/K1

式中:B點為采樣點,該點的溫度采樣值是A點溫度采樣值延時之后的所有采樣值的平均值,該算法程序框圖如圖4所示。

圖3 參數計算程序框圖

圖4 采樣值延時算法程序框圖

2.4 數據采集模塊

該模塊通過調節控制占空比,進而改變采樣占空比[9],調節控制系統,提高控制質量,如圖5所示。

圖5 采樣占空比程序框圖

3 程序調試

通過調試各個模塊,并將所有功能聯系起來,實現水循環自動溫度控制系統。調試結果如圖6所示。A點和D點,C點和F點,E點和B點溫度曲線相近;A點和B點,C點和D點,E點和F點溫度曲線相差大,并且采樣點B溫度波動值僅為0.75 ℃,較為穩定,從而表明本系統設計的控制方案合理可行,精度達到原設計的技術要求,可預見該系統設計在今后的工業控制實驗中具有廣闊的應用前景。

圖6 采樣點溫度變化曲線

4 結 語

在本設計中,利用 LabVIEW 軟件平臺構建溫度控制系統,具有設計時間短,參數調整靈活,系統仿真結果直觀、準確、穩定等特點。同運用傳統儀器構建系統的方法相比,采用虛擬儀器的方法效率要高得多,且性能好,控制靈活方便。實踐證明,在 LabVIEW 環境下能夠開發出各種功能強大,開放性好的虛擬儀器軟件,構造出經濟實用的計算機輔助測試、分析與控制系統[10]。

參考文獻

[1]袁淵,古軍,習友寶,等.虛擬儀器基礎教程[M].成都:電子科技大學出版社,2002.

[2]楊樂平,李海濤,楊磊.LabVIEW程序設計與應用[M].北京:電子工業出版社,2005.

[3]張易知,肖嘯,張喜斌,等.虛擬儀器的設計與實現[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.

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[5]湯江龍,楊曉京,李強.基于LabVIEW的溫濕度測控仿真[J].現代制造工程,2006(6):92-93.

[6]江偉.LabVIEW環境下溫度控制系統的設計[J].國外電子測量技術,2004(3):8-10.

[7]呂飛龍,陳照章,黃永紅.基于LabVIEW的虛擬儀器溫度檢測系統的設計[J].微計算機信息,2007,23(1):170-171.

[8]張林,丁健,宋寅,等.基于虛擬儀器技術的溫度測控系統設計[J].工業控制計算機,2007,20(3):30-31,52.

水循環系統范文第4篇

關鍵詞：循環水系統；系統優化 ； 工藝優化；經濟運行；

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

引言：本文簡要介紹循環水系統及其重要性，從水質管理以及設備工藝優化等介紹了一些方法和做法，從而提高系統處理效率。

一、循環水系統簡介

循環水泵是循環水系統中最重要的設備之一，在熱力系統中發揮著至關重要的作用。機組運行中，凝汽器真空的形成主要依賴于循環水泵。停運初期，低壓缸的冷卻也主要依靠循環水泵來完成。

循環水冷卻通常分為密閉式循環水冷卻系統和敞開式循環水冷卻系統。密閉式循環水冷卻系統中，水是密閉循環的，水的冷卻不與空氣直接接觸；敞開式循環水冷卻系統，水的冷卻需要與空氣直接接觸，根據水與空氣接觸方式的不同，可分為水面冷卻、噴水池冷卻和冷卻塔冷卻等。

循環冷卻水一般占企業用水總量的50%～90%。循環冷卻水由泵送往冷卻系統中各用戶，經換熱后溫度升高，被送往冷卻塔進行冷卻。在冷卻塔中熱水從塔頂向下噴淋成水滴或水膜狀，空氣則逆向或水平交流流動，在氣水接觸過程中，進行熱交換。水溫降至符合冷卻水要求時，繼續循環使用。

空氣由塔頂溢出時帶走水蒸氣，使循環水中離子含量增加，因此必須補充新鮮水，排出濃縮水，以維持含鹽量在一定濃度，從而保證整個系統正常運行。補充水的量應彌補系統蒸發、風吹（包括飛濺和霧沫夾帶）及排污損失的水量。循環水與補充水中含鹽量之比，即為該循環水系統的濃縮倍數。在一定的循環冷卻水系統中，只要改變補充水的含鹽量，就可以改變循環水系統的濃縮倍數，而提高濃縮倍數是保證整個循環冷卻水系統經濟運行的關鍵。

在化學水處理行業中，有句行話：“三分藥劑，七分管理”。所以，對于一個穩定的循環水系統而言，選擇了合理的塔型和水穩配方固然重要，但若管理不善，同樣可能使好的設備和水穩配方發揮不了好的作用，保證不了水溫和水質，滿足不了工藝，甚至設備能耗增加，水冷器短時間結垢腐蝕穿孔，直至停車，后果不堪而言。

二、火力發電廠在消耗大量煤的同時，也需要消耗大量的水資源。

對水循環系統的運行方式進行優化研究，不僅能夠節約廠用電，對于水資源的節約來說也具有重要意義。循環水系統的優化運行一直以來都是人們關注的熱點話題。但受制于技術和資金等因素，很多電廠在進行循環水量的改變以及維持凝汽器最佳真空等環節上依然存在很大的不確定性。在研究背壓變化對汽輪發電機組電功率造成的影響上，目前出現有很多方法，但只有等效熱降方法既簡便又準確，本文將對此展開研究。隨后對凝汽器最佳真空和最佳循環水流量的計算過程進行了修正

1、等效熱降方法研究背壓變化對汽輪機電功率的影響

在進行凝汽器的最佳真空計算以及確定循環水流量的最佳值過程中，首先需要研究明確汽輪機背壓變化對其電功率的影響。在實際的工程計算中使用過很多方法[3]，但經驗表明，等效熱降法是最為簡單和準確的方法。下面對這種方法進行分析。

2、最佳真空和最佳循環水流量確定方法分析

為了增大汽輪機的理想比焓降以及提高其電功率，最直接的辦法是提高凝汽器的真空，但是受到設計和實際運行經濟性的限制，并非是真空越高越好。對凝汽器中的真空造成影響的因素較為復雜。總起上來講，要想提高凝汽器的真空，需要適當的增加循環水泵的泵耗。四、循環冷卻水系統優化應做好滅藻殺菌工作

循環冷卻水系統與其他水處理系統一樣，循環水在使用一段時間之后，水質容易變差，并且會出現藻類漂浮物和多種細菌。處于保護循環冷卻水系統和優化循環冷卻水系統的目的，我們應做好循環冷卻水的滅藻殺菌工作。從目前循環冷卻水系統的滅藻殺菌工作來看，電解水是主要的滅藻殺菌方式。

電解水過程產生的部分臭氧和過氧化氫對細菌微生物有較強的殺滅作用，電極安裝的銅銀合金片電解產生的微量銅銀離子可以使蛋白質變性。利用這一過程，可以有效去除循環冷卻水系統中的藻類和細菌，達到改善循環冷卻水系統水質的目的，使循環冷卻水的水質能夠得到凈化，延長循環冷卻水的使用時間，保證循環冷卻水系統優化取得積極效果。

為此，我們應將電解水作為滅藻殺菌的主要方式，在系統優化中積極應用電解水過程，提高滅藻殺菌效率。

三、循環冷卻水系統優化應做好防腐降氯工作

為了保證循環冷卻水系統能夠正常工作，需要做好冷卻水的防腐降氯工作，主要應從以下幾個方面入手：

1.電解水過程中部分活性氧和活性氫結合水體中DO（溶解氧）和水分子生成臭氧和過氧化氫，利用臭氧和過氧化氫的特性有效去除水質中的雜質和細菌，保證循環水水質滿足使用要求，提高循環水的活性，達到改善循環水水質的目的。

2.熱交換器表面由于除垢效應，變得平整光滑，從而防止了垢下腐蝕，在目前循環冷卻水系統中，熱交換器表面的污垢是處理重點。如果不能及時處理掉表面的污垢，會影響熱交換器的正常工作，因此，做好防腐降氯工作是保證熱交換器正常工作的重要手段。

3.系統中氯離子由于蒸發濃縮，濃度逐步增大，氯離子對冷卻水的水質影響較大。為此，在防腐降氯過程中，應重點降低循環冷卻水中的氯離子，主要應采取吸附和中和反應的方式消除循環冷卻水中氯離子。

四、設備工藝優化

1.循環水系統變頻運行

循環水系統采用高壓電機拖動水泵工頻運行的方式進行生產，根據所需水量不同，需要靠閥門對系統壓力、流量進行控制，電能浪費較大。經技術人員研究，對該水泵進行高壓變頻器改造，把電機、水泵共同組合成為一體，操作人員根據生產工藝的實際情況設定系統壓力期望值，通過變頻器閉環控制程序結合DCS模擬采樣、控制的方式，跟蹤和調整工藝指標，自動運行電機轉速，調整系統壓力和流量；也可手動設置頻率，根據工藝要求運行水泵，從而節約大量電能。根據實測：改造前后每月可節約132480kw/h，節能意義巨大。

2.優化循環水系統管理

公用循環水泵在其變頻基礎上，其后續單位用水量的多少直接導致水泵頻率的高低，高低最高可相差20%，因響應公司節能降耗，避峰用電號召，很多用水設備都是間歇運行，用水量的多少與各崗位員工的責任心有直接關系加強員工責任心意識，就能在停用設備的時候即使關閉循環水閥門從而降低循環水用水量。

為了降低公用循環水泵運行頻率，對用水崗位循環水閥門關閉的及時性進行考核并制定了具體考核辦法。此舉極大地提高了員工崗位責任心，避免了崗位員工對此種現象習以為常，不肯做出改變，通過循環水系統優化管理措施，有效提高了員工責任心和節能減排意識，公用循環水泵頻率都有了很大降低，降低循環水泵耗電量。經過方案實施后統計，公用循環水泵頻率由原來的95%降低為現在的80%左右，每天節約電耗3000度。

種種措施，目的只有一個，那就是使循環水系統運行達到最優化，使系統處理效率最高，使其運行成本最低，進而真正做到節能減排。

結語：隨著我國的工業進程也在不斷發展和加速，冷卻水在一般的工業生產中占到了百分之八十以上的比例，是工業在發展過程中一個不可忽視的、舉足輕重的環節。所以，為了更好更快的發展工業建設，我們就必須先研究好冷卻水循環問題。只有做好的了冷卻循環水系統的節能工作，我們才能在財政上減少一筆開支；只有做好了冷卻循環水系統的應用工作，我們才能真正在實際工作中得到事半功倍的收獲效果。

參考文獻：

水循環系統范文第5篇

[關鍵詞]除塵器 循環水排灰系統 技術應用

中圖分類號：TB 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）05-0283-01

1、傳統供水排灰系統的問題

濕式脫硫除塵器是近十幾年發展的對環保有效的一種脫硫除塵裝置，它對于降低排放大氣中的S02起到了有效的控制作用。盡管各種濕式脫硫除塵器的結構不盡相同，但原理基本一致，即讓煙氣與水或水滴（霧）充分接觸，使塵粒凝聚沉降，使煙氣中的SO2與堿性水反應溶于水中，從而達到除塵和脫硫的目的。

早期的濕式脫硫除塵器基本上是采用浮球閥或電磁閥自動供水（非循環），配合加藥箱加藥脫硫。除灰方式有的用鏈條刮板除灰機，然后將灰輸送到除渣機內或指定地點，除塵器旁設有檢修或定期泄放沉淀坑；有的通過除塵器下部排灰口定期排灰，將灰水混合物排到沉淀坑沉淀，或排到設于地面以下除渣機內。排到沉淀坑的灰進行定期清理，沉淀后的水有的進行了循環利用的，有的就直接排掉了。

上述供水排灰系統缺點如下：

（1）單供水（非循環）方式

由于除塵器內的水與煙氣中的硫化物等不斷發生反應，水不斷濃縮，達到一定濃度后，脫硫效果會急速下降，這時為了達到脫硫效果，需定期泄放除塵器內高濃度的水（粘稠狀），這時就涉及到泄放出的水中粉塵的沉淀和清理問題，需設有沉灰池， 還需定期清理。

另外單供水方式，如果除塵器的液位控制失靈，液位高容易造成引風機帶水，或除塵器缺水，這將對風機的磨損、失衡、安全運行等造成嚴重的后果，液位低將影響到除塵和脫硫的效果，缺水的話易造成防腐層的損壞。

（2）沉灰池循環供水方式

這種方式需設計除灰池、沉淀池和清水池，除灰池的灰可以用刮板除灰機或用其他方式除灰，但這種設計，池子的占地面積大，還需有部分備用池，有的池子需人工清灰，造價高，工人的勞動強度大，運行不可靠。

2、無沉淀池、清水池的除塵器循環水排灰系統的技術應用

（1）原理與設計

我們知道，工業鍋爐的灰渣一般通過刮（重）板除渣機或重鏈除渣機除到貯渣斗內，除渣機內保持一定的水位，一是封閉鍋爐煙氣系統，二是爐渣必須經過水的浸濕冷卻。除渣機內冷卻水的PH值取決于爐渣的酸堿性，盡管組成爐渣的氧化物種類很多，但對爐渣酸堿性影響較大和爐渣中含量最多的是CaO、MgO 和SiO2 、Al2O3，其中CaO、MgO是堿性氧化物，SiO2 、Al2O3是酸性氧化物，通過測試，爐渣水的PH值在8～9左右，就是說爐渣水是顯堿性的。

除塵器的灰原是通過鏈條刮板除灰機送到聯合除渣機內，鏈條刮板除灰機易磨損、故障多，運行不可靠，制約著鍋爐的運行。

基于上述的情況，構想了除塵器的供水采用循環方式，水源取自除渣機的堿性水，可以節省一部分脫硫需要的堿性物質。除塵器取消其配用鏈條刮板除灰機，改用通過除塵器底部排放口排放至聯合除灰機，再用聯合除灰機獎灰送入除渣機內。

（2）實施方案

①除渣機的水源取用方式

曾經用傳統的辦法取用除渣機內的水，即過濾、一級沉淀、二級沉淀、清水，由于場地的小，只能在地上做鋼板水箱，但經過使用，供暖負荷比較低時，循環水能滿足要求，但負荷高時循環泵易堵塞，且清理沉淀池內的灰十分困難。

通過仔細研究，設想一下能否將循環泵直接放置于聯合除渣機內的刮板之上，這樣將所有的沉淀池取消，省去了全部沉淀過程，在水進入循環泵前設有足夠面積的不銹鋼過濾網。由于除渣機的刮板是運動的，除渣機內水受刮板運動的影響，而過濾網又在刮板之上，過濾面積足夠大，所以過濾網上不易掛灰堵塞，循環泵也不堵塞。

經過試驗實施，完全達到了預期的設想，過濾網不堵塞，循環泵不堵塞。

②排灰方案

將原來的鏈條刮板除灰機全部取消，改用除塵器下部直接排灰，設一趟聯合排灰溝、一合重板除灰機，將灰送到聯合除渣機內。由于聯合除渣機設置于地面上，所以需要一臺除灰機將灰送至除渣機。如果聯合除渣機設置于地面以下，可將除塵器的灰直接排至聯合除渣機。重板除渣機（除灰機）是近幾年刮板除渣機的改進型，效率高，運行可靠，除灰機、除渣機均可使用。

③水循環方式

首先循環泵取自除渣機的堿性水，直接進入除塵器水箱，通過連通管送入除塵器，除塵器設一溢流裝置，恒定液位溢流到排灰溝，然后進入除灰機，聯合除灰機內設一提升泵，將溢流水和排灰的水提升到聯合除渣機內，形成除塵器的水循環過程。如果具備條件，除塵器的溢流水可以直接流到聯合除渣機內。

④加藥方式

設置加藥裝置一套，將堿性溶液送入除塵器循環進水的母管中，或也可送入除塵器水箱內，通過檢測除塵器溢流水的PH值，決定加入堿性液的量。

（3）具體的技術措施

①循環泵、提升泵的選擇及控制

應選擇除塵器專用循環水泵，耐磨、耐腐蝕的液下泵，循環泵采用變頻自動調速控制，根據不同的負荷自動調節循環水量。提升泵采用液位自動控制，使除灰機的液位控制在一定的范圍內，上限使除灰溝內不存水，下限不低于泵的入口。

②循環泵的過濾網

過濾網面積應足夠大，條件允許情況下水流速盡可能的越小越好，避免過濾網上掛灰渣。過濾網沿除渣機的兩端，用鋼板將水面封閉，避免浮渣盡到過濾網周圍。過濾網采用40～60目的粗徑不銹鋼網。

③除塵器液位的溢流控制

除塵器的液位在滿足除塵和脫硫的要求時，采用恒液位溢流控制，避免液位過高引風機帶水給風機帶來危害，過低達不到除塵脫硫效果。溢流量適中，過大電耗高，過小除塵脫硫效果差。

④加藥泵、循環水的PH值控制

加藥箱盡量采用恒濃度堿液，加藥泵采用手動變頻控制，便于量的調節，配合溢流的調節，最終控制除塵器溢流水的PH值不低于7。

⑤提升泵安裝的位置

提升最好安裝在除灰機鏈板之上，泵入口處不積灰，如果選擇其他位置，要采取措施保證泵的入口處不積灰，提升泵入口處不設過濾裝置。

⑥聯合除渣機內的水流動

為了充分利用除渣水的堿度，循環泵的取水點要與提升泵和除渣機的入水點分開在除渣機的兩端，使除渣機內的水流動。

⑦聯合除渣機的液位控制

整個循環系統補水用聯合除渣機的液位來控制，采用自動補水方式，需要注意的是聯合除渣機液位以上應有一定貯水空間，滿足提升泵一次提升水的要求。

⑧每臺除塵器設有備用補水裝置

每臺除塵器設有備用自來水自動補水裝置一套，一是作為循環系統出現故障時的隨時自動備用，保證除塵器除塵功能的正常，二是作為緊急情況的補水，比如在啟爐（包括冷啟和熱啟）階段，使除塵器快速加水。

3、結論

綜上所屬，通過實際使用證明，該系統運行可靠，達到了預期的目的，且占地面積小，投資少，又能保證所有的控制指標，即適用于新設計的鍋爐房，又適用于需改造的鍋爐房。上述的技術創新值得推廣使用。

參考文獻

[1] 《工業鍋爐實用手冊》 江蘇科學技術出版社2011.