凌幸福 ，李威华，邹晓刚，王 斌

（新余钢铁集团公司，江西新余 338001）

0 前言

新余钢铁集团公司检测中心建于20世纪70年代，中心公卫清洁冲水系统的基本原理是：自来水经由进水阀输入水箱，位于水箱下方冲水管顶部的橡皮阀门呈关闭状态，当水位上升至虹吸下限线后有一部分水沿虹吸管溢出，当水位上升到上线后虹吸形成，使上压力腔压力低于下压力腔压力，橡皮阀门被顶起，水箱里的水沿冲水管冲入便槽完成冲洗。该方式水箱的进水状况及冲洗频率不可控，月用水量大，造成检测成本高，水资源浪费严重，单位能耗远超定额。

1 问题

（1）公卫清洁冲水系统进水管路没有安装可操控阀门，水箱长年处于不间断的进水、冲洗循环状态。办公楼区域没有晚班，少数上中班的班组时间也很短，晚7：00到早7:30和中午12:00到下午13:30的时间段不用卫生间，该时段水被浪费掉。

（2）水路管网系统长期使用，跑、冒、滴、漏现象严重。

2 系统改造及实施

2.1 改造方案及内容

（1）结合人工管理的缺陷及开启智能化管理时代的要求，采用人工智能+电磁阀控制方式对水箱的进水进行控制。

（2）水箱的进水端安装闸阀和电磁阀，进水通过闸阀、电磁阀进入冲水箱。控制闸阀的开度以控制单次冲水量的时间，也即控制了冲水的频率，该频率视能达到要求的卫生状况而定，这一数据很少改变，手动调节好即可。通过“智能型节水控制仪”控制电磁阀的通或断就可控制水箱进水，通过控制电磁阀在无人用水时段处在关闭状态即能达到节水、节能的目的。

2.2 智能型节水控制仪的设计与制作

2.2.1 设计要求

（1）操作面板。操作面板必须具备开启与关闭电源、电源指示、电磁阀工作状态指示等功能，因此面板设计了船型电源操作开关、电源指示灯、电磁阀工作状态指示灯等。

（2）后面板。后背板设计主要考虑如何固定、电源线及控制线的进出、保险丝的安装等。

（3）控制系统。包括电源隔离开关、安全装置、接线端子、线槽、由数字式时间继电器构成的时间逻辑循环控制系统（造价低）。隔离开关控制外接电源的通、断，仪器内设置了线槽、接线端子和安全接地桩，数字式可调时间继电器构成工作日、休息日及两者循环控制，由这些时间单元构成时间逻辑循环自动控制系统，控制电磁阀的通和断，达到节水的目的（图1、图2）

图1 时间逻辑循环自动控制系统

2.2.2 准备及制作

（1）材料及元器件准备。利用废弃设备上尺寸合适的仪器箱壳改为仪器箱。操作面板使用350 mm×250 mm，3 mm厚塑料板，加工好船型开关、电源指示灯、工作指示灯安装孔。后面板尺寸及材料与操作面板相同，加工好保险座、电源及控制线的进出孔。面板及外框贴纸外委制作，增加箱体美观度及标示面板的功能。

图2 电磁阀控制系统

准备好空气开关、接线排、接零接地端子、数显时间继电器、中间继电器、导线若干。集成板根据元器件尺寸开好各个安装孔。

（2）智能型节水控制仪的制作。操作面板贴好贴纸，安装好船型开关、电源及工作指示灯。后面板安装好保险座，贴好贴纸。将空气开关、接线排、接零接地端子、数显时间继电器、中间继电器等按已加工好的安装位置安装到可拆卸的集成板上。固定好集成板，连接好元器件之间的线路；再固定好前后面板并安装好元器件，将集成板与前后面板及输入输出部分作控制功能连接控制仪实物见图3。

图3 智能节水控制仪

2.3 控制方式及设置

（1）时间控制方式。设置为全自动、周循环控制方式。

（2）时间段设置。根据单位的实际情况，电磁阀工作和停止时间段按设置为：工作时间段（电磁阀打开）：早晨7：30至中午12:00，下午13:30至19:00；停止时间段（电磁阀关闭）：中午12:00至下午13:00，下午19:00至次日早晨7:30。

2.4 解决跑、冒、滴、漏问题

系统改造时更换失控、漏水、锈蚀的阀门、接头及管道，解决系统跑、冒、滴、漏问题。

3 系统运行调试

3.1 时间控制单元组成及过程控制

（1）5 d 工作日内循环。由 KT2，KT3，KT4，KT5及KA1组成，当K闭合KT2得电延时，延时时间为上午7:30-中午12:00，电磁阀YV得电阀门打开进水，时间到YV失电进水关闭，同时KT3得电延时，延时时间为中午12:00-下午13:30，延时时间到KT4得电延时，延时时间为下午13:30-下午19:00，这段时间KA1吸合，YV打开进水，延时时间到YV关闭停止进水，KT5得电延时，延时时间段为下午19:00-第二天上午7:30，延时结束KT5断开，KT2失电，KT3，KT4，KT5恢复通电前的状态，KT5的延时断开触头又瞬时闭合，KT2又得电工作，如此进入第二至第五天的工作日循环。

（2）双休日内循环。由 KT6，KT7，KT8，KT9及 KA2组成，当KT6得电延时，延时时间为上午7:30-中午12:00，电磁阀YV得电阀门打开进水，时间到YV失电进水关闭，同时KT7得电延时，延时时间为中午12:00-下午14:00，延时时间到KT8得电延时，延时时间为下午14:00-下午18:00，这段时间KA2吸合，YV打开进水，延时时间到YV关闭停止进水，KT9得电延时，延时时间段为下午18:00-第二天上午7:30，延时结束KT9断开，KT6失电，KT7，KT8，KT8恢复通电前的状态，KT9的延时断开触头又瞬时闭合，KT6又得电工作，如此进入第二天的双休日日循环。

（3）工作日与休息日之间循环。5 d工作日结束，KT1的延时闭合触头闭合，KT0得电延时2 d，时间到双休日部分停止工作，KT0的延时断开触头瞬时断开，电路恢复通电前的状态，KT0延时断开触头又瞬时闭合，重复之前的工作状态，实现周循环。

3.2 时间控制单元

（1）工作日时间调试设置。为调试方便，KT2，KT3，KT4，KT5时长均设为5 min，KT1时长设为60 min。

控制过程：断开KT0延时断开触头的接线，将KT2-KT5面板的数码时间显示均调整为5 min，断开K再闭合K，观察KT2-KT5各自延时时长及时间转换顺序。

（2）双休日时间。时间设置及控制过程与（1）相同。

3.3 系统组成及调试

为调试方便，KT2-KT5，KT6-KT9时长设置不变，KT1，KT0时长设定为20 min。该系统由工作日、休息日及二者转化部分组成。观察KT1，KT0的延时时长，观察KT1延时结束能否迅速启动KT0，KT0延时时间到能否迅速启动 KT1，确认KT1，KT0之间的时间转化及循环，确定该控制仪的循环控制功能，即由工作日→休息日→工作日形成周循环，实现全智能化控制。

4 改造效果

（1）制造成本低。智能型节水控制仪器箱来源于废弃设备上的仪器箱，属于修旧利废；管道控水阀门为普通控水电磁阀；控制仪的电气元器件与其他设备相互备用，价格低廉。

（2）运行成本低。智能型节水控制仪运行成本低的因素主要表现在电磁阀的维持功耗小；仪器部分消耗的电功率小；实现智能化控制，无人工管理成本。

（3）节水效益测算。由于取消了浪费供水时段，用水成本大幅降低。安装节水装置后，平均每月节水量≥1265 t，按每吨水费1.8元计，年节省水费27 324元。