分质供水系统

分质供水系统（精选12篇）

分质供水系统 篇1

随着经济的发展, 水体中污染成分的种类和浓度迅速增加, 水环境污染加剧, 同时人民生活水平逐步提高, 人们对饮水水质的要求越来越高。 我国政府十分重视饮水水质对人民身体健康的影响, 新修订的生活饮用水卫生标准 (GB5749-2006) 增加了铝 (0.2mg/L) 和粪大肠菌 (0个/100mL) 两个指标, 同时规定了饮用水源水中有害物质的最高容许浓度。建设部为了规范饮用水市场, 已于1999年发布并实施了“饮用净水水质标准”CJ94-1999, 该标准于2005新修订为CJ94-2005。

但现实情况是, 饮用水只占城市自来水总量的2%左右, 大量的自来水被用做工业、绿化等。同时, 大部分城市供水管道年久失修, 自来水二次污染问题十分普遍和严重。因此, 我们认为, 在新建项目内实施管道分质供水, 即一套管网输送自来水用于洗涤、绿化等居民杂用, 另设一套管网将自来水深度处理后得到的优质饮用水专供饮用, 是目前改善我国城市饮水水质的切实可行的办法。

针对某一办公大楼的工程设计介绍分质供水系统的应用。

1 工程概述

本工程为一幢现代化的办公大楼, 地下1层、地上19层。办公人数1200人。为了提高办公大楼的建设水平及科技含量, 为办公人员提供良好的环境, 以科技创造新生活, 在大楼内实施管道分质供水系统的建设, 即大楼内的卫生洗涤、汽车冲洗、绿化浇洒及消防等用水由自来水供给, 办公人员的饮用水为自来水经深度处理后的优质饮用水。

2 饮用水量的确定

办公人数1200人, 饮用水定额取10L/人.d, 用水时间8h, 时变化系数1.5。经计算最高日用水量为12m3/d, 平均时用水量为1.5m3/h, 最高时用水量为2.25m3/h。

3 分质供水系统流程

在本工程中将饮用水处理设备布置在屋顶设备间。整个办公大楼分三个区供应饮用水。其中13层至19层由屋顶设备间直接供水;12层至7层及 6层至1层分别由两路管网经减压阀减压后供水, 在12层和6层设减压阀组。 在1层、7层和13层设循环泵, 泵至屋顶设备间的消毒水箱再次消毒。

所有设备包括饮用水处理设备、管网循环杀菌系统、水箱等均集中在屋顶设备间, 以方便日常的运行管理和设备的维护保养。

4 水处理设备的选择

根据饮用水量的计算, 选用处理能力为1.5m3/h饮用水处理设备一台, 净水水箱选用1.5t水箱一个, 如图1所示。

采用两台2.5m3/h微电解杀菌器作为管网循环杀菌器。可以采用自动定时循环消毒和手动强制循环消毒, 以满足平时和定期维护或紧急情况时的需求。

整套设备不锈钢制作, 核心采用膜分离技术和微电解杀菌技术。

4.1 调节水箱

生产所需的水量水压与自来水水量水压有一定的差别, 原水箱起到调节水量水压的作用并储存预处理设备反冲用水的目的。

4.2 加压泵

从调节水箱吸水后加压, 泵入预处理装置。

4.3 高效氧化过滤器

采用优质天然滤料并经氧化预处理, 在滤料表面预先生成具有氧化作用的氧化膜。滤料颗粒均匀, 强度高, 运行稳定。主要作用:降低原水浊度, 去除原水中较大的杂质与颗粒, 除铁、除锰。

4.4 高效生物活性炭吸附器

去除原水中有机污染物、三氯甲烷等三致物质、去除自来水的余氯, 并降低原水色度。核心采用制造公司的专有技术——预涂膜固定生物活性炭。活性炭表面事先接种培养了高效生物菌种, 并经驯化后在活性炭表面预先生成高效生物膜, 该生物膜可自然降解活性炭吸附的有机污染物, 对活性炭起到生物再生作用, 从而大大延长活性炭的使用寿命, 降低运行成本。

质控要求:活性炭柱出水COD≤2mg/L, 如超过2mg/L则要更换活性炭。

4.5 保安过滤器

进一步过滤 (微米级) , 去除细小悬浮物, 保护主机中的膜组件, 延长膜的寿命, 有效降低运行成本。

4.6 加药装置

调节出水pH值或添加阻垢剂, 以保护后续纳滤膜。

4.7 膜主机

彻底去除水的浊度和色度、细菌、病毒、有机污染物、重金属等有害物质, 并使出水清澈透亮。

4.8 杀菌装置

采用专利产品——微电解杀菌器, 杀灭水中的细菌和大肠杆菌等微生物, 确保设备出水口优质水的微生物指标合格。

质控要求:微电解杀菌器出水活性氧浓度介于0.05～0.3mg/L。

4.9 优质水储水箱

储存优质水, 调节用水量与产水量的差别, 同时在管网定期消毒时配制消毒液。为彻底防止二次污染, 水箱盖上装有密闭呼吸器, 过滤空气当中的灰尘和细菌。

膜分离技术为设备制造公司研制的专有技术——高效组合纳滤膜过滤技术, 运行压力低, 彻底去除浊度、色度、有机污染物, 适度脱盐和软化水质, 去除碱度、重金属等。

微电解杀菌技术的原理:在电场水处理过程中, 产生具有极强氧化能力的活性氧自由基如羟基自由基、超氧负离子等, 可对微生物机体膜脂产生一系列的氧化破坏作用。同时, 外电场破坏了细胞膜上的离子通道, 导致细菌死亡。纯物理杀菌方法, 不加入任何化学药剂, 可有效避免传统氯消毒所引起的有毒有害氯化物的生成。

5 分质供水管网

分质供水管网的设计、施工及管道的选材对管网末梢出水达到饮用净水水质标准尤为重要。分质供水管网的设计不同于普通自来水管网的设计, 其核心是:分质供水管网要使净水循环流畅, 尽可能不存在死角。循环流畅的意义在于管网中没有被用户使用的水必须能够及时流动, 及时经过管网消毒系统, 回流至净水水箱;而不是在某段管道中长时间停留, 净水在管道中滞留时间过长, 极易造成管网二次污染, 滋生细菌。

饮用水管网巧妙设计大循环回水管, 确保优质饮用水在管道中能“活”起来, 水质卫生安全。

三个供水分区分别设有各自的循环泵。循环泵的参数为:

高区:Q=1.0m3/h, H=10m, N=0.37kW。

中区:Q=1.0m3/h, H=30m, N=0.55kW。

低区:Q=1.0m3/h, H=55m, N=0.75kW。

为了管网调试和日后的维护要求, 管网在需要的部位设置了调节阀、放气阀、排水阀等必要设施。

6 设备间配置及占用面积

所有设备包括饮用水处理设备、管网循环杀菌系统、水箱等均集中在设备间, 以方便日常的运行管理和设备的维护保养。设备间设在屋顶。

设备间要求:设备间提供380V动力电、220V照明电、自来水进水管、排水管接口, 还需配置民用水表、电表 (总表) 以及良好的通风条件, 设备间面积需20m2。

7 结语

本工程的分质供水系统经过两年时间的运行, 各项水质指标均达到标准要求, 且整套供水系统设备的运行安全可靠。管理和维护保养方便, 值得广泛推广应用。

摘要：结合工程实例, 对分质供水系统的意义和重要性进行了阐述。分别对分质供水系统水量的计算确定、分质供水系统流程、水处理设备的选择和布置、水处理工艺流程以及分质供水系统管网的设置做了详细介绍。水处理设备的核心采用膜分离技术和微电解杀菌技术, 彻底去除水的浊度和色度、细菌、病毒、有机污染物、重金属等有害物质。杀菌装置采用微电解杀菌器, 杀灭水中的细菌和大肠杆菌等微生物。微电解杀菌器出水活性氧浓度介于0.050.3mg/L。分质供水系统管网的设置核心是:分质供水管网要使净水循环流畅, 尽可能不存在死角。避免造成管网二次污染, 滋生细菌。

关键词：分质供水系统,膜分离技术,微电解杀菌技术,供水管网

参考文献

[1]GB5749-2006, 生活饮用水卫生标准[S].

[2]CJ94-2005, 饮用净水水质标准[S].

分质供水系统 篇2

供水施救系统管理制度

二0一一年六月

第一章 总 则

第一条：根据国家安全监督总局国家煤矿安全监督局《煤矿安全规程》的要求，建设完善的矿井供水施救系统。需在所有采掘工作面和其他人员较集中的地方安设供水阀门，保证各采掘作业地点在灾变期间能够实现提供应急供水的要求。为了提升矿井安全防护水平，确保供水系统的使用可靠，根据我矿实际情况，特制定本管理制度。

第二条：本制度适用于郑兴翟沟（新密）煤业有限公司供水施救系统的管理。

第三条：必须加强供水施救系统管理，明确分管领导和科室，充分保证系统运行使用、维护。制定相应的岗位责任制度、设备管理制度，确保系统安全、可靠、正常运行。

第二章 规 定

第四条：任何单位和个人不得以任何理由私自改动供水设备、设施的安设地点，特殊情况需要对设备、设施做改动，必须向六大系统办公室进行申请。六大系统办公室可根据生产需要及设备运行情况确定改动方案。

第五条：井下在用所有供水水泵等电气设备必须挂牌管理，明确标注管理队组和管理责任人。当设备出现异常情况时，责任人应立即对设备进行处理，若故障情节复杂，可上报六大系统维护人员进行处理。

第六条：井下供水管路和阀门的日常管理由所在区域单位负责，负责人有权制止他人恶意损坏供水管路及阀门，对设备设施造成损坏人员，设备负责人可向六大系统办公室检举。

第七条：当井下供水管路出现破损，有跑水、冒水、滴水、漏水、阀门操作不灵活等现象时，所在区域责任人可立即联系系统维护人员，进行故障处理，确保正常的安全生产。

第八条：在掘进工作面内所安设的供水管路，管路需敷设在巷道两绑牢固可靠的地方，也可因巷道的走向而做调整。因顶板或两绑掉下碳物砸破或刺破供水管路，所在单位负责人将负全部责任。

第九条：回采工作面内所安设的供水管路因工作面回采而撤出后，及时回收至井下库房堆放整齐，做好记录，以作备用。

第十条：系统维修人员应每班下井检查设备、实施的使用情况。并每班做好记录，填表上账。对不按标准使用的，六大系统办公室有权出具罚款单对责任单位进行处罚。

第三章 设施安装

第十一条：供水施救管路的安装位置应尽可能接近工作场地，最远不超过40米，保证井下工作人员在发生灾害时有足够的时间 进入并开启施救装置，真正起到救灾防护的作用。

第十二条：因特殊情况需要安设供水阀门时，应按要求的地点及数量进行安装，宜考虑在压风施救系统出风口就近供水。

第十三条：单独供水施救系统，主管选用DN100，支管路选用DN50。

第十四条：供水管道阀门应设在便捷的位置，保证及时的为井下工作人员提供可利用水源。

第十五条：供水施救管路应安装牢固、可靠。管路的安装高度可根据巷道的变化进行调整。

第十六条：供水施救部件齐全完好，阀门手柄方向一致，且与主管路平行，阀门开关应灵活。

第十七条：应保证供水点附近无其他材料堆放、无杂物、积水等现象以方便作业。

第四章 调试及使用

第十八条：按照要求安装完毕后，要检查各连接部件是否牢固可靠，管路密封是否可靠，管路有无跑、冒、滴、漏水等现象，阀门是否灵活可靠，位置方向是否正确、一致，如有错误应及时纠正。

第十九条：当确认安装无误后应进行管路的调试，供水后开启水压、流速是否达到要求，并随时观测水压、流速的变化，做好详细记录。

第二十条：当井下发生冒顶或爆炸后，工作人员被困在某个区域时，能尽快的找到附近的供水施救装置进行饮水，保障每个工作人员的生命安全，待救灾人员进行施救工作。

第五章 维修与保养

第二十一条：供水设备、设施的日常管理由所在单位责任区负责。

第二十二条：供水施救系统维护人员在当班工作中，首先应检查管路及其附属设施是否完好，附近顶板、两绑是否存在对管路的影响，防止供水施救系统出现故障，影响正常使用。

第二十三条：应有专职的维护人员每周对供水管路进行全面的检查一次，确保管路的完好无损。

第二十四条：检查供水管是否有跑水、冒水、滴水、漏水等现象，若发现问题，需应及时处理，保证管路的完好性。

第二十五条：定期检查管路阀门开关是否牢固、灵活。

第二十六条：需每周对管路里面的存水进行一次更换，保证饮水质量。若发现水中有沉淀物质或其他物质时，需上报相关部门，及时对饮水质量进行检查。

第二十七条：管理部门应建立完善的检查机修记录及维护保养 记录台帐。

一、供水施救系统设备管理制度

一、井下所有在用设备实行分片、分台，责任到人进行管理、维修及保养。

二、各种仪器仪表、计量器具，要定期进行校验、调试及检查，并做好记录，以确保设备的正常运行。

三、使用中的设备必须保持完好状态，安全保护装置齐全，动作可靠，防爆、合格证件齐全。严禁设备超负荷或带病运转，如设备发生故障应及时维修、更换，保证设备系统正常运转。

四、设备管理：

（1）设备的名称、型号、规格、性能、用途、投运时间、安设地点、管理队组，必须有详细的台账并挂设设备标识牌。

（2）供水管路和阀门应安设在便于检修、道路通畅、支护良好、无杂物的位置，并对供水施救系统图上每一段管路和每一个阀门的安设地点都有明确的标示，以便于管理。

五、设备管理要求：

（1）加强设备管理、维修、保养，使设备时刻处于稳定的工作状态，确保设备完好率以求达到百分之百。

（2）井下供水管路的安装及维修必须有专业的维护人员，定期对管路进行查看维护。若发现有跑水、冒水、滴水及漏水的情况时，应及时处理，并做好维修记录，非工作人员不得私自拆卸、安装。

（3）供水施救管路的阀门应安设在便于操作的位置，方便阀门维修和更换，使用灵活性较好的阀门，非工作人员不得擅自开启或关闭阀门。

（4）供水设备、设施的日常管理、维护由设备所在责任区单位负责。

（5）若供水管路或阀门出现问题时，设备所在单位负责人应尽快与维护人员取得联系，以便及时得到处理。

（6）重要设备，必须有在用设备的备件及在用设备易损件的备件，以便设备能够尽快的维修，以备应急之需，确保生产正常运行。

（7）供水施救所使用的管路器具必须定期清洗、杀菌、消毒，确保工作人员在使用时能正常使用。

六、安全运行。

供水施救系统设备坚决杜绝带病运转，一旦发现追查直接责任人的责任，并从严处分。

七、建立健全的设备管理使用维修档案，有专人负责，确保公司文件资料及时归档。

二、供水施救系统检查检修制度

一、日检内容包括井上下所有供水系统设备、设施的正常维护、检修及保养。

二、检查各供水水泵、供水管路、阀门的设计是否符合要求，并定期根据技术要求进行改进、调整。

三、检查各台供水施救系统水泵的运行情况，供水管路有无漏损等现象，供水管路是否接入各掘进工作面和回采工作面，保证井下正常供水，检查供水系统管路上阀门是否灵活。

四、检查所有供水施救系统水泵的开停传感器、水位计量器、水压表是否处于正常工作状态，供水管路相连接的密封设施完好无破损，无跑水、冒水、滴水、漏水等现象；供水管路连接是否松动，发现管路连接有松动的地方，需固定加紧。

五、设备检修需停电作业时，检修人员应上报矿调度室，经上级同意后，方可停电作业。供水管路和阀门需安设、更换时，检修人员上报矿调度室，经上级同意后，检修人员应在最短时间内完成安设、更换，确保正常生产。若出现未经上级同意，私自作业影响正常生产者，给予严厉处罚。

六、设备检修过程中，必须严格执行安全技术措施，确保人身、设备安全和检修质量，检修过程中发现问题应及时处理，因故障情节复杂多变，可上报相关部门进行专业处理。

七、检修人员要认真填写供水施救系统设备检查检修报表，并对事故原因、处理结果等做详细记录，交相关部门存档备案。

三、供水施救系统操作规程

一、供水施救系统水泵停送操作规程：

（一）、水泵启动前的准备工作，要求做到：

1、各紧固螺栓不得松动。

2、联轴器间隙应符合规定，防护罩应可靠。

3、接地系统应符合规定。

4、电控设备各开关把手应在关闭位置。

5、电压、电流、压力、真空的各种仪表指示正常，电源电压应在规定范围内。

（二）、水泵停送正常操作：

1、灌水。打开灌水阀和放气阀，向泵体内灌水，直至泵体内空气全部排出，然后关闭以上各阀门。

2、按电机启动按钮，电机带电运转，带电机达到一队转速、电流返回至规定值时，电机正常运转，然后打开供水阀门正常供水。

3、供水水泵的正常停机。应先关闭压力表和真空表阀门，缓缓关闭水泵的供水阀门，然后切断电动机的电源，电动机停机运转。

二、供水管路和阀门的安设、更改操作规程：

（一）、供水管路的操作准备工作，要求做到：

1、检查管路有无破损，漏水：法兰盘、螺栓是否完好、齐全、紧固。

2、检查管路上阀门开启、关闭是否灵活，无泄露、无锈蚀。

3、供水管路及阀门应在安装前将其内部清理干净，对安设地点有故障应及时进行清理，保证正常的工作。

（二）、供水管路及阀门的正常操作：

1、管路的法兰连接。法兰盘的平面必须垂直于管子中心线，法兰所有密封设备应大于法兰内径。穿好螺丝后应按对角十字交叉顺序对螺丝进行拧紧加固，确保管路连接无跑水、冒水、滴水、漏水等现象。

2、阀门安装前应保持关闭状态，安装和搬运过程中，不得以手轮为起吊点，且不得随意转动手轮。阀门安装位置应便于操作和维修、更换，并有适当的固定装置。

3、供水管路安装条件必须进行系统试验，确保无漏水、渗水等现象后方可正常运行。

4、如发现管路有裂纹、断裂或阀门炸裂时要及时关闭总供水 阀门，等管路内的水完全跑完后，方可进行检修更换。

四、供水施救系统异常情况上报处理制度

一、供水施救系统设备、设施发生故障时，所在责任区负责人应立即与六大系统办公室维修人员取得联系，及时对故障进行处理。

二、供水水泵因无故不动作，水位压力表不上传，水位计无显示等现象时，应立即联系系统维修人员进行故障处理，并上报矿调度室，系统维修人员在维修完毕后需做好故障处理记录，填表归档。

三、因供水管理出现破损、堵塞，导致供水系统供水不畅或未能及时提供水源，应立即联系系统维修人员对供水管路一一进行排查处理，处理结果需上报矿调度室，登记备案。

四、供水阀门因锈蚀、损坏等原因影响阀门的灵活性、可靠性，导致阀门不能正常打开或关闭时，需联系维修人员进行处理或更换。

五、当供水管路内水质发生变化或存有其他异物时，需上报矿调度室，对供水设备、设施进行消毒、杀菌处理，并查看供水水源是否可利用，保证工作人员安全使用。

五、供水施救系统维护人员岗位责任制

一、维护人员每周应对井下所用设备、设施进行一次全面的检查。

二、定期对供水施救系统的水泵、供水管路、压力表、水表、阀门等设备的完好性进行检查，若发现问题应及时处理，并做好维修记录。

三、每天检查供水管道是否有破损、跑水、冒水、滴水、漏水等现象;各处阀门的灵活性是否完好等做全面统计。

四、每周负责对饮用水管内的水排放一次，保证饮水质量。若发现水管内的水质有变化或有其他物质，需及时上报管理部门处理。

五、对新开拓的巷道和变更的巷道内管路的敷设有明确的计划和方案，保证每一个区域内都能及时的供水。

六、全面负责供水施救系统设备设施的维护、维修和保养工作，做到发现问题及时上报并做处相应的处理。

郑兴翟沟（新密）煤业有限公司

浅谈矿井供水系统的节能改造 篇3

【关键词】矿井供水；改造；节能降耗

矿井水是由于采矿活动造成采动区域及周边区域水文地质与与水文地质单元隔水构造的破坏，从而改变了地下水及地表水的径流方向和地面污染严重，最终在采空区或者采动区所汇集的水体。部分矿井水由于水质好，无污染，可以作为生产生活用水直接使用，徐州一些煤矿正大力推广，由此取得了较好的经济效益和社会效益。

王庄煤矿地处徐州北郊，离城市较远，市自来水公司不能给企业直接供。因矿区周围的小造纸厂多，地面污染严重，地表水不能使用。而该矿井下具有丰富的矿井水资源，是良好的生活用水。王庄煤矿通过水泵输送井下深处的熔岩水来供水，由于提水高度较大，过去每年电费支出很高，但同时该矿的供水又有着巨大的节能潜力。

1、供水系统节能改造的措施

王庄煤矿供水系统的经济运行（主要是节电和节水）是一个综合性课题，也是需要综合手段来展开节能工作。针对该矿供水系统的运行状况，分析了进行技术改造和节水管理方面的系列问题，认为水泵的改型更新节能潜力很大，节能效果好，投资回收快面对运行工况偏离高效区的水泵进行测算后实施了更新；根据用水量的变化及调节运行流量不同的水泵；另外用水量变化及时调节运行流量不同的水泵；另外认真做好水泵和供水设施的检查维护工作，加强了企业的用水管理。

1.1选用高效水泵

由于当时的设备和技术条件限制，原有井下泵房采用200TSW-6型水泵，Q=300m3/h，H=2.34MPa，配套电机功率为360KW，水泵效率为64%.经测算分析，该泵的工况点远离高效区，从而大大降低了水泵效率，造成较大的电能浪费。后经过调研论证，改用200D43X5型水泵Q=288m3/h，H=2.15kPa，配套电机功率为300KW，泵的效率为80%。两种水泵的工况点略有不同但200D型水泵的工况点A2点比200TSW型水泵的效率A1点高得多，在同时满足流量和杨程的前提下，配套电机功率降低了60KW.若按运行18h/d计算，可节电31.54x104（kW﹒h）/a。

1.2实施堵水工程

王庄煤矿的供水水源是利用井下的屯头系的涌水，正常流量达2.07m3/min，屯头系的涌水积累到井下仓中，再有泵抽到井上清水沉淀池中。为了减少井下水在水沟和水仓中的污染，降低了排水的电耗，在井下打出专用巷道并实施堵水工程在屯头泵北巷的两个进口处砌筑了钢筋混凝土堵水墙，将水堵在后墙内水的静压常年保持在1.7MPa左右，同时安装DN250管道将压力水引至水泵入口进行利用。

引压力水至进水泵进水以后，就相当于在水泵前串联了一性能稳定的且不耗能的增压站。在这种情况下水泵性能曲线向上平移了H’，这个H’就是压力水向水泵提供的动压，经测定正常运行时吸水管的动压力为0.7MPa（相当于增加了0.7MPa的扬程）。并能保持稳定状态。因此利用正压力水能减少水泵叶轮的级数或者更换功率小的水泵，可以减少水泵的电耗。

1.3变二级供水为一级供水

最初，王庄煤矿的供水系统为两级提水方式，在井下和地面各有一个泵房，井下泵房将井下水抽送至地面的清水沉淀池，再经过地面泵房转送至各用户。地面泵房安装的水泵为6DA8x2型，Q=144m3/h，H=560KPa，功率为40KW。通过多年运行发现存在以下缺陷：（1）供水可靠性差。二级供水涉及的环节多，供电设施，水泵机组，管路，阀门等系统中的任何一个环节出问题都会引起全矿停水。（2）水易受污染。地面清水池因受到人为因素和环境因素的作用，池水的水质会下降。（3）电耗高。由于地面水泵扬程大大高于所需扬程，使得水泵效率降低，水泵的工况点偏向高流量区，耗电量增大。（4）管理维修复杂。（5）运行成本高，需单独配备多名操作人员。（6）占地面积大。

在井下水泵的扬程满足使用要求的情况下，尤其是堵水后的井下水泵的扬程富余量较大，故对地面的管道进行了改造，并切断了地面泵站系统，由二级供水变为一级供水。此举可以减少人工工资支出约5万元每年，节约设备维修材料费1万元每年，节电3.3x104（kW﹒h）/a。

1.4减少叶轮数量

王庄煤矿供水管网实际需要水压经测算为2.15MPa，使用正压水后，原来使用200D43x5型水泵扬程较实际高出许多，势必造成工况点偏移，流量增大，使水泵长期在低效区运行，造成电能浪费。为了降低改造成本，对现有的5级泵抽掉一级叶轮使之成为4级泵，使原水泵的铭牌扬程由2.15MPa将至1.72MPa，配套电机功率减小为220kw。减少一级叶轮后，水泵的工况点向左偏移，同时水泵效率点也由η1升至η2点。水泵机组改造费用共投资6万元，水泵可节电12.78x104（kW﹒h）/a。一年可以收回全部投资。

1.5切削叶轮直径

由于后来地面管网的逐步改造，管理措施的逐步到位，实际需水量与水压有所减少，运行200D43x4型水泵工况点向高流量区偏移，使泵的实际效率降低。若再抽掉一级叶轮又不能满足高峰用水的需要，造成高层用户无水。为此通过切削水泵叶轮直径、降低叶轮圆周速度对水泵特性再次进行调整。

经测定200D43x4型水泵在动压为0.7MPa运行状态下电压为6kV，工作电流为19.5A，功率因数为0.95，水泵切轮前功率为193kw，现将叶轮外径切去8%，则切削后水泵流量为265m3/h，扬程为1.46MPa，功率为150kw。切削后的总扬程（2.16MPa）近似于实际需要水压，流量略有下降，功率比切叶轮前下降了43kw，但是工况点更接近高效率点。

2、矿井供水系统的经济运行

王庄煤矿的供水是由自备水源，提水泵站和管网等组成的独立供水系统，进行节能改造后，在保证水量，水压的前提下，以减少运行费用为目标，对该矿的供水系统运行情况进行不断的分析和研究，找出了最佳的改进方案，并分阶段予以实施，取得了较好的经济效果。

3、结束语

分质供水系统 篇4

一、多层次分质供水系统

定义为优化的水源开发利用直接饮用和生活用水, 次质量的水资元运用到工业上用水或者其他用水, 根据需水资源不同给用水的客户进行分管分质量的供水方式。可以多管道。分管道, 按照用水需要进行供其所需供水。多层次分质供水系统主要采用的是根据水质将工业用水与生活用水分开供应, 提供健康环保的饮水。这也是开创我国健康用水的先例。

二、多层次分质供水在包头市供水系统中的应用

(一) 包头市水源的特点

包头市主要水源以黄河水和内陆河水为主要的水资源, 黄河水是主要的水资源, 黄河水资源温度低, 污染成度高, 检测值检正常饮用水高呈现碱性, 水中有机物含量高, 水质不达标, 目前采用净化后用于工作和生活用水的主要来源;内陆河水是包头市重要用水资源, 对内陆河水进行合理的开发与利用, 成为城市居民饮用水的主要来源;对于其他水资源包头市在积极寻找一些可利用的办法来既节约用水又能利用上优质的水源, 污水处理也是可利用再生循环的用水, 用于其他工业产业、生活用水、绿化灌溉等, 实现可再生水资源的利用, 提高利用效率, 节约用水成本。

(二) 包头市分质供水系统的优点

多层次分质供水系统提高城市水资源利用的方式适应生态发展观的要求, 节约环保绿色生态, 提供城市健康用水的安全保障, 减少了单一供水形式带来的安全隐患, 提高饮用水的质量, 减少水资源的污染, 并可在应急发生时保证水资源的及时供应。多层分质供水系统规模范围普及广, 分管道路径分布在各个区域的用户, 用水输送普及面宽, 给广大市民提供优质的饮用水和生活用水, 避免水资源的浪费与污染, 大力节约了水资源。

三、对多层次分质供水系统的要求

多层次分质供水系统在水资源的利用上取得令人科学领先的优秀成果, 开辟水资源的利用的先进典例。但是还需要对资源的利用过程中的涉及到用水关键问题进一步的改善与提升。

1) 水资源的开发与利用需要先进科学技术支持, 国家规定的饮用水的标准, 是国家对水质的规定, 但是保证水质标准的技术流程及检测技术没有合理规定, 缺少科学技术支持, 对于饮用水的运用的材质缺少合格的标准, 这方面的技术也是一个缺口, 这也是造成饮用水污染的一个不可忽视的途径。

2) 分质供水系统的设备需要不断自主研发, 分质供水系统工程是循环的封闭式多管道的供水体系, 为了保证水资源的质量, 分管道的运输供水设备需要不断自主研发适合更高要求的水资源, 供水的设备的水压力, 流量和管道的材质等方面需要根据供水具体情况进行规范合理的设计, 满足供水技术的特点。主动研发因地制宜的科技先进的设备为分质供水提供科学优质的供水系统。保障饮用水的最大限度的利用内发挥最大优势的节约。

3) 分质供水工程需要安全卫生技术做依托, 分质供水系统由于设计复杂, 管道设备范围广泛, 引用水的安全问题一直以来是备受关注, 尤其直接饮水因为没有向其他引用水进行高温处置, 出现污染的机会很多, 需要时刻警惕。对管道的检测维修保养需要更高的技术, 保证饮用水不被污染, 避免因为设备的损害造成水源的污染, 这是分质供水污染的一个途径。对分质供水系统的安全问题需要不断加强, 需要科学的卫生处置技术运用到分质供水系统保障水质的达到标准。

4) 加强水资源的计量控制与管理, 水资源相对包头来说比较缺乏的资源, 保障饮用水水质安全是全社会各界共同努力的社会责任问题, 需要各部门积极的投入到保证水资源的工作中。所以, 在用水方面要给予严格控制与管理, 尤其是工业用水, 建立完善的工业用水管理规范、用水总量的控制、用水定量的审核、用水计量管理设施的重建。对工业用水采用计划用水、节约用水、限量水表、限管理、水压管理、水位控制和水位传感控制等适用办法, 对大量用水的工业企业运用节约水资源的电算化管理技术及相关的数据库管理, 建立城市节约用水的自动监控系统。

5) 对循环水资源可再生利用的开发建设与设计需要跟进生态发展观, 达到国际先进水平, 保证再生利用水资源的卫生标准符合国家的规定, 在此基础上的有新的突破, 保证再生利用的水资源的供水系统与排水系统运用科学技术力量创建, 满足人们生活的需要, 满足工业等各个领域的水资源的需要。

四、结语

饮用水的安全问题越来越被广大市民所关注。广大人民群众对水的安全卫生质量有个更高的要求, 希望供水系统具有优质的供水设施与供水质量, 多层次分质供水系统打破原始的落后的供水结构, 实现了水资源分质量供给城市居民的引用, 对不同水质资源进行有效环保的利用, 对水资源的节约高效的处理, 节约水资源的耗费, 保证城市供水体系科学、环保、合理。多层次分质供水系统迎合科学可持续的科学发展观。

参考文献

[1]朱寅春, 闫东晗.浅谈多层次分质供水在包头城市供水系统中的应用[J].给水排水, 2012, 09 (23) .

[2]王彦隽.包头市管道直饮水水质预警及联动控制系统的研[J].内蒙古科技大学, 2012, 06 (02) .

供水领域自动抄表系统简介 篇5

供水领域自动抄表系统简介

随着国内供水行业“一户一表”的不断推进与实施，供水企业从保证供水发展到优质供水和优质服务。水表数量的剧增，必然导致抄表员工作量的日益增大，传统的人工抄表模式很难满足当今市场需求，因此，迫切的要求我们供水企业从传统的人工抄表过渡到数字化传输抄表。采用智能化自动抄表技术来提高抄表的工作效率和服务水平，已经成为供水行业的共识。

自动抄表系统根据供水行业的特性，然后结合当今数字通讯技术﹑数据采集处理技术于一体，将城市用水信息加以综合处理的系统。系统主要由远传水表、采集器、集中器、数据服务器、主站系统构成。具备以下几大特点：

1、自动抄读水表数据；

在无人值守的情况下，实现预定时间对远传水表进行数据采集，然后将所采集到的数据通过GPRS无线网络上传给主站系统，最后主站系统实现对水表数据的存储、统计等。自动抄读数据实现足不出户便能掌握用户的用水数据，大大提高了整个供水行业的工作效率。

2、自动分析用户表用水情况；

系统通过提取用户水表用量及特征值，自动进行综合分析，监控用户表的运行情况，并报出可能存在异常现象的用户表。在用户表出现故障的情况下，及时将故障用户表上报给供水企业。无需定时上门对用户表进行检修便能掌握用户表的运行状况，大大的提高了供水企业的服务效率和质量。

3、短信催缴水费；

由于用户自觉缴费意识不够，多数城市仍面临催缴水费难的问题。当用户表预存水量低于系统设定的某个限定值时，系统会给用户登记的手机发送及时缴纳水费以免影响用水的提醒短信。提醒用户及时缴纳水费避免遭受停水之苦，同时，也解决供水企业上门催缴水费的困难。

4、对用户水表实行阀控操作；

针对部分用户长期拖欠水费不缴纳的情况，供水企业可以采取关阀停水的措施来强制用户缴纳所拖欠的水费。当住户欠缴水费超过系统设置的某个限定值，同时多次催缴水费未果的情况下，供水企业可通过系统对该用户水表进行关阀停水操作来强制用户缴纳水费。这样很好的解决了用户拖欠水费问题，大大提高了缴纳水费率，保护了供水企业的利益不受侵害。

5、统计历年用水情况

浅析铁路客车供水系统存在的问题 篇6

【关键词】铁路；客车供水；水资源；水栓；检查维修；改进

随着国内新常态下提质、增效、升级的新阶段的经济发展，根据国家铁路建設前期工作进展、中长期铁路网规划调整和“十三五”规划研究等情况的确定，作为铁路建设的一个组成部分，铁路给排水工程也必须做出及时的调整与变更，才能为铁路的运营目标做出贡献。

一、既有客车供水系统状况

（一）既有设备现状。客车供水系统现阶段既有设备是以客车停靠十分钟至十二分钟为基准建设的，规定的水栓井间的距离标准为25米。客车上水栓出口压力为二十米水头（距离轨面），尽端式客车上水站客车上水栓口压力为十六米水头（距离轨面），客车上水栓口上水时流量为2.5L/s。水栓井一般是一井双栓或者是一井一栓，客车上水栓及上水胶管为25-27米，内径均采用的是32毫米，但是实际上使用的是内径为20-25毫米的胶管。

（二）基本工艺流程。铁路客车上水工艺虽然进行了一些改进，但基本上仍然采用手工上水作业， 采取人工手动开阀上水，即先开水阀，然后手持上水管与列车上水口对接，待水上满溢出后，再返回去关水阀，一般每一个上水工要完成4节车的上水作业，要走200多米的路。

（三）传统供水方式。客车上水惯用的供水系统的状态是多路同时供水，开放式的系统能够通过主管网对流态和供水压力进行控制，但采用多路进水的相通方式而造成用水量不易计量、供水压力不足和多管路维修任务繁重等问题尤为突出。

二、对现有供水系统检查维修

日常巡视或维修供水设备先向本单位调度报送相关计划，及时与车站取得联系，在车站调度及助理值班室的同意下，方可下道进行巡视或维修作业，同时应做好相关安全保护工作，驻站联络员及安全员充分发挥自身职能作用，对供水系统给水栓跑漏水、水栓设备仔细检查，给水栓相关检查项目及标准做到如下。

（一）主要检查项目、检查标准。1.水栓体。①质量优良：开关灵活，无泄漏。水栓及螺丝无锈、无垢。②合格：水栓有轻微泄露，螺丝稍有锈蚀。2.立管。①质量优良：牢固、垂直，无泄漏，无锈蚀。②合格：立管稍有倾斜和锈蚀。3.栓室。①质量优良：井壁完整、无剥落，每排井规格一致。凸出面地200mm以上。②合格：井壁有轻微剥落。凸出地面不足200mm。4.防寒装置。①质量优良：完整、齐全、安全可靠。②合格：稍有缺陷5.井盖。①质量优良：完整无破损，无较大缝隙。②合格：井盖稍有破损或剥落。

（二）一般检查项目、检查标准。1.开闭杆。①质量优良：完好、灵活、支撑卡子良好。无松旷。②合格：开闭杆稍有松旷或杆轻微锈蚀。2.排水。①质量优良：畅通，无积水。②合格：稍有积水。

三、现存供水系统的问题

（一）供水能力不足。1.“一短一长”变化明显。一是站停时间变短。列车提速，旅客列车不停站运行区段延长，在站停留时间缩短，每一站的停靠时间从原来10-12分钟缩减为现在6-8分钟。二是上水间隔变长。客车上的上水间隔时间从原来的2-3小时延长到了4-6小时。这样“一短一长”的变化直接导致了在停靠站的时候列车无法上满水，使车厢上水不足、不匀，影响旅客使用，客运服务不到位，已不能满足需求。2.时间紧、强度大。一是有效时间短。现阶段车站规定列车进站时立岗，人员需要提前立岗，上水作业必须在火车发车前一分钟内完成，所以就要保证在4-6分钟过内完成上水工作。二是劳动强度大。上水作业包括将四节车厢的上水胶管固定，然后往返将阀门开关，将上水胶管摘除等一系列规定动作，这还没有将脱落的上水胶管重新连接以及开关对应的阀门的时间计入其中。3.水资源浪费严重。一是浪费的原因。旅客列车每节车厢的贮水箱是独立的，均采用水满自溢形式，车厢上水管采用DN25mm钢管，上水员从发现水满溢流到关闭上水栓的过程中，就已造成水资源的浪费。二是浪费的程度。据估算，一列客车加一次水约浪费750～1000升的水，这不仅造成了水资源的浪费，而且也增加了运输成本支出，与新常态下的经济发展相违背。4.供水压力不保证。一是供水压力偏低。地区中供水管网的压力一般情况下是0.4-0.6Mpa，但由于与水源的距离、管径大小、管路分布、管路材质等原因影响，各个车站的实际水压一般低于0.1-0.2MPa。所以上水水压由于管网压力的变化不稳定造成供水压力较低而得不到满足。二是实际变化较大。列车在正常上水时，短时间内需要使用大量的水，管网压力短时间内发生剧烈的变化及上水系统的压力波动从而影响实际上水压力变化较大。5.冬季问题凸显。客车供水系统在北方地区的冬季，容易发生冻结，每年从11月下旬开始，由于上水管里的水排不干净，客车上水栓大面积冻结， 每天都要投入大量的人力进行解冻工作，给上水工作带来许多不便和不安全隐患，不仅影响正常的上水作业，而且降低了软管的使用寿命。

（二）用（需）水量无法确定。1.用水量不清楚。客车供水系统的总供水量会因为供水表的计算误差叠加，供水系统同时为多路供水而产生一定的误差。2.需水量不确定。客车上水作业还会因为列车水箱水量的不确定性而产生盲目性。

四、改进措施及建议

在进一步提高列车上水速度的同时，应该提高系统供水的能力，从理论的角度分析有五种方式解决这一问题：一是改变现行上水作业方式；二是实现信息化管理；三是提高并稳定列车上水栓供水压力；四是针对北方地区增加防冻措施；五是实现自动控制客车上水系统。

参考文献

[1]郑轶，蔡体健.基于组态软件的列车上水监控系统设计[J].微计算机信息，2008（28）

[2]陈继斌，扈刚，卞玉东.旅客列车上水问题及改进措施[J].铁道运输与经济，2007（01）.

[3]李婵.论客车上水系统存在的问题及解决建议[J].铁道劳动安全卫生与环保，2004（05）.

[4]马丹妮，张军锋.关于旅客列车上水问题的调查和改进[J].铁道运输与经济，2000（10）

分质供水系统 篇7

离石区位于山西省西部, 吕梁山中段西侧, 是吕梁市所在地, 地貌东北高、西南低, 气侯炎热多雨, 寒冷少雪, 平均气温8.9℃, 年平均降雨量450 mm~550 mm。供水加压站始建于1982年, 生产工艺是从城市管网接入水源送至200 m3接水池、经加压泵房加压后送至用户, 在管网末端最高点设有500 m3高位水池用来保持供水不足时压力的平衡, 实行24 h连续运行的传统增压模式, 日产水量在1 500 m3~1 800 m3, 供水区域高差39 m, 供水运行系统由2台离心式水泵一用一备工频运行, 吨水耗能0.34度/t, 运行人员8人, 以4班3运转的值班模式, 承担着市区龙山2万余人口的生活用水任务。

因人工操作常出现断水和溢水现象, 为了节约人力费用, 降低改造成本, 提高供水能力和服务水平, 根据进水水压和用水量的实际情况, 计划分为不同时段予以增压, 在小流量时减少了泵站开泵台数, 利用了部分进水压力增压, 从而降低运行成本和用户初期成本, 达到稳压供水的效果。因此选用具有合适流量、扬程、性能的无负压设备, 与市政直供管道连接, 把市政管道中原有压力引入无负压进水端, 经设备叠压增压后传输给下端用户, 同时利用末端500 m3高位水池水在夜间低峰时停止水泵运行供给用户, 达到满足用户用水和控制调节供水的目的。

1 改造方案的整体设计

系统主要由中央控制器、ABB变频器、文本显示器组成, 功能如下:

1) 中央控制器实现控制功能。

压力控制, 通过压力传感器送入的数据, 进行PID调节控制转速;流量控制, 通过流量变送器采集的数据和设定的流量值, 控制加泵和减泵;定时切换, 通过计算累计运行时间, 保证每台泵的动作时间基本一致;故障处理, 采集电机过热故障信号, 故障时可方便的进行切换。

2) 通过变频器实现对水泵转速的控制。

3) 通过端子控制接受中央控制器指令, 执行对水泵转速的控制, 保证恒定的供水压力。

4) 通过文本显示器实现人机交换, 并可实现现场参数的显示、设备运行状况显示、故障记录显示、设备参数设定。

2 改造方案具体设计

2.1 无负压设备运行原理

1) 设备采用微机变频技术, 通过稳压补偿系统使设备与市政配水管网直接链接。根据用户实际高差设定出水点的工作压力;工控计算机实时检测配水管网实际压力值, 通过实际压力值与设定压力值对比比较, 降低或升高变频器的频率。正常供水时, 水泵从稳压补偿罐来水调节区中取水增压, 供水调节区通过双向补偿器对瞬时高峰用水量差值补偿, 保护了市政来水管网的压力不受干扰。供水调节区在正常供水时, 通过双向补偿器与市政供水管网连通, 能够有效保护市政管网压力稳定, 控制系统独特设计和双腔罐体的设计, 能够避免压力管道流速的急剧变化所产生的水力冲击现象。

2) 对加压泵站而言, 由于市政供水流量变化较大, 且供水时段较集中, 工频切换水锤效应较大, 会使水泵轴承机封损害较大大, , 所以采用稳压供水系统。使每台水泵通过变频调速控制其转速, 可以达到恒压供水, 控制水泵的运行数量可以满足用水流量, 并可选择时段设定不同的给水压力。故其优点如下:

a.变频启动电流由小逐渐到大, 且启动平稳, 对电网的冲击小。

b.由于水泵转速低于工频转速, 有利于电机和水泵使用寿命。

c.停机电流由大逐渐到小防止了停机时的水锤效应。

d.分时段供水, 可降低其低峰时的浪费。

充分利用500 m3高位水池缓解和调节作用, 利用水池水位设定高中低控制点调整频率、泵的启动、停止, 特别是在夜间供水低峰时水位满后停泵时间保持较长并满足了用户用水需求, 节能效果明显。

2.2 方案中的参数选择

根据工程概况所给数据:流量Q=100 m3/h, 扬程H=50 m, 分析水泵性能曲线后, 选择了水泵为3台格兰富立式双吸泵, 相应流量和扬程时运行于水泵高效区, 即使在常规流量下, 水泵经过变频依然在40 Hz左右运行, 保证了水泵最大可能在高效区运转。

2.3 系统组成元件

选用3台CR90-3水泵:Q=100 m3/h, H=50 m, N=22 k W, 两用一备。系统利用原有500 m3水池1个;设备进水口径DN200;阀门包括:蝶阀、软连接、橡胶板止回阀;出水口径DN150。

2.4 方案中的防止水锤和空气破坏措施

装水锤消除器或安全阀, 进行泄水减压, 安装缓闭止回阀, 延长缓闭减压, 在凸起部位安装自动排气阀以防止水锤和空气破坏。

2.5 方案中的流速设计

根据《室外给水设计规范》和《给水排水设计手册》[1,2,3,4,5]等资料, 依据水力学中的流量Q、流速V、管径D的关系:

供水管网的流速最高不宜超过2.5 m/s, 不淤流速应大于0.7 m/s。通常, 各城市采用的经济流速Ve范围如下:

该加压站管网管径在100 mm~300 mm之间, 因此选择经济流速Ve=0.5 m/s~1.1 m/s。

2.6 方案中的节能降耗措施

1) 变频调速技术在水泵中应用发展, 可根据水泵负载特性来调整电机转速和启动时间长短等参数, 获得节能特性。在供水泵站采用变频无负压技术, 可以充分利用市政管网原有压力, 叠加增压, 达到了节能和稳定运行的目的。供水无负压变频的节能降耗原理, 就是离心式水泵输出特性, 取决于水泵的种类和供水管网系统的阻力特性, 见图1, 图2。

从节能的角度出发, 改造原存在于工频运行设备, 较多利用变频调速改变水泵转速, 以满足工频调整频率时对性能的要求。因此, 水泵调整转速时的H—Q曲线改变为图3, 水泵的性能特性曲线N与管道性能曲线DE的交点A0为水泵正常使用时的工作点。

2) 通过节流控制、变频、无负压的比较, 说明无负压的节能工作原理。

节流控制:在图4中阻力曲线由DE改变为DE1是通过控制阀门的开启度, 以达到控制供水摩擦阻力的目的, 摩擦阻力变大后, 扬程则由H0上升到H1位置, 运行工况点从A0变为A1位置, 流量由Q0降低为Q1, 达到节流目的。

变频调速控制:当管网性能曲线不变时, 改变水泵转速将N变为N1, 工频点的位置由A0点移动到A2点, 此时输出流量与使用节流控制时的输出流量相同, 但扬程由H0降到H2, 与节流控制相比, 扬程更低, 更节能。

无负压设备:就是利用了市政管网原有的压力, 即水泵进口压力加水泵扬程才等于普通变频的扬程, 因此水泵扬程低于普通变频扬程, 两种工频下水泵扬程差为Δh=h-h1。速度从n变为n1, 工频A0点移到A3点, 扬程从H0降到H3, 流量将从Q0减小到Q1, 与用节流控制时输出的流量相同。

以上三种方法运行时A1点、A2点以及A3点的泵轴功率分别为:

即用节流控制流量比用变频调速控制时多浪费了ΔP的功率, 比用变频无负压时多浪费了ΔP1的功率, 而且消耗随着阀门的开度减小而增加。用变频调速控制比用无负压时多浪费了ΔP2的功率, 因此节能潜力巨大。所以, 最有效的节能措施就是采用变频无负压供水。一般应用变频无负压节电率为20%~50%, 效益显著。

另外, 变频调速控制时, 由水泵的叶轮相似定律, 当转速从n0变为n2时, Q, H, P大致变化关系为:

2.7 改造前后24 h运行参数对照

改造前后吨水单位耗电和供水量发生巨大变化, 改造前吨水单位耗电为0.336度/m3;改造后吨水单位耗电为0.187度/m3;吨水节能降低了44.34%;供水量提高了62.1%。改造前后24 h运行参数对照表见表1。

3 无负压与高位水箱相结合供水模式的优势

供水方式的优点是:

1) 可以避开用水高峰期。建筑用水有很大的不均匀性, 早晚高峰期的用水很集中。如果水箱有水, 就可以不开泵, 或设定时间段参数, 避开用水高峰。只要能避开用水高峰期, 就可以保证市政管网压力不会下降。

2) 水泵不需要24 h运转, 中间间歇停机时间长, 节能效果明显。建筑用水的特点就是不均匀性强, 变化系数大。利用高位水箱供水, 可以有效地解决这个问题。水泵如果选型合适, 将始终在最高效的工频区间运转, 并且利用高位水箱, 低位起、高位停的控制逻辑, 可以使下端无负压设备运行时间较短, 节能效果明显。

3) 有效的利用了市政管网压力, 叠加增压, 差额补偿。即使上端市政管网无水, 利用变频模式向高位水箱供水也可以超越其他无负压设备的高效节能性。

4) 增压水箱结构为全封闭设计, 通气孔采用往复式吸排气过滤装置, 能够有效的过滤灰尘和杂质, 水箱底部设置枝状引水装置, 有效增加取水面积, 保证水质鲜活度, 解决了水箱滞留层、死水层的问题。

5) 水箱内部装有智能化增压装置, 在水泵切换时, 保持用户管网压力稳定, 水泵处于高效区运行。控制系统中增加时间控制器, 定时对水箱水源循环使用, 保证水箱中水质新鲜。

6) 采用数据光纤实现了无人值守远程控制、监视, 管网压力平稳故障率减少, 运行以来年供水量提高62.1%, 吨水耗能降低了44.3%, 收到了良好效益。

4 结语

采用无负压技术, 智能增压装置运行时, 市政进水和水箱储水同时作为取水水源。当市政管网压力充足时, 从市政管网取水向高位水箱供水;当市政管网供水不足时, 智能增压装置启动, 从水箱取水, 补充市政管网供水的不足, 保证外网不出现无负压。满足用户设定值后再送至高位水箱, 如未达到设定值高位水箱可通过已存水, 传输给用户。当高位水箱满水后 (高水位) 水泵自动停运, 高位水箱处于低水位时, 下端无负压水箱设备自动开启, 设备自动运行, 实现了无需人员值守, 是一个供水稳定, 投资少, 逐步调节增压的供水方案。

摘要：鉴于加压泵站长期采用水泵从清水池吸水二次加压方式存在诸多弊端, 采用了性能可靠的无负压设备取代传统模式的高扬程水泵和清水池, 改造后的系统能够有效控制其压力和流量, 实现恒压供水, 而且节能, 并对水锤、空气等问题有所改进, 优化了加压站的供水系统。

关键词：加压站,无负压设备,恒压供水,节能

参考文献

[1]GB 50015—2003, 建筑给水排水设计规范[S].

[2]GB 17051—1997, 二次供水设施卫生规范[S].

[3]GB 50242—2002, 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范[S].

[4]GB 50013—2006, 室外给水设计规范[S].

分质供水系统 篇8

在自来水行业,随着技术的革新和进步,传统上利用大小泵切换来适应管网供水压力的泵群控制方式已不能满足社会的需求。利用变频调速技术实现恒压供水,既保证管网压力的稳定,又能减少电耗,降低操作人员的劳动强度,延长电机水泵的使用寿命。该技术已广泛地应用于工业生产及城镇供水。

广西南宁自来水公司虎丘加压站是陈村水厂一期配套工程,总设计规模8万m3/d,加压泵站共有3台220 kW水泵及1 台90 kW水泵,其中一台220 kW的3#水泵采用了变频恒压控制系统。

2 系统介绍

2.1 直接转矩控制技术

ACS600的核心技术是直接转矩控制(DTC)技术,是交流传动领域电机控制方式的一次革命。它从零速开始不使用电机轴上的脉冲码盘反馈就可以实现电机速度和转矩的精确控制,开环动态速度控制精度可以达到闭环磁通量控制精度。ACS600静态速度控制精度为标称速度的0.1%～0.5%,满足了绝大多数的工业应用。在DTC中,定子磁通和转矩被作为主要的控制变量,高速数字信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机的状态每秒钟被更新40 000次。由于电机状态实际值和给定值的比较值被不断更新,逆变器的每一次开关状态都是独立确定的,这意味着传动可以产生最佳的开关组合并对负载扰动和瞬时掉电等动态变化作出快速反应。

2.2 系统构成

2.2.1 控制原理

控制原理如图1所示,变频器、压力变送器及给定构成了一个稳定的闭环系统。通过给定电位器由用户确定供水管压力,系统根据给定压力与反馈压力的偏差进行PID运算和DTC控制运算,变频器输出不同电压及频率的电源驱动水泵电机,通过改变水泵的流量来达到保证供水管压力恒定的目的。

2.2.2 系统接线原理

图2为整个变频控制柜接线原理图。控制柜安装在加压泵房的电气室内,压力变选器安装在出口管的盲板侧。

3 变频供水系统运行状态

整个系统投入运行以后,达到了系统自动控制、节能运行的目的,但也出现了几个方面的问题。

3.1 安全生产

系统能稳定地控制供水总管的压力。虎丘加压站的现供水能力满足当前实际用水量要求,变频器通过调节水泵电机转速,实现用户侧需要多少水,水泵就提供多少水,达到供给的动态平衡,既保证了管网的安全,又减少了操作人员的劳动强度和换泵的繁琐程序。

系统具有完善的保护功能,如接地、过载、过压、缺相等保护功能,能保证系统安全可靠运行。

3.2 节能运行

根据水泵的流量特性,水泵电机的转速(N)、水泵电机功率(P),水泵的流量(Q)、水泵的扬程(H)有如下关系:Q1/Q2=N1/N2,h1/H2=(N1/N2)2,P1/P2=(N1/N2)3,由此可知:电机功率与水泵转速成正比,如水泵转速下降10%,则电机的功率可下降27%。

由于虎丘加压站用户侧的水量是不断变化的,当需水量处于波谷期时,变频器通过降低水泵电机转速带来的节能效益是很可观的。

ABB变频器具有的软启动及平滑停车功能,限制并降低了电机的启动和停车电流,使电机平滑启动和停车,减少了大电流对电机绕组的冲击,减少了电机突然启动和停止对水泵的冲击,对电机和水泵起了保护作用,延长了电机和水泵的使用寿命,同时减少对管道、阀门的冲击和磨损,延长了管道和阀门的使用寿命,减少了设备的维护量。

4 系统出现的问题及解决方案

变频供水系统经过几个月的运行,出现了电机电流相间不平衡及直流母线电压脉动(SUPPL’PHASE)现象。特别是后者,曾多次造成保护性停车。这对于最注重社会效益的自来水厂行业来说,是不允许出现的。现予以分析并提出解决的办法。

4.1 电流相间不平衡分析

电机电流相间不平衡主要出现在系统启动的过程中,经观察,相间电流相差在几十到一百安培之间,而这时的变频器工作正常。后检查变频器的温度达到96℃,接近其报警温度。如果变频器长期在这样的高温环境下工作,将严重影响逆变器的工作性能而产生电压波形的畸变,最终使电机相间电流出现不平衡现象。而变频器温升的主要原因是冷却通风效果不好:一是环境温度过高;二是电气柜的设计不合理,使冷却出风口的热风又返回冷却进风口,造成冷却风道的温度越来越高。

解决的办法:提供空调环境,对电气柜的布局进行改造,使变频器冷却进风口和冷风出风口隔离,加强其冷却效果,只要变频器的温度降下来,电机电流相间不平衡的现象就会消除。

4.2 直流母线电压脉动分析

通常,中间电路直流母线电压脉动的出现原因可能是主电源缺相,一个熔断器烧断或是整流桥内部发生故障。当直流电压脉动为直流电13%时,变频器自动保护性停车。经多次检查,虎丘加压站的变频器没有上述的故障现象,由于变压器高压侧因高次谐波的干扰而多次发生烧保险现象,我们使用示波器对变频器的进线电源进行长时间的检测,发现三相电源进线的高次谐波严重,电压波形有畸变现象。这就是产生直流母线电压波动的原因。由于直流母线上并联有一个大电容,当电源有高次谐波存在,整流块的输出侧(直流母线)电压必然会产生波动,一旦高次谐波严重,电压波动为直流电压的13%时,变频器自动保护性停车,而这完全是外部原因引起的故障。

解决办法:在变频器的电源进线侧加装一台进线电抗器来净化变频器的进线电源。另外,由于欧洲的供电质量较高,在ABB变频器直流母线电压脉动的保护值的设计较保守。实际上可以将13%的电压脉冲值调整到20%,放宽直流电压脉动的保护范围,因为此时变频器的工作仍然是很完全可靠的。这是一种简单经济的解决办法,但不能彻底解决问题,一旦高次谐波严重,进线电源波形失真,将使直流母线电压脉动达到直流电压的20%,变频器仍会保护性停机。

4.3 设计上的不合理分析

在设计上,变频系统只是单独给3#水泵供电,对1#、2#、4#水泵的控制是完全独立的,没有工艺上的连锁控制实现互为备用。这样,整个加压站水泵房的设备没有有机地结合在一起发挥最大的功效。

由于自来水行业生产的特殊性,社会效益是时刻摆在第一位的,也就是说无论发生什么情况,都应该保证供水管网的压力稳定。要做到这点,加压站的4组水泵的自动连锁启动功能是必需的,如果其中一组水泵发生故障,备用水泵可以自动投入运行,以维持供水总管压力的稳定。

解决方案:利用ABB变频器强大的I/O功能和一台小型的可编程序控制器(PLC)的控制,整个加压站设备就可自动实现以下功能。

4.3.1 4个泵组自动连锁启动,互为备用功能

当变频器发生故障时,可以将变频电源切断,工频运行4#水泵(小泵)维持水压,而如果水压达不到要求,关闭小泵,工频投入大泵运行,相应阀门的开启和关断也自动实现。保证供水压力稳定,实现安全生产。

4.3.2 变频器的辅机控制功能

可以利用一台变频器控制加压站的3台220 kW的水泵。例如:3#水泵的供水能力达不到需求时,3#水泵投入工频运行,变频器控制1#水泵的转速并提供3#水泵不足的水量;1#、3#水泵的供水能力达不到要求时,1#、3#水泵投入工频运行,变频器控制2#水泵的转速并提供1#、3#水泵不足的水量。这样,既保证了管网的压力稳定,实现安全生产,又能最大限度地节能降耗。

4.3.3 水泵轮换工作控制功能

当一台水泵长期工作,必然会引起过度磨损和发热而造成损坏。对此,应利用变频器和PLC的功能实现水泵轮换工作,使水泵的工作时间合理安排,充分利用所投入的资源,力争创造最大的效益。

5 结论

供水综合调度系统的设计 篇9

综合调度的目的对全供水公司的生产进行优化调度, 保证用户对水量、水压和水质的要求, 尽可能高地追求管网运行的经济效益。

2 无线方案设计与产品选型原则

系统设计时充分考虑到系统的先进性、实用性、可扩充性和可维护性, 保证系统运行的可靠与安全保密, 建立经济合理、资源优化的系统。本次采用新型系统、基于GPRS的热门应用系统, 技术成熟, 应用普遍, 也是今后无线控制系统的发展方向, 该采用以色列Alvarion公司的DS.11 11Mbps无线局域网产品。

3 无线系统配置

3.1 DS.11系统的配置情况

DS.11系列无线网桥产品采用分体式的结构设计, 分为室内单元和室外单元两个部分。室内单元实际上是一个电源调制模块, 上有2个标准的RJ-45接口:一个接口为10Base T的局域网接口, 用来连接本地的网络交换机提供网络通讯接口;另一个是Radio接口, 用来和室外单元相连, 在传输网络信号的同时, 也将室内模块调制的直流电源通过基带电缆, 为室外模块提供电源供电。

室外模块是一个射频调制模块, 它将室内模块送来的网络信号调制成2.4GHz的射频信号。在室外单元上有一个标准的N型射频接口, 可以直接和各种标准的外接天线相连。这样的好处是可以做到基本没有射频衰减。

3.2 无线网络方案

大庆市及市辖区共有11个水厂, 分布距离远近差别较大。所以针对这种地理分布, 采用了全向与定向相结合的拓扑结构。根据实际的距离和分布情况在西水源、中引水厂、前进水源3个水厂分别安装3个中心定向天线, 在控制中心安装架设一套Alvarion AU-DS.11D无线基站, 外接一套覆盖360度的12d Bi全向天线, 用来覆盖3个水厂。

其它水厂实际的距离较远而且分布不集中, 我们采取点对点的无线链路, 而且还可以提高中心的这个系统容量, 8个水厂各架设一套SU-DS.11D无线网桥系统, 外接一套24d Bi的定向天线。并且将定向天线的方向指向各自相应的中心定向天线, 这样每个水厂就可以接入到整个无线网络系统。

4 管网测压点方案设计

4.1 环境介绍

大庆供水调度控制系统的主要目的, 是解决供水公司对供水各环节监测点的数据采集和控制。该系统由控制中心和各个水源监测点组成, 各个水源监测点的数据采集终端 (RTU或PLC) 可监视和采集水位、压力、流量、浊度、余氯、泵频等各种数据, 供控制中心及有关部门分析和决策取用。

4.2 方案选择

经过分析, 选择中国移动的GPRS系统, 作为城市供水调度控制系统的数据通信平台。目前, GSM网络经过电信部门的多年建设, 覆盖范围不断扩大, 已成为成熟、稳定、可靠的通信网络, 特别是中国移动新推出的GPRS数据业务。GSM/GPRS系统可提供广域的无线IP连接。在移动通信公司的GPRS业务平台上构建自来水供水调度控制系统, 实现管网控制点的无线数据传输具, 有可充分利用现有网络、缩短建设周期、降低建设成本的优点, 而且设备安装方便、维护简单。

4.3 解决方案介绍

由于GPRS通信是基于IP地址的数据分组通信网络, 控制中心计算机主机配置固定的IP地址, 各个端站的GPRS模块和该主机进行通信。

4.3.1 系统组成

1) 管网控制点:

管网控制点:各控制点通过数据采集模块, 采集如压力、流量等数据, 通过RS232接口与GPRS透明数据传输终端相连, 通过GPRS透明数据传输终端内置嵌入式处理器, 对数据进行处理、协议封装后发送到GSM网络。

2) 控制中心:

服务器申请配置固定IP地址, 采用省移动通信公司提供的DDN专线, 与GPRS网络相连。由于DDN专线可提供较高的带宽, 当管网控制点数量增加, 中心不用扩容即可满足需求。

控制中心RADIUS服务器接收到GPRS网络传来的数据后先进行AAA认证, 后传送到控制中心计算机主机, 通过系统软件对数据进行还原显示, 并进行数据处理。

3) GPRS/GSM移动数据传输网络:

现场控制点采集的数据经GSM网络空中接口功能模块, 同时对数据进行解码处理, 转换成在公网数据传送的格式, 通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输, 最终传送到控制中心IP地址

4.3.2 系统实现

各水厂数据采集点使用移动通信公司统一的STK卡, 同时控制中心对各点进行登记, 保存相关资料以便识别和维护处理。各信息采集点运行控制系统软件, 支持24小时实时在线, 实现信息采集点24小时传送采集的信息数据。

5 控制中心数据处理

首先, 通过PLC把11个水厂的数据采集上来, 再通过无线网络传到中心控制室数据采集工作站上, 并把数据写到服务器SQL数据库里, 供数据分析。

其次, 通过GPRS系统把管网压力点的数据采集到另个数据工作站上, 并把数据写到SQL数据库里, 供数据分析。

在中心控制室安装有一台HP ML370服务器、两台工控机、一套通信机柜等。这里是全水厂的控制管理中心, 可以对全厂的工艺流程状况、生产设备进行监测和优化调度操作, 并完成与中心调度室数据远程传送的任务。

5.1 中心控制室内HP ML370服务器

该服务器负责整个系统的数据存储、数据交换和控制任务保存, 包括:水源、厂的深井工作状态、外输泵参数、外输管道压力参数、各水罐液位参数、出厂水质参数和流量参数的监测及相关PLC上的参数。

5.2 控制操作站

控制操作站是该自动控制系统的核心, 22″宽屏液晶显示器和一台工控机, 它通过以太网线和数据服务器传送数据。实现功能:操作控制功能、状态显示功能、多媒体报警功能、参数曲线显示功能、报表输出/打印功能、数据处理和管理功能。

6 系统优点

1) 系统组成简单、可靠、经济、实用。采用工业界应用最广泛的RS485总线和以太网线, 来连接整个系统进行数据传输, 也便于将来的扩展开发;

2) 系统选型采用技术成熟、标准化的产品。上位机操作系统采用Windows SERVER, 提供了一个先进可靠的平台。可靠性好, 性能价格比高;

3) 中心控制室可以对全厂的生产过程进行控制、监视和管理, 以实现各区域工作站的无人执守。大大提高了自动化水平, 降低了运行成本和能耗, 减少了操作和维修人员。

摘要：本文针对大庆油田供水地域分散现状, 给出了基于GPRS供水调度系统的设计方案, 从系统结构组成及实现原理方面做了介绍, 并概括了系统的实现功能及优点。

关键词：供水,调度系统,GPRS

参考文献

[1]栗玉霞, 徐建政, 刘爱兵.GPRS技术在自动抄表系统中的应用[J].电力自动化设备, 2003 (12) .

建筑变频供水系统研究 篇10

随着国民经济的高速发展, 能源问题越来越突出。在此背景下, 如何解决生产生活过程中的能源浪费问题成为当务之急。变频调速系统由此在各行各业得到了大力的普及, 并也正在发挥着越来越重要的作用。然而, 由于部分设计人员不够了解设备的原理, 往往在选型时张冠李戴, 结果不但达不到预期的节能效果, 还大大增加了成本的投入。因笔者正从事建筑给排水设计工作, 仅以经常遇到的供水系统为例, 做一分析。

2. 供水系统以及设备选型的误区

2.1 第一个误区:变频恒压供水系统一定比普通供水系统节能。

常常见到这样的例子, 只要市政供水压力不足, 设计者就直接设计一套变频恒压供水系统, 而实际上, 变频供水系统并不比设置高位水箱的方式更节能, 甚至在设计机组的型号不够合理的情况下, 能耗比设置高位水箱的供水方式更大。

首先, 这两种方式在供水压力上是相等的, 所不同的是变频系统直接供到用户, 同时水泵调速运行, 水泵的工况点是变化的;而后者属于二次供水, 水泵的工况点是固定的。

我们知道, 一个供水系统输水的单位功耗为

式中Q——单位功耗106J

ρ——水的密度 (常温下为常数) , kg/L;

H——系统供水压力, MPa;

g——重力加速度, 取9.81N/kg;

η——水泵机组的总效率。

我们假设变频系统的水泵在工频运行时和后者的水泵运行时的机组效率是相同的 (通常都是这样) , 且都运行在高效状态;因为调速系统的水泵在减速运行后的大部分时间内效率都比工频运行时有所下降, 而后者由于水泵运行工况点不变, 始终维持原来的运行效率。由此我们不难看出, 实际上后者在同样的供水量下能耗反而比变频恒压供水系统少。当然, 我们仍旧不能否认变频系统存在软启动方式的优势以及设置高位水箱二次供水所带来的二次污染问题, 但认清问题的本质对于我们选择合理的系统是不无裨益的。

2.2 第二个误区:变频供水系统可以不设气压罐和小流量水泵。

有不少人认为变频水泵在系统流量很小的情况下水泵转速也接近于零, 因此此时水泵运行的功率也是极小的, 所以系统没必要再设置气压罐或小泵, 这种看法是相当业余和可笑的。而实际上, 在系统流量接近于零的情况下, 水泵由于要保证系统的压力, 其运行转速约为工频转速的80%左右, 运行功率约为额定功率的60%左右, 而其输出功率接近于零, 故其能量损耗是相当巨大的。尤其是在流量变化较大且经常性维持长时间小流量状态的供水系统来说, 能量的浪费情况尤甚。而设置小流量泵的目的在于, 系统流量较小时改由小泵供水, 这便可维持系统运行在比较高的效率;设计气压罐的作用则在于可避免水泵的不间断运行, 进一步节约能耗。

2.3 选择变频恒压系统水泵的误区:选择的水泵富余值越大越好。

通常选择变频水泵都需要一定的富余值, 这是为了获得更大的调速范围, 然而这个富余量并不宜过大。对于我们通常使用的离心式水泵, 其工频运行在其最佳工况点时, 有

式中P——轴功率;

Ph——流动功率;

△Pm——机械损失功率;

q——流量;

H——扬程。

水泵的效率

η约等于0.6~0.9。在水泵调速运行时, 转速降低, 轴效率P显著下降, 而△Pm基本没什么变化, 从而使△Pm/P的比值增大, 水泵效率降低。选择富余值越大的水泵, 其调速运行后的轴功率与其工频率运行时的轴功率比值也越小, 其效率也更低。通常我们选择额定扬程为设计扬程的1.2~1.5倍并使设计扬程落在该泵的高效运行区内为宜, 当然, 具体选择水泵应通过相应的计算得到。

3. 各种供水系统的水泵选择要点及相关计算。

在式 (1) 中, ρ、g为常量, 因此系统供水的单位功耗取决于供水扬程H以及供水机组的总效率η, 下面我们针对不同的供水系统予以分析:

3.1 固定流量扬程的供水场合

这类供水场合常常出现在工业用水领域;另外, 在设置高位水箱的系统中, 由低位水池向高位水箱供水的水泵也属于这一类。在这类供水系统中, 需要的设计工况点是固定的, 即H是给定的, 所以这类系统选泵的关键就是选择在设计工况点运行效率较高的水泵。

3.2 固定流量, 变化扬程的场合

这类供水系统极少, 通常只出现在一些有特殊供水需要的场合, 在此不予讨论。

3.3 变化流量, 固定扬程的场合

这类供水系统是当今使用最广泛的生活供水系统, 其代表就是变频恒压供水设备。在这套系统中, 系统压力即H是恒定的, 所以唯一决定该系统的供水单位功耗大小的因素就是该系统的运行效率η。

在现在普遍使用的变频系统当中, 多数变频水泵在运行时流量在0~Q0 (Q0为恒压值下水泵工频运行时的流量) 间变化;故其效率也是在0~η0 (η0为该泵工、变频变化运行中的最大效率) 间变化, 很显然在相当一段时间内, 尤其是在流量很小的时候, 水泵处于低效运行状态, 这也是有不少的用户反应变频供水系统不节能甚至能耗更大的主要原因。解决这一问题的办法就是在于避免大泵在小流量下运行。如何做到这一点呢, 笔者以为有如下几种方法:

第一种、采用大小流量水泵搭配的阶梯式供水流量的方案, 实现不同流量段又不同的水泵供水。

其运行方式为小流量为气压设备供水;当流量逐渐增大, 超过气压供水设备的供水范围时, 启动容量较小的一台泵, 气压供水设备延时关闭;随着流量继续增大, 超过该泵在恒压值的最大供水流量时, 启动容量更大的一台泵, 并延时关闭小泵;以此类推, 直到达到系统流量最大值为止。在流量逐渐减小的过程中, 则以此反推, 而其中的关键点是必须设置好每台泵的最低工作频率, 使在该点时的大泵流量正好等于即将投入运行的小泵做能提供的最大流量, 这个值的确认需要我们在选泵的过程中予以确认。

具体选择设备的步骤如下:首先, 选择一套小流量的气压供水设备, 该设备的最大供水流量为Q1;然后选择一台水泵, 使其在流量大于Q1运行时, 效率大于给定值ηmin, 假设该泵流量——扬程曲线方程为

则其调速运行时的曲线方程为

式中k为转速比 (调速后的转速与工频转速的比值) 。

可以求得在流量Q1时的转速比为

式中Q0为该泵在设定恒压下工频运行的流量。系统射定的恒压值为HX。

而水泵调速过程中电机的转差率变化不大, 忽略转差率的变化, 我们可以依据k值确定水泵调速运行的频率下限。

通常在水泵选型手册上, 查到该泵在工频、设定恒压下运行时的流量Q2以及水泵的轴功率N2或效率η2, 由式2.2可得

△Pm=P-Ph=N2-ρg Q2HX= (1-η2) N2式3.3设该泵在流量Q1时的轴功率为P1。则

式3.4

必须令此时的水泵效率

据此所选得的水泵其运行效率始终不小于规定值。假如选择的水泵流量值Q2小于设计流量, 则以Q2值作为下一级水泵的最小设计流量, 同以上计算原理进行计算, 选定下一级水泵, 直到选择的水泵供水能力大于设计流量为止, 我们将得到一组水泵, 其运行效率始终都能保持在ηmin以上。系统在流量减小过程中的最小频率可由式3.2计算得到, 此处不再赘述。

第二种、这种方式是对于目前市场上流行的一种水泵配置方式的改进。

目前最流行的变频恒压给水设备一般由气压供水设备以及一台或几台相同型号的水泵组成, 该方式的主要缺点, 如前所述正在于不能避免主泵在相当长时间内的小流量运行, 本方案在原来设备的基础上加入一台小泵, 使每台主泵在启动前均先启动该小泵 (小泵是否采用变频运行方式可视情况而定) , 主泵在降速运行的过程中控制的最小频率一样可通过式3.2得到。此方式可使原系统的供水效率得到较大改善, 使系统运行的平均效率维持在较高的水平。

第三种、这种方式与第一种方式类似。假设该系统设置3台主泵, 按容量大小依次为1#、2#、3#泵, 第一种方案各泵依次运行并依次退出, 这必然使3#泵的容量相当大, 在大流量的场合往往增加了系统的投资, 而本系统的在运行方式上加以改进, 使3台泵的总流量等于设计流量。开始时, 各泵与第一种方式运行方式一致, 不同的是, 到3#泵运行时, 随着流量持续增大, 无法维持系统压力时, 则再次启动1#泵, 流量继续增大, 则启动2#泵, 延时关闭1#泵;流量继续增大, 则再次启动1#泵。各泵退出顺序则按启动的反向顺序退出, 频率控制同第一种控制方案。本方案的优点在于充分利用了各泵的容量, 利用了各泵的搭配运行从而满足了不同流量段的运行需要。

以上三种方案仅是笔者为抛砖引玉所举的几个例子, 在实际的水泵选型过程中, 如何以最简便的控制方式, 最简单的机组配置实现机组在不同流量段的高效运行, 是我们在设计供水系统的时候需要充分注意的问题。

3.4 变化流量, 变化扬程的供水场合

在工程上通常称满足这种特性的供水系统为“变量变压供水系统”。由于在一个供水系统中, 系统需要的压力是随着供水流量的上升而上升的, 而普通的恒压供水系统往往按最大设计流量来设定系统的压力, 从而使系统在较小流量运行时系统压力偏大。而变量变压供水系统能在不同流量下的提供与之想匹配的供水压力, 从而杜绝了恒压系统的压力富余, 节约了能耗。

以某供水系统为例, 该供水系统的管路特性曲线通常满足下式

式中H——系统需要的最小工作压力 (扬程) ;

Z——设备至最不利供水点的高差;

K——管路综合阻力系数;

h0——用水点需要的最小服务水头。

本系统通常采用plc控制的变频水泵机组, 该机组可通过设置在机组供水出口的流量计返回的流量值计算得到系统需要的压力, 设定这个压力后, 其运行方式与变频恒压供水方式相同, 所不同的是该系统不断重复计算并调整系统压力值, 这个压力值可按式3.6计算得到。下面我们来配置系统的水泵。

同3.3所例举的方案, 先配置气压给水设备, 然后选择上一级的水泵, 由式3.1可得

可以知道, 当k=1时, 该泵达到工频运行, 据此我们可求得该泵工频运行时的流量

为了保证该泵的高效运行, 同样要求其参数满足式3.5。重复上述计算, 我们可以得到与3.3的第一种方案所对应的变压变量供水机组。为简化控制, 我们也可通过计算确定几个流量段, 当系统流量在不同的流量段时, 赋予与该流量段最大值所对应的设计压力, 从而实现梯段性的供水压力策略, 简化了系统的控制。

4. 综合上面的计算和分析, 我们不难看

出, 提高变频供水系统的供水效率是节约能耗的唯一途径, 而实现这一目标的方法有两个, 即:一、尽量选择高效率的水泵;二、控制水泵变频运行的下限, 保证水泵维持在一定效率以上运行。

结语

变频机组水泵的选型是一项需要认真对待的工作。目前市场上流行的配置也非常多, 多数都是成套的设备, 笔者就经常遇到一些对水泵的选型不甚了解的销售商或技术员。而作为设计者的我们, 经常喜欢套用他们成套的设备或干脆将设备的选型留给厂家, 这是很不负责任的。变频给水机组的选型, 需要我们通过认真的计算和比较来确定。而且, 我们不仅要了解水泵的性能, 更要全面了解供水机组各种其他设备的性能和原理, 只有这样, 才能使我们所设计的供水机组更趋合理和完善, 充分发挥其应有的节能效果。

摘要：本文通过对当今变频供水系统设计中的误区的讨论, 指明了目前设计供水系统的过程中存在的主要问题, 并通过相应的计算和对不同供水需要的场合的设计举例, 指出了变频系统设计过程中, 维持系统高效率运行是保证变频泵组节能效果的必要途径。此外, 还将大小型号的水泵搭配运行作为提高系统运行效率的途径, 并做了详细的讨论。

关键词：水泵,变频恒压供水系统,效率,功率,流量,扬程

参考文献

(1) 郭立君, 何川主编.泵与风机, —3版.—北京:中国电力出版社, 2004.8.

(2) 曾毅等编著.变频调速控制系统的设计与维护, —济南:山东科学技术出版社, 2002 (第二版) (2005.3重印) .

分质供水系统 篇11

【关键词】二次供水；综合管理；系统；应用

加压站管理处作为供水加压站的运行管理部门没有实现对加压站的直接、统一调度管理。因此桂林市二次供水改造网络通信系统，不仅能够实现桂林市二次供水水泵管理信息系统的功能，还能够为桂林市二次供水泵站管理效率的提高提供完美的解决方案。

1、二次供水泵站管理信息系统的现状

1.1桂林市新建机场路供水加压站工程以及调度管理系统概况

临桂旧城加压站其前身为临桂县自来水厂送水泵房，2001年临桂县自来水厂停产，水厂改造为临桂加压泵站，由主城区供水，泵房仅起加压提升作用，供水规模为1万m3/d。2003年，为解决临桂供水量不足的问题，在机场路旁的电焊条厂门面房（租用）新建一座120m2的中间加压泵房，安装了两台管道加压泵，加大向临桂供水的水量和水压。至2008年，临桂加压站经增加和更换设备后，供水规模达到2.5万m3/d。近年来，随着临桂县城并入桂林市中心城区，成为临桂新区，其用水量逐年快速增加。2010年在万福路新建一座加压站，土建规模为3万m3/d，设备安装规模为1.5万m3/d。初步缓解了临桂新区的用水压力。

目前桂林市自来水公司通过万福路加压站和临桂旧城加压站向临桂新区供水，2014年平均日供水量46237万m3/d，最大日供水量58130万m3/d。其中万福路最大供水量19360m3/d，临桂旧城加压站最大供水量为38770m3/d，用水高峰时期超负荷运行。据桂林市自来水公司的统计资料，2015年临桂新区最高日供水量达到66367m3/d。

临桂旧城加压站泵房已使用多年，设备运行已超负荷。由于加压站位于临桂新区金水路，距离主城区很远，主城区水厂供水必须中间加压才能到达临桂旧城加压站，且管道沿程水头损失大，吨水提升成本高，运行、管理不便。原有中间加压泵站（管道泵加压，面积120m2）由于用地的限制已经拆除。可见，临桂旧城加压站的运营成本高，供水安全性差，迫切需要建设新的供水设施，以保证临桂新区的供水安全。新建机场路加压站将为临桂新区未来十几年内的发展提供供水保障。对今后临桂新区的社会和经济发展具有重要的促进作用，有利于新区的供水安全可靠性。新建机场路加压泵站用于向临桂新区供水，供水规模8.0万m3/d。近期设备选型供水量4.0万m3/d。加压泵站主要由清水池、加压泵房、加氯间及氯库、变配电间等组成。泵站属于二级重要负荷，采用供电部门引来二回10kV线路双电源互为备用方式供电。

1.2供水加压站管理中的问题

桂林市自来水公司目前共下辖临桂、雁山、万福路三个加压站，由加压站管理处统一运行管理，但在实际运行中各站点机组开停，流量、压力控制等主要供水调度完全依赖于总公司调度室作出决策，下达指令实现。加压站仅负责指令执行和回复。在实际的运行过程中现有的调度模式存在以下几个方面的问题有待解决：

（1）加压站管理处作为供水加压站的运行管理部门没有实现对加压站的直接、统一调度管理。

（2）各供水加压站与调度室为单线通讯，没有网络冗余。实际运行中，因加压站地处偏远，光纤线路距离远，市电部分为单电源架空线路，雷电及外电网干扰波动大等各种因素影响，网络通讯稳定性、可靠性不高，一旦网络中断将给供水调度造成较大不利影响。

（3）现有的分散、独立调度控制管理模式不适应自动化、信息化、智能化供水发展需要，不利于加压站的统一调度、集中远程管理，特别是伴随着供水加压站数量的不断增加，这将进一步制约企业供水的发展。

1.3供水加压站调度管理系统设计

加压站调度管理系统遵循设计原则，以操作、管理水平的先进性为前提，积极采用新技术、新工艺、新设备和新材料，提高技术经济指标，为泵站长期稳定高效地运行提供技术保证。应用集散型计算控制系统操作自控系统，现场控制站由可编辑程序控制器（PLC）以及自动化仪表组成监测系统。再由通讯系统和监控计算机组成的中央控制系统----中央控制室，对全站实行集中管理，并考虑与上一级自来水公司供水调度中心的通讯和数据接口以及与其他泵站之间的控制和通讯。控制站与泵站中央控制室之间由工业以太网进行数据通讯。

网络系统采用总线拓扑网络结构，关系数据库实时分布，传输的速率为10Mbps，采用集线器进行网络设备的连接，全双工通信，配置网络操作系统及相关应用软件。

2、二次供水加压站调度系统项目建设的可行性分析

2.1二次供水调度系统项目建设的必要性

2.1.1项目建设的重要意义

（1）供水加压站实现独立、统一调度

新建机场路加压站二级调度系统设计利用先进的计算机、信息、通信技术，将加压站调度从总公司调度系统中独立出来，并进一步优化、集中管理，提升了系统的稳定性和可靠性，同时也可减轻公司调度系统的运行管理压力。

（2）调度管理向精细化方向发展，保障安全供水，促进节能降耗

二级调度系统重点关注泵站运行及加压站供水管网动态，相比公司调度系统数据采集更详细、具体，曲线分析更直观、精确，更有利于调度人员作出科学、合理的调度决策，以提高设备运行效率，降低管网运行损耗。

（3）泵站控制子系统为加压站实现远程控制提供了网络基础

伴随着城市建设的进一步发展，供水管网将不断延伸，供水加压站的数量将不断增加，3C（计算机、通信、信息）技术的成熟和推广应用为加压站自动控制提供了技术条件，新建机场路加压站远程控制也必将能为自来水公司加压泵站远程、集中管理提供宝贵的运行经验，以最终实现供水加压站无人值守。

2.2项目所涉及的技术以及先进性和创新性

我国的供水企业与西方发达国家相比仍旧存在很大的差距，自动化程度低、生产效率低等，还存在着运行管理不合理、不科学、成本高等问题。因此如何提高供水系统的运行效率，提高与发达国家竞争的优势，首要的就是解决有关的技术问题。随着网络信息化技术的不断发展，企业自动化的实现依赖于信息化技术发挥的主要优势，能够保障企业实现整体的逐步优化，逐步建立起适应企业发展的管理系统，从而提高企业在市场中的优势和价值。当前企业加压站二次调度供水系统自动化程度相对比较低，各个系统之间处于相互独立的状态，系统之间缺乏扩展性和通用性。

3、二次供水调度系统项目建设的实施方案

3.1新建机场路加压站二次调度系统概述

在新建机场路加压站的设计之初，桂林自来水公司提出了建设加压站供水二次调度的构想，利用网络信息化技术将新建机场路加压站建设成加压站供水二次调度中心。把所有加压站的生产数据、设备状态、加压站供水区域范围内的重要管道压力、流量、水质等信息通过有线或无线网络传输至新建机场路加压站，供调度人员在中控室实时查看、监视，值班人员依据生产控制要求和总公司调度规定，完成对各加压站供水调度指令的决策和下达，以真正实现对加压站生产运行全过程的控制管理。另外在二次调度系统里，设计增加一个加压泵站远程控制子系统，以实现对各加压站的远程控制，包括加压站机组开停、净水处理、安防监控等生产全过程均能做到现场无人值守。

3.2加压站二次调度系统建设

3.2.1数据采集系统

各加压站泵站流量、压力、余氯、浊度、电流、电压、主要设备运行状态等泵站运行参数通过现场PLC、组态完成自我采集，经OPC上传至二级调度。加压站供水区域范围内重要管网压力、水质、流量等数据经现场数据采集器通过CDMA网络无线上传至二级调度。数据采集系统具有自动传输数据、自动报警功能。

3.2.2信息通讯网络系统

二级供水调度系统支持无线电台、有线光纤、GPRS等传输网络。采集数据统一在数据服务器上进行整合。同时在数据服务器上安装有WEB服务器，领导工作站和技术室工作站可以通过WEB方式对生产调度数据进行查询、分析、比较、统计。总公司调度室能够无限访问二级调度，并下达相关指令。鉴于通讯网络的重要性和加压站实际网络环境，在新建机场路加压站二级调度总部与其他加压站间布设双网络通道（建议选用不同网络运营商的网络通道），两期通讯通道互为备用。

3.2.3数据管理系统

（1）数据展示

泵站运行最新数据实时的显示在各加压站的平面图上，能从总图到详图多层次监视。管网信息最新数据实时地显示在供水管网圖上，展现出各监测点的位置、当前状态、数值以及报警状态。给值班人员提供清晰、友善的人机界面。

（2）数据整合

将管网、泵站等基础数据整合建立一个统一技术标准的数据库，保证数据的可靠性和完整性，实现了数字调度的信息资源共享。

（3）数据应用

系统对采集到数据进行统计分析，可按不同的条件查询所需要的数据。如各种报警信息；参数的各种趋势图比较；各种报表等。

3.2.4控制和连接模式

每一个终端连接一个二次供水服务器，控制终端为独立的子系统。中心调度能够通过网络连接所有的系统，能够对压力、水位等情况进行实时的监测，并且将指令下发给子系统，能够集中管理二次供水设备的运行情况。

3.2.5连接模式

二次供水服务器的连接相对比较分散，根据这一特点利用无线通讯进行连接。无线通信的信号覆盖范围比较广泛，安装后能够直接进入到无线网络中，并且具有较好的扩充能力，通讯的质量比较好，因此能够为系统提供良好的网络运行条件。

3.3加压泵站远程控制子系统

供水加压站地处偏远、分散、数量多，现场值班人员方式人力成本高；另一方面加压站工艺相对简单、可控设备少，随着信息化、智能化技术的成熟和推广应用，供水加压站实现无人值守必将是一种发展趋势。因此，在新建机场路加压站二级调度系统设计中扩展增加了一个泵站远程控制子系统，以实现对各加压站的远程控制。

3.4加压站自控仪表设计

自动化系统方案遵循设计原则，以操作、管理水平的先进性为前提，积极采用新技术、新工艺、新设备和新材料，提高技术经济指标，为泵站长期稳定高效地运行提供技术保证。

自控系统应采用集散型计算机控制系统。由可编程序控制器（PLC）及自动化仪表组成的检测控制系统----现场控制站；再由通讯系统和监控计算机组成的中央控制系统----中央控制室，对全站实行集中管理，并考虑与上一级自来水公司供水调度中心的通讯和数据接口以及与其他泵站之间的控制和通讯。控制站与泵站中央控制室之间由工业以太网进行数据通讯。

网络系统采用总线拓扑网络结构，分布式实时关系数据库，10Mbps传输速率，全双工通信，网络连接设备采用集线器，网络传输介质双绞线，配置网络操作系统及相关应用软件。

3.5供水过程监控方法

3.5.1管网的自动化管理

源水由管网进入到加压站输送到清水池中。清水池中的水需要二次调度加压设备来输送到管网中完成水源的供水。调度系统经过改造后能够对各个环节水质情况利用PLC供水管理监测系统进行监控，实现了现场无人值守的目的。PLC供水智能管理系统采集有关而出席调度供水系统整个运行情况的信息，全程监控着系统的整个过程。系统网络采集到子站的信息和数据以及设备的运行状态等，并建立相关的数据库，一旦遇到任何的异常情况，系统会自动发出报警，并且将数据从打印机中打印出来，为故障解决提供参考的依据。子站与调度中心相互独立，如果任何一方出现故障，对另外一个系统不会造成任何的影响，从而保障系统的安全稳定运行。

3.5.2管网压力自动化监测

利用管网压力检测设备获取管网运行过程中的参数，如管网测点压力、泵站出口水压力、泵站出口水流量以及管网系统的用水量等。数据远传装置每天不间断的对管网压力、流量数据进行存儲，可以通过对管网的压力进行实时的监测，实时掌握管网的运行情况并且生成曲线或者数据报表的形式，为公司解决问题提供有效地参考依据。

4、实时监控与报警

4.1实时监控

二次调度供水信息化平台通过Web组态软件和以太网相连接，相关的操作人员只需要网络连接供水平台能够实时地全面了解供水系统的各个运行过程状况，方便快捷，以便为公司的决策提供实时的参考依据。

4.2报警联动

报警设置对水质信息、水压、管网故障等问题进行实时报警，并且在该系统中增加了防火墙，防止非法闯入该系统管理系统中，二次供水调度系统中的重要设备和生产重地的通讯设备都设有防火墙，对于非法侵入实施报警和监控。

总结：机场路加压站二级调度系统利用先进的计算机、信息、通信技术，把加压站的运行状态等信息通过有线或无线网络传输至机场路二级调度，解决了供水加压站调度系统管理分散，缺少统一调度等问题，以真正实现对加压站生产运行全过程的自动化控制管理。伴随着城市建设的进一步发展，供水管网将不断延伸，供水加压站的数量将不断增加，机场路加压站远程控制加压泵站远程、集中管理提供可参考的技术依据，提高加压站的自动化管理水平。

参考文献

[1]陈方亮，陈鹏，赵晓辉，徐强，强志民，陈求稳.中小型水司智能化供水管理监控系统的应用[J].中国给水排水，2014，（04）：83-86.

[2]王巍，李若岚，张晓雪，张振伟，程亚杰，李博洋.北京市西城区2009—2011年生活饮用水水质卫生状况分析[J].环境卫生学杂志，2013，（06）：528-531.

[3]陈如忠.综合自动化管理系统在某机场二次供水泵站的应用[J].节能，2011，（01）：53-57+3.

[4]陈方亮.二次供水系统远程集中管理应用[J].中国高新技术企业，2012，（06）：73-75.

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恒压变频供水系统 篇12

关键词：变频调速,恒压,PLC

1 变频供水系统节能的背景与原理

供水系统的发展主要得益于以下三个方面:1. 人们节水节能的观念逐步增强2. 人们对用水质量的要求不断地提高不3. 自动化技术(PLC和变频器)控制技术的飞速发展。

恒压供水系统的原理非常简单。系统主要有电机、水泵等组成。系统由供水和调节转速来实现。供水是驱动电机来实现的,电机和水泵的一体化也容易实现,变频器是用来调节电机的转速,根据变频器频率的改变来改变转速,最终实现了变频调速。

在传统的供水系统中,控制方法有很多,在这个系统的,我们采用的是简单方便的流量控制法,流量控制的实质是转速控制,即通过转速的控制来改变供水量。当水量增大的时候电机加速,水量减小的时候电机减速,根据用水量的变化实现自动的地调整电机的转速,从而使管网压力始终保持恒定。这种控制方法比单纯的阀门控制有较多的优越性,比如方便简单,减小了阀门的开度产生的误差等。

2 变频恒压供水系统控制方案的比较和确定

恒压变频供水系统主要有变频器、压力变送器、水泵机组、恒压控制单元、以及低压电器等组成。系统主要的任务为用恒压控制部分使得变频器控制一台水泵或着循环控制多台水泵,来实现恒定的管网水压和水泵电机的软起动以及切换变频水泵与工频水泵,同时还要能实现对数据的传输。根据系统设计的任务要求,有下面几种方案可供选择:

系统的控制方案由系统的任务决定,本系统主要实现的是用变频器控制一台水泵或者多台水泵,实现不变的管网水压,电机要实现手动和自动控制,还要能够切换工频和变频,因此,供水系统主要有变频器、压力变送器和水泵及其它电器(低压)等组成。根据任务要求,有以下几种方案可供选择:

2.1水泵机组的组合

这种组合使得系统的结构比较简单,除了水泵还有变频器和压力传感器组成。这种方案最大的优点是电路简单,所用的元器件比较小,大大的节约了设备的成本,因为它是将PLC可编程控制器和PID调节器集成,然后安装在变频器的基板上。但是这样组合也有很大的缺点,首先不能实现自动调节,在不同时间内不同压力下,调节时,PID的参数不容易实现最优,只能在很小的范围内调节,因此压力的设定和反馈就不易观察出来,一些稳态、动态性能就可能出现偏差。除此之外,扩展模块的实现也非常困难,无法进行大量的数据传输,容量的限制非常小,整个系统的话,就显得笨重不灵活。

2.2单片机的组合

这种组合是单片机、变频器和压力传感器组成的,这种组合较第一种组合有很多的有点,比如可以应用很多的控制算法,不仅仅局限在PID调节,不仅控制方便,而且精度高,参数的调整更加方便。但是由于设计的整体性,这种组合也存在一定的缺陷,因为整体的程序一旦形成,参数的改变就会变得困难,还存在调试不灵敏等问题。还有,由于变频器运行时会产生干扰,变频器功率的改变又会扩大干扰,系统还缺乏抗干扰的保护措施,因此,本系统的发展应用还不是特别成熟。

2.3 PLC的组合

这种组合是由PLC、变频器、压力传感器等组合而成。这种控制方法具有最多的有点,因此采用的就是这种控制方法。首先,由于PLC的使用,使得整个控制系统模块化,不仅便于控制管理、修改控制参数,而且容易实现大规模的恒压供水,在这个基础上,也不缺乏灵活性,因为接口之间的通信方便,容易实现数据的交换。其次,因为PLC本身的抗干扰能力强,能够大大地抵抗外界的干扰,系统的稳定性得到了增强。最后,在硬件方面,输入、输出的的接线只需和PLC连接即可,可以通过PC来修改里面的程序,控制、调试等更加方便。因此这种组合具有更为广阔的控制范围,可以控制的场合也更加的广泛。

通过分析、比较,显然第三种组合更加适用于本系统,不仅可以达到本系统地控制精度和稳定性的要求,还有调试方便灵活,数据便于传输等优点。

3 变频恒压供水系统的理论分析

水泵电机的转速公式为:

公式中:p为电动机极对数,f为电源频率,s为转差率。

由公式,电动机多采用三相异步电动机,当转差率s一定时,电动机的转速n与电源频率f基本上保持正比关系。即保持连续的电源频率,从而实现电动机的转速平滑的改变。

4 变频恒压供水系统的组成

变频恒压供水系统的控制流程图如图1所示。

从图可以看出,系统可以分为:控制部分、执行部分、信号检测三部分,具体为:

(1) 控制部分:控制部分包括变频器(PID)和具有PLC的控制器,还包括电气控制三部分。

(2) 执行部分:执行部分由一组水泵构成,还有变频泵和工频泵,这部分电机的转速是根据用户用水量的改变而改变,,来维持管网水压的恒定。

(3) 信号检测部分:系统控制的过程中,需要检测的模拟信号包括高低水位信号、管网的压力信号和报警信号。因为这些信号是模拟信号,在读入PLC时,需要进行A/D转换。

5 变频恒压供水系统的控制流程

恒压变频供水系统的控制流程分为以下几个部分:

(l) 首要的是要启动变频器,启动变频器之前先通电,通电后启动信号显示,第一台变频泵在变频器的拖动下开始工作,,第一台变频泵的转速控制靠的是变频器输出频率的改变来控制,而变频器的输入则是压力变送器的压力变化。

(2) 当水压减小用即水量增加时,由于偏差逐渐变大,水压信号的反馈就减小,,结果是导致变频器的输出频率增大,因为变频器控制水泵的转速,必然导致水泵的转速变大,又使得供水量增大,水泵重新稳定。

(3) 当用户的用水量还要继续增加时,,达到极限值,即变频器输出频率达到50赫兹(上限频率)时,第一台水泵保持工频运行,系统自动将第二台水泵开始变频运行,系统的水压就开始得到调节,直到水压保持到开始时的稳定值。但是,如果用水量再继续增加的话,还将发生类似的调节,即原来的两台水泵工频运行,如果此时达到上限频率,但是压力未达到开始时的稳定值,就会发出报警。

(4) 当用户的用水量下降时,即水压升高,就可以通过减少水泵来解决,前提是变频器的输出频率已经达到下限值,这时根据先启先停的原则,先关闭第二工频泵。

本系统采用的是三台水泵变频循环运行的方式。即几台水泵中,只有一台在变频器的控制下做的是变频运行,其它的水泵是工频运行(转速恒定),出于安全及延长水泵的寿命的考虑,每台水泵的连续运行时间都在3个小时以内,当水泵在工频运行时,可以切换到另一台水泵,必须保证在一段时间内,只有一台水泵在变频下工作。

变频和工频是不允许同时接通的。即变频器的接触触点必须先断开,电动机才能接通工频回路,同理,工频回路的触电必须先断开,电机才能接通变频器的变频回路。从工频切换到变频时,工频接触器的触点必须先断开,才能接到变频器的输出端。

图2是电气控制系统电路图。图中SA是手动 / 自动转换开关,SA打在2的为自动控制,即本系统通过PLC及变频器的控制。打在1为手动控制。在手动控制时,SB1到SB8按钮控制的是四个水泵的启 / 停。其中,HL10表示的是自动运行时的电源指示灯。

系统在手动 / 自动下的控制过程如下:

(1)自动控制:SA打在2时自动控制模式开启。Q0.0为1号水泵工频信号,即Q0.0输出为1时,使KM1得电,输出为0时,KM1不得电,得电时HL1点亮,其中HL1为指示灯。Q0.1为1号水泵变频信号。Q0.1输出1时,正好相反。Q1.1为1时,液位上下限报警灯HL9点亮,反之不亮。Q1.2为1时,表示故障报警的灯HL10点亮,Q1.3为1时,代表白天模式的指示灯灯HL11点亮,Q1.4为1时,报警电铃HA拉响,Q1.5为1时,KA会让变频器即刻复位。

(2)手动控制:SA打在1时手动控制模式开启。这时可以手动的控制水泵在工频下的开启和停止。

6 PLC的外围接线

PLC的外围接线图如图3所示。