供水管網(wǎng)壓力管理系統(tǒng)
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作者:zzzhsgy
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發(fā)布時間: 2016-06-11
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降低供水管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力是減少漏失量和降低爆管次數(shù)的有效方法。傳統(tǒng)方法,主要是通過壓力減壓閥來降低管網(wǎng)壓力,但是減壓閥只能夠獲得一個固定的輸出管網(wǎng)壓力值,從而無法達到最佳減漏效果。
一、系統(tǒng)概述(架構(gòu))
水力模型建模及分析:通過水力過渡過程分析軟件將水泵參數(shù)、管線的參數(shù)以及閥門等設(shè)備的參數(shù)輸入,可以對整個系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)水力變化進行模擬分析。
管網(wǎng)漏損控制的DMA :通過合理的DMA分區(qū)管理可以輔助實現(xiàn)主動控漏。
智能閥門優(yōu)化布置:采用遺傳算法和深度學習技術(shù)可以對閥門調(diào)節(jié)管網(wǎng)的壓力的控制模型來達到控制管網(wǎng)漏損的目的,對管網(wǎng)閥門安裝的數(shù)量及安裝位置的優(yōu)化進行研究,并對相應(yīng)的計算結(jié)果進行模擬分析。而研究并推出具有智能監(jiān)測及自診斷功能的自適應(yīng)關(guān)鍵閥門,對管網(wǎng)的壓力控制具有重要意義。
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壓力管理在印尼-----印尼瑪瑯市應(yīng)用了138 個尺寸范圍在100mm至500mm 的減壓閥,結(jié)果:
減少了白天高需求時的壓力,大幅減少夜間供水壓力;
減少35%的水滲漏率;
減少300%的管道破裂;
減少33%的城市電力消耗;
擴大水資源供應(yīng)25000個連接點(受益人數(shù)達125000人)
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壓力管理在巴西-----“使用減壓閥門之后,我們減少了68%的維修預(yù)算,也僅在90天之內(nèi)就收回了我們的投資?!?/span>
通過水力過渡過程分析軟件,將水泵參數(shù)、管線的參數(shù)以及閥門等設(shè)備的參數(shù)輸入,可以對整個系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)水力變化進行模擬分析。
穩(wěn)態(tài)分析主要得出:管段節(jié)點的壓力及水頭損失,判定水泵出力是否合適,末端是否水頭不夠或富余。
瞬態(tài)分析主要得出:停泵后,管段節(jié)點隨時間的壓力變化曲線,管段隨時間的流量變化曲線,隨時間水泵的反轉(zhuǎn)曲線及流量、壓力變化曲線,止回閥的關(guān)閉規(guī)律對管線壓力變化的影響,閥門隨時間的壓力變化曲線、空氣閥的吸排氣量曲線,綜合上述數(shù)據(jù),判定整個管線系統(tǒng)是否安全(空氣閥選型及布置是否合理,吸氣量是否足夠,能消除負壓,能否限制排氣,消除彌合水錘等;空氣閥布置止回閥關(guān)閉規(guī)律是否科學,消除正壓水錘;是否需要設(shè)置其他水錘防護措施等)。
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水力模型建模及分析平臺
以美國環(huán)保署開源的EPANET2.0軟件進行二次開發(fā)水力建模
水力分析
水平衡分析
管網(wǎng)優(yōu)化
水力過渡過程分析
依據(jù)城鎮(zhèn)管網(wǎng)DMA分區(qū)對管網(wǎng)漏損控制的影響,建立城鎮(zhèn)管網(wǎng)DMA分區(qū)標準模型(網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化,水網(wǎng)建模),并在管網(wǎng)DMA進水邊界中設(shè)置流量計及智能減壓閥。對每個DMA或一組DMA進行壓力管理,保證管網(wǎng)在最優(yōu)壓力下運行。
同時,結(jié)合歷史漏損數(shù)據(jù)及工程受損事件分析,以DMA分區(qū)、數(shù)值模擬、物聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)為關(guān)鍵支撐,按照“事前自適應(yīng)調(diào)控—實時聯(lián)調(diào)聯(lián)控—事后專家系統(tǒng)總結(jié)”的基本思路予以完成DMA分區(qū)壓力的管理。
通過EPANET對DMA模擬仿真,發(fā)現(xiàn)節(jié)點水齡在DMA前后有所變化。如下圖:
DMA分區(qū)由于閥門關(guān)閉引起的管道中流速增大,節(jié)點水齡減小,因此水質(zhì)也會相應(yīng)得到改善。
通過EPANET對DMA模擬仿真,發(fā)現(xiàn)節(jié)點余氯在DMA前后有所變化。如下圖:
通過DMA技術(shù)可以微量促進節(jié)點余氯上升,提升水質(zhì)
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系統(tǒng)執(zhí)行單元的優(yōu)化布局
作為壓力管理的執(zhí)行單元,系統(tǒng)采用遺傳算法和深度學習技術(shù),對閥門調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力的控制進行建模,分析、優(yōu)化管網(wǎng)閥門安裝的數(shù)量及安裝位置,最后將相應(yīng)的計算結(jié)果進行模擬分析、再確認。
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水擊爆管的預(yù)防控制(取水泵站/中途加壓泵站)
泵房布控:A1檢修蝶閥/A3多功能閥/A5水擊預(yù)防閥/A6偏心半球閥/A7復(fù)合式空氣閥/A8防水錘空氣閥
管線布控: A1檢修蝶閥/ A5水擊預(yù)防閥/ A6偏心半球閥/ A7復(fù)合式空氣閥/ A8防水錘空氣閥/A9爆管緊急切斷閥/A10調(diào)流調(diào)壓閥
注 A2: 水泵機組/A4:排水系統(tǒng)/A11:凈水廠
對接 SCADA 系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù),基于地圖采用TIPS、曲線圖表方式展示水量水壓實時、歷史監(jiān)測數(shù)據(jù),并能根據(jù)流量、壓力和聲音的變化判斷管道是否漏損。
三、軟件界面介紹
1、實時監(jiān)測界面:流量、壓力實時監(jiān)測,通過數(shù)據(jù)分析,診斷泵站與管網(wǎng)系統(tǒng)是否處于健康工作狀態(tài)。
對接 SCADA 系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù),基于地圖采用TIPS、曲線圖表方式展示水量水壓實時、歷史監(jiān)測數(shù)據(jù),并能根據(jù)流量、壓力和聲音的變化判斷管道是否漏損。
2、實時的壓力、流量統(tǒng)計報告
3、分析界面
4、區(qū)域流量示意、分析
5、控制界面-圖示化
6、控制界面-閥門狀態(tài)數(shù)據(jù)