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供水管網(wǎng)壓力管理系統(tǒng)
來(lái)源: | 作者:zzzhsgy | 發(fā)布時(shí)間: 2016-06-11 | 5988 次瀏覽 | 分享到:
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(guò)壓力減壓閥來(lái)降低管網(wǎng)壓力，但是減壓閥只能夠獲得一個(gè)固定的輸出管網(wǎng)壓力值，從而無(wú)法達(dá)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(guò)水力過(guò)渡過(guò)程分析軟件將水泵參數(shù)、管線的參數(shù)以及閥門(mén)等設(shè)備的參數(shù)輸入，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)水力變化進(jìn)行模擬分析。

管網(wǎng)漏損控制的DMA :通過(guò)合理的DMA分區(qū)管理可以輔助實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控漏。

智能閥門(mén)優(yōu)化布置:采用遺傳算法和深度學(xué)習(xí)技術(shù)可以對(duì)閥門(mén)調(diào)節(jié)管網(wǎng)的壓力的控制模型來(lái)達(dá)到控制管網(wǎng)漏損的目的，對(duì)管網(wǎng)閥門(mén)安裝的數(shù)量及安裝位置的優(yōu)化進(jìn)行研究，并對(duì)相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模擬分析。而研究并推出具有智能監(jiān)測(cè)及自診斷功能的自適應(yīng)關(guān)鍵閥門(mén)，對(duì)管網(wǎng)的壓力控制具有重要意義。

  • 實(shí)施壓力管理系統(tǒng)的意義



  • 壓力管理在印尼-----印尼瑪瑯市應(yīng)用了138 個(gè)尺寸范圍在100mm至500mm 的減壓閥，結(jié)果：
減少了白天高需求時(shí)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(kuò)大水資源供應(yīng)25000個(gè)連接點(diǎn)（受益人數(shù)達(dá)125000人）
  • 壓力管理在巴西-----“使用減壓閥門(mén)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>

二、系統(tǒng)功能
  • 水力模型建模及分析


       通過(guò)水力過(guò)渡過(guò)程分析軟件，將水泵參數(shù)、管線的參數(shù)以及閥門(mén)等設(shè)備的參數(shù)輸入，可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)水力變化進(jìn)行模擬分析。
穩(wěn)態(tài)分析主要得出：管段節(jié)點(diǎn)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(diǎn)隨時(shí)間的壓力變化曲線，管段隨時(shí)間的流量變化曲線，隨時(shí)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(duì)管線壓力變化的影響，閥門(mén)隨時(shí)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(gè)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(fù)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(xué)，消除正壓水錘；是否需要設(shè)置其他水錘防護(hù)措施等）。

  • 水力模型建模及分析平臺(tái)

以美國(guó)環(huán)保署開(kāi)源的EPANET2.0軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)水力建模

水力分析
水平衡分析
管網(wǎng)優(yōu)化
水力過(guò)渡過(guò)程分析
  • DMA分區(qū)壓力控制
      依據(jù)城鎮(zhèn)管網(wǎng)DMA分區(qū)對(duì)管網(wǎng)漏損控制的影響，建立城鎮(zhèn)管網(wǎng)DMA分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)水邊界中設(shè)置流量計(jì)及智能減壓閥。對(duì)每個(gè)DMA或一組DMA進(jìn)行壓力管理，保證管網(wǎng)在最優(yōu)壓力下運(yùn)行。
      同時(shí)，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(shí)時(shí)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。
  • DMA對(duì)管網(wǎng)水齡的影響模擬
      通過(guò)EPANET對(duì)DMA模擬仿真，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)水齡在DMA前后有所變化。如下圖：
DMA分區(qū)由于閥門(mén)關(guān)閉引起的管道中流速增大，節(jié)點(diǎn)水齡減小，因此水質(zhì)也會(huì)相應(yīng)得到改善。
  • DMA對(duì)管網(wǎng)余氯的影響模擬研究
      通過(guò)EPANET對(duì)DMA模擬仿真，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)余氯在DMA前后有所變化。如下圖：
 
通過(guò)DMA技術(shù)可以微量促進(jìn)節(jié)點(diǎn)余氯上升，提升水質(zhì)
  • 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(xué)習(xí)技術(shù)，對(duì)閥門(mén)調(diào)節(jié)管網(wǎng)壓力的控制進(jìn)行建模，分析、優(yōu)化管網(wǎng)閥門(mén)安裝的數(shù)量及安裝位置，最后將相應(yīng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模擬分析、再確認(rèn)。

  • 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(jī)組/A4：排水系統(tǒng)/A11：凈水廠
      對(duì)接 SCADA 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于地圖采用TIPS、曲線圖表方式展示水量水壓實(shí)時(shí)、歷史監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面：流量、壓力實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)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(duì)接 SCADA 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，基于地圖采用TIPS、曲線圖表方式展示水量水壓實(shí)時(shí)、歷史監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)的壓力、流量統(tǒng)計(jì)報(bào)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(mén)狀態(tài)數(shù)據(jù)