供水管網(wǎng)壓力管理系統
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作者:zzzhsgy
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發(fā)布時(shí)間: 2016-06-11
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降低供水管網(wǎng)系統的壓力是減少漏失量和降低爆管次數的有效方法。傳統方法,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)法達到最佳減漏效果。
一、系統概述(架構)
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、管線(xiàn)的參數以及閥門(mén)等設備的參數輸入,可以對整個(gè)系統的穩態(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分區管理可以輔助實(shí)現主動(dòng)控漏。
智能閥門(mén)優(yōu)化布置:采用遺傳算法和深度學(xué)習技術(shù)可以對閥門(mén)調節管網(wǎng)的壓力的控制模型來(lái)達到控制管網(wǎng)漏損的目的,對管網(wǎng)閥門(mén)安裝的數量及安裝位置的優(yōu)化進(jìn)行研究,并對相應的計算結果進(jìn)行模擬分析。而研究并推出具有智能監測及自診斷功能的自適應關(guān)鍵閥門(mén),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-----印尼瑪瑯市應用了138 個(gè)尺寸范圍在100mm至500mm 的減壓閥,結果:
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;
擴大水資源供應25000個(gè)連接點(diǎn)(受益人數達125000人)
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壓力管理在巴西-----“使用減壓閥門(mén)之后,我們減少了68%的維修預算,也僅在90天之內就收回了我們的投資。”
通過(guò)水力過(guò)渡過(guò)程分析軟件,將水泵參數、管線(xiàn)的參數以及閥門(mén)等設備的參數輸入,可以對整個(gè)系統的穩態(tài)、瞬態(tài)水力變化進(jìn)行模擬分析。
穩態(tài)分析主要得出:管段節點(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,管段節點(diǎn)隨時(shí)間的壓力變化曲線(xiàn),管段隨時(shí)間的流量變化曲線(xiàn),隨時(shí)間水泵的反轉曲線(xiàn)及流量、壓力變化曲線(xiàn),止回閥的關(guān)閉規律對管線(xiàn)壓力變化的影響,閥門(mén)隨時(shí)間的壓力變化曲線(xiàn)、空氣閥的吸排氣量曲線(xiàn),綜合上述數據,判定整個(gè)管線(xiàn)系統是否安全(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)閉規律是否科學(xué),消除正壓水錘;是否需要設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(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
依據城鎮管網(wǎng)DMA分區對管網(wǎng)漏損控制的影響,建立城鎮管網(wǎng)DMA分區標準模型(網(wǎng)絡(luò )規劃和優(yōu)化,水網(wǎng)建模),并在管網(wǎng)DMA進(jìn)水邊界中設置流量計及智能減壓閥。對每個(gè)DMA或一組DMA進(jìn)行壓力管理,保證管網(wǎng)在最優(yōu)壓力下運行。
同時(shí),結合歷史漏損數據及工程受損事件分析,以DMA分區、數值模擬、物聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)為關(guān)鍵支撐,按照“事前自適應調控—實(shí)時(shí)聯(lián)調聯(lián)控—事后專(zhuān)家系統總結”的基本思路予以完成DMA分區壓力的管理。
通過(guò)EPANET對DMA模擬仿真,發(fā)現節點(diǎn)水齡在DMA前后有所變化。如下圖:
DMA分區由于閥門(mén)關(guān)閉引起的管道中流速增大,節點(diǎn)水齡減小,因此水質(zhì)也會(huì )相應得到改善。
通過(guò)EPANET對DMA模擬仿真,發(fā)現節點(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)節點(diǎn)余氯上升,提升水質(zhì)
作為壓力管理的執行單元,系統采用遺傳算法和深度學(xué)習技術(shù),對閥門(mén)調節管網(wǎng)壓力的控制進(jìn)行建模,分析、優(yōu)化管網(wǎng)閥門(mén)安裝的數量及安裝位置,最后將相應的計算結果進(jìn)行模擬分析、再確認。
泵房布控:A1檢修蝶閥/A3多功能閥/A5水擊預防閥/A6偏心半球閥/A7復合式空氣閥/A8防水錘空氣閥
管線(xiàn)布控: A1檢修蝶閥/ A5水擊預防閥/ A6偏心半球閥/ A7復合式空氣閥/ A8防水錘空氣閥/A9爆管緊急切斷閥/A10調流調壓閥
注 A2: 水泵機組/A4:排水系統/A11:凈水廠(chǎng)
對接 SCADA 系統監測數據,基于地圖采用TIPS、曲線(xiàn)圖表方式展示水量水壓實(shí)時(shí)、歷史監測數據,并能根據流量、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)監測界面:流量、壓力實(shí)時(shí)監測,通過(guò)數據分析,診斷泵站與管網(wǎng)系統是否處于健康工作狀態(tài)。
對接 SCADA 系統監測數據,基于地圖采用TIPS、曲線(xiàn)圖表方式展示水量水壓實(shí)時(shí)、歷史監測數據,并能根據流量、壓力和聲音的變化判斷管道是否漏損。
2、實(shí)時(shí)的壓力、流量統計報告
3、分析界面
4、區域流量示意、分析
5、控制界面-圖示化
6、控制界面-閥門(mén)狀態(tài)數據