综合平衡供水系统,节能降耗保障供水
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综合平衡供水系统,节能降耗保障供水
作者:安饮中心    文章来源:网络    点击数:1667    更新时间:2012-5-21
    摘要:本文参考广州市自来水公司的供水情况,从规划布局、运行管理、优化调度等多个方面介绍了供水系统节能降耗的基本方法和理论。
关键字:供水系统  节能降耗  运行管理  优化调度
 
  《中国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》中提出“建设资源节约型、环境友好型社会”。《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》[1]中也提出了关于节能降耗的目标和措施。节能降耗不但关系到国家的可持续性发展,同样也关系到供水企业自身的经济利益。在当前能源严重紧缺的情况下,降低供水综合单位能耗,是当前重要的和首要的任务。涉及供水系统节能降耗的问题是多方面的,不论从规划布局、运行管理、优化调度还是从设备改造、维修养护,以至业务流程来说,都有密切的联系。
 
1 规划布局
  送水泵房的出水压力,一部分转化为用户所需要的服务压力,另一部分则被管网所消耗(包括管网中的水头损失和超过服务压力的多余水头)。我们既要尽量降低管网初期投资,又要降低管网中的水头损耗,管网的合理布局就显得十分重要。建立起完善的管网微观模型,是解决这一问题的最终解决办法,但这一过程需要相当长的时间和难度。
1.1 合理分区,就近供水
  在不受水源水质限制的情况下,水厂应力求以最短距离向用户供水。按照各水厂供水量和管网布局,合理划分各水厂的供水区域,不论是从降低管网的投资还是从节省日常能量消耗来说都是有利的。这是规划和改造管网的重要原则。
1.2 合理选择经济管径
  管径的选择直接关系到管网的投资与维护运行费用的问题,因此要用科学的经济核算的方法来进行全面衡量计算。新建地区规划必须进行管网平差计算,进行技术经济比较,确定合理的管网布置;局部地区少量管道的更新改造,根据管材造价、工程投资、投资偿还期、电费单价等数据计算经济管径作为参考是有必要的[2]
1.3 合理设置管网加压站
  当供水距离较长或用户地理位置较高时,如果没有管网加压站,就需要提高水厂的出厂压力。这样水厂附近的地区就会有过高的服务压力,这样一方面会造成大量的能源被耗费在多余的水头上,另一方面会增加爆管的几率,增加管网漏耗。在这样的情况下,选择适当的位置建设加压站,采用中途或局部加压的方法,降低出厂压力,使远近压力趋于平均,可以明显节约能耗,又可减少管网漏损率和爆管的可能性。
  广州市自来水公司东部的新塘水厂和西洲水厂距离市中心约50km,在未建设加压站之前,一方面供水压力偏高,另一方面水厂供水能力不能充分发挥。2000年50万m3/d的直抽加压站丰乐加压站建成投产以后,一方面降低了东部水厂的出厂压力,同时增加供水量约10万m3/d,另一方面也提高了加压范围内的服务压力。
1.4 合理使用水库调节
  实践证明,自来水公司的供水量总是昼高夜低,随着生活用水比例的不断提高,这一现象还会加剧。在管网中适当的地点设置调节水库,在晚上用水低峰时储水,在白天用水高峰时加压送出,能耗会明显降低。这样既可节约管网系统的投资和节约能耗,也可改善用户的服务压力。各地区用水昼夜负荷差别越大,高峰供水量越高,设置高位水池或者水库泵站的效益就越显著。
1.5 机房泵组的选择
  要提高泵站运行效率,合理选择泵组设备是很重要的。选择水泵时,既要注意水泵的效率,又要注意水泵高效区的范围能经常适合实际运行的需要,还要考虑机泵的大小搭配,适应性强。采用变频调速设备也是提高泵组效率的有效措施。
 
2 运行管理
2.1 正确选择管网测压点,确定压力标准。
  节能降耗,必须在确保管网压力合格率的前提下进行。在保证用户用水要求的情况下,节约才有意义。作为日常运行考核和参考作用的测压点,以放在供水干管为宜,这样可以正确指导调度。在高位地区或管网末端压力不足,往往只说明局部管网需要改造,不宜以此作为调度的依据,否则高峰供水就会因局部地区的压力要求,造成能量消耗巨大。要充分满足各地区服务压力要从改造管网和增设加压泵站着手,光靠提高出厂压力、多消耗能量来提高服务压力是不切实际的。
2.2 稳定管网运行状态
  在一定的管网条件下,确定管网服务压力标准后,应经常保持该压力在某一确定的范围内,波动尽量减少。管网压力波动较大时,一方面管网运行状态不稳定,容易造成管网水锤,出现爆管现象;另一方面造成送水泵房泵组频繁调整,经常偏离高效区。
2.3 水厂泵组经济组合运行问题
  在一段时间内用户对水的需求量是周期性变化的,因而水厂供水量和出厂压力也是周期性变化的。一般方法是按服务压力确定出厂压力后,再根据压力范围内机泵的效率高低来制定合理经济的调整组合,确定泵组的开停次序和合理搭配以达到综合平衡供水系统,节能降耗的目的。
2.4 各水厂之间应经济分配流量
  具有多个水源的供水管网,各水厂的成本各有不同,因此在水厂和管网供水能力比较宽裕时,在保持一定的服务压力的前提下,就应考虑各水厂不同水量经济分配方案。水厂的成本分析应包括电耗、药耗以及管理成本在内。以广州市自来水公司南洲水厂和西村水厂为例,南洲水厂通过26.9km的原水管道远距离取水,电耗高于西村水厂,但因水质优良,其原材料消耗大大低于西村水厂,合计总费用低于西村水厂。
3 优化调度
  调度系统是整个管网供水系统正常运行的基础,优化调度的目的就是在满足管网服务压力的前提下,尽量降低运行成本。目前国内优化调度系统主要有以下几种:
  ⑴ 经验调度系统
  很多中小型水司由于技术力量相对薄弱,优化调度还停留在以调度人员经验为指导的基础上,缺乏理论依据。但对规模较小,水源单一,复杂度相对较小的管网系统,经验调度还是切实可行的。
⑵ 基于数据统计分析的供水调度辅助决策系统
  积累了大量的管网测流测压数据的水司,供水调度辅助决策系统就是在这些数据的基础上,通过计算机进行统计分析和数据挖掘,找出其中的规律,为优化调度提供参考。目前大多数水司都是采用此类系统。
责任编辑:张坤琼    审核签发:张坤琼 
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