城市供水管網壓力調控移動式系統及採用該系統實現的管網壓力調控方法與流程
2023-10-09 12:37:54 4
本發明涉及城市供水管網壓力調控移動式系統及採用該系統實現的管網壓力調控方法，屬於供水管網壓力調控研究領域。
背景技術：
隨著社會經濟的迅猛發展和水資源的不斷減少，供水行業對管網的供水效率越加關注。由於我國供水管網老化嚴重，管材劣質，非正常工況運行等問題，導致管網漏損嚴重，部分區域壓力不達標(難以滿足最小服務水頭)，供水效率低。由於壓力與流量(漏失量)呈正相關係，壓力越高，漏失量越大。因此在滿足區域供水用戶壓力需求的同時，合理調節管網壓力，使管網在合理壓力下工作，可以延長管網壽命和降低管網漏失率，減少爆管、水錘等事故。調節管網壓力主要通過減壓或者增壓兩種方式滿足供水企業降低漏失和區域供水用戶壓力需求。
降低供水管網富餘壓力可以通過調節管網中的閥門開度的方式進行，但是長期半開閥門，會影響閥門壽命。相較於普通閥門，減壓閥在實際工程中更為常見，減壓閥可以通過調節進口壓力，優化控制管網壓力，達到降低管網漏失率的目的。
現有的供水管網降壓控制方案主要為安裝減壓站，減壓站內設有減壓閥等設備，減壓站可根據用戶的水量需求，合理調節系統供水壓力。防止供水管網因壓力變化大，而發生爆管、水錘、管網漏損等故障。減壓站的布置形式一般分為地上和地下兩種，地下安裝方式存在操作空間有限，維修困難等問題。因此，在實際工程中多採用地上的減壓站布置方式。但地上安裝減壓站也存在缺陷：佔用空間過大、安裝施工期間存在徵地問題、減壓站安裝後無法移動且壓力調控策略單一，造成不必要的投資浪費。
由於供水管網過長，且存在漏失等問題，在管網的末端水壓過低，使得管網末端區域用戶的生活用水受到影響，因此增加管網壓力在城市供水系統中尤為重要。目前供水管網的升壓控制方案主要為安裝增壓泵站。但是增壓泵站也存在缺陷：需要固定空間用於安裝施工，這樣存在一定的徵地問題、且安裝後無法移動，造成不必要的投資浪費。
技術實現要素：
本發明是為了解決現有的採用安裝增壓泵站或減壓站實現為供水管網升壓或減壓，此方式需要定點安裝增壓泵或減壓閥，存在安裝後無法移動、浪費空間且壓力調控方式單一的問題。現提供城市供水管網壓力調控移動式系統及採用該系統實現的管網壓力調控方法。
城市供水管網壓力調控移動式系統，它包括調壓系統、貨櫃貨車8、一個一號壓力傳感器和一號gprs天線，
調壓系統設置於貨櫃貨車8內部，調壓系統包括c閥1、五個手動蝶閥2、工控機6、控制櫃7、減壓管路10、旁通管11、增壓泵12和增壓管路13、兩個二號壓力傳感器4和電磁流量計5，
減壓管路10兩端管段穿過貨櫃貨車8向車外延伸，所述兩端管段用於與測試區域管網入口管段連接，兩個二號壓力傳感器4和電磁流量計5均設置在減壓管路10上，兩個二號壓力傳感器4用於分別測量前後管路的壓力，電磁流量計5用於計量壓力調控前後的流量，控制櫃7用於接收前後管路的壓力得到壓力差和壓力調控前後的流量數據，將壓力差數據和流量數據傳給控制板卡14，
工控機6內設置有控制板卡14和二號gprs天線17，
二號gprs天線17用於將控制櫃7接收到的所有壓力、流量數據無線遠傳至水司scada監測系統中，
在測試區域管網最不利點安裝一個一號壓力傳感器，用於測量測試區域管網最不利點的壓力數據，通過一號壓力傳感器上的一號gprs天線將該最不利點的壓力數據無線遠傳給控制板卡14，
控制板卡14用於根據測試區域管網最不利點的壓力數據及控制櫃7中的壓力和流量數據,控制控制櫃7對測試區域管網的壓力進行調控；
控制櫃7和工控機6均安裝在貨櫃貨車8的內壁上，
控制櫃7的壓力調控信號輸出端連接c閥1的壓力調控信號輸入端，控制櫃7用於控制增壓泵12的開或關，
減壓管路10上設置有c閥1和兩個手動蝶閥2，且兩個手動蝶閥2分別設置在c閥1的兩側，
增壓管路13和旁通管11並聯在減壓管路10上，增壓管路13上依次設置有手動蝶閥2、增壓泵12和手動蝶閥2，旁通管11上設置有一個手動蝶閥2。
城市供水管網壓力調控移動式系統實現的管網壓力調控方法，所述方法包括以下步驟：
步驟一、在區域管網最不利點安裝一號壓力傳感器；
步驟二、將測試區域管網入口管段的兩端閥門關閉，並接入兩根臨時管段，與貨櫃貨車8延伸出的減壓管路10兩端管段連通；
步驟三、關閉減壓管路10上的手動蝶閥2和增壓管路13上的手動蝶閥2，打開旁通管11上的手動蝶閥2，打開測試區域管網入口管段兩端閥門，水會流經兩個空氣閥3、兩個壓力傳感器4、電磁流量計5和旁通管11中；
步驟四、通過一號壓力傳感器上的一號gprs天線將最不利點的壓力數據遠傳至貨櫃貨車8內工控機6中，將該最不利點的壓力數據與區域管網最小服務水頭對應壓力進行比較，判斷測試區域管網是否需要進行壓力調控，若最不利點的壓力數據介於設定壓力值與最小服務水頭對應壓力之間，其中，設定壓力值比最小服務水頭對應壓力高50kpa，則測試區域管網無需進行壓力調控，移動貨櫃貨車8至下一測試區域，轉入步驟一；
若最不利點的壓力數據超過設定壓力值，對該區域管網入口進行減壓操作，執行步驟五；
若最不利點的壓力數據低於最小服務水頭對應壓力，對該區域管網入口進行增壓操作，則轉入步驟六；
步驟五、打開減壓管路10上的手動蝶閥2，關閉旁通管11上的手動蝶閥2，通過控制櫃7控制c閥1的調整開度，進行減壓，使水流只經過減壓管路10；
步驟六、打開增壓管路13上的手動蝶閥2，關閉旁通管11上的手動蝶閥2，通過控制櫃7控制增壓泵12壓力，使水流只經過增壓管路13。
本發明有益效果為：
本發明的一種城市供水管網壓力調控移動式系統，具有不需要定點安裝、可隨時移動、根據不同的供水需求增壓或減壓更換壓力調控策略，避免浪費且方便靈活等優點。
本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：
1、本發明採用調壓系統與貨櫃貨車結合的方式，無需像傳統減壓站和增壓泵站一樣定點安裝，避免安裝期間存在的徵地問題，且佔用空間小，可隨時移動，更加方便靈活。
2、本發明採用c閥代替傳統減壓站的減壓閥，c閥的減壓效果更加精確，且應用範圍更廣，內含多組減壓閥，可通過調節內置閥門開啟數量達到切換c閥口徑、減壓比的目的，解決了傳統減壓站的減壓閥無法滿足區域水壓大幅度變化的缺點，可以確定測試區域所需減壓閥口徑。
3、本發明所述的城市供水管網壓力調控移動式系統可進行前期實驗，通過一種設備解決了增壓和減壓兩種測試需求，可判斷測試區域管網具體壓力調控需求、確定設備運行參數、幫助設備選型、進行實施效果預演，避免決策失誤，帶來不必要的投資浪費。
4、本發明所述的城市供水管網壓力調控移動式系統可根據實驗測得的壓力、流量數據分析壓力調控策略，制定出多種壓力調控策略，並可隨時切換壓力調控策略，判斷測試區域最適合的壓力調控策略，解決傳統增壓泵站或減壓站存在的設定壓力調控策略後無法更換，一旦更改需要更換設備的問題。
附圖說明
圖1為本發明所述的城市供水管網壓力調控移動式系統的俯視圖。
圖2為本發明所述的城市供水管網壓力調控移動式系統的側視圖。
具體實施方式
具體實施方式一：參照圖1至2具體說明本實施方式，本實施方式所述的城市供水管網壓力調控移動式系統，它包括調壓系統、貨櫃貨車8、一個一號壓力傳感器和一號gprs天線，
調壓系統設置於貨櫃貨車8內部，調壓系統包括c閥1、五個手動蝶閥2、工控機6、控制櫃7、減壓管路10、旁通管11、增壓泵12和增壓管路13、兩個二號壓力傳感器4和電磁流量計5，
減壓管路10兩端管段穿過貨櫃貨車8向車外延伸，所述兩端管段用於與測試區域管網入口管段連接，兩個二號壓力傳感器4和電磁流量計5均設置在減壓管路10上，兩個二號壓力傳感器4用於分別測量前後管路的壓力，電磁流量計5用於計量壓力調控前後的流量，控制櫃7用於接收前後管路的壓力得到壓力差和壓力調控前後的流量數據，將壓力差數據和流量數據傳給控制板卡14，
工控機6內設置有控制板卡14和二號gprs天線17，
二號gprs天線17用於將控制櫃7接收到的所有壓力、流量數據無線遠傳至水司scada監測系統中，
在測試區域管網最不利點安裝一個一號壓力傳感器，用於測量測試區域管網最不利點的壓力數據，通過一號壓力傳感器上的一號gprs天線將該最不利點的壓力數據無線遠傳給控制板卡14，
控制板卡14用於根據測試區域管網最不利點的壓力數據及控制櫃7中的壓力和流量數據,控制控制櫃7對測試區域管網的壓力進行調控；
控制櫃7和工控機6均安裝在貨櫃貨車8的內壁上，
控制櫃7的壓力調控信號輸出端連接c閥1的壓力調控信號輸入端，控制櫃7用於控制增壓泵12的開或關，
減壓管路10上設置有c閥1和兩個手動蝶閥2，且兩個手動蝶閥2分別設置在c閥1的兩側，
增壓管路13和旁通管11並聯在減壓管路10上，增壓管路13上依次設置有手動蝶閥2、增壓泵12和手動蝶閥2，旁通管11上設置有一個手動蝶閥2。
本實施方式中，最不利點指的是：距離管網入口最遠端或者壓力最小的點，一旦滿足該點壓力，管網其餘壓力均滿足要求。
c閥1為多閥門式減壓閥，內含多組減壓閥，可通過調節內置閥門開啟數量達到切換c閥口徑、減壓比的目的。c閥1代替傳統減壓站的減壓閥，其減壓效果更加精確、適用範圍更廣、能夠滿足區域水壓的大幅度變化，同時確定測試區域管網所需的減壓閥口徑。
本申請包括六條電源線15和五條信號線16，所述的工控機6上設有一根gprs天線17，用於將調壓系統內接收到的所有壓力、流量數據無線遠傳至水司scada監測系統中。控制櫃7延伸出的四組電源線15、信號線16分別c閥1、兩個壓力傳感器4及電磁流量計5連接，另外控制櫃7還延伸出一條電源線15與增壓泵12連接。控制櫃7通過電源線15為c閥1、增壓泵12、壓力傳感器4、電磁流量計5及工控機6提供電量，同時通過信號線16接收壓力、流量信號，並下達壓力調控策略至c閥1。
增壓管路13、旁通管11與減壓管路10的連接部位在前端壓力傳感器4與後端空氣閥3之間。
所述的旁通管11作為不需要減壓、增壓時操作的正常過流管路。
所述的貨櫃貨車8後面設置車門9，方便操作人員進入其中進行調壓設置。
增壓管路13和減壓管路10上均設置兩個手動蝶閥2的目的：在對增壓管路13上的增壓泵12進行檢修時，需要將增壓管路13上的兩個手動蝶閥2同時關閉；在對減壓管路10上的c閥1進行檢修時，需要將減壓管路10上的兩個手動蝶閥2同時關閉。
具體實施方式二：本實施方式是對具體實施方式一所述的城市供水管網壓力調控移動式系統作進一步說明，本實施方式中，它還包括兩個空氣閥3，
兩個空氣閥3均設置在減壓管路10上，
兩個空氣閥3用於分別排出前後管路內多餘空氣，
控制櫃7還用於將前後管路的壓力差和壓力調控前後的流量數據進行顯示。
具體實施方式三：本實施方式是對具體實施方式一或二所述的城市供水管網壓力調控移動式系統作進一步說明，本實施方式中，控制櫃7還用於為c閥1、壓力傳感器4、電磁流量計5和工控機6提供電量。
具體實施方式四：本實施方式是根據具體實施方式一所述的城市供水管網壓力調控移動式系統實現的管網壓力調控方法，所述方法包括以下步驟：
步驟一、在區域管網最不利點安裝一號壓力傳感器；
步驟二、將測試區域管網入口管段的兩端閥門關閉，並接入兩根臨時管段，與貨櫃貨車8延伸出的減壓管路10兩端管段連通；
步驟三、關閉減壓管路10上的手動蝶閥2和增壓管路13上的手動蝶閥2，打開旁通管11上的手動蝶閥2，打開測試區域管網入口管段兩端閥門，水會流經兩個空氣閥3、兩個壓力傳感器4、電磁流量計5和旁通管11中；
步驟四、通過一號壓力傳感器上的一號gprs天線將最不利點的壓力數據遠傳至貨櫃貨車8內工控機6中，將該最不利點的壓力數據與區域管網最小服務水頭對應壓力進行比較，判斷測試區域管網是否需要進行壓力調控，若最不利點的壓力數據介於設定壓力值與最小服務水頭對應壓力之間，其中，設定壓力值比最小服務水頭對應壓力高50kpa，則測試區域管網無需進行壓力調控，移動貨櫃貨車8至下一測試區域，轉入步驟一；
若最不利點的壓力數據超過設定壓力值，對該區域管網入口進行減壓操作，執行步驟五；
若最不利點的壓力數據低於最小服務水頭對應壓力，對該區域管網入口進行增壓操作，則轉入步驟六；
步驟五、打開減壓管路10上的手動蝶閥2，關閉旁通管11上的手動蝶閥2，通過控制櫃7控制c閥1的調整開度，進行減壓，使水流只經過減壓管路10；
步驟六、打開增壓管路13上的手動蝶閥2，關閉旁通管11上的手動蝶閥2，通過控制櫃7控制增壓泵12壓力，使水流只經過增壓管路13。
本實施方式中，設定壓力值比最小服務水頭對應壓力高50kpa，最小服務水頭由供水企業制定，通常至少為10kpa。根據上述三種情況及測試區域管網特點，在工控機6中選擇合適的壓力調控策略後，並通過信號線16傳輸給控制櫃7。
將壓力調控前後工控機6存儲的流量、壓力進行比較，得到通過平臺壓力調控後的效果，確定適合測試區域管網的壓力調控策略，並由工控機6根據實際需求將壓力調控策略下達至控制櫃7。