供水管网压力管理系统
来源: | 作者:zzzhsgy | 发布时间: 2016-06-11 | 6163 次浏览 | 分享到:
降低供水管网系统的压力是减少漏失量和降低爆管次数的有效方法。传统方法，主要是通过压力减压阀来降低管网压力，但是减压阀只能够获得一个固定的输出管网压力值，从而无法达到最佳减漏效果。

一、系统概述（架构）

水力模型建模及分析:通过水力过渡过程分析软件将水泵参数、管线的参数以及阀门等设备的参数输入，可以对整个系统的稳态、瞬态水力变化进行模拟分析。

管网漏损控制的DMA :通过合理的DMA分区管理可以辅助实现主动控漏。

智能阀门优化布置:采用遗传算法和深度学习技术可以对阀门调节管网的压力的控制模型来达到控制管网漏损的目的，对管网阀门安装的数量及安装位置的优化进行研究，并对相应的计算结果进行模拟分析。而研究并推出具有智能监测及自诊断功能的自适应关键阀门，对管网的压力控制具有重要意义。

  • 实施压力管理系统的意义



  • 压力管理在印尼-----印尼玛琅市应用了138 个尺寸范围在100mm至500mm 的减压阀，结果：
减少了白天高需求时的压力，大幅减少夜间供水压力；
减少35%的水渗漏率；
减少300%的管道破裂；
减少33%的城市电力消耗；
扩大水资源供应25000个连接点（受益人数达125000人）
  • 压力管理在巴西-----“使用减压阀门之后，我们减少了68%的维修预算，也仅在90天之内就收回了我们的投资。”

二、系统功能
  • 水力模型建模及分析


       通过水力过渡过程分析软件，将水泵参数、管线的参数以及阀门等设备的参数输入，可以对整个系统的稳态、瞬态水力变化进行模拟分析。
稳态分析主要得出：管段节点的压力及水头损失，判定水泵出力是否合适，末端是否水头不够或富余。
       瞬态分析主要得出：停泵后，管段节点随时间的压力变化曲线，管段随时间的流量变化曲线，随时间水泵的反转曲线及流量、压力变化曲线，止回阀的关闭规律对管线压力变化的影响，阀门随时间的压力变化曲线、空气阀的吸排气量曲线，综合上述数据，判定整个管线系统是否安全（空气阀选型及布置是否合理，吸气量是否足够，能消除负压，能否限制排气，消除弥合水锤等；空气阀布置止回阀关闭规律是否科学，消除正压水锤；是否需要设置其他水锤防护措施等）。

  • 水力模型建模及分析平台

以美国环保署开源的EPANET2.0软件进行二次开发水力建模

水力分析
水平衡分析
管网优化
水力过渡过程分析
  • DMA分区压力控制
      依据城镇管网DMA分区对管网漏损控制的影响，建立城镇管网DMA分区标准模型（网络规划和优化，水网建模），并在管网DMA进水边界中设置流量计及智能减压阀。对每个DMA或一组DMA进行压力管理，保证管网在最优压力下运行。
      同时，结合历史漏损数据及工程受损事件分析，以DMA分区、数值模拟、物联网和云技术为关键支撑，按照“事前自适应调控—实时联调联控—事后专家系统总结”的基本思路予以完成DMA分区压力的管理。
  • DMA对管网水龄的影响模拟
      通过EPANET对DMA模拟仿真，发现节点水龄在DMA前后有所变化。如下图：
DMA分区由于阀门关闭引起的管道中流速增大，节点水龄减小，因此水质也会相应得到改善。
  • DMA对管网余氯的影响模拟研究
      通过EPANET对DMA模拟仿真，发现节点余氯在DMA前后有所变化。如下图：
 
通过DMA技术可以微量促进节点余氯上升，提升水质
  • 系统执行单元的优化布局
    作为压力管理的执行单元，系统采用遗传算法和深度学习技术，对阀门调节管网压力的控制进行建模，分析、优化管网阀门安装的数量及安装位置，最后将相应的计算结果进行模拟分析、再确认。

  • 水击爆管的预防控制（取水泵站/中途加压泵站）
       泵房布控：A1检修蝶阀/A3多功能阀/A5水击预防阀/A6偏心半球阀/A7复合式空气阀/A8防水锤空气阀
       管线布控： A1检修蝶阀/ A5水击预防阀/ A6偏心半球阀/ A7复合式空气阀/ A8防水锤空气阀/A9爆管紧急切断阀/A10调流调压阀
注 A2: 水泵机组/A4：排水系统/A11：净水厂
      对接 SCADA 系统监测数据，基于地图采用TIPS、曲线图表方式展示水量水压实时、历史监测数据，并能根据流量、压力和声音的变化判断管道是否漏损。

三、软件界面介绍 
       1、实时监测界面：流量、压力实时监测，通过数据分析，诊断泵站与管网系统是否处于健康工作状态。

       对接 SCADA 系统监测数据，基于地图采用TIPS、曲线图表方式展示水量水压实时、历史监测数据，并能根据流量、压力和声音的变化判断管道是否漏损。          

      2、实时的压力、流量统计报告

3、分析界面

      4、区域流量示意、分析
       5、控制界面-图示化
       6、控制界面-阀门状态数据