城鎮(zhèn)供水優(yōu)化運(yùn)行之供水節(jié)能系統(tǒng)簡(jiǎn)介
城鎮(zhèn)供水優(yōu)化運(yùn)行之供水節(jié)能系統(tǒng)簡(jiǎn)介
一、 供水節(jié)能系統(tǒng)概述
目前,我國(guó)很多城鎮(zhèn)供水企業(yè)出現(xiàn)了用水量下降,市場(chǎng)需求回縮,致使供水企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益下滑甚至面臨經(jīng)營(yíng)虧損的嚴(yán)峻現(xiàn)實(shí)。因此,通過(guò)降低供水成本來(lái)增加生產(chǎn)效益,成為許多經(jīng)營(yíng)者更加關(guān)注的課題。
在供水成本中,電費(fèi)占最大比例。而且許多水廠節(jié)能降耗的潛力很大。特別是目前由于用水結(jié)構(gòu)變化,工業(yè)用水量大幅下降,使供水負(fù)荷“時(shí)變化系數(shù)”和“日變化系數(shù)”增大,用水高峰、低谷相差明顯。傳統(tǒng)的“水泵臺(tái)數(shù)”調(diào)度和“出水閥門(mén)開(kāi)度控制”方式,無(wú)法及時(shí)跟蹤用水量的變化,準(zhǔn)確合理地調(diào)節(jié)供水壓力和流量從而產(chǎn)生管網(wǎng)超壓、漏損加大、故障率上升、水泵效率降低、運(yùn)行工礦不良等一系列問(wèn)題。因而水泵調(diào)速運(yùn)行的必要性、經(jīng)濟(jì)性愈發(fā)突出。但是,由于供水系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,決非購(gòu)置、安裝一、二臺(tái)變頻調(diào)速設(shè)備就可實(shí)現(xiàn),當(dāng)很多疑問(wèn)擺在決策者面前時(shí),例如:“為什么節(jié)了電?”“節(jié)電多少?”“安全供水保障如何?”“管網(wǎng)服務(wù)壓力合格率如何?”“什么是優(yōu)化?”“要求提供什么資料、數(shù)據(jù)才能優(yōu)化?當(dāng)前有沒(méi)有條件提供出這些設(shè)計(jì)依據(jù)?”等等,常常會(huì)令人感到困惑而無(wú)從下手。
供水節(jié)能系統(tǒng)是集系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)硬件、軟件構(gòu)筑的一整套技術(shù)和方法。它依據(jù)用戶(hù)的實(shí)際條件做出“優(yōu)化定義”確定模型結(jié)構(gòu),選定參數(shù)建立起實(shí)用的模型。(不苛求用戶(hù)提供大量的、微觀的現(xiàn)狀和歷史數(shù)據(jù),無(wú)需投入大量建模成本。)并通過(guò)仿真進(jìn)行系統(tǒng)工況分析節(jié)能預(yù)測(cè)和投資回報(bào)率分析,確定“是否值得上馬?”讓用戶(hù)有把握的、經(jīng)濟(jì)合理的投資。
三、 供水節(jié)能系統(tǒng)工作原理:
1. 應(yīng)用系統(tǒng)工程的理論和方法、對(duì)供水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況、調(diào)度經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)的約束條件等信息、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、建立優(yōu)化控制(或調(diào)度)的數(shù)學(xué)模型。
2. 采集供水系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并將這些隨用水量變化而相應(yīng)變化的動(dòng)態(tài)參數(shù)交由數(shù)學(xué)模型演算,求出在該給定環(huán)境下的控制目標(biāo)值。(目標(biāo)壓力、流量或水泵轉(zhuǎn)數(shù)等)通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速、變化送水壓力和流量,使系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,從而最大限度地降低管網(wǎng)剩余水頭,降低管路的水頭損失,從而取得最佳節(jié)能效果。
3. 通過(guò)供水安全保障程序和應(yīng)急處理程序,防范可能產(chǎn)生的水泵、管網(wǎng)、電氣、儀表、監(jiān)控系統(tǒng)等各類(lèi)故障。一旦發(fā)生事故,則自動(dòng)執(zhí)行應(yīng)急對(duì)策,從而大大提高了供水安全可靠性。
4. 采用模糊控制、分段控制等控制方式的復(fù)合,形成適合供水系統(tǒng)自身特性的控制方式,提高控制品質(zhì),使變頻調(diào)速過(guò)程穩(wěn)定、無(wú)振蕩、避免了水泵及管路的喘振、水錘、水泵真空跌落、管路沖刷等不良現(xiàn)象,使供水系統(tǒng)安全、平穩(wěn)地運(yùn)行。
四、 供水節(jié)能系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
1. 實(shí)用性的數(shù)學(xué)模型。在保障供水安全和滿(mǎn)足用水需求前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)能,才是真正的節(jié)能。
2. 全自動(dòng)化運(yùn)行,追隨用水量的變化連續(xù)地自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵、管網(wǎng)工況,使之最佳??勺畲蠡墓?jié)能。
3. 智能化的控制,保證了自動(dòng)調(diào)速過(guò)程平穩(wěn),無(wú)振蕩。無(wú)超調(diào)、無(wú)水錘、無(wú)喘振、無(wú)水泵真空跌落和氣蝕,無(wú)管網(wǎng)超壓、無(wú)水泵電機(jī)超負(fù)荷、啟動(dòng)電流沖擊及切斷電弧等現(xiàn)象發(fā)生。清除了供水系統(tǒng)運(yùn)行中的很多安全隱患。
4. 高可靠性的硬件和軟件,實(shí)時(shí)的安全防范、保護(hù)和應(yīng)急處理功能確保安全第一、連續(xù)供水不間斷。
5. 人機(jī)界面人性化設(shè)計(jì),操作簡(jiǎn)單、視察清晰、維護(hù)便捷。
6. 系統(tǒng)適應(yīng)性、擴(kuò)展性強(qiáng)、具備在應(yīng)用中不斷完善、改進(jìn)、發(fā)展的空間,以適應(yīng)供水系統(tǒng)自身的發(fā)展和變化。
7. 具有常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理,以及輸出日?qǐng)?bào)、月報(bào)和故障記錄,參數(shù)曲線圖、趨勢(shì)圖、流程圖等功能實(shí)現(xiàn)泵站運(yùn)行管理自動(dòng)化。
8. 現(xiàn)場(chǎng)工事簡(jiǎn)單、改造工程施工期很短并可基本不影響水廠供水。
9. 變頻調(diào)速泵和定速泵在合理的臺(tái)數(shù)搭配下并聯(lián)運(yùn)行,因而可以降低系統(tǒng)價(jià)格,獲取最好的性能價(jià)格比和投資效益比。
五、 供水節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
1、某水廠 供水量:5~6萬(wàn)立方米/日
高峰水量:3100立方米/小時(shí)
低峰水量:1200立方米/小時(shí)
改造前工作水泵:300S-58 三臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行
供水電耗:290KW. H/千立方米
2、 改造工程:在三臺(tái)定速泵中將180KW水泵2臺(tái)改為變頻調(diào)速泵,應(yīng)用MGD優(yōu)化模型進(jìn)行自動(dòng)控制。
3、綜合效益
?。?) 改造后電耗 230KW。H/千立方米,節(jié)電率21%,每年節(jié)電120萬(wàn)千瓦時(shí),節(jié)省電費(fèi)60余萬(wàn)元,運(yùn)行7個(gè)月收回投資。
?。?) 設(shè)備連續(xù)安全運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)故障。
?。?) 無(wú)管網(wǎng)超壓,管網(wǎng)故障率及漏失率明顯下降。
(4) 水泵、閥門(mén)、電器維修量大幅下降。
?。?) 泵站自動(dòng)化,減少了人工開(kāi)停泵、勒閘,巡視等操作,受到泵站值班人員的歡迎。
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