城镇供水优化运行节能系统简介

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一、 概述
　　目前，我国很多城镇供水企业出现了用水量下降，市场需求回缩，致使供水企业经济效益下滑甚至面临经营亏损的严峻现实。因此，通过降低供水成本来增加生产效益，成为许多经营者更加关注的课题。
　　在供水成本中，电费占最大比例。而且许多水厂节能降耗的潜力很大。特别是目前由于用水结构变化，工业用水量大幅下降，使供水负荷“时变化系数”和“日变化系数”增大，用水高峰、低谷相差明显。传统的“水泵台数”调度和“出水阀门开度控制”方式，无法及时跟踪用水量的变化，准确合理地调节供水压力和流量从而产生管网超压、漏损加大、故障率上升、水泵效率降低、运行工矿不良等一系列问题。因而水泵调速运行的必要性、经济性愈发突出。但是，由于供水系统优化运行是一项复杂的系统工程，决非购置、安装一、二台变频调速设备就可实现，当很多疑问摆在决策者面前时，例如：“为什么节了电？”“节电多少？”“安全供水保障如何？”“管网服务压力合格率如何？”“什么是优化？”“要求提供什么资料、数据才能优化？当前有没有条件提供出这些设计依据？”等等，常常会令人感到困惑而无从下手。
　　MGD供水优化运行系统是集系统分析、建立数学模型和系统硬件、软件构筑的一整套技术和方法。它依据用户的实际条件做出“优化定义”确定模型结构，选定参数建立起实用的模型。（不苛求用户提供大量的、微观的现状和历史数据，无需投入大量建模成本。）并通过仿真进行系统工况分析节能预测和投资回报率分析，确定“是否值得上马？”让用户有把握的、经济合理的投资。
二、系统构成
　　MGD系统的硬件构成如下图所示：



三、 工作原理：
　　1. 应用系统工程的理论和方法、对供水系统的结构、运行工况、调度经验和系统的约束条件等信息、数据进行分析、建立优化控制（或调度）的数学模型。
　　2. 采集供水系统运行的实时数据并将这些随用水量变化而相应变化的动态参数交由数学模型演算，求出在该给定环境下的控制目标值。（目标压力、流量或水泵转数等）通过自动调节系统，调节水泵转速、变化送水压力和流量，使系统达到动态平衡，从而最大限度地降低管网剩余水头，降低管路的水头损失，从而取得最佳节能效果。
　　3. 通过供水安全保障程序和应急处理程序，防范可能产生的水泵、管网、电气、仪表、监控系统等各类故障。一旦发生事故，则自动执行应急对策，从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复合，形成适合供水系统自身特性的控制方式，提高控制品质，使变频调速过程稳定、无振荡、避免了水泵及管路的喘振、水锤、水泵真空跌落、管路冲刷等不良现象，使供水系统安全、平稳地运行。
四、 技术特点
　　1. 实用性的数学模型。在保障供水安全和满足用水需求前提下实现节能，才是真正的节能。
　　2. 全自动化运行，追随用水量的变化连续地自动调节水泵、管网工况，使之最佳。可最大化的节能。
　　3. 智能化的控制，保证了自动调速过程平稳，无振荡。无超调、无水锤、无喘振、无水泵真空跌落和气蚀，无管网超压、无水泵电机超负荷、启动电流冲击及切断电弧等现象发生。清除了供水系统运行中的很多安全隐患。
　　4. 高可靠性的硬件和软件，实时的安全防范、保护和应急处理功能确保安全第一、连续供水不间断。
　　5. 人机界面人性化设计，操作简单、视察清晰、维护便捷。
　　6. 系统适应性、扩展性强、具备在应用中不断完善、改进、发展的空间，以适应供水系统自身的发展和变化。
　　7. 具有常规监控系统的数据处理，以及输出日报、月报和故障记录，参数曲线图、趋势图、流程图等功能实现泵站运行管理自动化。
　　8. 现场工事简单、改造工程施工期很短并可基本不影响水厂供水。
　　9. 变频调速泵和定速泵在合理的台数搭配下并联运行，因而可以降低系统价格，获取最好的性能价格比和投资效益比。
五、 应用实例
　　1、某水厂 供水量：5～6万立方米/日
　　高峰水量：3100立方米/小时
　　低峰水量：1200立方米/小时
　　改造前工作水泵：300S-58 三台并联运行
　　供水电耗：290KW. H/千立方米
　　2、 改造工程：在三台定速泵中将180KW水泵2台改为变频调速泵，应用MGD优化模型进行自动控制。
　　3、综合效益
　　（1） 改造后电耗 230KW。H/千立方米，节电率21%，每年节电120万千瓦时，节省电费60余万元，运行7个月收回投资。
　　（2） 设备连续安全运转无故障。
　　（3） 无管网超压，管网故障率及漏失率明显下降。
　　（4） 水泵、阀门、电器维修量大幅下降。
　　（5） 泵站自动化，减少了人工开停泵、勒闸，巡视等操作，受到泵站值班人员的欢迎。