無負(fù)壓供水設(shè)備在水庫調(diào)水補(bǔ)源中的應(yīng)用

袁澎，安合章，韓玉

（章丘市水務(wù)局，山東章丘 250200）

無負(fù)壓供水設(shè)備在水庫調(diào)水補(bǔ)源中的應(yīng)用

袁澎，安合章，韓玉

（章丘市水務(wù)局，山東章丘 250200）

闡述了無負(fù)壓供水設(shè)備在章丘市杏林水庫調(diào)水工程中的運(yùn)用情況，并就該設(shè)備的運(yùn)行效果進(jìn)行了分析，供同類工程借鑒。

無負(fù)壓供水；杏林水庫；水庫調(diào)水；補(bǔ)源工程

無負(fù)壓供水目前在國內(nèi)外有了廣泛應(yīng)用，并且存在給水方式先進(jìn)可靠、杜絕水質(zhì)污染、節(jié)約能源、節(jié)省投資、節(jié)省占地、節(jié)約水源等6大優(yōu)勢。傳統(tǒng)二次加壓給水方式中需設(shè)置水池或水箱，存在占地面積大、易產(chǎn)生水質(zhì)污染、施工時(shí)間長、日常維護(hù)管理麻煩，系統(tǒng)能耗大、水泵揚(yáng)程高、運(yùn)行噪聲高等缺點(diǎn)。無負(fù)壓供水是一種符合國家“節(jié)材、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、環(huán)?！钡摹八墓?jié)一環(huán)?！卑踩a(chǎn)品，同時(shí)具有技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。

1 基本情況

杏林水庫屬中型水庫，總庫容1 301萬m3，大壩距章丘市城區(qū)9 mm，調(diào)水補(bǔ)源工程是將杏林水庫水源調(diào)入泉域內(nèi)的百脈泉公園和桃花山公園，同時(shí)向沿線工業(yè)園供水，以地表水置換地下水，達(dá)到補(bǔ)源目的。其中南線由濟(jì)青路分水口至城東工業(yè)園，長5 km，采用直徑500 mm的鋼筋混凝土管道，日供水8 000 m3。在2 km處建設(shè)無負(fù)壓供水泵站1座，項(xiàng)目2011年竣工，并投入運(yùn)營。

2 無負(fù)壓供水設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備原理

無負(fù)壓供水設(shè)備又稱智能型管網(wǎng)接力升壓供水設(shè)備，設(shè)備原理是：系統(tǒng)設(shè)定一恒定壓力值，如果管網(wǎng)壓力高于設(shè)定壓力值時(shí)，壓力傳感器將管網(wǎng)壓力反饋給變頻控制柜，使水泵機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)，自來水可通過直供管路直接到達(dá)用戶管網(wǎng)對用戶進(jìn)行供水。當(dāng)管網(wǎng)壓力變化或用戶管網(wǎng)用水量變化使管網(wǎng)壓力下降時(shí)，壓力控制器將管網(wǎng)壓力反饋給變頻控制柜中的PID控制器，通過PID控制器調(diào)整變頻器的輸出頻率，啟動(dòng)水泵機(jī)組并調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速保持恒壓供水；如果不能滿足供水要求時(shí)，則變頻器將控制多臺(tái)工頻泵和變頻泵的啟停而達(dá)到恒壓變量供水的要求。

2.2 設(shè)備選擇

杏林水庫放水洞底高程95 m，正常蓄水位103.3 m，工業(yè)園地面高程128 m，為最大限度利用水庫水頭,在南線樁號2+000處設(shè)加壓泵站。按照技術(shù)先進(jìn)合理、運(yùn)行安全可靠、衛(wèi)生環(huán)保健康的原則，同時(shí)考慮一次性投資、占地面積、運(yùn)行費(fèi)用、日常維護(hù)管理、供水安全的情況，泵站占地面積1 200 m2，相對于蓄水池式泵站節(jié)約占地面積70%；工程選用一套JSGD360-76-37/3無負(fù)壓增壓穩(wěn)流供水設(shè)備保證整個(gè)系統(tǒng)的供水，系統(tǒng)配備型號為CDL120水泵4臺(tái)，3用1備，揚(yáng)程75 m，單泵流量為120 m3/h。

2.3 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1）數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測和處理功能。系統(tǒng)可把各檢測參數(shù)在相應(yīng)畫面和報(bào)表中顯示出來，準(zhǔn)確、清楚、實(shí)時(shí)的顯示出水壓力、進(jìn)水壓力、設(shè)定壓力、水泵電流、電壓、工作頻率、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、報(bào)警燈運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)可顯示動(dòng)態(tài)畫面和實(shí)時(shí)。全中文頁面顯示，用電腦同時(shí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。與控制中心可用gprs無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)上傳。PLC將數(shù)據(jù)處理完后，通過gprs模塊轉(zhuǎn)入無線網(wǎng)絡(luò)，并且再度發(fā)到上位機(jī)微機(jī)上顯示出來。

2）遠(yuǎn)程控制功能。在中央控制室可控制現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行，全自動(dòng)智能化的控制管理，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，操作簡單，性能可靠。

3）自動(dòng)報(bào)表生成及打印功能?？筛鶕?jù)需要，將統(tǒng)計(jì)分析后的報(bào)表進(jìn)行系統(tǒng)生成，并可以打印。

4）報(bào)警功能。系統(tǒng)能根據(jù)預(yù)設(shè)的報(bào)警限值，在實(shí)測值超限發(fā)車報(bào)警提示，以便及時(shí)采取保護(hù)措施。分為進(jìn)口壓力和出口壓力保護(hù)?？杀O(jiān)控畫面報(bào)警，可遠(yuǎn)程語音撥號報(bào)警。

5）設(shè)備升級。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放，擴(kuò)展方便，靈活，可升級，可功能擴(kuò)展。

2.4 水泵設(shè)計(jì)

1）集散控制模式。加壓泵站采用集散控制模式，可實(shí)現(xiàn)三節(jié)控制方式，即遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場觸摸控制、手動(dòng)控制。

2）保證用戶管網(wǎng)供水壓力恒定。設(shè)備運(yùn)行前，設(shè)定管網(wǎng)壓力后，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值和壓力傳感器采取的聯(lián)網(wǎng)實(shí)際壓力信號，采用一臺(tái)變頻調(diào)速泵配合兩臺(tái)恒速泵的運(yùn)行模式，自動(dòng)調(diào)整加壓泵中恒速泵的啟動(dòng)臺(tái)數(shù)和調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速，在較高精度范圍能保證管網(wǎng)壓力恒定。

3）水泵運(yùn)行方式。水泵運(yùn)行方式采用無沖擊轉(zhuǎn)換功能，系統(tǒng)運(yùn)行后，無論用水量如何改變都可保持管網(wǎng)壓力非常穩(wěn)定，增減水泵切換時(shí)平穩(wěn)、快速管網(wǎng)不會(huì)短時(shí)間失壓的現(xiàn)象，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)從而增強(qiáng)了設(shè)備的使用壽命。

4）自動(dòng)倒泵功能。為防止某臺(tái)水泵長期運(yùn)轉(zhuǎn)或長期不運(yùn)轉(zhuǎn)，由PLC控制幾臺(tái)水泵定期輪換作為主泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

5）設(shè)備故障。如果一臺(tái)水泵因緊急故障導(dǎo)致停機(jī)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行故障隔離并及時(shí)語音報(bào)警通知維修，自動(dòng)開啟備用水泵，確保正常。電機(jī)電流超過安全設(shè)定值，會(huì)做緊急停機(jī)處理并報(bào)警。

2.5 無負(fù)壓設(shè)備設(shè)計(jì)

1）根據(jù)負(fù)壓聲場條件，采取智能化控制技術(shù)，根據(jù)進(jìn)水管網(wǎng)要求，自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行工況，保證設(shè)備運(yùn)行可靠，絕對不產(chǎn)生負(fù)壓；進(jìn)水管網(wǎng)壓力在設(shè)定保護(hù)壓力以上運(yùn)行時(shí)，設(shè)備正常供水；當(dāng)進(jìn)水管網(wǎng)壓力在設(shè)定保護(hù)壓力以下并持續(xù)降低時(shí)，設(shè)備自動(dòng)采集進(jìn)水管網(wǎng)的壓力數(shù)據(jù)信號來自動(dòng)調(diào)節(jié)出水官網(wǎng)的供水壓力值，延長供水時(shí)間，來達(dá)到進(jìn)水管網(wǎng)負(fù)壓的目的。當(dāng)管網(wǎng)壓力進(jìn)一步降低到零和完全斷水時(shí)，通過穩(wěn)流罐里的儲(chǔ)存水維持3 min的供水后停止運(yùn)行，使設(shè)備在滿足管網(wǎng)制約條件下平滑、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)水泵出口流量，最大限度的滿足用戶用水要求。

2）當(dāng)進(jìn)水管網(wǎng)停水壓力為零或停水時(shí)，為了保證穩(wěn)流罐的水充分利用，負(fù)壓吸收器自動(dòng)打開吸入空氣，為了保證吸入的純凈的空氣對水源無污染，在負(fù)壓吸收器吸入口假裝鈉米過濾器，充分過濾細(xì)菌與灰塵，當(dāng)進(jìn)水管來水時(shí)空氣再從罐中經(jīng)過過濾網(wǎng)排出，利用往復(fù)式的原理來反復(fù)沖洗過濾網(wǎng)打到長期免維護(hù)的功能。無負(fù)壓變頻供水設(shè)備停機(jī)后，可通過旁通管路自動(dòng)進(jìn)行自來水的常壓供水，且不得影響泵站設(shè)備維修。

3）供水視窗系統(tǒng)功能齊全，控制系統(tǒng)采用新技術(shù)新設(shè)備，保證設(shè)備使用壽命，柜體內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器采用自動(dòng)空氣風(fēng)扇，現(xiàn)場可監(jiān)測穩(wěn)流罐液位，且低液位時(shí)，無負(fù)壓變頻供水設(shè)備自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警?；謴?fù)液位高度后，自動(dòng)開機(jī)，實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化控制與保護(hù)。

3 設(shè)備運(yùn)行效果及經(jīng)驗(yàn)

設(shè)備安裝調(diào)試完成后，經(jīng)過試運(yùn)行效果明顯。設(shè)備全密封運(yùn)行，異物不會(huì)進(jìn)入系統(tǒng)，不會(huì)積存污物，可保證從水庫輸送至用戶管網(wǎng)過程中不會(huì)受到二次污染，能充分利用原有管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上疊加所需的壓力，差多少補(bǔ)多少，可充分利用管網(wǎng)的余壓，運(yùn)行能耗低，節(jié)能效果顯著。由于加壓泵的選型較小，而且采用多泵制，在用水低峰期一臺(tái)泵已滿足用水需求，用水高峰時(shí)才會(huì)啟動(dòng)其他泵，因此，設(shè)備運(yùn)行過程中能耗非常低，降低了運(yùn)行成本。變頻調(diào)速無負(fù)壓增壓供水設(shè)備可成套供應(yīng)用戶，現(xiàn)場只需聯(lián)接進(jìn)出水管，施工周期短，安裝簡單。并且本設(shè)備占地面積小、停電可維持供水，因?yàn)椴恍枰ㄋ鼗蛩?，大大?jié)約了占地面積，在停電時(shí)加壓泵雖停止工作，但高差較低位置能繼續(xù)進(jìn)行供水。設(shè)備控制系統(tǒng)先進(jìn)，能自動(dòng)排除故障，可手動(dòng)操作應(yīng)急備用，安全系數(shù)高。

（責(zé)任編輯 趙其芬）

TU991

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1009-6159（2014）-11-0044-02

袁澎（1983—），男，助理工程師