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1、城镇管网多级加压泵站设计的探究与争论龚文军;徐明【摘 要】城镇管网多级加压泵站变频供水设备是由管网叠压(无负压)装置和泵组及掌握柜组成的区域性管网供水设备,设备通过多级泵站的组合,实现区域性环状管网上下游加压泵站的联动掌握,通过系统智能化掌握调整多级泵站的运行状态,并同时进展管网内部的实时压力流量监控,保障市政管网区域性供水的供水量平衡,到达安全供水的目的.【期刊名称】城镇供水【年(卷),期】2023(000)003【总页数】5 页(P47-50,57)【关键词】无负压加压泵站;多级联动智能掌握;安全节能远程监控【作 者】龚文军;徐明【作者单位】南方中金环境股份(原南方泵业),浙江杭州 311
2、107;南方中金环境股份(原南方泵业),浙江杭州 311107【正文语种】中 文某水厂供水一体化工程由 A 水厂、B 泵站、C 泵站、D 加压泵站并联供水管网组成。A 水厂为清水池重力自流出水 10 万吨/日，DN1000 主管。B 泵站设计总规模 1.35 万吨/日，规模 0.75 万吨/日；C 泵站设计总规模 4.8 万吨/日；D 加压泵站设计总规模 2.35 万吨/日。2.1 无负压功能首先，加压泵站设备系统承受一对一变频运行设计，智能软起，全流量调速，能耗数据自主分析，低频状态自动巡检，自动调整优化设备运行模式，具有关心掌握系统，利用关心系统对主控系统进展状态监测，智能互联，循环互备，
3、特别状态快速预警。进水多级低压预警保护，智能识别，中心掌握系统自动启用安全运行模式， 抑制负压。其次，设备掌握功能方面，加减泵延时功能及关心运行压力，当瞬间用水量增大时设备并不会瞬间加泵而是通过关心运行压力进展推断，如符合加泵要求，设备要延时 310s 加泵；当设备用水量削减时设备也不会瞬间减泵而是通过关心运行压力进展推断，如符合减泵要求，设备延时 310s 减泵。如此关心运行压力及加减泵延时协作运用，给市政管网压力留有缓冲时间，从而缓解市政压力波动现象,波动范围应0.03Mpa。最终，设备构造方面，设备进水配有稳流罐，我司所配稳流罐依据国家标准需满足设备 30s 的用水量。在市政压力瞬间降低
4、时，稳流罐能满足设备短时的用水量。防止设备对市政管网进展抽吸，造成负压。可以大大缓解市政压力波动现象。2.2 三级水锤防护措施水锤是水泵在起动和停顿或开关阀门过于快速，导致极短的时间内流量的骤变，回流水引起对管道的压强过高的冲击，对阀门和管道产生很大程度的破坏。为了避开水锤现象的发生，加压泵站设备应设计三级水锤防护消退措施。一级水锤冲击屏蔽保护：设备水泵出水口安装缓闭式止回阀，有效地提高供水系统的安全牢靠性，并将缓开、缓闭消退水锤的技术原理一体化，有效抑制开泵水锤和停泵水锤的产生，可通过流量大、压力损失小。二级水锤压力缓冲保护：设备安装有双向水锤消退装置，通过智能化掌握系统到达一个双向水锤消退
5、的作用。设备出口配备隔膜式压力罐，防护等级、抗压力量强， 在瞬间流量变化时，水可以被压进压力罐进展缓冲，避开了瞬间的巨大压强对于管路的直接冲击。三级水锤冲力泄压保护：设备进出水口均加有预置泄压阀，能有效的消退涞水水锤、停水水锤、弥合水锤，保障设备的稳定运行。2.3 系统智能化安全掌握掌握系统应设计安全模式运行功能，当系统监测到市政进水压力到达设定压力低限 时，设备进入安全运行模式运行。需分为三级压力安全模式运行状态：一级压力低 限，设备降频运行；二级压力低限，设备切泵运行；三级压力低限，设备停顿运行 并报警，保护市政管网不受负压影响同时可以保障小范围内还可以正常供水。在无 水停机前做到最大限度
6、的供水力量，当市政压力恢复正常时，设备通过检测信号自 动运行，正常供水。设备配置压力补偿灌实现小流量保压及压力、水锤缓冲的功能， 避开水泵的频繁启动及大幅度提升加压泵站设备运行的安全性，提升泵站设备的不 连续供水力量。2.4 远程监控治理设备系统应具有远程监控系统接入，应具有历史数据存储、实时运行曲线和状态监控功能，可依据现成运行状况针对不同时间段的运行数据输出报表形式文件，存储时间应连续到达 20 年以上，数据信息包括：压力、流量、电压、电流、功率、故障信息等数据。见图 2、图 3、图 42.5 联动掌握功能设备需具有泵站间的联动掌握信号，承受无线 GPRS 数据信号云端主网平台综合治理和有
7、线 VPN 数据传输光纤宽带通道区域性双向联动掌握方式，保障联动掌握信号传输的稳定及安全。针对于不同的运行工况、供水系统构级，无负压设备的掌握规律是不同的，必需有针对性。多级接力泵站作为格外规的供水类型，必需是作为一个整体来看，开发适合多级泵站的群控规律。（1） 在每个泵站之间利用民用光宽带，在民用互联网开通虚拟 VPN 通道，从而建立每级泵站数据相互传递和共享的桥梁，打破信息孤岛，实现设备互联，利用信息高速大路解决传统多级叠压泵站信息传递延时性的问题。（2） 在设备互联的根底之上，承受集控系统，取代传统多级叠压系统彼此独立的掌握系统。每级泵站作为从站，另设主站，从站和主站组建多级叠压泵站的电
8、控系统，实现多套设备一个大脑进展掌握即联动掌握功能。正常运行时由主站来集中掌握多级泵站运行，由组态软件来采集和监控各泵站的运行参数，解决多级泵站运行时，前级泵站系统动作的滞后性。（3） 在集控系统中，开发针对多级叠压泵站的运行规律，运行原理上要完全匹配多级泵站的运行工况，只有这样才能保证整个加压系统在各种工况下运行的稳定性。传统多级叠压泵站是前级泵站被动响应后级泵站，集控模式下是前级泵站主动响应 后级泵站，被动与主动之间，运行的稳定性截然不同。（4） 在光纤通讯的根底之上，可以实现最不利点掌握规律：在此工程上前级泵站系统运行是要保证后级泵站进水端压力恒定，即前级泵站加泵、减泵、加频降频是依据后
9、级泵站进水端压力传感器的信号反响。如下图 5。A 泵站A 监测点、B 泵站B 检测点、C 泵站E 检测点；另外在 D 泵站末端、B 泵站末端连接处分别安装压力检测装置及检测传输装置供电系统、PLC、光端机、交换机等形成检测点 C 和 D，通过高速光纤的连接，打通 A、B、C、D、E 检测点间的数据通道。A 泵站集控系统检测点 A实时读取检测点 D 的压力数据，设备启动时，依据用户设定压力压力需求值与 D 点压力的比较，通过 PID 算法，进展泵站的恒压掌握即末端压力恒压掌握，由于区域性末端压力管网一般线路较长约 10 公里以上，当检测点A 的压力到达设定压力时，检测点D 有肯定时间的延迟效应，
10、压力传达速度减缓。所以在系统掌握时，将为 A 点检测压力高点设定保护值，防止因设备末端压力掌握导致的前端检测点 A压力过高，当检测点 A 压力到达设定的保护压力值，D 检测点压力未到目标压力时，设备进入恒频工作模式，即设备集控系统跳出 PID 恒压掌握模式，恒定目前频率的运行状态。当 D 检测点压力接近目标压力值时，设备开头依据检测点 A 的压力大小降频运行模式，缓解管网用水流量突然下降导致的压力过冲现象，造成管网压力的稳定及水锤现象。加强进出水口的水压监测，监测数据之间形成相互备用原理，单一损坏不会影响设备的正常运行，设备阀门、真空抑制器等部件的运行状态，形成数据通讯，全部由主掌握系统进展监
11、测，提高设备整体的运行安全性。设计专用防水锤装置，依据加压泵站设备的特点，水锤效应比较严峻，加装双向水 锤保护装置，有效缓解进出水端由于泵组瞬间启动和停顿时管路中产品的水锤冲击。保障设备运行时不受水锤影响。增加真空抑制器的负压保护力量，承受机械加自动化的双重保护原理，系统实时监测真空抑制器的运行状态，故障时准时响应，并实行降频、停机等保护动作。增加智能泄压系统，加压泵站一般出水管路较长，瞬间的高压对管路损伤较大，并且增加管损，造成水资源铺张及能耗上升。智能泄压系统在设备出口瞬间高压是将局部压力释放到稳流罐高压腔进展保压，在市政进水压力缺乏时进展补偿，到达释放多余出水口压力及进水口压力补偿的目的
12、。主掌握系统增加关心掌握系统进展监测，循环互备，当主系统消灭特别或者故障时关心系统自动启动到达一用一备的目的，解决单一系统损坏时设备无法运行，对正常供水造成的影响。多级加压泵站集控系统联动末端恒压掌握与恒压掌握自动切换掌握模式，保障设备对串联形式连接的加压泵站间的运行稳定性及提高对周边用户的供水安全性。区域性无负压加压泵站供水设备能够充分利用进水管网压力，整体设计承受了系统化集成构造，多级泵站联动掌握的模式有效解决了泵站间的系统化治理问题，保障了市政管网压力的稳定及供水的安全性能。随着现代化城镇进展的进度加快，才智水务、海绵城市的建设，市政供水压力渐渐增大，仅靠传统加压泵站输水已经不能满足用户对供水力量的要求，通过区域性管网加压泵站集成化系统的建设来提高泵站运行的系统化、智能化治理力量，其优势已日趋明显。【相关文献】1 给水排水管道系统.北京：中国建筑工业出版社，20232 给水排水设计手册，第 1、3、4、5、10、11 册.北京：中国建筑工业出版社，20233 给排水快速设计手册第 1 册4 室外给水设计标准GBJ 500132023.中国打算出版社，20235 中华人民共和国建设部主编.给水排水制图标准GB/T 501062023