智能供水在水厂中的应用

智能供水在水厂中的应用

刘光伟

中国石化集团胜利石油管理局有限公司供水分公司滨河分公司孤北水厂

摘要：在水厂运行的过程中，采用智能供水系统能够提升水厂的运转效果。为了了解智能供水系统的应用情况，为水厂的运行提供更多的支持，本文结合实际，在阐述水厂供水泵运行内容的同时，详细阐述智能供水系统的运行情况，希望在本文论述以后，可以给相关工作人员提供一些理论参考。

关键词：智能供水；水厂；系统应用

引言

节能减排在当前可持续发展的大环境下受到了社会各行各业的广泛关注，且已经成为企业提升效益的重要方式。供水企业水泵运转存在着较高的耗能，而通过变频调速装置的安装则能提升设备运行的节能效率[1]。供水系统主要是在驱动水泵的条件下运行，随着水量的变化，水泵出口在加装调节阀门的条件下能够灵活地调节水压，但电机所存在的损耗较大。而通过不同数量的水泵调控，则能缓解以上的不良情况，但因需要经常开停电机，并不利于设备的安全运行，且存在着很大的电能消耗。2014年我厂基于先进控制技术和变频技术完成了老旧供水设备的改造，进而开启了高压电机的低压控制和智能控压的新的控制模式。

1智能控压系统的原理

1.1智能控压系统装置特点

该装置主要包括“智能控制系统”和“变频调速系统”等，基于高压变频和智能控制组件进行调控，所呈现出的节能效果比较突出。就现实性的情况来说，其主要是通过高压变频控制电机，结合设备的运行参数和终端负荷要求进行高质量的控制，以达到所需的控制效果。这样的一种控制缓解了以往单一高压控制的不良情况，所达到的精准度显然更高。

1.2变频调速装置特点

通常情况下，电机启动主要是通过重启过变压器降压启动进行，直接启动所造成的不良影响较大，特别是对系统安全性的冲击。直接启动时，会产生额定电流5～6倍的启动电流，此时极易造成电网电压跌落的不良情况，同时还会伴随配备跳闸等一系列故障，对系统运行的影响较大。理论层面上来看，过大的电流会对水泵系统的阀门和管路造成损坏，严重时还会出现一些安全事故，这些都会影响到供水的稳定性。就现实性的基本情况来看，尽管能够通过自藕降压启动和星三角启动降低电机冲击对电动机的损坏，但其中所存在的电流冲击依然比较大，因此这方面的情况应重点关注，且应做好妥善的处理，以切实地保障供水系统运行的稳定与安全。就笔者来看，只有推进变频控制系统的软启动处理，才能降低冲击电流的不良影响，系统设备的运行也会更为稳定安全，其中所存在的高耗能也能得到有效地缓解。但这样的一种控制还需要一定的技术探究和实践，且应加强现实性情况的优化调整，这样才能稳定高效地推进供水系统的节能化运行，以根本地践行可持续发展的战略性要求。

2供水水泵运行分析

2.1水泵控制流量方法

2.1.1阀门控制调节水量和压力

水泵传统的流量调节主要是通过阀门开度进行，以额定转速进行相应的控制。在水泵本身供水能力不变得条件下，通过改变水路中的阻力改变供水能力。这样的处理能耗较高且极易损坏设备，所存在的问题具体如下：a.阀门调节的话，能量损耗出现在阀门的截流过程中；b.对阀门和管道造成的冲击较大，极易损坏设备；c.对阀门的控制并不灵敏，调控的稳定性不足；d.异步电机启动时存在较大的耗能，额定电流较大会损坏电机和影响到整个系统的安全运行。

2.1.2多台水泵组合，调节管网运行压力

以往传统模式的对管网压力和流量的控制是基于水厂多台水泵组合进行，水泵的搭配应注意型号，以确保城市用水的稳定。水泵的选配应符合管网的控制压力标准，基于用水量稳定地控制水泵和做好水压的控制，以提升系统运行的质量和效率。

3供水管网运行分析

3.1系统运行分析

供水泵在运送清水的过程中，其末端的水量会随着季节和时段发生变化。但供水系统的压力和流量则不会随着末端的负荷需求发生变化，这即会出现过压供水的不良情况，所存在的电能消耗的情况也贵比较突出。当前供水系统主要是通过人工进行控制，但因调控的最小单位是一台水泵，在压力低于既定标准时就需要增开一台水泵，此时压力则会超过既定的标准，且会存在电能浪费的可能性。对于智能控压来说，其主要是在供水模型的构建下推进理想化的控制，在推进节能运行的条件下保障系统运行的稳定性。

超压力运行：因用水有高有低，流量变化的幅度较大。管道阻力（P管）与流量（Q）之间存在着一定的等量关系，而供水压力（P出）则基本不变，供水终端压力（P末）则会实时发生变化，特别是在非高峰时段。终端压力大于所需的标准压力，即会出现超压供水（△P），此时即会出现大量的电能消耗。该供水条件下会使用水量增大，且会消耗额外的电能，所存在的浪费情况比较突出。

超扬程运行：在水厂系统运行的过程中，有恒压供水或是变压供水的情况存在，会导致供水压力与水泵扬程之间存在相应的差值，一旦变频泵和工频泵相互之间的差值超过标准要求时，这就导致系统运行出现多用工的情况出现，导致电能资源浪费问题出现。同时，水厂在运行的阶段，在供水阶段由于用水量存在周期性的变化特点，那么管道的流量参数自然也会出现变化的情况。从理论层面进行分析，供水刮不到阻力与流量之间所形成的是正比例的关系，即是流量越小则阻力则越小。在供水恒定条件之下，用户端的压力往往会按照用户用水量的变化出现变化，在这种背景下，处于非用水高峰期那么供水压力也会增加，同时会消耗更多的能源。

3.2恒压供水，水泵调速控制

作为给水行业的耗能设备，水泵在水厂电能消耗中占到七成以上，特别是取、配水泵，因此相应的节能设计应重点关注存在较大耗能的部分。就我国当前的基本情况来看，相应的处理主要是基于水泵调速技术和出厂水自动恒压进行控制，所呈现出的节电效果也比较理想。但因水泵运行的高效点与管网特征相关，基于恒压控制供水的话，能够实时调控水泵的压力，而通过变频调速装置和智能控制系统的应用，则能高效地调控水泵，最终所呈现出的结果效果也更为理想，而这也符合既定工程改造的目标。此外，在实践过程中，还需要做好相关控制。针对水厂系统的运行需要结合智能供水系统的应用要求，对涉及到的压力以及速度进行控制，这样才能切实的为用户提供更好的服务。

4结语

综上所述，智能控制器确实有着极为重要的现实价值，特别是能够根据不同时段进行供水的灵活调整，是高质量供水的基础性条件。基于此，即能为供水的稳定性和安全性提供切实的保障。处在用水低谷时，系统即能灵活地降低供水压力，而供水泵的供水压力和末端需水量也能同步进行调节，这就保障了用水稳定的同时电能消耗的科学合理，且与可持续发展所倡导的节能减排的要求相一致。本文所引述的城子水厂的改造工程，可以算的上是城镇地区恒压供水的首次尝试，为其他地区相关的处理提供了重要参考，且有助于供水系统现实性的各类升级改造的具体实施，所呈现出的经济效益和社会效益极为突出。

参考文献：

[1]黄卫斌.城镇水厂智能监控系统分析[J].电脑与电信,2016(10):79-81.

[2]仇丽. 供水智能化调度系统的建立、优化及应用[D].东南大学,2016.

[3]冯友强.智慧水务的智能供水系统[J].信息技术与信息化,2019(08):27-33.

[4]任兵. 城镇自来水厂智能供水系统的研究与应用[D].西安科技大学,2017.

[5]黄卫斌.城镇水厂智能监控系统分析[J].电脑与电信,2016(10):79-81.