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区域二次供水系统资源整合优化实例分析

区域二次供水系统资源整合优化实例分析

黄海龙

(汕头市自来水总公司,广东汕头 515041)

1 引言

笔者长期从事二次供水服务工作,参与见证了汕头水司从企业自身入手,利用现有泵站资源进行有力整合,取得了显著的节能效果。以下是关于汕头水司二次供水加压泵站资源整合方面的几个实例,与广大同行交流探讨。

2 二次供水泵站设备资源整合改造实例

2.1 福祥-福合供水加压泵站合并供水

我司的福合、福祥加压泵站地处旧城区,属旧城改造的配套设施。福合泵站担负万胜及指南里片区约2000户用户的二次供水任务,月用水量约25000 m3,泵站安装2台150QGW200-40-37潜水泵以蓄水池加压方式变频恒压供水,送水压力为0.32Mpa。由于泵站蓄水池地处菜市场旁,周边卫生环境恶劣,供水水质难以保障,且运行电耗偏高。福祥泵站担负着金凤苑、金兴苑、利安花园等片区约5500户用户的二次供水,月用水量约65000 m3。泵站安装4台80DL50-20X3多级泵以直接与供水干管连接的管道加压方式变频恒压供水,送水压力为0.40Mpa。由于该泵站的机泵原以蓄水池加压方式选型,后改为管道加压,故在实际运行中存在机泵的扬程偏高,即机泵实际运行在极低的效率区域,致使泵站供水的平均单位电耗高达270kwh/dam3。

针对以上两泵站存在的问题,我司因地制宜,实施两泵站的合并加压供水,由福祥泵站负责改造后两片区的加压供水任务,撤消福合泵站。改造设计上,根据两泵站具体的地理位置及区域供水干管布向,在两泵站相邻的供水区域中安装了一条DN300干管联通两区域的供水干管。福祥泵站根据实测选择重新安装4台(GZBE108-30/2-15,Q=108

m3/h,H=30m)的管中泵采用直接与市政供水干管连接,利用原有的电气控制系统,以管道加压方式变频调速恒压供水。送水压力为0.40Mpa,改造运行后实测月送水量约为105000 m3。

2.2 大学路加压泵站拆分为一、二期独立供水

我司大学路供水加压泵站主要担负地处吊瓜岭的叠金工业区及岭后莲塘部队等几个大型片区的供水任务。泵站地处岭下,与过岭干管高差20m,与岭顶高差40m,为了保障工业区用户的生产用水需求,泵站送水压力设定为0.35Mpa。由于地理位置特殊,近年来随着工业区的发展扩大,泵站本身又处于城市供水管网的末端,加上机泵扬程偏低,机组容量小等设计缺陷,致使工业区岭顶末端部分用户供水压力还达不到0.10Mpa,严重影响工业区的生产及居民的用水需求。

根据以上存在的问题,我司从周边管网分布情况及所处的地理位置入手,结合吊瓜领叠金工业区及领后片区的用户数及用水量着手进行整改。泵站重新划分为一、二期两部分供水。原有三台管道泵(ISG100-125R,Q=100 m3/h,H=20m)作为一期供水,现只负责过吊瓜领后片区的供水任务,电气设备及控制方式不变,加压方式仍采用直接与市政供水干管连接的变频调速恒压供水。根据泵站与供水干管的高差,送水压力设定为0.25Mpa,改造后实测末端用户水压0.22Mpa,月送水量约130000 m3。

泵站二期供水独立负责叠金工业区的供水任务,设计上在泵站加装一条DN200干管联通叠金工业区管网,在原过领干管供工业区的供水干管出口加装止回阀防止岭顶供水倒流。增设两台(CG100-50-30,Q=50m3/h,H=30m)管道泵,配套

摘要: 汕头水司利用二次泵站现有资源,根据供水管网的现状因地制宜的进行资源合并、拆分等优化整合,进一步实现了中小型加压泵站无人值守集中监控,使企业供水设备、供水管网、人力资源利用率能够得到最合理的使用。既达到节能降耗的目的,又为企业增加了经济、社会效益。

关键词:区域二次供水 资源整合 加压方式 电耗 节能 无人值守远程监控

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独立的电气控制系统,采用直接与泵站进水干管连接的管道加压方式变频调速恒压供水。送水压力设定为0.40Mpa,改造后实测末端用户水压0.18Mpa,月送水量约40000 m3。

2.3 丹霞庄泵站改蓄水池加压方式为双变频器时段分压管道泵加压方式

我司丹霞庄泵站担负丹霞庄中区、东区和北区三个片区约3500户用户的二次供水任务。泵站原装有四台(IS100-65-200,Q=100 m3/h,H=50m)离心泵,一个900 m3的蓄水池以蓄水池加压方式供水,泵站由开发商配套建设。我司针对泵站设备陈旧,水泵效率偏低、电耗高,蓄水池容量小,作为调峰供水及后备水源蓄水作用不大等问题进行整改。

在管网改造设计上,该泵站地处新城区,利用周边供水干管口径较大的有利条件,泵站进水重新安装一条DN300的干管与供水主干管连接。根据泵站一周实测的日平均送水量曲线数据图1,安装两台(DFG100-160A/2/11,Q=88 m3/h,H=28m)管道泵、两台(DFG100-160A/2/5.5,Q=44 m3/h,H=28m)管道泵采用与供水干管直接对接的管道加压方式,并预留未来泵站扩容供水的空间。在电气控制改造设计上,采用双变频器调速恒压供水,一台变频器分别控制两台大功率管道泵,另一台变频器控制两台小功率管道泵。控制方式为分时段分压供水。设定为6:00—24:00运行大泵,送水压力为0.40Mpa,0:00—6:00运行小泵,送水压力为

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0.32Mpa。

图1 丹霞庄泵站日平均送水量曲线数据图

2.4 泵站设备资源整合优化改造取得的成效及应用体会。

2.4.1福合-福祥泵站合并加压供水项目成功改造后,由福祥泵站负责两片区的加压供水。送水压力设定为0.40Mpa,福合片区末端用户实测压力为0.37Mpa,月送水量约为105000 m3。高峰供水月份最高达118000 m3。泵站月送水量增加了约五分之一,送水的单位平均电耗由改造前的243kwh/dam3下降为130kwh/dam3。以福合福祥片区的月用水量计算,实测每月可节约用电约18000 kwh,同时缩减了8个泵站管理人员,每年可为公司节省生产成本近50万元,节能效果非常显著。且有效提高了万胜及指南里片区的供水压力,供水水质也得到保障。

由于历史原因,我司一些泵站同样存在机泵扬程偏高,工作点偏移,大牛拉小车的现象。因地制宜,合理的对泵站资源进行整合,扩大或者合并供水区域,既可为企业增加销售水量,也降低了电耗。

2.4.2大学路供水加压泵站成功拆分改造后,从表1可以看出,泵站原有机组作为一期供水负责过吊瓜领后片区的供水任务,约占整个泵站供水量的三分之二,由于拆分出叠金工业区的高压力供水任务,泵站送水压力只要超过0.20Mpa即可满足过岭要求,现送水压力设定为0.25Mpa,比改造前设定压力0.35Mpa减少了0.10Mpa,即节省了10m水压提升的功耗。送水的单位平均电耗由改造前的115kwh/dam3下降为93kwh/dam3,每月可节约用电约4000 kwh,而泵站送水量大幅增加了约三分之一,改造效果十分显著。

表1 大学路泵站改造前后送水量及电耗的对比

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2.4.3丹霞庄泵站成功改造后,由于充分利用供水了管网压力有效的叠加利用,且在电气控制上采

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用双变频器分别控制不同功率的机组。加上分时段设定不同供水压力等技术功能的应用,使泵站送水的单位平均电耗由改造前的232kwh/dam3下降为80kwh/dam3,(最低月份测得65kwh/dam3)节能效果非常显著。该泵站的成功改造,标志着我司在控制泵站节能降耗方面作出了新的突破。

分时段设定不同供水压力的控制方式比较适用于大型的居民用户住宅小区加压供水,如图1所示,丹霞庄泵站日间和夜间的用水量时间变化系数非常明显,且小区楼层高度比较均衡,基本都在7~8楼,应用起来可以最大幅度的调节日夜间的送水压力差距,节能效果显著。而工业与居民小区混合的片区及对供水压力要求较高的片区应用效果并不明显。

2.4.4调节泵站加压出水压力的应用体会

城市区域二次供水的特点是用户数多、用水量和时间变化系数大。合理的调节泵站加压出水压力,一方面可以避开压力临界点导致的机泵频繁轮换,降低机泵损耗和电耗;如我司华新城泵站前段时间经常在某一时间段遭遇出口压力临界点,导致机泵频繁轮换。机修人员经过现场勘察,在修改切换机泵延时及变频器加减速延时等技术功能无效的情况下,果断的提高原出口压力从0.40Mpa到0.42Mpa,虽然增加了2m的水压提升功耗,但有效的避免了机泵频繁互换,当月的电耗也从上月的128kwh/dam3下降为正常值90kwh/ dam3。另一方面,在多泵同时工作中,如果工作在变频调节供水的机泵频率过低又达不到变频频率下限停机的要求是一个严重的耗能现象。在不影响供水质量的前提下,适当的降低送水出口压力可解决该问题。如我司牡丹园泵站从10月起上半夜经常开2台机泵(原全天只开一台),机修人员现场察看,一台机泵满载(工频)状态送水量为110m3/h,启动第二台(变频)机泵送水量为120m3/h,只多出10m3/h。我们根据供水区域内用户的实际使用情况结合楼层高度,把原送水压力0.40Mpa降低为0.38Mpa,避免了多开无效率的第二台机泵,即不影响供水质量,也有效的降低了电耗。

3 二次供水泵站无人值守远程监控改造实例及人力资源整合优化所取得的成效

3.1中小型加压泵站实现无人值守远程监控

3.1.1系统组成及目的

近几年来我司分别对下属金珠园、龙眼园、福祥-福合、华新城和丹霞庄5个泵站“无人值守集中监控项目”进行改造并取得圆满的成功,现无人值守泵站运行至今已接近4年,使用效果显著。充分提高了企业资源的利用率,有效降低生产运行成本。整套系统设定集控管理中心为牡丹园加压泵站,数据中心为我司信息中心。共分为三个部分:

视频集中监控系统:目的是对加压泵站的生产现场进行监控,并对机泵的运行台数、进出口压力、电流电压温度、故障指示等生产数据进行实时监控,确保加压泵站安全生产。

环境报警系统:目的是对加压泵站的生产环境进行监控,并及时提供安全报警信息,监控对象为泵站的现场门禁及非法闯入报警,烟雾、供电停电等报警,以确保加压泵站拥有正常生产的安全环境。

生产自控及运行数据的报警:目的是对生产过程中出现的突发故障进行自控应急处理并提供报警信息,避免无人值守时事故扩大化。

3.1.2系统设计原理

视频集中监控系统提供集中监控,环境报警系统、生产自控及运行数据的报警提供站内、集控中心及电话三位报警。其中,视频集中监控系统是一新应用,环境报警系统在2007年已应用于我司信息中心。而生产自控及运行数据的报警是泵站机修员工自行设计,有效节约了改造成本,也提高了机修员工的技能和团队的协作能力。具体内容如下:

利用泵站报警主机工作原理实现生产运行数据综合报警,报警主机功能是采集泵站环境数据报警并通过网络向集控主机报警,同步电话报警。环境数据包括断电、火警(烟雾)、红外线对射及扫描(门禁)、门窗磁吸、玻璃破碎五项,该主机有8位输入点,将窗磁与破波合并,利用剩余4位输入点作为生产运行数据的报警,具体工作原理及作用如下:

3.1.2.1泵站进水低水压报警

利用智能议标作为来水压力显示及低压输出报警,同时引入机泵控制系统,当来水压力低于0.05MPa时自动停机,来水压力恢复时自动开机,

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防止来水压力过低机泵空转。

3.1.2.2泵站出水低压报警

利用智能仪表作为出水压力显示及低压输出报警。当出水压力连续一段时间低于下限设定值(一般为0.25MPa)时报警。其目的是防止加压系统死机或其他故障造成停机,提醒及时抢修。

3.1.2.3泵站出水高压报警

利用出水压力智能仪表超限报警功能实现报警并停机复位自启动(一般为0.50MPa)。防止PLC死机或远传压力表故障时多机启动造成超压。

3.1.2.4泵站排污超限报警

利用浮球开关实现排污水位超限报警,防止泵房排污系统故障。

3.1.3增加多项功能确保无人值守时生产安全。

3.1.3.1来水低压、出水高压停机及自启动功能

利用智能仪表上下限报警信号控制系统的停电自启动功能实现。

3.1.3.2安装机泵温度控制仪表

当机泵温度超过设定值(一般为80℃)时自动切除该机泵投入另一台。显示故障灯并报警。(利用温度控制仪表上限报警信号控制系统的机泵故障切除轮换功能实现)

3.1.3.3增加机泵运行声音监听,通过网络传送到集控中心(牡丹泵站)。

3.1.3.4利用时控开关夜间自动启动照明设备,日间启动通风设备。起到节能降耗作用。

3.1.4试运行阶段遇到的常见问题及解决方法。

3.1.

4.1机泵轮换时压力偏低误报警。

利用延时继电器避开低压报警误区。

3.1.

4.2破波感应器误报警

当夜间车辆经过泵站或其他异响时经常误报警。解决方法是调低感应器感应范围。

3.1.

4.3智能仪表受变频器干扰误报警。

在仪表信号输入端加装信号滤波器。信号传输屏蔽电缆及信号变送器作严格接地处理。传输电缆尽量避开变频器及其所经线路。

3.1.

4.4总结常见监控系统软件故障及应急处理方法,建立简明工作手册,使集控中心人员能够针对故障现象对号入座进行应急处理,防止事故扩散。

3.2整合优化人力资源,降低企业生产成本

中小型加压供水泵站无人值守远程监控的实现,可以缩减大量的生产人员,我司现已改造有5个无人值守加压泵站,以每个泵站配套8名值班人员,每名员工年薪4万元计算,仅此一项每年就能为企业节省160万元,有效的降低生产成本。我司借此契机大力进行人力资源的整合优化,除了几个大型的加压泵站人员不变以外,实行泵站生产人员、监控中心人员和机修人员一体值班制度。具体做法如下:整套系统设定集控管理中心为牡丹园大型加压泵站,设立4个班组8小时轮班制。每个班组一名泵站生产管理人员,主要负责牡丹园加压泵站自身设备的安全运行管理及记录工作;一名监控中心管理人员,主要负责无人值守远程监控5个泵站的设备监控记录工作;一名机修人员,主要负责各个泵站设备日间巡检维护和夜间抢修工作。3名值班人员工作分工不同,职责互补,突发事故时其他两名值班人员应配合机修人员及时进行抢修工作。三位一体的值班制度,即节省了泵站运行管理的人员配置(减少4名泵站生产人员和4名监控中心人员),为企业节省大量的生产成本,又能有力的保障设备的安全运行及抢修及时到位,确保安全、优质供水。

4 结束语

城市区域供水目的是在有效区域范围内,做到水资源合理开发利用,保证水资源合理配置,供水设施有效地共享,从而提高城市供水区域内的供水质量,进一步提高整个城市及供水企业的经济、社会效益。而要从根本上解决供水企业高额的供水成本与广大用户供水质量之间的矛盾?不能仅仅依赖于市政基金的支持,供水企业自身的资源管理规范非常关键。利用企业现有资源,根据供水管网的现状因地制宜的进行资源合并、拆分等优化整合,合理的选择二次加压泵站工艺运行方式,积极的进行技术改造,使企业供水设备、供水管网、人力资源利用率能够得到最合理的使用。既能起到节能降耗的目的,又可以为企业扩大供水量,增加销售水量,为企业增加效益的同时确保了供水质量及供水管网的安全,服务于广大供水用户,才是科学的方法。

作者联通:013502751283

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