供水系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化與節(jié)能降耗

供水系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)優(yōu)化與節(jié)能降耗1項(xiàng)目公司供水節(jié)能遠(yuǎn)景目標(biāo) 12加強(qiáng)北京供水經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作 23降低管網(wǎng)漏損技術(shù)與應(yīng)用 34節(jié)能降耗 55降低水廠藥量的消耗 81項(xiàng)目公司供水節(jié)能遠(yuǎn)景目標(biāo)節(jié)能降耗主要體現(xiàn)在節(jié)省能耗、降低漏耗和藥耗三方面。保證生產(chǎn)保證供水量是項(xiàng)目公司的首要任務(wù)，但正常生產(chǎn)必須兼顧生產(chǎn)成本，使生產(chǎn)運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)合理狀態(tài)，因此節(jié)能降耗工作是項(xiàng)目公司認(rèn)真考慮并解決的問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式是建立在對(duì)城市供用水的特征進(jìn)行認(rèn)真分析基礎(chǔ)上的，北京市的生活用水比例約占70%，工業(yè)、商業(yè)及其它種類(lèi)用水比例較低，是較典型的生活型城市，用水峰谷時(shí)段較明顯，因此科學(xué)合理調(diào)度調(diào)整不同用水時(shí)段的管網(wǎng)壓力和供水量是節(jié)能降耗的主要手段之一。北京市的供水以南渡江地面水為主，部分地下井水補(bǔ)充壓力，而井水直接進(jìn)入管網(wǎng)并列運(yùn)行，因此屬于多水源供水性質(zhì)，在管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、科學(xué)管理和合理調(diào)度也具有重要的節(jié)能降耗意義。節(jié)能涉及各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)方面，電耗是否合理主要決定于供水管網(wǎng)是否合理、機(jī)泵（包括電器設(shè)備）是否高效以及運(yùn)行調(diào)度是否優(yōu)化。（1）目前供水行業(yè)現(xiàn)狀根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)的部分水廠配水泵機(jī)組能耗的調(diào)查結(jié)果，除個(gè)別水廠運(yùn)行情況良好，水泵機(jī)組基本上在高效區(qū)運(yùn)行，而大部分水廠運(yùn)行狀況不佳，距離目標(biāo)綜合單位電耗Qmin及目標(biāo)電耗Wmin尚有很大距離。（2）項(xiàng)目公司供水節(jié)能遠(yuǎn)景目標(biāo)考慮到供水單耗和供水綜合單位電耗G的特點(diǎn)，供水綜合單位電耗G只與水泵機(jī)組運(yùn)行效率有關(guān)，因此該指標(biāo)對(duì)于各個(gè)供水企業(yè)，都可以適用，而不需要考慮供水壓力、流量等因素的影響，因此建設(shè)部有關(guān)方針政策建議將供水綜合單位電耗G作為2010年發(fā)展規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)的控制指標(biāo)，而供水單耗W可作為各供水企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造及結(jié)果評(píng)定的依據(jù)。項(xiàng)目公司2020年供水綜合單位電耗目標(biāo)：340kWh／(km3·MPa)，并在特許經(jīng)營(yíng)期內(nèi)在此基礎(chǔ)上逐步降低。2加強(qiáng)北京供水經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作經(jīng)濟(jì)調(diào)度是在現(xiàn)有設(shè)備條件下，在保持服務(wù)壓力的前提下，通過(guò)合理運(yùn)行水泵等設(shè)備，使電耗（或成本）降到最低。（1）調(diào)度的主導(dǎo)思想首先是保證（或盡量達(dá)到）需要的服務(wù)壓力。因此必須使控制服務(wù)的控制點(diǎn)（一般在管網(wǎng)遠(yuǎn)端的管道上）的壓力維持在一定數(shù)值，使各點(diǎn)服務(wù)壓力能滿(mǎn)足要求。其次，在該控制點(diǎn)壓力過(guò)高時(shí)應(yīng)降低出廠壓力以求實(shí)際節(jié)能。即使該時(shí)機(jī)泵運(yùn)用效率有所降低，但只要不影響設(shè)備安全也無(wú)妨。因此要考核該控制點(diǎn)壓力幅度的合格率，低于該值說(shuō)明服務(wù)壓力不夠，高于該值的一定數(shù)（一般可在控制點(diǎn)壓力基礎(chǔ)上再加2－3m水頭），則認(rèn)為已浪費(fèi)電能?？刂泣c(diǎn)的規(guī)定值可按不同季節(jié)和日夜的需要而有所不同。（2）基本調(diào)度方法考慮到建立管網(wǎng)模型需要的數(shù)據(jù)、設(shè)備、技術(shù)、投資以及可能得到的效果等因素，近年內(nèi)調(diào)度的基本方法仍是以遙測(cè)管網(wǎng)控制點(diǎn)壓力為前提，通過(guò)測(cè)定弄清水泵特性，進(jìn)行不同調(diào)度方案的比較，逐步接近優(yōu)化。北京屬于多水源管網(wǎng)，地表水源、地下水源并用，仍需象單水源那樣維持好遠(yuǎn)端或控制點(diǎn)的壓力幅度，在此條件下開(kāi)經(jīng)濟(jì)水泵。在多水源供水交界處需增設(shè)控制點(diǎn)，然后在維持兩個(gè)水源遠(yuǎn)端控制點(diǎn)及交界處控制點(diǎn)壓力前提下，進(jìn)行兩個(gè)水源不同出水量的調(diào)度方案比較，并逐步找出不同供水分配情況下兩個(gè)水源的經(jīng)濟(jì)調(diào)度方案。此時(shí)其中一個(gè)水源的控制點(diǎn)如超過(guò)壓力幅度證明是經(jīng)濟(jì)的話(huà)應(yīng)采用該調(diào)度方案。如幾個(gè)水廠的進(jìn)水電耗不同，則方案比較時(shí)應(yīng)包括進(jìn)水電耗；如混凝劑等消耗不同也應(yīng)包括混凝劑等差價(jià)因素。在積累數(shù)據(jù)較多的情況下，將來(lái)要研究建立管網(wǎng)數(shù)學(xué)模型。確立微觀數(shù)學(xué)模型前首先要評(píng)價(jià)模型的精度，主要是管網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及各區(qū)用水掌握的精度。微觀模型簡(jiǎn)化管網(wǎng)，不宜簡(jiǎn)略太多，以免過(guò)于失真。如果按前述調(diào)度方案已積累相當(dāng)經(jīng)驗(yàn)的情況下，可先探索研究建立宏觀模型。（3）加強(qiáng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度工作通過(guò)調(diào)度室遙測(cè)管網(wǎng)終端、增壓泵站前、多不源（包括水庫(kù)泵站）的供水分界處、地面標(biāo)高特別高處等測(cè)點(diǎn)的控制壓力以及其他必要數(shù)據(jù)。同時(shí)遙測(cè)各測(cè)點(diǎn)的管網(wǎng)服務(wù)壓力，按上述原則逐日分析壓力變化情況調(diào)整泵站運(yùn)行?，F(xiàn)有供水調(diào)度遙測(cè)系統(tǒng)的要逐步完善以達(dá)到經(jīng)濟(jì)調(diào)度要求。（4）調(diào)度工作的目標(biāo)是現(xiàn)有管網(wǎng)和泵站條件下求得最佳的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為消除不利因素，調(diào)度要善于發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)薄弱或不合理環(huán)節(jié)以及泵站中不經(jīng)濟(jì)的機(jī)泵，從而提出問(wèn)題。公司可組織有關(guān)部門(mén)共同研究并采取必要的改造措施，這也是真正實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度的另一個(gè)重要方面。北京市是一個(gè)生活型用水城市，生活用水比例超過(guò)65%，商業(yè)飲食用水比例約占20%，而工業(yè)、建筑、園林及特種用水比例僅占10%左右。用水峰谷時(shí)段較明顯，因此科學(xué)合理進(jìn)行生產(chǎn)和管網(wǎng)調(diào)度顯得尤為重要。用水高峰時(shí)段提高管網(wǎng)壓力，增加供水量，安全供水，同時(shí)也有利于銷(xiāo)售量的增加。而深夜用水量極少，多供出的水量有相當(dāng)一部分漏了，因此，夜間控制管網(wǎng)壓力有利于降低管網(wǎng)漏損率。項(xiàng)目公司將擬訂水廠及管網(wǎng)調(diào)度方案，并與設(shè)備的技術(shù)改造計(jì)劃相協(xié)調(diào)，使方案更易于實(shí)施，可操作性更強(qiáng)。3降低管網(wǎng)漏損技術(shù)與應(yīng)用北京管網(wǎng)的漏損狀況同我國(guó)大多數(shù)城市一樣，不容樂(lè)觀。水資源大量的流失，增加企業(yè)的制水成本和供水設(shè)施建設(shè)費(fèi)用。根據(jù)歷年的統(tǒng)計(jì)，北京市供水管網(wǎng)漏損率超過(guò)20%，與全國(guó)中等以上城市相比，處于中上水平，漏損狀況比較嚴(yán)重，造成北京市水資源的部分流失，這直接增加了企業(yè)的制水成本和供水設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用。因此，項(xiàng)目公司將在管網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理及供水計(jì)量等方面加強(qiáng)工作。為了加強(qiáng)城市供水管網(wǎng)漏損控制，統(tǒng)一評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)部于2002年頒布了《城市供水管網(wǎng)漏損控制及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》。北京水司應(yīng)為達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)而努力。（1）改進(jìn)供水系統(tǒng)運(yùn)行管理降低管網(wǎng)漏損率，需要改進(jìn)供水系統(tǒng)運(yùn)行管理，主要從計(jì)量管理、管網(wǎng)管理和用水管理三個(gè)方面進(jìn)行：1）計(jì)量管理計(jì)量管理是指對(duì)在供水管網(wǎng)中使用的水表、流量計(jì)等計(jì)量?jī)x器制定完整的管理和更新制度。供水企業(yè)出廠水計(jì)量工作應(yīng)符合《城鎮(zhèn)供水水量計(jì)量?jī)x表的配備和管理通則》的規(guī)定。2）管網(wǎng)管理供水企業(yè)要詳細(xì)掌握管網(wǎng)的現(xiàn)狀，建立完整的管網(wǎng)資料庫(kù)。同時(shí)加強(qiáng)供水系統(tǒng)管網(wǎng)的巡檢養(yǎng)護(hù)和維修工作，要做好主動(dòng)滲漏控制、壓力控制、維修速度質(zhì)量控制及管道安裝管理方面的工作。3）用水管理用水管理主要是加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)水表和私接水的管理。（2）檢漏是關(guān)鍵降低漏損的關(guān)鍵是及時(shí)發(fā)現(xiàn)漏水和修復(fù)漏水，特別是及時(shí)發(fā)現(xiàn)不冒出地面的暗漏。合理選擇檢漏的方法：檢漏方法分為主動(dòng)檢漏和被動(dòng)檢漏兩種方法，項(xiàng)目公司將積極采用主動(dòng)檢漏法。項(xiàng)目公司將合理選擇檢漏周期：用音聽(tīng)檢漏法宜半年到兩年檢查一次；用區(qū)域檢漏法宜一年半到兩年半檢查一次；對(duì)埋在深土中的管道，用被動(dòng)檢漏法宜半個(gè)月到三個(gè)月檢查一次。檢得漏水時(shí)要及時(shí)的修復(fù)。項(xiàng)目公司將配備具有良好性能的聽(tīng)測(cè)儀器，周期性對(duì)供水管區(qū)的管網(wǎng)進(jìn)行檢漏，一般要求一個(gè)季度循環(huán)一次。對(duì)局部地區(qū)突發(fā)性不明原因的管網(wǎng)壓力降低，供水量與用水量有明顯出入等情況，應(yīng)加強(qiáng)暗漏的檢測(cè)檢修工作。（3）管網(wǎng)改造是長(zhǎng)遠(yuǎn)性根本措施管網(wǎng)改造可減少爆管和漏水頻率，改善管網(wǎng)的水質(zhì)，增加輸水能力，項(xiàng)目公司將根據(jù)北京城市供水管網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃逐步地更新改造舊的管網(wǎng)。此項(xiàng)工作完成后，可減少爆管和漏水頻率，改善管網(wǎng)水質(zhì)，增加輸水能力。特別強(qiáng)調(diào)管網(wǎng)改造的重點(diǎn)應(yīng)在舊城區(qū)老損嚴(yán)重的區(qū)域和那些因規(guī)劃布局不合理的管網(wǎng)、因用戶(hù)用水量增加容量小的管網(wǎng)、影響水質(zhì)的枝狀管網(wǎng)。通過(guò)水力計(jì)算進(jìn)行管網(wǎng)平差工作，確定管網(wǎng)水經(jīng)濟(jì)流速。項(xiàng)目公司將在2008年前投入相應(yīng)資金開(kāi)展這項(xiàng)工作。推廣應(yīng)用內(nèi)壁光滑的管材，降低水損，節(jié)省能耗。4節(jié)能降耗（1）泵站節(jié)能規(guī)范規(guī)定泵站設(shè)計(jì)水量的確定，是滿(mǎn)足用戶(hù)的高時(shí)水量、水壓的要求，如果簡(jiǎn)單的依據(jù)該條件確定水泵的工況，就會(huì)造成能源的浪費(fèi)，因?yàn)樵谝荒曛谐霈F(xiàn)高日高時(shí)的情況很少，很長(zhǎng)的時(shí)間水泵不能在高效區(qū)運(yùn)行。因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入調(diào)查供水區(qū)域的供水特點(diǎn)，并認(rèn)真吸收供水企業(yè)技術(shù)人員的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，首先找好該區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)的運(yùn)行工況，以該工況點(diǎn)確定所選水泵的高效區(qū)。同時(shí)為了滿(mǎn)足管網(wǎng)水量水壓的變化，可選擇不同揚(yáng)程的水泵組合（臺(tái)階泵）或采用調(diào)速水泵。機(jī)泵的效率直接影響到節(jié)能效果，因此在進(jìn)行泵站設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選擇高效率的水泵和配備高效率的電機(jī)。（2）水泵調(diào)速設(shè)施的應(yīng)用城市供水管網(wǎng)的水量是變化的，而且有時(shí)變幅很大，因此供水系統(tǒng)也就必須隨之進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)流量一般有三種方式：一是改變閥門(mén)開(kāi)度調(diào)節(jié)流量，這樣大量能量消耗在閥耗上，一般不宜采用；二是設(shè)大小流量的水泵調(diào)節(jié)流量，使水泵運(yùn)行在（或接近）高效區(qū)內(nèi)；三是采用變速調(diào)節(jié)，這種方式不一定節(jié)能，但方便管理。要進(jìn)行能耗、投入的方案比較，井進(jìn)行方案優(yōu)化，以降低能耗提高經(jīng)濟(jì)效益。目前工程上采用的調(diào)速技術(shù)有下面三種：1）變頻調(diào)速2）串級(jí)調(diào)速3）斬波內(nèi)饋調(diào)速技術(shù)北京水司已在2003年完成了對(duì)米鋪水廠的第一步的節(jié)能方案（泵房），對(duì)1#、3#、6#機(jī)組更換葉輪使單耗降低約40度/千噸水。項(xiàng)目公司將繼續(xù)深化此方面的工作，計(jì)劃對(duì)2#、5#機(jī)組進(jìn)行變頻調(diào)速改造。一旦完成將使水泵處在經(jīng)濟(jì)合理安全可靠運(yùn)行狀態(tài)下，節(jié)省能耗，同時(shí)對(duì)全市供水調(diào)度的科學(xué)合理性提供手段和條件。對(duì)市區(qū)一些加壓車(chē)間，項(xiàng)目公司將選擇應(yīng)用高效率的水泵，并配備高效率的電機(jī)。同時(shí)應(yīng)在2007年確定不同區(qū)域地下水位高低、對(duì)位調(diào)整地下井水揚(yáng)水管的長(zhǎng)度，使水位、泵揚(yáng)程、泵流量、揚(yáng)水管的長(zhǎng)度等因素與深井所在區(qū)域需要的供水服務(wù)壓力得到科學(xué)合理的結(jié)合和配置。（3）提高水泵的效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能1）水泵葉輪的切削技術(shù)切削葉輪就是把水泵葉輪的外徑切削得小一些，切削后水泵的特性曲線(xiàn)也隨之變化（即Q、H、N），根據(jù)需要計(jì)算切削量，使切削后水泵的性能更符合運(yùn)行的要求。2）利用“三元流動(dòng)理論”采用“三元流動(dòng)理論”作為水泵葉輪數(shù)學(xué)模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高水泵的效率。3）采用新型優(yōu)質(zhì)的涂料水泵的能量損耗包括容積損失、水力損失、機(jī)械損失。采用耐磨又能使材料表面光滑的優(yōu)質(zhì)涂料，可降低液體對(duì)葉輪外緣摩擦及泵殼間液體渦流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的輪阻損失，節(jié)省能量的損失。4）水泵機(jī)組的自動(dòng)控制及節(jié)能軟件的應(yīng)用水泵用電量是泵站的主要能源消耗，因此泵站的合理控制和科學(xué)管理，可大量的節(jié)省能源。目前“泵站目標(biāo)電耗設(shè)計(jì)測(cè)算軟件