供水系统的运营优化与节能降耗

供水系统的运营优化与节能降耗1项目公司供水节能远景目标 12加强北京供水经济调度工作 23降低管网漏损技术与应用 34节能降耗 55降低水厂药量的消耗 81项目公司供水节能远景目标节能降耗主要体现在节省能耗、降低漏耗和药耗三方面。保证生产保证供水量是项目公司的首要任务，但正常生产必须兼顾生产成本，使生产运行在经济合理状态，因此节能降耗工作是项目公司认真考虑并解决的问题。经济运行模式是建立在对城市供用水的特征进行认真分析基础上的，北京市的生活用水比例约占70%，工业、商业及其它种类用水比例较低，是较典型的生活型城市，用水峰谷时段较明显，因此科学合理调度调整不同用水时段的管网压力和供水量是节能降耗的主要手段之一。北京市的供水以南渡江地面水为主，部分地下井水补充压力，而井水直接进入管网并列运行，因此属于多水源供水性质，在管网的优化设计、科学管理和合理调度也具有重要的节能降耗意义。节能涉及各个环节、各个方面，电耗是否合理主要决定于供水管网是否合理、机泵（包括电器设备）是否高效以及运行调度是否优化。（1）目前供水行业现状根据对国内的部分水厂配水泵机组能耗的调查结果，除个别水厂运行情况良好，水泵机组基本上在高效区运行，而大部分水厂运行状况不佳，距离目标综合单位电耗Qmin及目标电耗Wmin尚有很大距离。（2）项目公司供水节能远景目标考虑到供水单耗和供水综合单位电耗G的特点，供水综合单位电耗G只与水泵机组运行效率有关，因此该指标对于各个供水企业，都可以适用，而不需要考虑供水压力、流量等因素的影响，因此建设部有关方针政策建议将供水综合单位电耗G作为2010年发展规划及2020年远景目标的控制指标，而供水单耗W可作为各供水企业进行技术改造及结果评定的依据。项目公司2020年供水综合单位电耗目标：340kWh／(km3·MPa)，并在特许经营期内在此基础上逐步降低。2加强北京供水经济调度工作经济调度是在现有设备条件下，在保持服务压力的前提下，通过合理运行水泵等设备，使电耗（或成本）降到最低。（1）调度的主导思想首先是保证（或尽量达到）需要的服务压力。因此必须使控制服务的控制点（一般在管网远端的管道上）的压力维持在一定数值，使各点服务压力能满足要求。其次，在该控制点压力过高时应降低出厂压力以求实际节能。即使该时机泵运用效率有所降低，但只要不影响设备安全也无妨。因此要考核该控制点压力幅度的合格率，低于该值说明服务压力不够，高于该值的一定数（一般可在控制点压力基础上再加2－3m水头），则认为已浪费电能。控制点的规定值可按不同季节和日夜的需要而有所不同。（2）基本调度方法考虑到建立管网模型需要的数据、设备、技术、投资以及可能得到的效果等因素，近年内调度的基本方法仍是以遥测管网控制点压力为前提，通过测定弄清水泵特性，进行不同调度方案的比较，逐步接近优化。北京属于多水源管网，地表水源、地下水源并用，仍需象单水源那样维持好远端或控制点的压力幅度，在此条件下开经济水泵。在多水源供水交界处需增设控制点，然后在维持两个水源远端控制点及交界处控制点压力前提下，进行两个水源不同出水量的调度方案比较，并逐步找出不同供水分配情况下两个水源的经济调度方案。此时其中一个水源的控制点如超过压力幅度证明是经济的话应采用该调度方案。如几个水厂的进水电耗不同，则方案比较时应包括进水电耗；如混凝剂等消耗不同也应包括混凝剂等差价因素。在积累数据较多的情况下，将来要研究建立管网数学模型。确立微观数学模型前首先要评价模型的精度，主要是管网结构以及各区用水掌握的精度。微观模型简化管网，不宜简略太多，以免过于失真。如果按前述调度方案已积累相当经验的情况下，可先探索研究建立宏观模型。（3）加强经济调度工作通过调度室遥测管网终端、增压泵站前、多不源（包括水库泵站）的供水分界处、地面标高特别高处等测点的控制压力以及其他必要数据。同时遥测各测点的管网服务压力，按上述原则逐日分析压力变化情况调整泵站运行。现有供水调度遥测系统的要逐步完善以达到经济调度要求。（4）调度工作的目标是现有管网和泵站条件下求得最佳的经济运行为消除不利因素，调度要善于发现管网薄弱或不合理环节以及泵站中不经济的机泵，从而提出问题。公司可组织有关部门共同研究并采取必要的改造措施，这也是真正实现经济调度的另一个重要方面。北京市是一个生活型用水城市，生活用水比例超过65%，商业饮食用水比例约占20%，而工业、建筑、园林及特种用水比例仅占10%左右。用水峰谷时段较明显，因此科学合理进行生产和管网调度显得尤为重要。用水高峰时段提高管网压力，增加供水量，安全供水，同时也有利于销售量的增加。而深夜用水量极少，多供出的水量有相当一部分漏了，因此，夜间控制管网压力有利于降低管网漏损率。项目公司将拟订水厂及管网调度方案，并与设备的技术改造计划相协调，使方案更易于实施，可操作性更强。3降低管网漏损技术与应用北京管网的漏损状况同我国大多数城市一样，不容乐观。水资源大量的流失，增加企业的制水成本和供水设施建设费用。根据历年的统计，北京市供水管网漏损率超过20%，与全国中等以上城市相比，处于中上水平，漏损状况比较严重，造成北京市水资源的部分流失，这直接增加了企业的制水成本和供水设施的建设费用。因此，项目公司将在管网的规划、设计、施工、管理及供水计量等方面加强工作。为了加强城市供水管网漏损控制，统一评定标准，建设部于2002年颁布了《城市供水管网漏损控制及评定标准》。北京水司应为达到该标准而努力。（1）改进供水系统运行管理降低管网漏损率，需要改进供水系统运行管理，主要从计量管理、管网管理和用水管理三个方面进行：1）计量管理计量管理是指对在供水管网中使用的水表、流量计等计量仪器制定完整的管理和更新制度。供水企业出厂水计量工作应符合《城镇供水水量计量仪表的配备和管理通则》的规定。2）管网管理供水企业要详细掌握管网的现状，建立完整的管网资料库。同时加强供水系统管网的巡检养护和维修工作，要做好主动渗漏控制、压力控制、维修速度质量控制及管道安装管理方面的工作。3）用水管理用水管理主要是加强对用户水表和私接水的管理。（2）检漏是关键降低漏损的关键是及时发现漏水和修复漏水，特别是及时发现不冒出地面的暗漏。合理选择检漏的方法：检漏方法分为主动检漏和被动检漏两种方法，项目公司将积极采用主动检漏法。项目公司将合理选择检漏周期：用音听检漏法宜半年到两年检查一次；用区域检漏法宜一年半到两年半检查一次；对埋在深土中的管道，用被动检漏法宜半个月到三个月检查一次。检得漏水时要及时的修复。项目公司将配备具有良好性能的听测仪器，周期性对供水管区的管网进行检漏，一般要求一个季度循环一次。对局部地区突发性不明原因的管网压力降低，供水量与用水量有明显出入等情况，应加强暗漏的检测检修工作。（3）管网改造是长远性根本措施管网改造可减少爆管和漏水频率，改善管网的水质，增加输水能力，项目公司将根据北京城市供水管网发展规划逐步地更新改造旧的管网。此项工作完成后，可减少爆管和漏水频率，改善管网水质，增加输水能力。特别强调管网改造的重点应在旧城区老损严重的区域和那些因规划布局不合理的管网、因用户用水量增加容量小的管网、影响水质的枝状管网。通过水力计算进行管网平差工作，确定管网水经济流速。项目公司将在2008年前投入相应资金开展这项工作。推广应用内壁光滑的管材，降低水损，节省能耗。4节能降耗（1）泵站节能规范规定泵站设计水量的确定，是满足用户的高时水量、水压的要求，如果简单的依据该条件确定水泵的工况，就会造成能源的浪费，因为在一年中出现高日高时的情况很少，很长的时间水泵不能在高效区运行。因此设计人员应深入调查供水区域的供水特点，并认真吸收供水企业技术人员的实际运行经验，首先找好该区域经常出现的运行工况，以该工况点确定所选水泵的高效区。同时为了满足管网水量水压的变化，可选择不同扬程的水泵组合（台阶泵）或采用调速水泵。机泵的效率直接影响到节能效果，因此在进行泵站设计时，应该选择高效率的水泵和配备高效率的电机。（2）水泵调速设施的应用城市供水管网的水量是变化的，而且有时变幅很大，因此供水系统也就必须随之进行水量的调节。调节流量一般有三种方式：一是改变阀门开度调节流量，这样大量能量消耗在阀耗上，一般不宜采用；二是设大小流量的水泵调节流量，使水泵运行在（或接近）高效区内；三是采用变速调节，这种方式不一定节能，但方便管理。要进行能耗、投入的方案比较，井进行方案优化，以降低能耗提高经济效益。目前工程上采用的调速技术有下面三种：1）变频调速2）串级调速3）斩波内馈调速技术北京水司已在2003年完成了对米铺水厂的第一步的节能方案（泵房），对1#、3#、6#机组更换叶轮使单耗降低约40度/千吨水。项目公司将继续深化此方面的工作，计划对2#、5#机组进行变频调速改造。一旦完成将使水泵处在经济合理安全可靠运行状态下，节省能耗，同时对全市供水调度的科学合理性提供手段和条件。对市区一些加压车间，项目公司将选择应用高效率的水泵，并配备高效率的电机。同时应在2007年确定不同区域地下水位高低、对位调整地下井水扬水管的长度，使水位、泵扬程、泵流量、扬水管的长度等因素与深井所在区域需要的供水服务压力得到科学合理的结合和配置。（3）提高水泵的效率，实现节能1）水泵叶轮的切削技术切削叶轮就是把水泵叶轮的外径切削得小一些，切削后水泵的特性曲线也随之变化（即Q、H、N），根据需要计算切削量，使切削后水泵的性能更符合运行的要求。2）利用“三元流动理论”采用“三元流动理论”作为水泵叶轮数学模型进行设计，提高水泵的效率。3）采用新型优质的涂料水泵的能量损耗包括容积损失、水力损失、机械损失。采用耐磨又能使材料表面光滑的优质涂料，可降低液体对叶轮外缘摩擦及泵壳间液体涡流运动产生的轮阻损失，节省能量的损失。4）水泵机组的自动控制及节能软件的应用水泵用电量是泵站的主要能源消耗，因此泵站的合理控制和科学管理，可大量的节省能源。目前“泵站目标电耗设计测算软件