袁澎，安合章，韓玉

（章丘市水務(wù)局，山東章丘 250200）

無負壓供水設(shè)備在水庫調(diào)水補源中的應(yīng)用

袁澎，安合章，韓玉

（章丘市水務(wù)局，山東章丘 250200）

闡述了無負壓供水設(shè)備在章丘市杏林水庫調(diào)水工程中的運用情況，并就該設(shè)備的運行效果進行了分析，供同類工程借鑒。

無負壓供水；杏林水庫；水庫調(diào)水；補源工程

無負壓供水目前在國內(nèi)外有了廣泛應(yīng)用，并且存在給水方式先進可靠、杜絕水質(zhì)污染、節(jié)約能源、節(jié)省投資、節(jié)省占地、節(jié)約水源等6大優(yōu)勢。傳統(tǒng)二次加壓給水方式中需設(shè)置水池或水箱，存在占地面積大、易產(chǎn)生水質(zhì)污染、施工時間長、日常維護管理麻煩，系統(tǒng)能耗大、水泵揚程高、運行噪聲高等缺點。無負壓供水是一種符合國家“節(jié)材、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)能、環(huán)?！钡摹八墓?jié)一環(huán)?！卑踩a(chǎn)品，同時具有技術(shù)先進、運行可靠、性能優(yōu)良、經(jīng)濟實用、安裝維護方便等優(yōu)點。

1 基本情況

杏林水庫屬中型水庫，總庫容1 301萬m3，大壩距章丘市城區(qū)9 mm，調(diào)水補源工程是將杏林水庫水源調(diào)入泉域內(nèi)的百脈泉公園和桃花山公園，同時向沿線工業(yè)園供水，以地表水置換地下水，達到補源目的。其中南線由濟青路分水口至城東工業(yè)園，長5 km，采用直徑500 mm的鋼筋混凝土管道，日供水8 000 m3。在2 km處建設(shè)無負壓供水泵站1座，項目2011年竣工，并投入運營。

2 無負壓供水設(shè)計

2.1 設(shè)備原理

無負壓供水設(shè)備又稱智能型管網(wǎng)接力升壓供水設(shè)備，設(shè)備原理是：系統(tǒng)設(shè)定一恒定壓力值，如果管網(wǎng)壓力高于設(shè)定壓力值時，壓力傳感器將管網(wǎng)壓力反饋給變頻控制柜，使水泵機組處于停機狀態(tài)，自來水可通過直供管路直接到達用戶管網(wǎng)對用戶進行供水。當(dāng)管網(wǎng)壓力變化或用戶管網(wǎng)用水量變化使管網(wǎng)壓力下降時，壓力控制器將管網(wǎng)壓力反饋給變頻控制柜中的PID控制器，通過PID控制器調(diào)整變頻器的輸出頻率，啟動水泵機組并調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速保持恒壓供水；如果不能滿足供水要求時，則變頻器將控制多臺工頻泵和變頻泵的啟停而達到恒壓變量供水的要求。

2.2 設(shè)備選擇

杏林水庫放水洞底高程95 m，正常蓄水位103.3 m，工業(yè)園地面高程128 m，為最大限度利用水庫水頭,在南線樁號2+000處設(shè)加壓泵站。按照技術(shù)先進合理、運行安全可靠、衛(wèi)生環(huán)保健康的原則，同時考慮一次性投資、占地面積、運行費用、日常維護管理、供水安全的情況，泵站占地面積1 200 m2，相對于蓄水池式泵站節(jié)約占地面積70%；工程選用一套JSGD360-76-37/3無負壓增壓穩(wěn)流供水設(shè)備保證整個系統(tǒng)的供水，系統(tǒng)配備型號為CDL120水泵4臺，3用1備，揚程75 m，單泵流量為120 m3/h。

2.3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1）數(shù)據(jù)的遠程監(jiān)測和處理功能。系統(tǒng)可把各檢測參數(shù)在相應(yīng)畫面和報表中顯示出來，準確、清楚、實時的顯示出水壓力、進水壓力、設(shè)定壓力、水泵電流、電壓、工作頻率、瞬時流量、累計流量、報警燈運行參數(shù)和運行狀態(tài)，同時可顯示動態(tài)畫面和實時。全中文頁面顯示，用電腦同時聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。與控制中心可用gprs無線方式進行數(shù)據(jù)上傳。PLC將數(shù)據(jù)處理完后，通過gprs模塊轉(zhuǎn)入無線網(wǎng)絡(luò)，并且再度發(fā)到上位機微機上顯示出來。

2）遠程控制功能。在中央控制室可控制現(xiàn)場設(shè)備的運行，全自動智能化的控制管理，實現(xiàn)人機對話，操作簡單，性能可靠。

3）自動報表生成及打印功能?？筛鶕?jù)需要，將統(tǒng)計分析后的報表進行系統(tǒng)生成，并可以打印。

4）報警功能。系統(tǒng)能根據(jù)預(yù)設(shè)的報警限值，在實測值超限發(fā)車報警提示，以便及時采取保護措施。分為進口壓力和出口壓力保護?？杀O(jiān)控畫面報警，可遠程語音撥號報警。

5）設(shè)備升級。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)開放，擴展方便，靈活，可升級，可功能擴展。

2.4 水泵設(shè)計

1）集散控制模式。加壓泵站采用集散控制模式，可實現(xiàn)三節(jié)控制方式，即遠程控制、現(xiàn)場觸摸控制、手動控制。

2）保證用戶管網(wǎng)供水壓力恒定。設(shè)備運行前，設(shè)定管網(wǎng)壓力后，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定值和壓力傳感器采取的聯(lián)網(wǎng)實際壓力信號，采用一臺變頻調(diào)速泵配合兩臺恒速泵的運行模式，自動調(diào)整加壓泵中恒速泵的啟動臺數(shù)和調(diào)速泵的轉(zhuǎn)速，在較高精度范圍能保證管網(wǎng)壓力恒定。

3）水泵運行方式。水泵運行方式采用無沖擊轉(zhuǎn)換功能，系統(tǒng)運行后，無論用水量如何改變都可保持管網(wǎng)壓力非常穩(wěn)定，增減水泵切換時平穩(wěn)、快速管網(wǎng)不會短時間失壓的現(xiàn)象，設(shè)備運行平穩(wěn)從而增強了設(shè)備的使用壽命。

4）自動倒泵功能。為防止某臺水泵長期運轉(zhuǎn)或長期不運轉(zhuǎn)，由PLC控制幾臺水泵定期輪換作為主泵運轉(zhuǎn)。

5）設(shè)備故障。如果一臺水泵因緊急故障導(dǎo)致停機，系統(tǒng)自動進行故障隔離并及時語音報警通知維修，自動開啟備用水泵，確保正常。電機電流超過安全設(shè)定值，會做緊急停機處理并報警。

2.5 無負壓設(shè)備設(shè)計

1）根據(jù)負壓聲場條件，采取智能化控制技術(shù)，根據(jù)進水管網(wǎng)要求，自動調(diào)節(jié)設(shè)備運行工況，保證設(shè)備運行可靠，絕對不產(chǎn)生負壓；進水管網(wǎng)壓力在設(shè)定保護壓力以上運行時，設(shè)備正常供水；當(dāng)進水管網(wǎng)壓力在設(shè)定保護壓力以下并持續(xù)降低時，設(shè)備自動采集進水管網(wǎng)的壓力數(shù)據(jù)信號來自動調(diào)節(jié)出水官網(wǎng)的供水壓力值，延長供水時間，來達到進水管網(wǎng)負壓的目的。當(dāng)管網(wǎng)壓力進一步降低到零和完全斷水時，通過穩(wěn)流罐里的儲存水維持3 min的供水后停止運行，使設(shè)備在滿足管網(wǎng)制約條件下平滑、穩(wěn)定的調(diào)節(jié)水泵出口流量，最大限度的滿足用戶用水要求。

2）當(dāng)進水管網(wǎng)停水壓力為零或停水時，為了保證穩(wěn)流罐的水充分利用，負壓吸收器自動打開吸入空氣，為了保證吸入的純凈的空氣對水源無污染，在負壓吸收器吸入口假裝鈉米過濾器，充分過濾細菌與灰塵，當(dāng)進水管來水時空氣再從罐中經(jīng)過過濾網(wǎng)排出，利用往復(fù)式的原理來反復(fù)沖洗過濾網(wǎng)打到長期免維護的功能。無負壓變頻供水設(shè)備停機后，可通過旁通管路自動進行自來水的常壓供水，且不得影響泵站設(shè)備維修。

3）供水視窗系統(tǒng)功能齊全，控制系統(tǒng)采用新技術(shù)新設(shè)備，保證設(shè)備使用壽命，柜體內(nèi)溫度調(diào)節(jié)器采用自動空氣風(fēng)扇，現(xiàn)場可監(jiān)測穩(wěn)流罐液位，且低液位時，無負壓變頻供水設(shè)備自動停機并報警?；謴?fù)液位高度后，自動開機，實現(xiàn)全程自動化控制與保護。

3 設(shè)備運行效果及經(jīng)驗

設(shè)備安裝調(diào)試完成后，經(jīng)過試運行效果明顯。設(shè)備全密封運行，異物不會進入系統(tǒng)，不會積存污物，可保證從水庫輸送至用戶管網(wǎng)過程中不會受到二次污染，能充分利用原有管網(wǎng)壓力的基礎(chǔ)上疊加所需的壓力，差多少補多少，可充分利用管網(wǎng)的余壓，運行能耗低，節(jié)能效果顯著。由于加壓泵的選型較小，而且采用多泵制，在用水低峰期一臺泵已滿足用水需求，用水高峰時才會啟動其他泵，因此，設(shè)備運行過程中能耗非常低，降低了運行成本。變頻調(diào)速無負壓增壓供水設(shè)備可成套供應(yīng)用戶，現(xiàn)場只需聯(lián)接進出水管，施工周期短，安裝簡單。并且本設(shè)備占地面積小、停電可維持供水，因為不需要建水池或水箱，大大節(jié)約了占地面積，在停電時加壓泵雖停止工作，但高差較低位置能繼續(xù)進行供水。設(shè)備控制系統(tǒng)先進，能自動排除故障，可手動操作應(yīng)急備用，安全系數(shù)高。

（責(zé)任編輯 趙其芬）

TU991

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1009-6159（2014）-11-0044-02

袁澎（1983—），男，助理工程師