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浅谈供水技术的发展与研究

来源: 作者: 发布于:2017/9/8 9:19:37 点击量:


    摘要:城市供水系统是城市发展的命脉,是保障人们日常生活、发展社会生产所不可缺少的物质基础,是经济社会发展的重要保证,具有重要的地位,随着自动化的快速发展和在各个领域的渗透,使基于自动化技术的水利工程建设和管理发展到了一个新的水平,并展示出了强劲的生命力和应用前景,所以对于供水技术的发展与研究是非常重要的。

    关键词:供水技术;发展与研究

    随着我国城市化进程和经济的发展,城市用水量不断增加,相应的排水量也大大增加,而用于城市供排水的费用甚至也增大到国民经济难以承受的程度,近年来我国大中小城市发展迅速,人民的生活质量不断提高,生活用水的质量也在提高,随之而来的出现的问题也就越来越多,所以本文就将对供水技术的发展与研究予以简单的阐述。

    1 城市供水系统目前普遍存在的问题

    随着城市供水事业不断发展,各种矛盾也相继凸现,遇到了许多共性的难题:一是城市水源短缺,面临严重的水源危机。仅以1996年为例,全国就有330个建制市出现不同程度缺水,其中严重缺水108个;在32个百万人口以上的特大城市中,有30个长期受缺水的困扰;二是地面水污染严重。据统计131条流经城市的河流中,属I、II类水体的有13条;属Ⅲ类水体的46条;属Ⅳ、V类水体的为72条,占到 54.9%;三是生产工艺落后,供水水质偏低。现有城市水厂的工艺可达到《生活饮用水卫生标准》的规定,但与欧美发达国家相比,水质偏低,并不能满足人们的要求;四是城市设施老化。供水设备长期超负荷运行,供水管道老化,管道锈蚀,供水保证率下降;五是国内各大城市都已注意到给水工程出现的各种问题,各自根据自身实际,正在实际制定和采取各种措施解决给水危机。六是水利部预测,到2030年,中国人口将达到16亿,届时人均水资源量仅有1750 m,在充分考虑节水情况下,预计用水总量为7000亿~8000亿m,要求供水能力比现在增长1300亿~2300亿m,全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限,水资源开发难度极大。

    2 恒压供水技术

    恒压供水的特点:一是供水量在短时间内变化大,这种变化在几个小时内甚至是几倍或十几倍;二是对供水压力的要求比较严格,供水的压力随供水的流量的变化而变化;三是供水的水流量受到水消耗量的控制,而水流量又是通过供水水泵的输出提供的。

    恒压供水系统的组成:本系统由三台水泵组成,包括执行机构、信号检测、PLC控制系统、变频器、人机界面等部分组成,其工作过程是:PLC首先检测排水管压力,将模拟量送到PLC控制器,与给定水压值比较后,控制变频器输出频率,调节水泵转速。

    恒压供水系统的理论:供水系统的扬程特性是以供水系统管路中的阀门开度不变为前提的,表明水泵在某一转速下扬程H与流量Q之间的关系曲线,在阀门开度和水泵转速都不变的情况下,其流量的大小主要取决于用户的用水情况,扬程H与用水流量Qu间的关系H=f(Qu),而管阻特性是以水泵的转速不变为前提,管阻特性反映了水泵的能量用来克服系统的水位及压力差、液体在管道中流动阻力的变化规律,如果由于流量的改变,将改变了在某一扬程下,供水系统向用户的供水能力,扬程特性曲线和管阻特性曲线的交点,则称为供水系统的工作点,在这一点,用户的用水流量Qu和供水系统的供水流量Qc处于平衡状态,此时供水系统既满足了扬程特性,也符合了管阻特性,系统稳定运行,在供水系统中,其转速控制是通过改变水泵电机的转速来调节流量,是通过改变水的动能改变流量,因此,扬程特性将随水泵转速的改变而改变,但管阻特性不变,变频调速供水方式属于转速控制,工作原理是根据用户用水量的变化自动地调整水泵电机的转速,使水管压力始终保持恒定。

    3 无负压供水技术

    随着中国城市化的进程,越来越多的城市出现了高层、超高层建筑,城市生活供水二次加压泵站已经是居民小区和城市高层建筑给水中不可缺少的组成部分,而目前国内二次加压供水模式主要有以下几种:比较老的建筑或生活小区一般采用地下水池加高位水箱的模式,比较新的建筑或生活小区一般采用气压给水或变频恒压给水模式,但以上几种供水模式中存在出厂水经管网输送到用户尤其是高层楼的用户水质二次污染严重,所以针对水质二次污染问题,现在越来越多新建建筑采用叠压(无负压)给水模式,此模式供水设备可直接与市政管网串联,可充分利用管网余压,节能效果显著,同时彻底杜绝了水质的二次污染问题。

    无负压是通过对自来水进水的流量、压力及用水的流量、压力双向多变量自动稳流平衡来实现的,而无负压给水设备则是直接利用自来水管网压力的一种叠压式供水方式,卫生、节能、综合投资小,安装调试后,自来水管网的水首先是进入稳流补偿器,并通过真空抑制器将罐内的空气自动排除,当安装在设备出口的压力传感器检测到自来水管网压力满足供水要求时,系统是不经过加压泵而直接供给的;而当自来水管网压力不能满足供水要求时,就检测压力差额,由加压泵差多少、补多少;当自来水管网水量不足时,空气就会由真空抑制器进入稳流补偿器破坏罐内真空,即可自动抽取稳流补偿器内的水供给,并且管网内不产生负压,无负压供水主要由无负压流量控制器、双向补偿器、能量存储器、稳压补偿罐、无负压控制柜、泵组、过滤器、倒流防止器等组成:对于无负压流量控制器,其时刻监测控制市政管网及补偿罐中的压力,当自来水压力不足时,无负压控制器就开始工作,以保证市政管网的水压不受影响,这样不仅保证了用户用水的安全稳定,同时确保了市政管网压力的稳定;对于双向补偿装置,储能与释放调节装置双向补偿可自动对自来水管网进行持续水量补偿,还可以对用户管网起到稳压补偿的作用,以确保该设备对自来水管网不产生负压,在供水低峰期,双向补偿器就开始工作,将水泵出口端的高压水引向高压腔继续补水,当液面逐渐上升,带压的氮气被挤压回能量储存装置内,这样就完成了低峰期给罐内补水的过程,当高峰期供水或市政管网压力下降时,能量存储装置就释放能量,挤压高压腔水向恒压腔补充,汇同恒压腔的市政水一同给用户补水,这样就完成了高峰期向用户补水的过程;对于能量储存器,其内置预压不溶于水的氮气,当高峰期供水时,其释放能量挤压高压腔水向恒压腔管网补水,充分利用能量守恒定律的原理,实现高峰期给用户补水,保证罐中的水能够最大程度的补偿到用户管网中,抑制负压产生,保证不对市政管网产生影响。

    无负压供水技术的运行原理:当管网进水量大于设备出水量时,调节罐满水,水泵通过调节罐从管网里吸水,当管网进水量小于设备出水量时,调节罐内的压力和液位开始下降,而当罐内压力低于大气压时,进/排气阀打开进气,防止罐内产生负压,当调节罐水位继续下降到设定的低液位时,水泵停止运行。

    4 变频供水技术

    变频供水技术以其节能、安全、供水高品质等优点,在供水行业得到了广泛应用,变频供水系统实现水泵电动机无级调速,依据用水量的变化(实现上为供水管网的压力变化)自动调节系统的运行参数,在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求,是当今先进、合理的节能型供水系统,其在实际应用中如何充分利用变频器内置的各种功能,对合理设计变频器速供水系统,降低成本、保证产品质量等有着重要意义。

    5 结语

    综上所述,本文对目前的几种常见的供水技术予以了简单的阐述,随着城市居民用水量的增多,很多问题也随之出现,所以我们还需要探索更多更新的供水技术。

    参考文献:

    [1]高湘.给水工程技术及工程实例.北京[M].化学工业出版社:2002.5

    [2]邬晓峰.PLC控制器和变频器技术在门机上的应用[EB/OL].2009

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