给水管网系统节能技术研究和应用

摘要

供水管网是供水企业输送水的主要载体，科学的管理和维护质量直接影响供水企业的经济效益和未来的发展，直接关系着人民生命和财产的安全。随着国内城市化进程的快速发展，供水能耗大大增加，管网运行成本提高，因此供水系统的节能降耗成为供水企业面临的重要研究课题。 给水管网系统是一个由泵站、管道以及阀门等水力要素组成的大型复杂网络系统，而且随着管网的更新、改造，其复杂度越来越大。给水管网系统由泵站加压经管网配水至用户或者调节构筑物，故本论文围绕泵站、管网和调节构筑物的节能设计和运行两方面进行的技术研究，在输水管网的各个环节的上做到节能降耗。主要内容包括： (1)泵站设计：获取准确、充分的相关设计资料，进行合理选型、工况校核，在满足工况的情况下使设计的运行能耗最低； (2)管网设计：通过管网水量预测、管网系统造价分析优化和管网水力计算使管网投资和运行费用经济合理； (3)构筑物设计：主要包括地理位置的选择、容积大小的设计以及数量的确定三部分。 通过在管网运行中的合理调度，能够实现安全经济合理的运行。主要包括： (1)泵站运行和优化调度节能：水泵的工况点调节方法有：变速调节、变径调节(车削调节)、闸阀调节：优化调度是水泵的优化组合运行。 (2)管网运行调度节能：通过分析供水管网压力分布，优化管网压力，检查多余服务压力或低压区域。将供水管网抽象为数学模型，分析其系统特性，为水厂生产调度和改扩建提供可靠的依据。 (3)构筑物调度：通过合理调度水箱、水库和水塔等调价构筑物的进水时间和出水量，充分发挥它们的压力调节和水量调节的作用。 本研究成果在上海市自来水奉贤有限公司的给水管网系统中进行了应用研究。具体包括： (1)二水厂二泵站3＃泵变频调速运行满足淡季时供水要求；6＃泵叶轮切削6％后即可满足高峰时的供水要求；同时可以通过优化组合调度满足供水需求。 (2)使用EPAnet水力计算软件对2010年集约化输水系统进行计算，结果是满足各工况和远期最大时用水要求；通过对SCADA系统的实时数据、历史数据进行分析，及时调整水厂的出厂水压力，在满足供水服务压力的前提下，降低出厂压力；同时还可以对突发事件即时响应，提高了服务质量。 (3)合理调度水箱和水池的进出水时间和水量，确保管网压力的情况下实现节能降耗。 上海市自来水奉贤有限公司采用的相应节能技术尤其是泵站变频调速、切削换轮运行及管网压力优化调度节能效果十分可观，也是当前自来水公司节能的主要方式，故这些技术的应用也为其他自来水公司的节能降耗工作提供参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章课题研究目的和意义

1.1我国管网输水现状

1.1.1供水发展现状

1.1.2供水水质现状

1.1.3供水漏损现状

1.1.4供水企业成本

1.2我国能源及管网输水能耗概况

1.3课题研究的内容

1.4课题研究的目的和意义

1.4.1节能减排

1.4.2可持续发展

1.4.3管网能耗的重要价值

第2章课题研究国内外现状

2.1课题研究现状

2.1.1泵站能耗

2.1.2管网能耗

2.1.3调节构筑物

2.2输水节能研究存在的问题和主要发展趋势

2.2.1泵站节能研究存在的问题和主要发展趋势

2.2.2管网输水能耗研究存在的问题和主要发展趋势

2.2.3调节构筑物能耗研究存在的问题和主要发展趋势

第3章给水管网耗能理论

3.1给水管网能耗理论基础

3.1.1给水管网布置

3.1.2供水方式

3.1.3流量和水头损失的关系

3.1.4管网计算的基础方程

3.1.5管道特性曲线和水泵特性曲线

3.2给水管网能耗分析

3.2.1泵站的供水能量分析

3.2.2输水管网的供水能量分析

3.2.3调节构筑物的能量分析

第4章能量效率分析和节能技术研究

4.1传统设计方法存在的问题

4.2能量效率分析

4.2.1泵站

4.2.2管网

4.2.3调节构筑物

4.3节能方案构成

4.3.1泵站

4.3.2管网

4.3.3调节构筑物

第5章管网节能设计和运行技术研究

5.1管网输水节能设计研究

5.1.1泵站

5.1.2输水管网

5.1.3调节构筑物

5.2管网输水节能运行技术研究

5.2.1泵站

5.2.2输水管网

5.2.3调节构筑物

第6章上海市自来水奉贤有限公司案例分析

6.1上水奉贤公司能耗分析

6.1.1泵站电耗

6.1.2水厂电耗

6.2节能设计和运行技术应用实例

6.2.1泵站

6.2.2输水管网

6.2.3调节构筑物

6.3本章结语

第7章结论与展望

7.1结论

7.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果