CN114857498A - 一种供水管网阻力特征的确认方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及供水管网技术领域，提供一种供水管网阻力特征的确认方法，包括以下步骤：S1、安装流量计、第一压力表、水位计和第二压力表；S2、获取水厂送水泵站的进水池的水位标高W1，第一压力表的位置标高为W2，水在水厂送水泵站的供水管网内的流速为V2，第二压力表的位置标高为W3，水在用户测试端处供水管网内的流速为V3；S3、记录数据；S4、计算水厂送水泵站将水送到用户测试端测试点的总扬程、净扬程和管网阻力；S5、绘制管网阻力特征曲线；S6、根据管网阻力特征曲线，结合用户测试端的设计压力保证值P4，计算水泵运行需要的扬程，这样为供水泵站的精准调度提供可靠的依据，降低现有技术中的压力裕量，在保证正常供水的同时，降低能耗损失。
Description
技术领域
本申请属于供水管网技术领域，更具体地说，是涉及一种供水管网阻力特征的确认方法。
背景技术
城市供水系统由于居民、机关、企业等各种用户用水的随机性和不确定性，以及不同季节、不同气候和不同时段的用水需求的变化，加上城市建设的不断发展，新的楼盘、小区、企业等持续增加，旧的楼盘、小区、企业等不断改造，导致城市供水系统用水量不断变化，供水管网特征瞬息万变，采用常规方法，根本无法获得管网特征，从而合理调度水厂或加压泵站的运行。因此，基本只能凭经验，采取多留压力裕量的保守方法来调度泵站的运行，以保证供水需要，造成供水能耗和管网漏损率均长期居高不下，城市供水系统因此产生的能源及水资源的浪费非常巨大。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种供水管网阻力特征的确认方法，以解决现有技术中只能凭经验调节泵站运行而导致能耗高的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种供水管网阻力特征的确认方法，包括以下步骤：
S1、在水厂送水泵站端设有流量计、第一压力表、水位计；在用户测试端设有第二压力表；
S2、获取水厂送水泵站的进水池的水位标高W1，第一压力表的位置标高为W2，水在水厂送水泵站的供水管网内的流速为V2，第二压力表的位置标高为W3，水在用户测试端处供水管网内的流速为V3；
S3、记录数据，某一时刻第一压力表所得到的水柱高为P2,第二压力表所得到的水柱高为P3，同时记录该时刻泵站出水流量计所显示的送水流量数据；
S4、计算水厂送水泵站将水送到用户测试端测试点的总扬程、净扬程和管网阻力；其中，总扬程H＝P2+W2+V2 2/2g-W1；净扬程H0＝P3+W3+V3 2/2g-W1；管网阻力Hf＝H-H0＝(P2-P3)+(W2-W3)+(V2 2-V3 2)/2g；
S5、绘制管网阻力特征曲线，其中，送水流量为横坐标，管网阻力为纵坐标。
S6、根据管网阻力特征曲线，得到水流量和管网阻力的关系，根据实际水流量得到此时的管网阻力，再结合用户测试端的设计压力保证值P4，以及测得的W1和W3,按照公式H1＝P4+W3+Hf-W1计算出此时水厂送水泵站端的水泵运行需要的扬程。
在一个实施方式中，在供水管网中，其管径根据经济流速确定，管内的流速差忽略不计，此时管网阻力的公式简化为：Hf＝(P2-P3)+(W2-W3)。
在一个实施方式中，在步骤S3中，压力表上的数值换算成水柱高的数值关系为：0.01MPa＝1m。
在一个实施方式中，根据P3和P4的差值，得到水流量和管网阻力误差曲线，然后将管网阻力误差曲线与管网阻力特征曲线相叠加得到修正后的管网阻力特征曲线。
在一个实施方式中，流量计、第一压力表、水位计和第二压力表均通过通讯传输装置与数据处理系统连接。
在一个实施方式中，所述通讯传输装置为无线传输装置或有线传输装置。
本申请提供的供水管网阻力特征的确认方法的有益效果在于：与现有技术相比，本申请供水管网阻力特征的确认方法可以根据获得的管网阻力特征曲线计算出泵站需要的供水扬程，可以为供水泵站的精准调度提供可靠的依据，降低现有技术中的压力裕量，在保证正常供水的同时，降低能耗损失。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的供水管网结构示意图；
图2为本申请实施例中供水管网阻力特征曲线示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1和图2所示，现对本申请实施例提供的一种供水管网阻力特征的确认方法进行说明。该供水管网阻力特征的确认方法，包括以下步骤：
S1、在水厂送水泵站端设有流量计、第一压力表、水位计；在用户测试端设有第二压力表；附图1中的标号1表示水厂送水泵站端，2-N表示用户测试端。
S2、获取水厂送水泵站的进水池的水位标高W1(单位为m)；第一压力表的位置标高为W2(单位为m)；水在水厂送水泵站的供水管网内的流速为V2，第二压力表的位置标高为W3(单位为m)；水在用户测试端处供水管网内的流速为V3；其中，高度以共同基准面或海拔水平面为基准面。
S3、记录数据，某一时刻第一压力表所得到的水柱高为P2,第二压力表所得到的水柱高为P3，同时记录该时刻流量计所显示的送水流量数据；
S4、计算水厂送水泵站将水送到用户测试端测试点的总扬程、净扬程和管网阻力；其中，总扬程H＝P2+W2+V2 2/2g-W1；净扬程H0＝P3+W3+V3 2/2g-W1；管网阻力Hf＝H-H0＝(P2-P3)+(W2-W3)+(V2 2-V3 2)/2g；(单位为m)。
S5、绘制管网阻力特征曲线，其中，送水流量为横坐标，管网阻力为纵坐标。
S6、根据管网阻力特征曲线，得到水流量和管网阻力的关系，根据实际水流量得到此时的管网阻力，再结合用户测试端的设计压力保证值P4，以及测得的W1和W3,按照公式H1＝P4+W3+Hf-W1计算出此时水厂送水泵站端的水泵运行需要的扬程。其中，设计压力保证值P4是保证水能从水厂正常输送到用户的最低要求。H1与现有技术中采用压力裕量所得到的扬程之间的差值就是本实施例所节约的能量损耗。
在本实施例中，与现有技术相比，本申请供水管网阻力特征的确认方法可以根据获得的管网阻力特征曲线计算出泵站需要的供水扬程，可以为供水泵站的精准调度提供可靠的依据，降低现有技术中的压力裕量，在保证正常供水的同时，降低能耗损失。
在本实施例中，在供水管网中，其管径根据经济流速确定，管内的流速差忽略不计，此时管网阻力的公式简化为：Hf＝(P2-P3)+(W2-W3)。
在一个实施方式中，在步骤S3中，压力表上的数值换算成水柱高的数值关系为：0.01MPa＝1m。其具体换算过程为：设定一个长宽高各位1米的水立方,其质量为1000kg；根据牛顿第二定律(F＝ma):物体收到的重力为其质量乘以重力加速度：1000kg×9.8m/s2＝9800kg·m/s2＝9800N；压强计算：用物体收到的重力除以底面积(1平方米),压力就是9800N÷1m2＝9800Pa＝9.8kPa＝0.0098MPa≈0.01MPa；所以压力表数值与其水柱高度之间的换算近似为：每1m水柱高度的压力约为0.01MPa。当压力表的数值为0.02MPa时，水柱高为2m，以此计算水柱高度。
在本实施例中，根据P3和P4的差值，得到水流量和管网阻力误差曲线，然后将管网阻力误差曲线与管网阻力特征曲线相叠加得到修正后的管网阻力特征曲线。本实施例的目的在于，尽可能的使P3和P4相等，这样保证安全送水的同时，保证水泵运行能量达到最低。
在本实施例中，流量计、第一压力表、水位计和第二压力表均通过通讯传输装置与数据处理系统连接。数据处理系统可以是电脑处理系统，方便及时记录及更新数据，以便对管网阻力特征曲线进行及时更新。
在本实施例中，通讯传输装置为无线传输装置或有线传输装置，能保证数据的正常传输即可。
在本实施例中，管网阻力特征曲线根据一定的周期进行更新，保证数据处于最优状态。
由于不同季节、不同气候和不同时段的供水需求是不断变化的，而且，随着新的楼宇和新的工厂企业等建设，用水需求也在不断增加，管网阻力特征会持续变化，因此，管网阻力特征曲线也必须不断更新，才能持续保证泵站的良好运行。
为此，可以设定一个学习周期，按照上述方法，每个周期修正学习一次管网阻力特征曲线，总是按照最新的管网阻力特征曲线来确定泵站的运行方案。这个周期可以是一个星期、一个月或一个季度等。
在本实施例中，用户测试端的测试点的位置可以根据以下用户进行选择，第一，设置在重点供水保障区域的管网入口：如工作时段的工业园区、大型商务办公区、政府重要部门办公区等，节假日和非工作时段的大型居住小区、大型旅游商务区等；第二，最不利供水区域的管网入口：如城市地势最高、离供水泵站最远或其他低压区等；第三、其他需要重点监测的管网位置：如大型医院、重点军事设施、重点科研单位等。
在本实施例中，仅需要在泵站进水池安装水位计，在泵站及用户端分别安装压力表，水流量计本身属于泵站自带。这样需要的电子设备少，成本低，实施简单，但检测效果对节约能量有重大的帮助。
在本实施例中，该确定方法可以通过持续学习和修正获得对应于某个压力控制点的供水管网阻力特征曲线的全新方法，这样，当供水企业需要保证设定的某个压力控制点的压力时，就可以按照上述获取的管网阻力特征曲线计算出泵站需要的供水扬程，可为供水泵站的精确调度运行提供可靠的依据，可很好地改变供水泵站凭经验粗放运行，能耗高，漏损大的状况，同时更好地保证供水安全，从而获得十分巨大的经济和社会效益。
本实施例提供的确定方法已经在长沙银盆岭水厂、长沙县星沙供水公司应用，证明结果误差很小，可以满足水厂优化运行的需要。附图2中的管网阻力特征曲线图就是按照银盆岭水厂在麓谷压力控制点学习得到的。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种供水管网阻力特征的确认方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在水厂送水泵站端设有流量计、第一压力表、水位计；在用户测试端设有第二压力表；
S2、获取水厂送水泵站的进水池的水位标高W1，第一压力表的位置标高为W2，水在水厂送水泵站的供水管网内的流速为V2，第二压力表的位置标高为W3，水在用户测试端处供水管网内的流速为V3；
S3、记录数据，某一时刻第一压力表所得到的水柱高为P2,第二压力表所得到的水柱高为P3，同时记录该时刻泵站出水流量计所显示的送水流量数据；
S4、计算水厂送水泵站将水送到用户测试端测试点的总扬程、净扬程和管网阻力；其中，总扬程H＝P2+W2+V2 2/2g-W1；净扬程H0＝P3+W3+V3 2/2g-W1；管网阻力Hf＝H-H0＝(P2-P3)+(W2-W3)+(V2 2-V3 2)/2g；
S5、绘制管网阻力特征曲线，其中，送水流量为横坐标，管网阻力为纵坐标。
S6、根据管网阻力特征曲线，得到水流量和管网阻力的关系，根据实际水流量得到此时的管网阻力，再结合用户测试端的设计压力保证值P4，以及测得的W1和W3,按照公式H1＝P4+W3+Hf-W1计算出此时水厂送水泵站端的水泵运行需要的扬程。
2.如权利要求1所述的供水管网阻力特征的确认方法，其特征在于：在供水管网中，其管径根据经济流速确定，管内的流速差忽略不计，此时管网阻力的公式简化为：Hf＝(P2-P3)+(W2-W3)。
3.如权利要求2所述的供水管网阻力特征的确认方法，其特征在于：在步骤S3中，压力表上的数值换算成水柱高的数值关系为：0.01MPa＝1m。
4.如权利要求3所述的供水管网阻力特征的确认方法，其特征在于：根据P3和P4的差值，得到水流量和管网阻力误差曲线，然后将管网阻力误差曲线与管网阻力特征曲线相叠加得到修正后的管网阻力特征曲线。
5.如权利要求4所述的供水管网阻力特征的确认方法，其特征在于：流量计、第一压力表、水位计和第二压力表均通过通讯传输装置与数据处理系统电连接。
6.如权利要求5所述的供水管网阻力特征的确认方法，其特征在于：所述通讯传输装置为无线传输装置或有线传输装置。
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