一种小区水压调节及漏损控制模拟系统

技术领域

本发明属于供水技术领域，具体涉及一种小区水压调节及漏损控制模拟系统。

背景技术

由于各个小区距离水厂的距离不同，考虑城市水厂供水半径大，压力一般根据最不利点最高时需水量进行设计。虽然部分城市已经开展厂级的日夜间的调压调度，但是距离水厂较近的小区、街道，压力仍然偏高；尤其在夜间用水低峰时，漏损水量占主导，压力仅会增加漏损水量，造成资源浪费。而现有技术中，大都是根据经验或历史数据来制定压力调节方案，造成压力调节方案与实际用水及漏损情况不匹配，无法最大程度地减少漏损量，提升供水企业效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小区水压调节及漏损控制模拟系统，该系统有利于模拟不同供水量、漏损量、产销差的小区供水，进而制定合理的调压降差方案。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种小区水压调节及漏损控制模拟系统，其特征在于，包括水泵机组、泵后总管、水平管、立管及控制系统，所述水泵机组经泵后总管连接水平管，所述水平管连接立管；所述水泵机组用于模拟市政供水水源，所述水平管用于模拟小区地面管，所述水平管上接出不同的电动阀及流量计，用于模拟不同小区的漏损情况，所述立管用于模拟用户供水立管，所述立管上接出不同的电动阀及流量计，用于模拟小区多层用户用水；所述泵后总管及各层用户端设有压力传感器，用于采集小区用户端的压力数据变化情况，作为小区调压的依据，所述泵后总管上还设有电动阀、流量计及可调式减压阀，通过可调式减压阀调节小区供水高低峰时的压力，调节压力范围通过拟合实际监测数据，提出调压方案。

进一步地，所述控制系统包括监控计算机和PLC控制器，所述PLC控制器与测量设备和执行机构连接，并通过通信网络与监控计算机连接，以接收监控计算机的指令，控制测量设备采集流量、压力数据，以及控制执行机构工作，所述测量设备包括各流量计和各压力传感器，所述执行机构包括水泵机组、可调式减压阀和各电动阀；所述PLC控制器一方面发送报警设定参数给测量设备，并获取各点的压力数据、流量数据、状态和开关变量，另一方面将获取的压力数据、流量数据、状态和开关变量上传给监控计算机；所述监控计算机显示时间、采集到的压力、流量数据和各个设备的工作状态，可连续设定流量控制值，并通过控制指令通过PLC控制器自动控制执行机构工作；所述监控计算机可对各个设备进行远程实时显示、检测，可对各个设备的历史数据进行存储分析，并进行相应的处理，可对系统的各个测控参数进行设置和控制。

进一步地，所述水泵机组在额定流量范围内工作，通过对其进行变频控制，调节模拟小区外市政管网的压力变化。

进一步地，所述水平管的不同位置上接出若干不同口径的水平支管，各水平支管上分别设有相应口径的电动阀及流量计，通过开关不同位置、口径的电动阀，模拟不同小区的不同漏损点分布、不同漏损形式及不同漏损量；所述漏损量根据不同小区的产销差进行拟合。

进一步地，所述立管的不同高度上接出若干分层支管，各分层支管分别连接若干用户支管，各分层支管上分别设有相应口径的电动调节阀，各用户支管上分别设有相应口径的电动阀及流量计，用于模拟具有小区多层用户用水，通过程序拟合小区用水量曲线，模拟不同小区的用水变化曲线。

进一步地，所述立管接出的电动阀及流量计模拟小区用户总用水量，不同时段累计开启台数根据小区总表5min供水量曲线进行拟合，实际供水量按一定比例进行缩放，且不超过水泵额定供水量。

进一步地，所述泵后总管及各分层支管上分别安装所述压力传感器，以采集可调式减压阀的前后压力值，并作为调压依据。

进一步地，通过可调式减压阀，结合不同小区外网压力变化、内网供水量及压力变化，制定小区压力模拟调节方案。

进一步地，通过压力调控，分析不同小区在未改造前，对管网漏损的损失及调压设施的成本进行分析，得出不同小区的调压经济合理性。

进一步地，通过模拟各流量计数据统计，分析小区用户在不同时段、不同产销差及漏损率的情况下，外网压力调节对于水司售水量、漏损量的综合影响，并制定最优的压力调节方案。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：提供了一种本发明小区水压调节及漏损控制模拟系统，该系统利用水泵机组模拟市政供水水源，水平管模拟小区地面管，水平管接出的电动阀及流量计模拟小区漏水点，立管模拟用户供水立管，立管接出的电动阀及流量计模拟小区用户用水，通过模拟各流量计数据统计，分析小区用户在不同时段、不同产销差及漏损率的情况下，外网压力调节对于水司售水量、漏损量的综合影响，并制定不同的压力调节方案。利用本系统可以实现不同调节方案比选，确定合理的小区压力调度方案，并作为水厂调压、泵站调压的补充。同时，由于小区调压暂未实施，本发明可以先行制定初步实施方案，并通过试验装置验证的方式，避免调压节能降耗方面未达到预想的经济预期。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图。

图2是本发明实施例的系统平面示意图。

图3是本发明实施例中控制系统示意图。

图中：1、水泵机组，2、DN50电动阀，3、DN50流量计，4、可调式减压阀，5、压力传感器，6、DN50普通阀门，7、DN15电动阀，8、DN20电动阀，9、DN25电动阀，10、DN32电动阀，11、DN15流量计，12、DN20流量计，13、DN25流量计，14、DN32流量计，15、自动排气阀，16、DN50电动调节阀，17、管堵，18、明沟雨水口。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、2所示，本实施例提供了一种小区水压调节及漏损控制模拟系统，包括水泵机组1、泵后总管、水平管及立管，所述水泵机组经泵后总管连接水平管，所述水平管连接立管；所述水泵机组用于模拟市政供水水源，所述水平管用于模拟小区地面管，所述水平管上接出不同的电动阀7-10及流量计11-14，用于模拟不同小区的漏损情况，所述立管用于模拟用户供水立管，所述立管上接出不同的电动阀7及流量计11，用于模拟小区多层用户用水；所述泵后总管及各层用户端设有压力传感器5，用于采集小区用户端的压力数据变化情况，作为小区调压的依据，所述泵后总管上还设有电动阀2、流量计3及可调式减压阀4，通过可调式减压阀调节小区供水高低峰时的压力，调节压力范围通过拟合实际监测数据，提出调压方案，包含调压时段、调压范围等。

所述控制系统包括监控计算机和PLC控制器，所述PLC控制器与测量设备和执行机构连接，并通过通信网络与监控计算机连接，以接收监控计算机的指令，控制测量设备采集流量、压力数据，以及控制执行机构工作，所述测量设备包括各流量计和各压力传感器，所述执行机构包括水泵机组、可调式减压阀和各电动阀；所述PLC控制器一方面发送报警设定参数给测量设备，并获取各点的压力数据、流量数据、状态和开关变量，另一方面将获取的压力数据、流量数据、状态和开关变量上传给监控计算机；所述监控计算机显示时间、采集到的压力、流量数据和各个设备的工作状态，可连续设定流量控制值，并通过控制指令通过PLC控制器自动控制执行机构工作；所述监控计算机可对各个设备进行远程实时显示、检测，可对各个设备的历史数据进行存储分析，并进行相应的处理，可对系统的各个测控参数进行设置和控制。

控制系统是整个小区水压调节及漏损控制模拟系统的控制中心，主要完成以下功能：数据采集：监控计算机自动发出各种查询命令，收集各个设备的历史和当前状态及发来的数据；数据处理：根据采集来的数据进行分析比较，做出判断，并根据设定的执行命令发送给执行机构；显示：集中显示出水总流量、漏损流量和各楼层流量和压力的相关信息。以工控PC机作为监控计算机机，存储能力大，工作速度快，实现友好的人机对话界面。

从整体的控制来看， PLC控制器的功能包括水泵变频控制、阀门开关控制、报警控制以及故障反馈；作业运行方式主要包括：手动运行、自动运行模式。在任何模式下，系统都需具有压力报警和液位报警功能，在监测到压力信号过大或水箱液位过低信号（超出系统设定的报警值）时，自动模拟系统进入关闭程序（等级最高）。

模拟调节时，PLC控制器控制每层的电动阀开度从而达到模拟用户随机用水状况。控制模式有：手动控制、智能随机控制，远程服务器端可以实时监控阀门状态和实时每层楼的压力和流量，以此为模块运行提供相关参数。

在模拟运行过程中，所述水泵机组在额定流量范围内工作，通过对其进行变频控制，调节模拟小区外市政管网的压力变化。所述水平管的不同位置上接出若干不同口径的水平支管，各水平支管上分别设有相应口径的电动阀及流量计，通过开关不同位置、口径的电动阀，模拟不同小区的不同漏损点分布、不同漏损形式及不同漏损量；所述漏损量根据不同小区的产销差进行拟合。所述立管的不同高度上接出若干分层支管，各分层支管分别连接若干用户支管，各分层支管上分别设有相应口径的电动调节阀16，各用户支管上分别设有相应口径的电动阀7及流量计11，用于模拟具有小区多层用户用水，通过程序拟合小区用水量曲线，模拟不同小区的用水变化曲线。所述立管接出的电动阀及流量计模拟小区用户总用水量，不同时段累计开启台数根据小区总表5min供水量曲线进行拟合，实际供水量按一定比例进行缩放，且不超过水泵额定供水量。所述泵后总管及各分层支管上分别安装所述压力传感器，以采集可调式减压阀的前后压力值，并作为调压依据。

通过可调式减压阀，结合不同小区外网压力变化、内网供水量及压力变化，制定小区压力模拟调节方案。

通过压力调控，分析不同小区在未改造前，对管网漏损的损失及调压设施（含测压装置）的成本进行分析，得出不同小区的调压经济合理性。

通过模拟各流量计数据统计，分析小区用户在不同时段、不同产销差及漏损率的情况下，外网压力调节对于水司售水量、漏损量的综合影响，并制定最优的压力调节方案。

通过提供的小区水压调节及漏损控制模拟系统的控制系统，获取到漏损和楼层各传感器反馈回来的压力信息和流量信息，从而根据反馈信息制定小区压力模拟调节方案，以实现对小区水压调节及漏损控制模拟系统进行实时且精确的控制，分析小区用户在不同时段、不同产销差及漏损率的情况下，外网压力调节对于水司售水量、漏损量的综合影响，并制定不同的压力调节方案。利用本系统可以实现不同调节方案比选，确定合理的小区压力调度方案。

下面结合附图1对基于本发明制定管网调压方案的实施过程进行说明。

步骤101：调试运行水泵、阀门、流量计均运行正常后。结合小区供水模式及实测数据进行逐项拟合，分别采集小区户表用水数据（5min）、总表流量变化数据（5min）、漏损量变化数据、最不利点压力数据、外网压力数据。

步骤102：当小区直供用户为1层时，关闭2~5层的编号为16的电动调节阀，通过控制1层用户端前的1个编号为16的电动调节阀开启度及1层用户端前的3个编号为7的电动阀开关，来模拟小区1层用户的用水工况，通过3个编号为11的流量计，计量每个出水管的实际出流量；当小区直供用户为2层时，关闭3~5层的编号为16的电动调节阀，通过控制1~2层用户端前的2个编号为16的电动调节阀开启度及1~2层用户端前的6个编号为7的电动阀开关，来模拟小区1~2层用户的用水工况，通过6个编号为11的流量计，计量每个出水管的实际出流量；以此类推，当小区直供用户为5层时，通过控制1~5层用户端前的5个编号为16的电动调节阀开启度及1~5层用户端前的15个编号为7的电动阀开关，来模拟小区1~5层用户的用水工况，通过15个编号为11的流量计，计量每个出水管的实际出流量。受限于装置所在办公楼，该实验装置可模拟5层直供的用户，其余类似本原理设计的装置，也应在本发明保护范围内。

步骤103：通过控制程序，调节1~5层用户端前5个编号为16的电动调节阀开启度，随机开启1~5层用户端前15个编号为7的电动阀开关，使总供水量曲线与模拟小区的户表用水数据曲线一致。小区用水量为Q1，模拟用户水量为Q1’，K1=Q1/Q1’。

步骤104：通过统计小区总表流量Q，对照总分表差，得出小区漏损水量Q2，并结合小区总表水量Q2及系数K1，计算出漏损水量Q2’，Q2’= Q2/ K1。通过控制编号为7~10的电动阀的开关，模拟漏损点，通过编号11~14的流量计计量漏损水量，漏损水量为Q2’。

步骤105：运行编号为1的水泵机组，水泵出流量Q’= Q1’+ Q2’，Q’应在水泵机组的额定流量范围内。水泵运行压力与小区实测外网压力相匹配，水泵供水量及运行时长根据1~5层用户端前15个编号为7的电动阀、水平管上8个编号为7~10的电动阀开启个数及时长确定。

步骤106：记录小区模拟工况下的供水量、漏损量、泵后压力、直供用户最不利点压力等数据，并与小区实测数据进行拟合比对，拟合完成后运行时间不少于24h。

步骤107：通过分析最不利点处编号为5的压力传感器压力数据（根据直供楼层不同，选择相应直供的最不利点），确定小区高峰供水时、平均时、低峰供水时的调压空间，并根据编号为3的流量计总水量曲线，制定不超过三个时段的调压方案。并通过编号为4的可调式减压阀分别进行三段调压、二段调压、一段调压并运行不少于24h。通过采集调压后的供水量、漏损量、泵后压力、直供用户最不利点压力等数据等，与原方案进行比对，并得出最优的调压方案。

步骤108：可结合不同小区的实测数据，并进行相应拟合，制定不同小区的调压方案，并进行比选，确定相对较优的方案。

步骤109：运行编号为1的水泵机组，采用恒压供水模式，分别通过控制1~5层用户端前15个编号为7的电动阀、水平管上8个编号为7~10的电动阀，设定高低峰用水量，使小区漏损率分别在10%，30%，50%。并记录上述三个工况的供水量、漏损量、泵后压力、直供用户最不利点压力等数据。

步骤110：在上述三个工况基础上，分别通过编号为4的可调式减压阀进行压力调节，并记录供水量、漏损量、泵后压力、直供用户最不利点压力等数据。结合可调式减压阀及测压装置的工程费用等，对不同漏损率、漏损量的小区调压进行技术经济分析比对。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。