無負壓供水設備在水庫調水補源中的應用

袁澎，安合章，韓玉

（章丘市水務局，山東章丘 250200）

無負壓供水設備在水庫調水補源中的應用

袁澎，安合章，韓玉

（章丘市水務局，山東章丘 250200）

闡述了無負壓供水設備在章丘市杏林水庫調水工程中的運用情況，并就該設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；水庫調水；補源工程

無負壓供水目前在國內外有了廣泛應用，并且存在給水方式先進可靠、杜絕水質污染、節約能源、節省投資、節省占地、節約水源等6大優勢。傳統二次加壓給水方式中需設置水池或水箱，存在占地面積大、易產生水質污染、施工時間長、日常維護管理麻煩，系統能耗大、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“節材、節地、節水、節能、環保”的“四節一環保”安全產品，同時具有技術先進、運行可靠、性能優良、經濟實用、安裝維護方便等優點。

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9 mm，調水補源工程是將杏林水庫水源調入泉域內的百脈泉公園和桃花山公園，同時向沿線工業園供水，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 無負壓供水設計

2.1 設備原理

無負壓供水設備又稱智能型管網接力升壓供水設備，設備原理是：系統設定一恒定壓力值，如果管網壓力高于設定壓力值時，壓力傳感器將管網壓力反饋給變頻控制柜，使水泵機組處于停機狀態，自來水可通過直供管路直接到達用戶管網對用戶進行供水。當管網壓力變化或用戶管網用水量變化使管網壓力下降時，壓力控制器將管網壓力反饋給變頻控制柜中的PID控制器，通過PID控制器調整變頻器的輸出頻率，啟動水泵機組并調節水泵轉速保持恒壓供水；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處設加壓泵站。按照技術先進合理、運行安全可靠、衛生環保健康的原則，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約占地面積70%；工程選用一套JSGD360-76-37/3無負壓增壓穩流供水設備保證整個系統的供水，系統配備型號為CDL120水泵4臺，3用1備，揚程75 m，單泵流量為120 m3/h。

2.3 計算機監控系統設計

1）數據的遠程監測和處理功能。系統可把各檢測參數在相應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、報警燈運行參數和運行狀態，同時可顯示動態畫面和實時。全中文頁面顯示，用電腦同時聯網監控。與控制中心可用gprs無線方式進行數據上傳。PLC將數據處理完后，通過gprs模塊轉入無線網絡，并且再度發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場設備的運行，全自動智能化的控制管理，實現人機對話，操作簡單，性能可靠。

3）自動報表生成及打印功能。可根據需要，將統計分析后的報表進行系統生成，并可以打印。

4）報警功能。系統能根據預設的報警限值，在實測值超限發車報警提示，以便及時采取保護措施。分為進口壓力和出口壓力保護。可監控畫面報警，可遠程語音撥號報警。

5）設備升級。本系統結構開放，擴展方便，靈活，可升級，可功能擴展。

2.4 水泵設計

1）集散控制模式。加壓泵站采用集散控制模式，可實現三節控制方式，即遠程控制、現場觸摸控制、手動控制。

2）保證用戶管網供水壓力恒定。設備運行前，設定管網壓力后，系統根據設定值和壓力傳感器采取的聯網實際壓力信號，采用一臺變頻調速泵配合兩臺恒速泵的運行模式，自動調整加壓泵中恒速泵的啟動臺數和調速泵的轉速，在較高精度范圍能保證管網壓力恒定。

3）水泵運行方式。水泵運行方式采用無沖擊轉換功能，系統運行后，無論用水量如何改變都可保持管網壓力非常穩定，增減水泵切換時平穩、快速管網不會短時間失壓的現象，設備運行平穩從而增強了設備的使用壽命。

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

5）設備故障。如果一臺水泵因緊急故障導致停機，系統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定值，會做緊急停機處理并報警。

2.5 無負壓設備設計

1）根據負壓聲場條件，采取智能化控制技術，根據進水管網要求，自動調節設備運行工況，保證設備運行可靠，絕對不產生負壓；進水管網壓力在設定保護壓力以上運行時，設備正常供水；當進水管網壓力在設定保護壓力以下并持續降低時，設備自動采集進水管網的壓力數據信號來自動調節出水官網的供水壓力值，延長供水時間，來達到進水管網負壓的目的。當管網壓力進一步降低到零和完全斷水時，通過穩流罐里的儲存水維持3 min的供水后停止運行，使設備在滿足管網制約條件下平滑、穩定的調節水泵出口流量，最大限度的滿足用戶用水要求。

2）當進水管網停水壓力為零或停水時，為了保證穩流罐的水充分利用，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，當進水管來水時空氣再從罐中經過過濾網排出，利用往復式的原理來反復沖洗過濾網打到長期免維護的功能。無負壓變頻供水設備停機后，可通過旁通管路自動進行自來水的常壓供水，且不得影響泵站設備維修。

3）供水視窗系統功能齊全，控制系統采用新技術新設備，保證設備使用壽命，柜體內溫度調節器采用自動空氣風扇，現場可監測穩流罐液位，且低液位時，無負壓變頻供水設備自動停機并報警。恢復液位高度后，自動開機，實現全程自動化控制與保護。

3 設備運行效果及經驗

設備安裝調試完成后，經過試運行效果明顯。設備全密封運行，異物不會進入系統，不會積存污物，可保證從水庫輸送至用戶管網過程中不會受到二次污染，能充分利用原有管網壓力的基礎上疊加所需的壓力，差多少補多少，可充分利用管網的余壓，運行能耗低，節能效果顯著。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，設備運行過程中能耗非常低，降低了運行成本。變頻調速無負壓增壓供水設備可成套供應用戶，現場只需聯接進出水管，施工周期短，安裝簡單。并且本設備占地面積小、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進行供水。設備控制系統先進，能自動排除故障，可手動操作應急備用，安全系數高。

（責任編輯 趙其芬）

TU991

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1009-6159（2014）-11-0044-02

袁澎（1983—），男，助理工程師