1、疊壓供水技術分析及其運行對疊壓供水技術分析及其運行對市政管網的影響研究市政管網的影響研究供水公司中區銷售營業部2013年7月1前言前言2 目前公司經清水池或水罐儲水二次加壓供水的加壓站有7座，總供水量8萬m3/d，無負壓供水設備15套，僅有孤島水廠的二次加壓配備有完備的消毒設施。 新的二次供水技術規程CJJ140-2010于2010年10月1日發布實施，在安全衛生、節能環保等方面提出了更高的要求，明確要求供水水質必須符合現行國家標準生活飲用水衛生標準GB5749的要求。 本文通過對二次供水設施資料的整理和污染事故分析研究，結合工作實際總結出設計不規范、儲水池(箱)結構不合理、管理不完善等影響水

2、質污染的主要原因，并介紹了各種常見二次加壓設備的應用和特點，介紹了疊壓供水的原理和運行特性，并與傳統的二次供水方式進行能耗的對比分析。通過實驗和建模分析疊壓供水設備對市政管網的影響。并提出疊壓供水設備的技術特性及應用范圍。 同時根據西區銷售營業部2012年完成的勝興加壓站疊壓供水的改造取得的效益和存在的問題進行統計分析，提出二次加壓設備改造技術關鍵點。 目目 錄錄 項目來源項目來源1 1疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究3 3二次供水方式簡介及能耗分析二次供水方式簡介及能耗分析2 2二次供水工程改造二次供水工程改造4 4研究結論研究結論5 53一、項目來源

3、一、項目來源隨著城市規模的擴大，高層建筑數量的增加，原有的城市供水系統越來越不能滿足用水單位的水壓、水量的需求，二次供水方式應允而生并迅速發展。經過多年的發展，二次供水為社會經濟發展和人民生活水平的提高起到了積極的作用；傳統二次供水方式均具備一定的調蓄功能，供水具有一定的安全穩定性，但是，由于二次供水方式增加了水體與外界環境直接接觸的機會，也增加了水質二次污染的機會，成為影響飲用水安全的一個重要方面。近年來，二次供水水質污染事故時有發生，產生了不良影響，嚴重威脅著人們的身體健康，逐步引起來人們的重視，加強二次供水安全方面的研究成為安全供水的重要內容。4一、項目來源一、項目來源5通過對二次供水設

4、施檢查資料和對一系列水質污染事件的研究、分析，結合工作實際總結出了二次供水水質污染的四個主要原因：設計不規范水池、高位水箱施工質量不過關儲水池(箱)結構不合理管理不完善一、項目來源一、項目來源6設計設計不不規規范范主要表主要表現現形式形式二次供水的管線與消防用水管線、工業用水管線連接。儲水池(箱)的溢水管和排水管直接與下水道管線連接。儲水池(箱)的出水無防止二次污染的消毒設施；消防和飲用水共用一個儲水池(箱)，容積過大，水的循環周期太長，停留時間過長，易滋生細菌。儲水池(箱)人孔位置很不合理，造成檢修和清洗都很不方便。一、項目來源一、項目來源7貯水池、水箱未按要求施工及驗收從而間接導致水質的二

5、次污染問題并不罕見。管道接口密封不嚴、泄水管和溢流管與排水管道錯接、貯水池防滲處理質量不過關等因素均可導致水質的二次污染問題，因此施工驗收質量不可忽視。水池、高位水箱施工質量不過關水池、水箱的選材不當，貯水池、水箱中的制作材料或防腐涂料長期浸泡在水中，某些有毒離子的析出將直接污染水質。如使用最多的鋼筋混凝土材料，在水中能能析出重金屬離子，因此應對鋼筋混凝土材料的貯水池、水箱內壁貼瓷片或內襯不銹鋼薄板內膽防止二次污染。一、項目來源一、項目來源8儲水池(箱)結構不合理具體表現形式儲水池(箱)頂部與樓頂間隙過小，無法對水箱采取防護措施和對水箱進行清洗消毒，從而存在著水質被污染的隱患。二次供水儲水箱(

6、池)是衛生防護要求較高的供水設施，既要求防雨、防塵、防蟲、防鼠等，也要求有防投毒措施。部分儲水箱溢水口或通氣口沒有設置防護網，有的甚至水箱觀察孔無蓋，水箱無通氣孔。二次供水儲水箱為鐵質水箱，從儲水箱啟用時就發生氧化，由于自來水中含有一定量的余氯，而且清洗消毒也使用氯制劑，有氧化腐蝕作用，加快了鐵的氧化。氧化鐵混人水中，污染了水質，增加了總鐵含量，造成二次供水總鐵超標并縮短了水箱的使用壽命。一、項目來源一、項目來源9管理不完善表現形式二次供水單位對安全生產沒有引起足夠的重視，未把二次供水管理工作納人正常的管理程序，無健全的管理機構、無專職管理人員，無管理計劃，無管理制度，無管理檔案，從而使二次供

7、水衛生設施得不到正常的維護、修理和管理。不按規定對儲水池(箱)進行清洗消毒，不能定期進行水質檢測，缺少二次供水水質經常性監控措施。二次供水單位泵房和儲水池(箱)現場雜亂，衛生條件差，泵房及儲水池(箱)房間內亂放雜物，不能定期打掃和清理。二次供水覆蓋面積大，且設施歸屬不一，致使管理混亂，不能按照技術規范的要求對二次供水設施進行清洗、消毒、檢測和維護保養等。一、項目來源一、項目來源10為保證生活用水水質的安全，現在采取的普遍做法是取消高位水箱采用變頻調速供水方式進行二次加壓，但該種供水方式無法有效利用市政余壓，節能效果不明顯，水泵選型不當的話甚至造成能量極大程度上的耗費。管網疊壓供水方式通過穩流罐

8、與市政管網直接相連，取消了貯水池與高位水箱，疊壓供水設備采用全封閉式結構，保持了市政水源的衛生條件，雖然穩壓補償罐和旁通管不可能完全避免水質惡化問題，但相對于傳統的水池與水箱造成的二次污染，污染程度大大降低了。管網疊壓給水方式，水泵能有效利用市政余壓，在其基礎上加壓以滿足用戶供水壓力。在同樣供水需要的情況下，管網疊壓給水方式中可選用功率相對較小的水泵和控制設備，有效節約能源。雖然疊壓供水設備的廠家宣稱的疊壓供水技術技術能夠利用管網壓力，且在節能方面有獨特的優勢，但畢竟也屬于直接在市政管網上直接抽水，而城市供水條例明確規定不允許外接設備在市政管網上直接抽水，而且疊壓供水方式是否真的能夠像廠家宣傳

9、的那樣節能？因此對疊壓供水技術的推廣應用還需進一步探討研究。目目 錄錄 二次供水方式簡介及能耗分析二次供水方式簡介及能耗分析2 2項目來源項目來源1 1疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究3 3二次供水工程改造二次供水工程改造4 4研究結論研究結論5 511二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析 隨著我國社會的不斷進步，人們的生活水平日益提高，也越來越重視自身的健康狀況，而水在人們的日常生活中與健康關系最為密切。顯然，傳統二次供水方式己不能滿足日常生活需求，因而迫使人們不斷去探求新的供水方式。 （一）二次供水方式（一）二次供水方式12二

10、次供水方式傳統二次供水方式氣壓供水方式變頻調速供水方式疊壓供水方式二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析 這種供水方式是自來水先進入水池中，再通過加壓水泵供給各用戶使用。131、傳統二次供水方式傳統二次供水方式市政管網水池水泵高位水箱用戶利用水池或水箱的調蓄性來保證用水的水量和水壓的要求不可避免地造成市政管網余壓的浪費以及水質的二次污染問題二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析 氣壓供水方式即在供水系統中設置氣壓供水設備，利用氣壓罐內氣體的可壓縮性，升壓供水。氣壓罐的作用和高位水箱相似，但其位置設置可以根據需要而定，設置在高處或者低處均可。尤其是當室

11、外供水管網壓力低于或者經常不能滿足建筑內供水管網所需壓力，室內用水不均勻，且不宜設置高位水箱時，宜采用氣壓供水方式。142、氣壓供水方式氣壓供水方式二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析變頻調速供水方式是集機械、電氣、微機控制于一體的供水方式，經過十多年的發展應用，現在己經形成了比較成熟的技術，在供水領域的應用也日益廣泛，變頻調速供水對于減少能源浪費具有重要意義。變頻調速供水適用于用水時間較長、用水量頻繁變化的場所。從節能方面來看，供水系統宜達到一定的用水規模。基于工頻泵的缺點，對泵進行改進，使其具有隨出口壓力變化而改變轉速的功能，從而保證水泵多數時間在高效段運行。二次供

12、水增壓水泵機組變頻調速系統的運行方式是采集管網中的壓力信號，通過閉環控制的方法來控制水泵機組轉速以改變出水揚程。一般工況下，變頻調速系統是通過調節泵的轉速來改變出水揚程，從而滿足不同條件時對水泵的性能要求。采用變頻調速控制改善了工藝，水泵閥門可在全開位置，其出口壓力等于管網供水壓力，閥門節流損失減小到零。因為變頻器具備平穩的調整功能，這樣就可以自如的調控，提高了效率，并且可以避免因通過閥門控制使泵偏離額定工作區而引起振動。由于啟動緩慢，許多零部件，特別是密封件、軸承的壽命得以延長。檢修周期延長了，檢修維護開支減少了，節約大量維護費用。采用變頻調節后系統可以實現軟啟動，電機起動電流從零逐漸增至額

13、定電流，相應延長了啟動時間，減小了對電網的沖擊程度，從而可以有效延長電機的使用壽命。153、變頻調速供水方式變頻調速供水方式二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析近些年以來，疊壓供水設備逐漸得到水務部門的許可并且得以推廣。疊壓供水系統是利用變頻泵從市政管網抽水，充分利用市政管網余壓，同時根據不同時段的用水量利用變頻泵供水的二次供水方式。變頻泵可以自動調節轉速，可以使水泵一直處于高效運行狀態，達到節能的效果，并且在二次加壓過程中，水質不會受到二次污染。該供水方式己經應用于小區和高層建筑二次供水系統，實際運行表明，該供水方式可以滿足綜合造價低，占地面積小，供水水質好，運行費用

14、低等優點。疊壓供水系統采用真空補償技術防止直接串聯市政管網取水而產生負壓。但這種供水方式易對市政管網壓力造成影響，可能影響市政管網的正常供水，疊壓供水系統的使用涉及到管網供應能力、管網運行安全和水質安全等三個方面的問題。164、疊壓供水方式疊壓供水方式二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析 傳統二次供水方式和氣壓供水方式是上個世紀90年代前的主要供水方式，變頻調速供水方式是近十年來才發展期來的，也是我國目前工程設計中最為普遍的供水方式，而疊壓供水方式則是近幾年逐步發展起來的新方式。各種供水方式都有其優缺點和適用條件： （二）二次供水方式能耗分析（二）二次供水方式能耗分析1

15、71、非疊壓二次供水方式能耗分析非疊壓二次供水方式能耗分析 傳統二次供水方式增壓水泵為定速泵，水泵在額定轉速下提供一定流量，無反饋信號和壓力控制，水泵只在設計工況點時效率最高，隨著水泵實際運行工況點的偏離，水泵效率降低，水泵將有大部分時間處于低效運行狀態。當用戶用水量減小時，水泵處于揚程過剩狀態下工作，過剩揚程就造成不必要的能量浪費，管路內漏增加，閥門損壞加劇。當用戶用水量增大時，系統壓力降低，則難以滿足等壓配水，導致在夜間供水管網壓力升高，造成爆管和損壞用戶用水器具的現象，同時也增加了管網的漏損程度。正是由于定速泵各方面的缺陷，變頻調速技術廣泛應用在二次加壓系統，起到了一定的節疊壓供水設備對

16、市政管網供水影響的研究能效果。二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析18典型傳統二次給水系統示竟圖典型傳統二次給水系統示竟圖變頻調速供水方式是采集管網壓力信號，采用閉環控制的方法，通過變頻調速系統來控制水泵機組轉速以改變水泵的出水揚程和電機的輸出功率。通常情況下，變頻調速系統的應用主要是為了調節泵的轉速來改變水泵的出水揚程，以滿足不同條件時對水泵的性能要求。采用變頻調速控制改善了工藝，水泵閥門可在全開位置，其出口壓力等于管網供水壓力，閥門節流損失減小到零。由于變頻器可以非常平滑穩定的調整，運行人員可以自如的調控，改善了供水質量，提高了效率，且可以避免因通過閥門控制使泵過多

17、偏離額定工作區而引起的振動。由于啟動緩慢，相應的延長了許多零部件，特別是密封件、軸承的壽命。有效的延長檢修周期，減少了檢修維護開支，節約大量維護費用。采用變頻調節后系統實現軟啟動，電機起動電流從零逐漸增至額定電流，起動時間相應延長，對電網無大的沖擊，并有效地延長了電機的使用壽命。但由于變頻調速技術供但由于變頻調速技術供水途徑仍是市政管網水途徑仍是市政管網水池水池水泵水泵用水點，還用水點，還是沒有利用市政管網余壓。是沒有利用市政管網余壓。水池水泵二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析192、疊壓供水方式能耗分析疊壓供水方式能耗分析 疊壓供水方式最大的優勢就是其在變頻調速供水

18、的基礎上還可以充分利用其在變頻調速供水的基礎上還可以充分利用市政管網余壓市政管網余壓，起到了節能減耗的重要作用。另外，疊壓供水方式因取消了調蓄構筑物，所以能夠節省建筑面積、防止和減少污染、簡化系統。疊壓供水方式與氣壓供水技術都采用壓力容器進行水量調節，不同的是氣壓罐安裝在水泵出水管上，設置高度不受限制，且不會產生負壓，在正常供水時起水量調節作用，其水泵機組工頻運行，利用了空氣的可壓縮性將儲水容器內的水壓出并向用戶供水，而疊壓供水系統中的穩壓罐安裝在水泵吸水管上，其設置高度往往受到嚴格限制，且穩壓罐內可能出現負壓，在供水不足時才起水量調節作用，其水泵機組變頻運行，是利用空氣來避免形成負壓。疊壓供

19、水方式與變頻調速供水方式都采用變頻技術對水泵實施調速運行，變頻調速供水水泵從貯水池吸水，只需對出水壓力進行監測，而疊壓供水水泵從市政管網吸水，靜揚程隨市政管網余壓而變化，所以需要同時對進水和出水壓力進行監測。二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析20疊壓供水系統示意圖疊壓供水系統示意圖1-浮球閥浮球閥 2-地面調節水池地面調節水池 3-液位開關液位開關 4-補水泵補水泵 5-貯能貯能罐罐 6-液位計液位計 7-液位控制閥液位控制閥 8-主給水泵主給水泵 9-液位計液位計 10-止止回閥回閥 1l-給水管給水管 12-閘閥閘閥 13-壓力傳感器壓力傳感器系統主要在管網和變頻

20、調速泵之間并聯一個蓄能的壓力罐，當管道壓力足夠大時，水流途經為市政管網壓力罐(調速)水泵高位水箱。這樣就使水泵進水口保持一定壓力，從而達到節能的目的。當管道壓力低到一定閾值時，關閉壓力罐閥門，水流途徑為地而調節水池(調速)水泵高位水箱。這就使管道水壓不致降低，保證管道的水壓能達到市政要求的標準。二、二次供水方式調研及能耗分析二、二次供水方式調研及能耗分析 隨著我國經濟建設的迅速發展,人民生活水平不斷提高,人們對飲用水質量及可靠性的要求越來越高,飲用高品質的水成為城鎮居民生活的時尚與追求。新的城市建設行業標準城市供水水質標準(CJ/T206-2005)和強制性國家標準生活飲用水衛生標準(GB57

21、49-2006)己分別于2005年6月l日和2007年7月1日實施,對用戶水龍頭的出水水質提出了更嚴格的要求,這就需要采用先進可靠的供水技術避免水質二次污染，在傳統二次加壓給水系統中,水泵從貯水池抽水增壓,帶有一定壓力的市政水進入貯水池后被消能,水泵必須從零開始加壓,造成能量一定程度上的浪費。其次,水池或水箱在與大氣的接觸過程中,塵埃與細菌容易進入水體,市政水到達水池或水箱靜置以后,余氯含量并不足以抑制細菌迅速滋生,水質安全受到嚴重威脅。 （三）結論（三）結論21 在疊壓供水系統中,水泵直接從市政管網吸水增壓進而到達用戶,在市政管網現有壓力的基礎上進行二次加壓,取消了低位貯水池和高位水箱,減少

22、了水質二次污染的其中一個重要環節并大大地節省了建筑面積,成套設備出廠安裝方便,具有投資小、安全衛生、耗能小等突出的優勢。目目 錄錄 疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究3 3項目來源項目來源1 1二次供水方式簡介及能耗分析二次供水方式簡介及能耗分析2 2二次供水工程改造二次供水工程改造4 4研究結論研究結論5 522三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究 疊壓供水設備運行時，供水管網的水直接進入穩壓罐，罐內的空氣從真空消除器內排出，待水充滿后，真空消除器自動關閉。當自來水能夠滿足用水壓力及水量要求時，設備通過

23、旁通止回閥向用水管網直接供水；當自來水管網的壓力不能滿足用水要求時，系統通過壓力傳感器（或壓力控制器、電接點壓表）給出起泵信號起動水泵運行。水泵供水時，若自來水管網的水量大于水泵流量，系統保持正常供水；用水高峰期時，若自來水管網水量小于水泵流量時，穩壓罐內的水作為補充水源仍能正常供水，此時，空氣由真空消除器進入穩壓罐，消除了自來水管網的負壓，用水高峰期過后，系統恢復正常的狀態。若自來水管網停水而導致穩壓罐內的水位不斷下降，液位探測器給出水泵停機信號以保護水泵機組。 疊壓供水系統主要由變頻調速水泵機組、穩流補償器、真空抑制器、壓力和流量傳感器、預壓自平衡器、控制柜、過濾器、倒流防止器等設備組成。

24、23三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究 FLOWMASTER是專為流體系統開發設計的仿真工具，可以精確的對流體系統進行壓力、流量、流速、溫度等參數的分析。精確預測其穩態工況下及瞬態工況下這些關鍵參數的變化規律，并幫助工程師理解這些變化對系統性能的影響。 （一）疊壓供水系統建模（一）疊壓供水系統建模24 筆者邀請專業人員運用FLOWMASTER軟件對疊壓供水系統進行建模，通過典型假設項目的運行數據統計進一步分析疊壓供水設備運行對市政管網的影響程度，假設某小區高層住宅樓項目給水水源為市政自來水管網，采用分區供水方式：低區(五層以下)由市政管網直

25、接供水，中高區(五至二十層)進行采用疊壓供水方式加壓供水，疊壓供水系統引入管管徑為150mm，接管點位于距離小區1OOm管徑為30Omm的市政干管上， ，埋深為1.3m，允許最低工作壓力為0.22MPa，正常工作壓力為0.3MPa，最高工作壓力為0.38MPa。則低區總人數按210人，中高區住宅人數按1120人。最高日用水量392m3/d。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究疊壓供水系統示意圖疊壓供水系統示意圖1-穩流罐：2-真空抑制器；3-水泵；4-控制柜；5-壓力傳感器；6-壓力表；7-過濾器；8-倒流防止器；9-支座；10-工頻輔泵；1

26、1-止回閥；12-閥門；13-氣壓罐；14-旁通管。25 對疊壓系統運行進行如下設置：水泵機組根據系統前后壓力傳感器的壓力指示及壓力設定變頻啟動，設P1為穩流罐壓力傳感器實測壓力，P1為防止負壓產生而設定的壓力， P2為水泵出口實測壓力， P2為滿足用戶用水要求而設定的壓力，P2”為小流量工況時啟動輔泵而設定的壓力，正常供水工況條件下兩臺主泵并聯運行，其中一臺定速運行，另一臺根據用水量自動控制調整轉速，保持足夠的供水壓力，滿足正常供水需求。在用水量突增的情況下，系統將會自動增開備用泵，而在用水量增幅特別大的時候，三臺泵會同時處于工頻運行狀態。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓

27、供水設備對市政管網供水壓力影響的研究26應用FLOWMASTER對如圖所示的疊壓供水系統建模如圖：圖3-2中，組件20、28、40為水泵；組件30為穩流罐；組件41為氣壓罐；組件29為測量器；組件19為用戶用水點；組件7、10為管道；組件11、12、13、25、26、37、38為閘閥；組件l、15、5、22、21、24、32、34、33、36、6、4、9、14為水損；組件2為球閥；組件16、17、18、27、39為控制器；組件3、8、23、31、35為止回閥。將己知數據輸入軟件進行模擬計算。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究271、設計秒流

28、量工況下疊壓供水系統對市政管網的影響 系統模型運行時間的設定應以保證系統的各個運行參數能夠趨于穩定為準，現將系統模型運行總時間設定為80s，即整個系統從Os開始持續運行80s，其中市政管網系統自0s開始運行，疊壓供水系統10s時開始運行，增壓水泵均以2900r/min的初始轉速運行，兩臺泵均恒速運行系統模型中所設置的止回閥特征作用時間設為2s，最小開啟流速設為0.3m/s。 將各個組件參數設定后，運行FLOWMASTER進行模擬計算，可得疊壓供水系統各個參數隨時間變化曲線：系統流量系統流量時間曲線時間曲線如圖所示，疊壓供水系統增壓水泵10s時啟動，系統流量出現較大波動，經過15s后系統流量逐漸

29、穩定于16.6L/s。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究28引入管流速引入管流速時間曲線時間曲線由上圖可以看到，水泵啟動后引入管流速也出現較大波動，15s后穩定于0.94m/s，流速適中。增壓泵出口壓力曲線增壓泵出口壓力曲線水泵出口壓力如上圖所示，水泵啟動后水泵出口壓力出現劇烈震蕩，經過10s后逐漸穩定于0.692MPa，滿足用戶端所需供水壓力要求。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究29主線供水量曲線主線供水量曲線如上圖所示，由于疊壓系統運行，主線供水量也出現相應的增加，由585.66L

30、/s增加至602.26L/s。引入管與市政管網串接引入管與市政管網串接處壓力處壓力時間曲線時間曲線如上圖所示，疊壓系統啟動導致引入管與市政管網串接處壓力出現劇烈震蕩，壓力由0.22MPa降至10.9s時的最低壓力O.172MPa，最大壓降為0.048MPa，經過35s逐漸穩定于0.206MPa，壓降為0.0l4MPa。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究302、疊壓供水系統在不同供水主管線口徑情況下對市政管網的影響在實際工程之中，當疊壓供水系統在不同口徑的主管網取水時，疊壓供水系統運行對市政管網可能產生不同的水力影響，現將疊壓供水系統引入管取

31、水口移至管徑為800mm的市政干管上，再對系統進行模擬計算：疊壓供水系統流量疊壓供水系統流量時間曲線時間曲線當疊壓供水系統引入管在靠近市政水源管徑為800mm市政干管上取水，取水點處管網水壓仍為0.22MPa，如圖所示，系統流量保持不變，仍然為16.6L/S。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究31引入管接口處壓力引入管接口處壓力時間曲線時間曲線如圖所示，當疊壓供水系統在管徑為800mm的供水主管上取水時，疊壓系統運行時市政管網壓力波動明顯減小，引入管和市政管網串接處壓力由初始的0.22MPa降至21s的0.208MPa，最大壓降為0.0l2

32、MPa，經過25s左右壓力穩定于0.212MPa，總壓降為0.008MPa，而疊壓供水系統在管徑為30Omm的供水主管上取水時造成市政管網最大壓降為0.026MPa，總壓降為0.O14MPa ，故當疊壓供水系統在管徑800mm的供水主管上取水對主管網所造成最大壓降和最終壓降小于引入管在管徑300mm供水主管上取水時對應的壓降，分析可知，供水管徑越大，抗壓力波動能力提高。引入管在引入管在DN800管線取水工況管線取水工況引入管在引入管在DN300管線取水工況管線取水工況三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究323、小結、小結 疊壓供水系統的啟動導

33、致引入管與市政管網串接處壓力出現劇烈波動，對于本此模擬工況，市政管網服務壓力由0.22MPa降至10.9s時的最低壓力O.172MPa，最大壓降為0.048MPa，經過35s逐漸穩定于0.206MPa，壓降為0.O14MPa。疊壓供水系統引入管接口管徑越大，疊壓供水系統運行時引入管接口點壓力下降趨緩。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究 （二）實際試驗情況（二）實際試驗情況33西三路DN250PE線全長960米，管材為DN250PE管，主線日運行水量為1300m3，其中科技二村加壓泵房所帶的科技二村、燕青小區、怡園小區日運行水量為960m3。

34、該管線末端還帶有魯園小區，日運行水量為150m3。其余外收用戶日運行水量為210m3。實驗地點實驗地點西三路DN250PE線開口點壓力為0.268MPa，末端油田居民小區（魯園小區）壓力不低于0.22MPa才能滿足供水要求。實驗目的實驗目的西三路DN250PE供水管線壓力能夠達到0.3Mpa，多數情況下無需啟用疊壓設備即能滿足用戶的要求，每天疊壓設備運行的時間約為7小時。在管壓于正常范圍內波動的情況下，一臺增壓泵啟動就能夠滿足整個小區用水量的要求，因此此次實驗，研究小組關閉其余兩臺增壓泵，只使用一臺增壓泵，通過調整主線的壓力來監測疊壓設備的運行狀態，同時監控使用疊壓設備供水小區用水量不同的情況

35、下供水主管線壓力的變化情況。根據本立項的研究要求，我們在西三路DN250PE線上選取了4個測壓點（西三路DN250PE供水管線開口處、疊壓設備前后、管網末端）各安裝高精度不間斷記錄壓力表一塊，采集壓力數據進行分析。實驗內容實驗內容三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究34魯 園 小 區科 技 二 村 、 燕 青 、 怡 園西三路管線所裝壓力表示意圖西三路管線所裝壓力表示意圖1-穩壓罐；穩壓罐；2-變頻泵；變頻泵；3-壓力表壓力表科技二村疊壓泵房選用XIMVAW-(13-174)疊壓供水設備，主要構件是一臺SUS304不銹鋼材質的800*1600

36、穩壓罐；三臺AAB100-125A離心泵(兩用一備)，每臺離心增壓泵的額定流量為89m3/h，額定揚程16m，配用功率為7.5kw；一臺全自動數控柜，作為整套設備的控制中心，系統中的儀表可隨時檢測市政管網壓力變化情況和用戶管網的壓力情況，并即時將信息傳送到數控柜，數控柜根據有關的信息隨時調整系統的運行狀態。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究35科技二村疊壓供水設備科技二村疊壓供水設備高精度不間斷記錄壓力表高精度不間斷記錄壓力表三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究361、控制主線開口處壓力為

37、平均供水壓力時疊壓設備運行情況控制主線開口處壓力為平均供水壓力時疊壓設備運行情況控制主線開口處壓力為管網平均壓力0.268MPa時，監測科技二村疊壓設備啟動時前后、管網末端的壓力變化。時間時間末端壓力（末端壓力（MPaMPa） 主線壓力（主線壓力（MPaMPa） 泵前壓力（泵前壓力（MPaMPa） 泵后壓力（泵后壓力（MPaMPa）9 9：5555：20200.250.250.2680.2680.2570.2570.2570.2579 9：5555：21210.250.250.2680.2680.2570.2570.2570.2579 9：5555：22220.2370.2370.2670.2

38、670.2480.2480.260.269 9：5555：23230.2350.2350.2670.2670.2510.2510.2610.2619 9：5555：24240.2380.2380.2670.2670.2490.2490.2650.2659 9：5555：25250.2390.2390.2680.2680.250.250.2710.2719 9：5555：26260.2380.2380.2680.2680.2470.2470.2750.2759 9：5555：27270.2360.2360.2680.2680.2480.2480.2780.2789 9：5555：28280.24

39、30.2430.2680.2680.250.250.2850.2859 9：5555：29290.2420.2420.2670.2670.2460.2460.290.299 9：5555：30300.2410.2410.2670.2670.2510.2510.290.299 9：5555：31310.2420.2420.2670.2670.2450.2450.290.299 9：5555：32320.2420.2420.2670.2670.2510.2510.290.299 9：5555：33330.2420.2420.2670.2670.2510.2510.290.299 9：5555：34

40、340.2420.2420.2670.2670.2510.2510.290.29管網壓力采集數據表管網壓力采集數據表三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究37根據高精度不間斷記錄壓力表采集的數據來看，供水系統增壓水泵于9點55分22秒時啟動，啟動時疊壓設備前壓力出現較大波動，經過10s后疊壓設備前壓力趨于平穩。同時末端壓力也隨著增壓泵的啟動發生較為明顯的波動，但經過8s后末端壓力趨于平穩，末端壓力由增壓泵啟動前的0.25MPa降為0.242MPa，壓降為0.008MPa，最大壓降為0.014MPa。主線開口壓力并沒有明顯變化，泵后壓力維持在0.

41、29Mpa。0.20.210.220.230.240.250.260.270.280.290.39:55:209:55:229:55:249:55:269:55:289:55:309:55:329:55:349:55:369:55:389:55:409:55:42末端壓力（MPa）主線壓力（MPa）泵前壓力（MPa）泵后壓力（MPa）壓力變化曲線圖壓力變化曲線圖三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究382、調節疊壓設備后用水量分析對主管網壓力影響調節疊壓設備后用水量分析對主管網壓力影響0.20.210.220.230.240.250.26024

42、6810121416182022壓力（壓力（Mpa）不同用水量下主管網末端壓力變化曲線不同用水量下主管網末端壓力變化曲線圖圖中流量大流量時間（時間（s） 通過實驗表明，疊壓供水設備雖然相對于傳統供水設備具備節能和對主管網壓力影響小的特點，但對于管徑較小的供水支線上安裝疊壓供水設備還是會對市政管網的壓力帶來一些影響。 如圖所示為不同用水量工況條件下疊壓系統運行對主管網的影響瞬態過程曲線，從圖中可以看出，疊壓設備所帶用戶的用水量越大，疊壓系統的運行造成的主管網壓降相應增大，且震蕩的時間越長，壓力穩定的越慢。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究 （

43、三）總結（三）總結39 由于管網疊壓供水方式取消了調蓄水池，用戶所需水量直接來自城市供水管網，城市管網的供應能力必須大于用水單位設計流量即管網疊壓供水設備的供水量，如果市政供水管網的供應水量長時間小于水泵出水流量，會由于穩流罐容積較小而導致穩流罐內的水位不斷下降，到低液位時，液位探測器給出水泵停機信號，以保護水泵機組，此時將無法保證正常供水。盡管管網疊壓供水設備設有一定容積的穩流罐，但其容積較小，功能主要用于消除負壓和穩流，以保證市政管網的供應能力。在市政管網可利用水量長期低于用戶用水量時，為了調節流量而增加水箱或增大穩流罐容積，用儲水供給用戶，但此時是從水箱或已打開負壓消除器的穩流罐中吸水，

44、市政管網的壓力就得不到利用，管網疊壓供水的優勢也就不存在了。由上可知，市政管網可利用水量必須大于用水單位所需水量時才適合管網疊壓供水。1、市政管網可利用水量必須大于用水單位所需水量時才適合管網疊壓供水。市政管網可利用水量必須大于用水單位所需水量時才適合管網疊壓供水。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究40 采用管網疊壓供水主要目的是充分利用城市管網余壓，以降低水泵揚程節省電耗，但每個地區可供利用的市網余壓是有限的，若地處市政管網的末端，余壓較小，可供利用的壓力很小，也就失去了管網疊壓供水的意義。如果在這樣的區域應用管網疊壓供水方式，設備直接從

45、供水管網吸水加壓進行二次供水，將會對周邊地區供水造成嚴重影響。城市供水管網的供水壓力在不同季節、不同時段是不均衡的，因此要對市政管網的供水壓力變化情況 （最高壓力與最低壓力） 有充分了解，準確判定市政管網的最低供水壓力值，以便確定水泵揚程。市政最低供水壓力受多種因素影響，如管網形式 （環狀管網還是枝狀管網） 及日負荷變化規律等。顯然，當市政供水壓力變化較大時，較難保證水泵在高效區工作，其節能效果降低，故不宜采用管網疊壓供水。2、當市政供水壓力變化較大時，不宜采用管網疊壓供水。當市政供水壓力變化較大時，不宜采用管網疊壓供水。三、疊壓供水設備對市政管網供水壓力影響的研究三、疊壓供水設備對市政管網供

46、水壓力影響的研究41 管網疊壓供水設備是從市政供水管網直接吸水加壓，如果同一條供水管網相距很近的用戶同時都采用管網疊壓供水方式，壓力降的累積必然會對供水管網的水壓造成較大影響。供水主管部門應根據實際情況，綜合考慮市政供水管網的管徑、用戶用水量的大小及管網供水負荷等因素，控制管網疊壓供水的密度。對管網疊壓供水用戶密度的控制需在實踐中不斷地探索和總結，原則是不影響市政供水安全，保證當地供水壓力規定值。為保證當地城市供水管網最低壓力要求，對水泵的直接抽水量要嚴格控制。3、控制官網疊壓密度，、控制官網疊壓密度，對水泵的直接抽水量要嚴格控制。對水泵的直接抽水量要嚴格控制。 通過實驗及調研，建議管網疊壓供

47、水設備的進水管管徑宜比市政供水管網小兩級或兩級以上，或不大于供水管網過流斷面積的 1/3；當工作泵為2臺及以上、進水管獨立由供水管網吸水時，應按進水管過水段面積疊加換算成進水管管徑。同時，管網疊壓供水設備的吸水管流速不應大于 1.5 m/s。這種比例關系，抽水量遠小于市政管網可利用水量，其管網疊壓供水設備運行對供水管網的影響降壓值一般只有0.01MPa 左右，這是應用管網疊壓供水設備非常安全可靠的管網管徑比例關系。為保證對周邊建筑物的正常供水，對于直接與供水管網連接的管網疊壓供水設備不適宜與小于150mm的供水管網直接連接。目目 錄錄 二次供水工程改造二次供水工程改造4 4項目來源項目來源1

48、1疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究疊壓供水設備對市政管網供水影響的研究3 3二次供水方式簡介及能耗分析二次供水方式簡介及能耗分析2 2研究結論研究結論5 542四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造43 根據研究結論，項目組確定對勝興加壓站進行疊壓供水改造，首先勝興加壓站主要通過一條接自西二路西側的民豐至基地DN800鋼筋砼管線上的dn560PE管供水，符合疊壓供水設備運行的安全可靠地管網管徑。其次根據流量計數據統計，2009年11月-2010年10月勝興加壓站最高日出水量為9359m3，平均日出水量為7309m3，遠小于市政管網可利用水量。因此項目組認為對勝興加壓站進行疊壓改造能夠取得

49、較好的效果。 （一）改造前二次加壓設施情況分析（一）改造前二次加壓設施情況分析 改造前勝興加壓站內設清水池、吸水井、加壓泵房各1座。清水池共兩格，總容積3000 m3。加壓泵房內設上海水泵廠1985年12月生產的300S-58A離心泵3臺，一用兩備，單臺流量734.4 m3/h，揚程50m，配用電機為上海先鋒電機廠1996年06月生產的Y316L1-4電機，功率160kW。由于電耗較大，采取夜間用水低峰期采用人工調整閥門通過連通管線直供，日間6：00-22：00點啟泵二次加壓。四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造44改造前泵站流程如下四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造45 勝興加壓站

50、為二次供水設施，市政來水通過管道進入半地下清水池，由水泵直接加壓供管網用戶，來水壓力利用率為0。2011年勝興加壓站來水壓力與供水壓力情況如表：（1）壓力運行情況）壓力運行情況日期時間管網來水壓力泵后壓力實際需求壓差2011-1-2008:000.260.30.0410:000.270.30.0312:000.250.30.0516:000.290.30.0120:000.270.30.032011-3-2008:000.310.3-0.0110:000.290.30.0112:000.250.30.0516:000.290.30.0120:000.260.30.042011-6-2008:0

51、00.250.30.0510:000.280.30.0212:000.240.30.0616:000.250.30.0520:000.270.30.032011-9-2008:000.230.30.0710:000.250.30.0512:000.250.30.0516:000.240.30.0620:000.270.30.03由該表可以看出，來水壓力與實際壓力需求壓差在-0.010.07之間，部分時間基本不需增加，增加需求較小，因來水直排入清水池，在清水池進水時對市政管網壓力產生負壓。四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造46 清水池為鋼筋混凝土構筑物，建有12個700人孔，清水池中蓄水通

52、過人孔直接接觸空氣，特別是夜間停泵后，清水池中水的余氯散發殆盡，天氣炎熱容易滋生細菌，且無二次消毒措施，造成水質二次污染。（2）水質運行情況）水質運行情況清水池吸水井四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造47（2）水質運行情況）水質運行情況在在4-94-9月份天氣較熱時，各項指標均低于國家標準。月份天氣較熱時，各項指標均低于國家標準。色度（度）余氯（mg/l)濁度(NTU)細菌總數(CF/ml)國家標準150.051802011年1月140.011602011年4月160.011.5852011年8月200.021.8942011年11月130.011.170四、二次供水工程改造四、二次供水

53、工程改造48 由于進入清水池后來水壓力完全消除，二次加壓所需能耗增加。2010-2011年勝興加壓站能耗如下表（電量：kwh）。（3）能耗運行情況）能耗運行情況月份20102011122350240162187742949932223040048423956359365200233450661883131824719874362948186903372192103625598101626819243111251326657121883130582合計233376233376367924367924四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造49 由于勝興泵站采用人工啟、停泵，且及泵設施老化，故障頻

54、發，必須24小時值守，每班2人，共8人專職值班。（4）其他）其他 （二）改造方案（二）改造方案1、設計選型設計選型設計日變化系數Kd取1.3 設計最高日時變化系數Kh取1.6 最高日最高時輸水量為：Qh=73091.31.624=633m3/h考慮未來幾年內新建居民住宅約為1000戶，故本工程泵站設計設計水量為：Q設= Qh+ Q1000戶=633m3/h+92m3/h=725m3/h 因此，無負壓設備選用4臺水泵，3用1備，單臺水泵流量240 m3/h。勝興加壓站進水壓力0.27MPa左右，出水壓力0.36MPa，考慮管路水頭損失1m，設計加壓設備揚程為10m。 四、二次供水工程改造四、二次

55、供水工程改造502、改造內容改造內容 設計在原勝興加壓站泵房東側新建泵房一座。內設無負壓設備1套，水泵3臺，2用1備，每臺流量400m3/h，揚程12米，功率18.5kwh，DN500蝶閥2只，拆除原高壓配電設備，在原高壓配電室內新建100kVA變壓器1臺，則在原變壓器室內新建低壓配電設備。新建變壓器2臺、進線柜2臺、電容補償柜2臺、配電柜1臺、1控2配套變頻恒壓供水設施控制柜2臺。加壓泵房示意圖加壓泵房示意圖四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造513、投資估算、投資估算序號名 稱 及 規 格單位數量綜合單價（元）金額（萬元）一工藝部分61.9861.981無負壓設備套1400000402

56、鋼管 D5297m20885.61.773DN500閥門個2135602.714配電設施套115000015.005DN500流量計套1250002.5二土建部分4.394.391加壓泵房（磚混結構）座1388803.892閥井座150000.50三其他工程費1.+）10.5%6.976.97四預備費1.+）7%4.654.65五總投資1.+77.9977.99四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造52 （三）改造過程（三）改造過程供水公司將本項目作為節能技改項目立項實施，2011年12月設備招標采購進場，整套疊壓供水設施由上海熊貓機械有限公司提供，施工單位為勝利油田新邦建設開發有限責任公司

57、，設備進場時已進入冬季，不利于基礎及設備安裝施工，但由于勝興加壓站內三臺泵有兩臺存在故障，無法運行，僅有1臺泵正常運行，一旦損壞，勝采地區供水將無法保障；為此，西區銷售部項目組與公司有關部門積極溝通，確定在2012年陰歷新年前將該改造工程實施完畢，增加勝采地區供水保障安全。施工單位采取冬期施工措施，澆筑混凝土基礎、焊接聯通管線，于2012年1月底完成疊壓設備安裝調試及聯通管線敷設；由于臨近陰歷新年，加上改造停水時間較長（24小時），年前停水申請未能批復，為確保過年期間勝興加壓站安全運行，西區銷售部項目組緊急制定應急措施，于年前在設備廠家上海熊貓技術人員指導下進行了設備通水試運行，同時增加兩組電

58、暖氣放置在疊壓設備旁保溫處理，確保新設備可以在老設備出現故障時緊急碰頭投產運行，2012年5月停水泵頭，疊壓設備正式投產運行。四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造53 （三）改造過程（三）改造過程四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造54 （四）效益分析（四）效益分析1、能耗分析、能耗分析 2012年5月份改造投產后勝興加壓站運行電量明顯下降。年運行電量約為50000kwh，年節約電費約18.7萬元。2012年 3940 4910 4440 3650 1370 6500 5000 1800 4100 6200 2100 41002011年 2401 2949 4004 3593 3450

59、 3182 3629 3372 2559 1924 2665 30581月2月3月4月5月6月7月8月9月 10月 11月 12月0100002000030000400005000060000電量：電量：kwh勝興加壓站勝興加壓站2010-2012電量變化曲線圖電量變化曲線圖四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造552、水質分析、水質分析 使用疊壓供水設備后，密閉無負壓罐代替了原蓄水池，供水水質提高明顯，從2012年疊壓供水設施投產后的居民水質抽查來看，水質提升明顯，均達到國家標準，水質投訴率大大降低。色度（度）余氯（mg/l)濁度(NTU)細菌總數(CF/ml)國家標準150.051802

60、012年6月150.051702012年8月130.060.9752012年10月140.080.8742012年12月140.070.970抽檢水質情況表抽檢水質情況表四、二次供水工程改造四、二次供水工程改造563、壓力分析、壓力分析 對市政管網壓力影響可忽略不計。勝興加壓站改造后，通過對勝興加壓站進水管線下游用戶的壓力監控（如表4-6所示），與前期壓力對比變化不明顯，因此確定勝興加壓站改造疊壓供水設備對末端壓力基本沒有影響。2012年加壓站與下游用戶壓力對比表年加壓站與下游用戶壓力對比表月份（2012）加壓站進水壓力（mPa）下游用戶（mPa）壓力對比10.260.25-0.0120.27