无负压供水设备在水库调水补源中的应用

袁澎，安合章，韩玉

（章丘市水务局，山东章丘 250200）

无负压供水设备在水库调水补源中的应用

袁澎，安合章，韩玉

（章丘市水务局，山东章丘 250200）

阐述了无负压供水设备在章丘市杏林水库调水工程中的运用情况，并就该设备的运行效果进行了分析，供同类工程借鉴。

无负压供水；杏林水库；水库调水；补源工程

无负压供水目前在国内外有了广泛应用，并且存在给水方式先进可靠、杜绝水质污染、节约能源、节省投资、节省占地、节约水源等6大优势。传统二次加压给水方式中需设置水池或水箱，存在占地面积大、易产生水质污染、施工时间长、日常维护管理麻烦，系统能耗大、水泵扬程高、运行噪声高等缺点。无负压供水是一种符合国家“节材、节地、节水、节能、环保”的“四节一环保”安全产品，同时具有技术先进、运行可靠、性能优良、经济实用、安装维护方便等优点。

1 基本情况

杏林水库属中型水库，总库容1 301万m3，大坝距章丘市城区9 mm，调水补源工程是将杏林水库水源调入泉域内的百脉泉公园和桃花山公园，同时向沿线工业园供水，以地表水置换地下水，达到补源目的。其中南线由济青路分水口至城东工业园，长5 km，采用直径500 mm的钢筋混凝土管道，日供水8 000 m3。在2 km处建设无负压供水泵站1座，项目2011年竣工，并投入运营。

2 无负压供水设计

2.1 设备原理

无负压供水设备又称智能型管网接力升压供水设备，设备原理是：系统设定一恒定压力值，如果管网压力高于设定压力值时，压力传感器将管网压力反馈给变频控制柜，使水泵机组处于停机状态，自来水可通过直供管路直接到达用户管网对用户进行供水。当管网压力变化或用户管网用水量变化使管网压力下降时，压力控制器将管网压力反馈给变频控制柜中的PID控制器，通过PID控制器调整变频器的输出频率，启动水泵机组并调节水泵转速保持恒压供水；如果不能满足供水要求时，则变频器将控制多台工频泵和变频泵的启停而达到恒压变量供水的要求。

2.2 设备选择

杏林水库放水洞底高程95 m，正常蓄水位103.3 m，工业园地面高程128 m，为最大限度利用水库水头,在南线桩号2+000处设加压泵站。按照技术先进合理、运行安全可靠、卫生环保健康的原则，同时考虑一次性投资、占地面积、运行费用、日常维护管理、供水安全的情况，泵站占地面积1 200 m2，相对于蓄水池式泵站节约占地面积70%；工程选用一套JSGD360-76-37/3无负压增压稳流供水设备保证整个系统的供水，系统配备型号为CDL120水泵4台，3用1备，扬程75 m，单泵流量为120 m3/h。

2.3 计算机监控系统设计

1）数据的远程监测和处理功能。系统可把各检测参数在相应画面和报表中显示出来，准确、清楚、实时的显示出水压力、进水压力、设定压力、水泵电流、电压、工作频率、瞬时流量、累计流量、报警灯运行参数和运行状态，同时可显示动态画面和实时。全中文页面显示，用电脑同时联网监控。与控制中心可用gprs无线方式进行数据上传。PLC将数据处理完后，通过gprs模块转入无线网络，并且再度发到上位机微机上显示出来。

2）远程控制功能。在中央控制室可控制现场设备的运行，全自动智能化的控制管理，实现人机对话，操作简单，性能可靠。

3）自动报表生成及打印功能。可根据需要，将统计分析后的报表进行系统生成，并可以打印。

4）报警功能。系统能根据预设的报警限值，在实测值超限发车报警提示，以便及时采取保护措施。分为进口压力和出口压力保护。可监控画面报警，可远程语音拨号报警。

5）设备升级。本系统结构开放，扩展方便，灵活，可升级，可功能扩展。

2.4 水泵设计

1）集散控制模式。加压泵站采用集散控制模式，可实现三节控制方式，即远程控制、现场触摸控制、手动控制。

2）保证用户管网供水压力恒定。设备运行前，设定管网压力后，系统根据设定值和压力传感器采取的联网实际压力信号，采用一台变频调速泵配合两台恒速泵的运行模式，自动调整加压泵中恒速泵的启动台数和调速泵的转速，在较高精度范围能保证管网压力恒定。

3）水泵运行方式。水泵运行方式采用无冲击转换功能，系统运行后，无论用水量如何改变都可保持管网压力非常稳定，增减水泵切换时平稳、快速管网不会短时间失压的现象，设备运行平稳从而增强了设备的使用寿命。

4）自动倒泵功能。为防止某台水泵长期运转或长期不运转，由PLC控制几台水泵定期轮换作为主泵运转。

5）设备故障。如果一台水泵因紧急故障导致停机，系统自动进行故障隔离并及时语音报警通知维修，自动开启备用水泵，确保正常。电机电流超过安全设定值，会做紧急停机处理并报警。

2.5 无负压设备设计

1）根据负压声场条件，采取智能化控制技术，根据进水管网要求，自动调节设备运行工况，保证设备运行可靠，绝对不产生负压；进水管网压力在设定保护压力以上运行时，设备正常供水；当进水管网压力在设定保护压力以下并持续降低时，设备自动采集进水管网的压力数据信号来自动调节出水官网的供水压力值，延长供水时间，来达到进水管网负压的目的。当管网压力进一步降低到零和完全断水时，通过稳流罐里的储存水维持3 min的供水后停止运行，使设备在满足管网制约条件下平滑、稳定的调节水泵出口流量，最大限度的满足用户用水要求。

2）当进水管网停水压力为零或停水时，为了保证稳流罐的水充分利用，负压吸收器自动打开吸入空气，为了保证吸入的纯净的空气对水源无污染，在负压吸收器吸入口假装钠米过滤器，充分过滤细菌与灰尘，当进水管来水时空气再从罐中经过过滤网排出，利用往复式的原理来反复冲洗过滤网打到长期免维护的功能。无负压变频供水设备停机后，可通过旁通管路自动进行自来水的常压供水，且不得影响泵站设备维修。

3）供水视窗系统功能齐全，控制系统采用新技术新设备，保证设备使用寿命，柜体内温度调节器采用自动空气风扇，现场可监测稳流罐液位，且低液位时，无负压变频供水设备自动停机并报警。恢复液位高度后，自动开机，实现全程自动化控制与保护。

3 设备运行效果及经验

设备安装调试完成后，经过试运行效果明显。设备全密封运行，异物不会进入系统，不会积存污物，可保证从水库输送至用户管网过程中不会受到二次污染，能充分利用原有管网压力的基础上叠加所需的压力，差多少补多少，可充分利用管网的余压，运行能耗低，节能效果显著。由于加压泵的选型较小，而且采用多泵制，在用水低峰期一台泵已满足用水需求，用水高峰时才会启动其他泵，因此，设备运行过程中能耗非常低，降低了运行成本。变频调速无负压增压供水设备可成套供应用户，现场只需联接进出水管，施工周期短，安装简单。并且本设备占地面积小、停电可维持供水，因为不需要建水池或水箱，大大节约了占地面积，在停电时加压泵虽停止工作，但高差较低位置能继续进行供水。设备控制系统先进，能自动排除故障，可手动操作应急备用，安全系数高。

（责任编辑 赵其芬）

TU991

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1009-6159（2014）-11-0044-02

袁澎（1983—），男，助理工程师