摘 要：通過(guò)長(cháng)期對供水系統節能運行研究，先后在不同的供水系統實(shí)施了生活水廠(chǎng)分時(shí)段變頻變壓供水、供水管線(xiàn)壓力自動(dòng)調節、多水源混合供水等節能技術(shù)。其中，分時(shí)段變頻變壓供水技術(shù)實(shí)施后，解決了生活水廠(chǎng)在用水低峰時(shí)段供水壓力過(guò)剩的問(wèn)題，比變頻恒壓供水多節能5%左右；供水管線(xiàn)壓力自動(dòng)調節技術(shù)實(shí)施后，解決了小區供水壓力過(guò)剩問(wèn)題；多水源混合供水技術(shù)實(shí)施后，解決了油田開(kāi)發(fā)用水水源缺乏、水質(zhì)不達標的問(wèn)題。上述供水節能措施均達到了預期效果，經(jīng)濟效益顯著(zhù)。
目前，油田供水行業(yè)中普通采用變頻恒壓供水，輔助以管網(wǎng)水力模型進(jìn)行供水管網(wǎng)的供水壓力調整，在保障供水的情況下具有一定的節能效果，但是恒壓供水的壓力是以一天中用水高峰時(shí)間的供水壓力設定的，在用水低峰時(shí)段存在很大的壓力過(guò)剩，造成能源浪費。同時(shí)因管網(wǎng)壓力超過(guò)用水需要，造成供水管線(xiàn)跑冒滴漏，損失水量增加，無(wú)形中增加了供水企業(yè)的營(yíng)運成本。另外，在供水壓力高的用水區域，因水龍頭壓力高、出水量大，用戶(hù)的平均用水量要高于供水壓力正常區域的用戶(hù)平均用水量。對此，河南油田開(kāi)展了針對性研究，實(shí)施了生活用水水廠(chǎng)的分時(shí)段變頻變壓供水、供水管線(xiàn)壓力自動(dòng)調節技術(shù)、多水源混合供水技術(shù)等，取得了預期效果，并獲得了一項guojia發(fā)明轉li授權和多項實(shí)用新型轉li授權。
1 供水系統改造前情況
1.1黃山水廠(chǎng)
黃山水廠(chǎng)地處平原地區，1997年建成，設計供水能力為5萬(wàn)m3/d，并預留擴建至8萬(wàn)m3/d供水設施安裝場(chǎng)地和供水管線(xiàn)輸送能力，由地下水水源井提供水源，經(jīng)水廠(chǎng)內2個(gè)5000m3鋼質(zhì)蓄水罐緩沖后，向油田居民供水。水廠(chǎng)設計有6臺水泵，3臺大泵額定流量1000m3/h，3臺小泵站額定流量486m3/h；水廠(chǎng)建成后#大日供水量4.5萬(wàn)m3，供水壓力在0.33MPa左右，2005年實(shí)施了變頻恒壓供水技術(shù)改造，改造后日供水量2.6萬(wàn)m3左右，供水壓力在0.31MPa左右。
1.2雙河水廠(chǎng)
雙河水廠(chǎng)地處丘陵地區，1998年建成，設計供水能力為1.5萬(wàn)m3/d，由虎山水庫提供水源，建設有一二級泵房，機械攪拌澄清池等水處理設施，二級泵站安裝有5臺水泵，2臺大泵額定流量486m3/h，揚程56m，#大日供水量1.4萬(wàn)m3，2005年實(shí)施了變頻恒壓供水技術(shù)改造，改造后日供水量1.3萬(wàn)m3左右，供水壓力在0.52MPa左右。
1.3井古供水系統
井古供水系統為井古油田開(kāi)發(fā)供水，井古油田屬于稠油油田，稠油開(kāi)發(fā)需要高溫高壓蒸汽進(jìn)行驅油，但是油田所處位置的地下水水質(zhì)較差，硅含量較高，水質(zhì)達不到75t高壓蒸汽鍋爐的用水要求，同時(shí)地下水水源井開(kāi)采成本高，產(chǎn)水量也較低。而地表水倪河水庫水，水源的磷和耗氧量指標超標，水質(zhì)也達不到75t高壓蒸汽鍋爐的用水要求，再加之地表水源受區域降雨量影響較大，尤其在枯水年份其水量也難以滿(mǎn)足油田開(kāi)采用水要求。
1.4高層樓房二次加壓供水
目前河南油田的高層樓房二次加壓供水多采用高位水箱緩沖，變頻恒壓供水，1~6樓由自來(lái)水廠(chǎng)直接供水，7樓及以上樓層通過(guò)二次加壓供水，但高位水箱的設置，使水廠(chǎng)來(lái)水約0.2MPa的供水壓力浪費，產(chǎn)生不必要的能耗，不利于供水節能和降低運行成本。
2 河南油田供水節能技術(shù)研究與實(shí)踐
2.1生活用水水廠(chǎng)的分時(shí)段變頻變壓供水
2005年左右，河南油田黃山水廠(chǎng)和雙河水廠(chǎng)實(shí)現了變頻恒壓供水，運行至2006年底，通過(guò)對供水管末端的供水壓力監測和分析，得出在用水低峰時(shí)段，特別是每天凌晨的1~5點(diǎn)，居民用戶(hù)基本不用水，黃山水廠(chǎng)末端的供水壓力比用水高峰時(shí)段高0.07MPa，雙河水廠(chǎng)末端的供水壓力比用水高峰時(shí)段高0.12MPa，存在供水壓力的嚴重過(guò)剩。
變頻恒壓供水系統是由電機、水泵、供水管線(xiàn)、
壓力變送器、智能調節儀和變頻器組成的一個(gè)閉環(huán)控制系統，根據用戶(hù)用水量的變化，自動(dòng)調節水泵的供水壓力，達到恒壓供水的目的。研究認為，在用水低峰時(shí)段讓變頻恒壓供水系統檢測到的供水壓力高于實(shí)際值，閉環(huán)控制系統會(huì )自動(dòng)降低水泵的供水壓力，使檢測到的供水壓力與智能調節儀設定的壓力相同，實(shí)現用水低峰時(shí)段的供水壓力低于用水高峰時(shí)段的供水壓力，實(shí)現了分時(shí)段變頻變壓供水。
實(shí)施方法十分簡(jiǎn)單，其工作原理如圖1所示。
通過(guò)在壓力變送器和智能調節儀之間設置分流電路，分流電路接入閉環(huán)控制系統后，智能調節儀檢測的供水壓力高于實(shí)際供水壓力，閉環(huán)控制系統自動(dòng)降低水泵的供水壓力，使檢測到的供水壓力與智能調節儀設定的壓力相同，從而達到在用水低峰時(shí)段降低供水壓力目的。簡(jiǎn)單的分流電路如圖2所示，由可編程時(shí)間控制器J和電阻R組成，可編程時(shí)間控制器J根據預先設定，在不同的時(shí)段接入或切除電阻R，從而實(shí)現在不同的供水時(shí)段自動(dòng)改變供水壓力。
可編程時(shí)間控制器可在多個(gè)時(shí)間段接入或切除分流電阻，使水廠(chǎng)出口的供水壓力在不同時(shí)間段變高或變低，當然，接入多個(gè)分流電路，實(shí)現更多的壓力變化，至少可以設置2個(gè)分流電路，一個(gè)用于白天和午夜之前不同用水時(shí)段的供水壓力控制，一個(gè)用于午夜之后的供水壓力控制。
按照該技術(shù)方案，原材料投資在2000元以?xún)取?/div>
2007年完成了對雙河水廠(chǎng)和黃山水廠(chǎng)的供水系統的改造，實(shí)現了分時(shí)段變頻變壓供水。通過(guò)實(shí)驗，雙河水廠(chǎng)在丘陵地區，用水低峰期壓力控制為0.46MPa，用水高峰期壓力控制為0.52MPa；黃山水廠(chǎng)在平原地區用水低峰期壓力控制在0.28MPa，用水高峰期壓力控制為0.30MPa。通過(guò)這種方法進(jìn)行供水，可比變頻恒壓供水多節能5%左右。該技術(shù)獲得了guojia2項實(shí)用新型轉li授權和1項發(fā)明轉li授權[1]。
2.2供水管線(xiàn)壓力自動(dòng)調節技術(shù)
雙河水廠(chǎng)地處丘陵地區，水廠(chǎng)位于低洼位置，因此供水壓力較高，同時(shí)低洼地區的雙河水電基地生活小區、雙河村委等用戶(hù)供水壓力嚴重過(guò)剩，由于管線(xiàn)老化和水中消毒劑對管線(xiàn)腐蝕等原因，管線(xiàn)暗漏時(shí)常發(fā)生，供水損失水量很大。因此，實(shí)現供水壓力自動(dòng)調節是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，河南油田研究出在供水管線(xiàn)上安裝帶電動(dòng)調節閥，與壓力變送器、智能調節儀組成閉環(huán)控制系統，對供水壓力進(jìn)行閉環(huán)控制。
shou先在雙河村委的供水管線(xiàn)上實(shí)施該技術(shù)方案，通過(guò)在供水管線(xiàn)上安裝一個(gè)電動(dòng)調節閥門(mén)和壓力變送器，同時(shí)在附近安裝一個(gè)由控制電源、繼電器、智能調節儀組成的控制箱，實(shí)施該項目投資成本在2萬(wàn)元以?xún)取?/div>
項目建成后，通過(guò)將雙河村委的供水壓力設定并控制在0.17MPa，減少了水量損失。之后在雙河水電基地小區和雙河新區等生活小區進(jìn)行了推廣應用，均取得了很好的節能效果，并獲得了guojia實(shí)用新型轉li授權[2]。
2.3多水源混合供水
井古供水系統由古城水源井水源和倪河水庫水源共同供水。改造前只能用其中一個(gè)水源進(jìn)行供水，即使兩個(gè)水源同時(shí)供水，由于無(wú)法保持#佳的取水比例，同樣無(wú)法保證水質(zhì)合格。
研究認為，地表水不含超標物質(zhì)硅，而地下水也同樣不含超標物質(zhì)磷，也不存在耗氧量指標超標的問(wèn)題。采用兩個(gè)水源混合供水的方式，通過(guò)稀釋超標物質(zhì)，使水質(zhì)和水量均能達到井古油田的開(kāi)采需求，但混合比例的控制是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
采用的技術(shù)方案是：通過(guò)水泵、流量計、變頻器和PLC可編程控制器（內部帶PID智能調節功能）組成定量閉環(huán)控制取水系統，在地下水源井和倪河水庫泵站各安裝一套，值班室安裝一套控制軟件，通過(guò)控制軟件設置兩個(gè)取水系統各自用取水量，實(shí)現以#佳的比例取水，混合后供給75t高壓蒸汽鍋爐，混合后水的硅、磷含量和耗氧量均不超標。
2014年項目實(shí)施后，達到了預期效果，既解決了水質(zhì)不合格的問(wèn)題，也解決了單一水源供水量不足的問(wèn)題，經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。該技術(shù)獲得了guojia實(shí)用新型轉li授權[3]，同時(shí)還申請了發(fā)明轉li[4]。
2.4高層樓房二次加壓供水
河南油田某小區因住戶(hù)反映位于地下室的加壓水泵振動(dòng)噪聲太大，要求進(jìn)行改造。通過(guò)研究國內高層樓房二次加壓供水方面的節能技術(shù)，選擇了無(wú)負壓供水設備[5]，并將供水設備從地下室移至小區一角，實(shí)施后節能20%左右，同時(shí)消除共振噪音對住戶(hù)的影響�？紤]改造成本等影響，其他小區將在設備大修時(shí)全部進(jìn)行改造。
3結論
1）生活用水水廠(chǎng)用水高峰時(shí)段和用水低峰時(shí)段的用水量變化很大，分時(shí)段變頻變壓供水是必然的選擇，可在變頻恒壓供水的基礎上再節能5%以上。
2）在山區或丘陵地區的生活小區供水水廠(chǎng)，一定要對壓力過(guò)剩的低洼區進(jìn)行供水壓力控制，供水壓力過(guò)高造成管線(xiàn)跑冒滴漏損失水量大，同時(shí)不利于用戶(hù)節約用水，供水管網(wǎng)壓力自動(dòng)調節方案可以采取分時(shí)分壓調節，即在用水高峰供水壓力高些，而用水低峰則供水壓力低些。
3）對于有水質(zhì)要求的供水，且多個(gè)水源的不同指標超標不多的情況下，可采用多水源混合供水，多水源混合供水與建設水處理廠(chǎng)和開(kāi)發(fā)新的水源相比，增加的投資和運行成本均可忽略不計。
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