1管網(wǎng)閥門調(diào)控現(xiàn)狀
近年來,隨著技術(shù)進(jìn)步和改造資金投入,多數(shù)供水企業(yè)建立了供水?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)測與控制系統(tǒng)(SCADA),實(shí)現(xiàn)了水源和原水輸送系統(tǒng)監(jiān)測、凈水構(gòu)筑物和工藝設(shè)備監(jiān)控以及供水管網(wǎng)測壓等功能。部分供水企業(yè)還建立了“呼叫中心”熱線電話系統(tǒng)和管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)(GIS)。上述系統(tǒng)的建立能及時(shí)監(jiān)控供水設(shè)備運(yùn)行和發(fā)現(xiàn)管網(wǎng)事故,極大提升供水服務(wù)水平。
限于技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念等多方面原因,對管網(wǎng)調(diào)度管理和運(yùn)行調(diào)控還限于人工操作。水壓遙測和事故信息獲取、采集與判斷已實(shí)現(xiàn)信息化和自動化,但閥門啟閉和調(diào)節(jié)還必須依靠操作工人到現(xiàn)場手動完成。這主要有以下幾點(diǎn)不足:
①供水管網(wǎng)工況瞬時(shí)萬變,管網(wǎng)實(shí)時(shí)優(yōu)化運(yùn)行靠人工現(xiàn)場調(diào)節(jié)幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。
②為確保供水系統(tǒng)安全運(yùn)行,在發(fā)生重大供水事故時(shí),需對管網(wǎng)中若干重要閥門多次反復(fù)調(diào)控,人工操作難以勝任。
③從管網(wǎng)事故信息的獲取、判斷到人工現(xiàn)場調(diào)控閥門,根據(jù)城市規(guī)模、搶修力量及交通路況情況,會有1h左右的延時(shí)。這會造成事故損失擴(kuò)大,引發(fā)相關(guān)問題。
④目前管網(wǎng)調(diào)度模式對用戶端不能實(shí)現(xiàn)及時(shí)合理的調(diào)節(jié)和控制。
2管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控的意義
管網(wǎng)閥門是供水系統(tǒng)中的重要設(shè)施,起到輸送、關(guān)斷、調(diào)節(jié)供水流量、壓力和改變流向等管網(wǎng)調(diào)控作用,是供水系統(tǒng)暢通輸配和管網(wǎng)搶修、維護(hù)、改造的重要保證措施。
管網(wǎng)閥門上述功能的及時(shí)實(shí)現(xiàn)直接影響供水安全和供水行業(yè)的服務(wù)質(zhì)量。重要的是,當(dāng)供水系統(tǒng)發(fā)生重大故障以及處理大的爆管事故時(shí),管網(wǎng)閥門如不能及時(shí)有效地調(diào)控將延誤處理事故時(shí)機(jī),造成嚴(yán)重后果。
供水管網(wǎng)科學(xué)調(diào)度與實(shí)時(shí)調(diào)控首先要解決閥門遠(yuǎn)程調(diào)控問題,管網(wǎng)中若干重要閥門和關(guān)鍵閥門能否實(shí)現(xiàn)及時(shí)有效地調(diào)控直接影響供水安全,在調(diào)度中心直接實(shí)現(xiàn)對管網(wǎng)重要閥門遠(yuǎn)程調(diào)控操作對保證供水系統(tǒng)安全正常運(yùn)行具有重要意義。
3實(shí)現(xiàn)方案
供水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)度的關(guān)鍵是增加控制手段和工作模式與管理制度的創(chuàng)新。針對完全依靠人工操作調(diào)控閥門不能及時(shí)應(yīng)對突發(fā)事故處理、不利于供水管理和服務(wù)的現(xiàn)狀,通過對項(xiàng)目目標(biāo)、設(shè)備工作環(huán)境以及RTU、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)等因素和設(shè)備技術(shù)參數(shù)進(jìn)行考察和分析后,提出利用現(xiàn)有管網(wǎng)測壓RTU設(shè)備對管網(wǎng)重要閥門進(jìn)行遙測、遙控的技術(shù)方案,以及時(shí)應(yīng)對管網(wǎng)事故和適應(yīng)工況變化,提高供水管理和服務(wù)水平。
3．1技術(shù)方案
①遠(yuǎn)程通訊/控制終端選型
管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)和現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)兼容,可以充分利用現(xiàn)有設(shè)備、無線頻譜等資源。RTU選用現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)中采用的MOSCADRTU,根據(jù)控制目標(biāo)重新編寫相應(yīng)控制程序。
②上位機(jī)組態(tài)編程
在調(diào)度中心端上位機(jī)設(shè)定控制窗口和操作畫面,通過基于短波電臺的無線SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測閥門③執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型
管網(wǎng)閥門安裝在潮濕環(huán)境下的閥門井里,工作環(huán)境惡劣。為確保控制可靠性和設(shè)備安全,選用防護(hù)等級為IP68的電動頭和高可靠性閥門配合作為執(zhí)行機(jī)構(gòu),達(dá)到正常工作要求。
④電源
在被控閥門點(diǎn)附近單位尋找合適的動力/照明電源作為被控閥門系統(tǒng)的工作電源。根據(jù)電源情況選擇電動頭的驅(qū)動電源方式。在條件許可的情況下,盡可能選用動力電源作為工作電源。
⑤附屬儀表
為及時(shí)掌握閥門調(diào)控情況和效果,在閥門下游安裝壓力傳感器。采集的壓力信號通過RTU傳輸?shù)絊CADA系統(tǒng),平時(shí)作為測壓點(diǎn)使用。
3．2系統(tǒng)安全措施
為保證設(shè)備安全和人身安全,方案設(shè)計(jì)和項(xiàng)目實(shí)施采取的技術(shù)措施有:
①供電安全
由于工作場合特殊,電源箱設(shè)計(jì)有漏電保護(hù)器。電動頭電源僅在進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控操作時(shí)通過RTU控制接通,閥門井內(nèi)設(shè)備平時(shí)和市電隔離。
②閥門井及井蓋設(shè)計(jì)選型
良好的外部環(huán)境是設(shè)備安全運(yùn)行的重要因素。盡管設(shè)計(jì)選用設(shè)備能滿足“浸水環(huán)境”工作,為提高系統(tǒng)可靠性,閥門井設(shè)計(jì)采用電信防水井蓋,防止雨水侵入閥門井,為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供良好的外部工作環(huán)境。閥門井設(shè)計(jì)考慮了對井室積水作下滲處理,井室內(nèi)設(shè)有滲水坑。
井室內(nèi)設(shè)定位置設(shè)計(jì)安裝干簧管水位開關(guān),若因某種原因閥門井進(jìn)水/滲水,水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí)RTU會發(fā)送水位報(bào)警信息提示檢修。
③操作時(shí)管網(wǎng)運(yùn)行安全
閥門遠(yuǎn)程操作采取“動—停—動”的間歇運(yùn)行模式進(jìn)行控制,減少因閥門調(diào)控產(chǎn)生壓力波動對管網(wǎng)安全運(yùn)行的影響。該控制過程由“調(diào)度端上位機(jī)—現(xiàn)場RTU”在程序控制下共同實(shí)現(xiàn)。
④操作權(quán)限及系統(tǒng)管理
關(guān)鍵閥門是影響供水運(yùn)行的重要設(shè)備,為防止誤操作,調(diào)度中心上位機(jī)設(shè)有登陸密碼和管理權(quán)限,并制定了相應(yīng)的管理操作規(guī)程,如:對閥門遠(yuǎn)程調(diào)控系統(tǒng)操作實(shí)行操作票制度、定期對閥門進(jìn)行啟閉操作防止設(shè)備銹蝕、根據(jù)季節(jié)定時(shí)遙控接通電動頭內(nèi)置防潮除濕電熱裝置等。
4擴(kuò)大應(yīng)用
對管網(wǎng)重要部位和關(guān)鍵環(huán)節(jié)閥門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)控,是優(yōu)化供水系統(tǒng)運(yùn)行、提高供水安全可靠性的重要技術(shù)保證,同時(shí)也是對目前管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度模式的創(chuàng)新。
5結(jié)語
實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)閥門遠(yuǎn)程調(diào)控,能及時(shí)應(yīng)對事故和提高供水管理服務(wù)水平;對關(guān)鍵和重要閥門規(guī)模應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)實(shí)時(shí)優(yōu)化運(yùn)行,降低制供水成本,是實(shí)現(xiàn)“調(diào)度執(zhí)行自動化”的重要技術(shù)手段和舉措,也是對現(xiàn)有運(yùn)行調(diào)度模式的突破和創(chuàng)新。
