高效流体输送技术:自来水输配系统节能技术介绍
时间：2020-10-28 08:12:49 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
概述
中国的城镇供水具有120年的悠久历史，是关系着国计民生的命脉行业。自1879年中国的旅顺建成第一座供水设施开始到1998年，全国668个城市，具备日供水能力20992万立方米。另外，全国13922个小城镇，建有水厂13828座，日供水能力达到2111万立方米。
根据建设部《城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标》，为适应我国城镇建设和发展需要，全面实现“保障供水安全，提高供水水质，优化供水成本，改善供水服务”的目标，需要切实提高城镇供水管网及整个输配水系统的安全运行和管理、管网规划建设、更新改造和漏损控制及节能增效等技术水平，其中安全运行和节能降耗是重中之重。节能降耗不仅关系到国民经济的可持续发展，对供水企业本身也意味着降低成本，提升竞争力。
管网输配系统是城镇水务行业的主要资产，输水耗电是城镇水务的主要成本之一。城镇供水输配管网对于原水引水、配水的设计、投资、改造普遍存在投资大、能耗高、效率低等传统特点。为达到节能降耗目标，水务企业在引水、配水领域针对性的选择并实施技术上成熟的“高效流体输送”技术，对于未来输配管网运行、降低能耗投资、减少维护成本、提高生产效率都具有重大意义。
“高效流体输送”技术，以节能降耗为设计理念，以提高输送效率为出发点，经过十数年理论摸索，近百项水务工程实践，为我国城镇水务行业提出了最科学可行的节能降耗发展思路，它以区别于任何传统供水方式的全新面貌出现，将成为我国城镇水务可持续发展的必然选择。
我国水务行业城镇供水问题剖析
1、 供水效率低下
在实际水务工程应用中，泵选型安装就位以后一般就不再更换，也就是说在管路系统中,水泵的型号是确定的、无法改变的，而管路系统的工作点又由负荷（流量）需求决定，系统的负荷需求固定不变的情况很少， 更多的情况是系统负荷需求随着气温、季节、时间等而变化，高负荷与低负荷相差很大，为了满足需求，水泵选型时往往按照最高用水负荷需求选型，这样，当低负荷时， 实际工艺需求与泵的特性曲线无法很好的匹配，因此经常使水泵在非最佳工况点运行，造成泵组的能源效率降低。
不合理的阀门和管道设置，以及不合理的调度运行管理模式，也是造成高能耗、低效率的原因。
2、供水压力不足
不少城镇由于就近水源不足，大规模远距离甚至跨流域调水，横越河川、公路、铁路等障碍物之底部的U形倒虹吸管段成为管流输送必经之路，掺入管内的大量气体运行到U形管的始端，由于流速低，垂直向下运行困难，造成气体窝积，过流截面缩小，流量不足、供水压力不足、极易爆管。
由于水头损失的影响，多层住户、边远地区易成为供水低压区甚至零压区，经常出现供水压力不足，需要增压的问题。自来水断断续续，有时滴水皆无，24小时连续供水得不到全面保证。居民吃水困难，影响正常生活；
工厂缺水，导致生产停滞甚至产品报废、设备损坏；
消防水压不足，将引起重大经济损失和人员伤亡。
不改变管网现状，大幅度减少水头损失、提高引水配水流量是解决城镇供水的最有效方法。
3、管网漏失严重
供水漏损率是反映水务行业企业管理水平的重要标志之一，长期以来，管网漏失率高，既困扰着供水企业的经营与发展，也严重影响城镇供水。根据建设部《城市管网漏损率控制及评定标准》规定，城市供水基本漏损率为12%，我国城市供水平均漏损率约20%，与欧美先进城市7%漏失率相比还有较大差距。随着我国城市化进程的推进，管网减漏对于节约水资源，保障经济和社会健康发展具有重要的战略意义。
长距离引水管道及配水管网中不断掺入的大量空气是造成以上问题的最根本原因，而管材、管径、配件等则是次要影响因素。一些城镇的地形沟壑纵横、变化万千，地貌凹凸不平、路形曲折。管网受地形限制，弯曲敷设。当管径越大、流速越快，水源进水始端涡流掺进气量越大。这些被旋涡源源不断卷进管内的极微小气泡，运行一段距离后，停留在各段管道的高凸处，形成气阻，流体被空气阻断，过流截面减小，流速降低。一些管线距离较长，由于空气大量的窝存于管道最高点，致使空化区附近的水流固体边壁产生了剥蚀破坏，久而久之引起材料的疲劳和管道的断裂。气体进入管道，易引起锈蚀，使管道老化加速。由于空气的局部应力集中，爆管发生频率增大。为驱除气体而增设的排气阀，成了管网掺气及跑冒滴漏的新源头。
为了提高供水流量、降低漏损，可以提高管材质量和增大管径。但是管网改造，投资巨大，许多供水部门在资金上存在较大困难，且改造后虽然局部改善水压、管网漏失降低，但新管仍然摆脱不了气阻的困扰，水压不均、爆管隐患等问题无法彻底解决。提高管网输水配水能力、降低漏失是否只能重新铺设新管网？
采用“高效流体输送”技术，在不改变原城镇输配管网基础上，或者节能降耗20-50%，或者提高供水能力15%—100%，而且管道压力降低10%，使管网形成有效的保护机制，延长了管材寿命，降低了爆管率。
唯有排除空气对管网的直接影响，从源头彻底杜绝气体进入管道，是降低引水、配水管网漏损率的最有效方法，高效流体输送的核心是应用真空高速流技术。
真空高速流技术应用现状
真空高速流是一项利用自然条件，无需任何外加动力，节能高效的全新输水技术。它人为疏导完善了输水运行环境，改变了水体运行的流态，大幅度的减低了水头损失。在实际应用中日臻成熟，已实施工程百余项，解决了众多水工程技术难题。可应用在城镇自来水供水配水、长距离引水、水库溢洪、防汛抗旱、水电站增容发电、水库清淤、农田灌溉、工业循环水、地下水回灌、石油输送等诸多领域，几乎涵盖了流体输送行业的方方面面。特别适用于高水头、大管径、长距离、耗资巨、地形复杂、起伏大、需二次加压且流量无法满足、管道气蚀爆裂严重等系列工程改造。
对于城镇水务工程，采用“真空高速流”对重力流、压力流工程进行改造，改善水务行业“瓶颈”状况，有助于中国水务行业节能降耗工作的顺利实施。
真空高速流技术节能优势
真空高速流技术节能优势特别多，应用领域也十分广泛，以最少的能源消耗量（运行不耗任何能源），达到最优的输水效率，节能效果显著。
真空高速流技术节能优势一览表
节能优势
对中国城镇水务行业产生的影响
1
流量大增，大幅度降低工程水头损失
不改变原供水管网任何条件，流量比同条件“重力流”供水提升15%-100%；
提高幅度依据地形特点以及管径的大小而变化。地形越复杂，起伏越多，管径越大，则流量提升越显着。
2
运行不耗电，节省电力资源
运行完全依靠大气压力与势能作用，节能无污染，不耗用电能，完全自动抽吸供水，不必人工值守，只需一次充水即可终身使用，运行方便，流量可通过阀门控制。
3
解决爆管事故问题，降低水资源漏损
由于没有气体集中应力作用，管压更均匀，更有利于保护管网，大量减少爆管事故发生，增加管材寿命。避免爆管引起的人民生产、生活损失，利于供水企业的后期维护。同时，减少水资源直接及间接的浪费，防止漏损，高效节能。
4
无需设置排气阀，减少工程设备投资
供水全程无需设置排气装置，在进水口处彻底杜绝气体进入，水体更连续，运行更安全，在减少排气阀投资的同时，也降低了许多工程附加维护投资，避免了人工定期进行管网排气的麻烦，维护更轻松，投资更节省。
5
无需二次加压，减少泵站投资
输水距离更长，供水压力更足。只要配水点与原水液面具有一定的落差，水体无需经过二次加压可直接上多层建筑及一些相对较高的小山坡，高于引水水面有扬程的部位可局部加压。供水压力甚至比重力流二次加压后更大，效果更佳。大量节省二次泵站及楼顶水池的投资。
6
输送效率高，减少管材投资
输送效率提高20-50%，无需费巨资更新管材，同样达到节能效果。
7
充分利用地形，减少土石方开挖
真空高速流技术可替代坝下泄水涵管，彻底消除土坝放水涵管的隐患，且比大开挖坝体重新埋设涵管节省投资。任何水工程或水电站可充分利用地形，随着地形起伏敷设管道，缩短工期且减少土石方开挖。
8
减少汽蚀，延长机电设备使用寿命
由于没有空气掺杂，不再对坝内涵管及水轮机叶片等形成强烈汽蚀，更有效的保护机电设备，保护管网。
9
结构简单，节省工期及人力投资
真空高速流技术只需要在原重力流基础上加装一套设备，进行真空改造及整流，即可达到最佳的输送效果，结构简单，利于节省工期。
10
运行方便，降低后期维护成本
完全自动运行，只需要简单维护，控制水位流量，保护真空不被破坏即可。
11
避免二次污染，提高供水水质
避免了因二次加压引起的水质二次污染，清淤更方便，减少因气体引起的管壁锈蚀老化，水质更加清澈透明，安全无污染。
在实际工程应用中，泵选型安装就位以后一般就不再更换，也就是说在管路系统中,水泵的型号是确定的、无法改变的，而管路系统的工作点又由负荷（流量）需求决定，系统的负荷需求固定不变的情况很少，更多的情况是系统负荷需求随着气温、季节、时间、生产班次、产品产量、入住率等而变化，高负荷与低负荷相差很大，为了满足需求，水泵选型时往往按照最高负荷需求选型，这样，当低负荷时，实际工艺需求与泵的特性曲线无法很好的匹配，因此经常使水泵在非最佳工况点运行，造成泵组的能源效率降低。
水泵高效运行控制技术可以较好的解决泵与管路系统匹配不佳的问题，利用变频驱动（VFD）技术的优势，通过公司自主开发的自动化控制软件（已申请中国、美国、香港、泰国发明专利），使泵在一定流量范围内自动识别和适应工艺需求和条件变化，控制水泵始终保持在最佳能效区间运行。
结语
以上是我们对自来水输配系统节能技术的简单介绍，具体的技术细节及相关理论不在此做详述，根据我们对全国各地部分有代表性的区域自来水输配系统设施的考察和分析，保守的节能评估：任一个城市的自来水管网设施，通过我公司的技术改造以及安装我公司研发的水泵高效节能运行电子控制技术设施后，均能在原来的基础上达到节能降耗20%-50%，可谓节能降耗的空间巨大，为了更有效的向各地推介我们的服务，以及展示我们对水务方面节能降耗技术的自信，我们承诺采用合同能源管理模式（简称EMC）, 由我公司负责落实节能技术，技改资金，和项目实施，双方按约定的比例分享节电收益，为使用户享受实实在在的节能收益，我公司承担管网节能技改的技术风险和经济风险，并提供两种业务模式：1、双方约定一次性支付和收取用户节电收益的业务模式；
2、双方按约定分期支付和收取公司节电收益的业务模式；
敬请接洽商榷。
天津XX节能技术有限公司
2010年6月
