供水管网可靠性研究的首要问题是对供水管网可靠性进行定义并给出科学合理的量化指标以对可靠性进行度量。度量供水管网可靠性既可以从保障用户所需水量(或水压)或富余能量的途径来度量,也可以从用户节点的实际可用水量(或水压)或富余能量来度量。能保障供水管网输送满足用户所需水量(或水压)的设计参数有管网拓扑结构冗余度、管段可用度、管段流速、广一离心泵流量和水头损失等,而供水管网运行结果参数主要有节点压力、流量和富余能量等。前者对可靠性的度量一般用于供水管网的可靠性设计,后者对可靠性的计算通常用于供水管网的可靠性评价。衡量供水管网可靠性角度以及工况运行结果参数的多样化使得可靠性度量指标也呈现出多样化。
供水管网以实现向用户输送保质保量的水为目的,是由大量管道并辅以各种管件连接而成的复杂网络系统。供水管网可靠性是指供水管网在规定的运行条件下和规定的时间内能连续不间断地向用户输送满足其所需水量水压要求的能力,其中:
1、规定的运行条件,是指影响供水管网运行的各种因素,这些因素包括:①管段的可用度,包括影响管段故障率和修复率的各种运行环境:广一化工泵运行时的供水压力、管道安装环境(如载荷条件、温度气候、腐蚀介质、土壤类型、地质条件、管内水质及涂层措施等)和维护保养情况等;②水源的水量,包括正常供水时各水源可提供的水量、突发性水污染情况下各水源可提供的水量;③水泵可用度,各泵站各水泵的故障率和修复率;④停电的概率;⑤需水量的不确定性,需水量的波动;⑥管段粗糙度的不确定性;⑦阀门的布置及故障率;⑧同时发生故障的最大管段数;⑨随着城市人口增长而日益增加的需水量;⑩高位水池的设置及其容积;O各种运行工况,如爆管工况、泄漏工况以及最大需水工况等。供水管网规定的运行条件不同,可靠性也不同。
2、规定的时间,是指供水管网的运行年限。通常供水管网的各项运行工况指标,在工程竣工后均可在现场进行检验和测定,此时的可靠度视为运行年限为零时的可靠度,即管网的固有可靠度。它与管件和管道的材质、管径、制造及施工质量等有关。供水管网的可靠性与服役时间有关,不同的服役时间,管道的可用度和输水能力均不相同,因而管网的可靠性水平也不相同。大体上来说,广一离心泵经过一段时间的稳定运行之后,随着服役时间的继续增加,可靠性会逐渐下降,供水故障发生也愈来愈频繁,直至系统报废。
3、规定的供水目标,是指用户所需的水量水压要求。供水管网满足用户所需的水量水压要求就认为是可靠的,反之就称为发生故障(或失效)。值得注意的是,“故障”是指供水管网不能正常供水,但不一定代表完全不能供水。事实上,很多时候供水管网虽然还能供水,但由于其所供水量和水压己不能满足用户所需的水量水压要求,此时也称为“部分故障”或“部分失效”,表示“管网仅仅能够完成部分规定的供水目标”。
总之,广一水泵厂对供水管网可靠性进行分析或研究时,须充分明确管网的运行条件、运行时间以及规定的供水目标等三个要素。规定的运行条件和时间是可靠性的影响因素和前提条件,供水目标是运行结果和判断供水管网是否可靠的依据。节点的水量可靠度,可靠度是概率化的可靠性,也是数字化的可靠性。用概率的思想来描述可靠性后,对供水管网系统可靠性程度的度量就有了一个统一的标准,对管网的可靠性设计、评价以及最终的设计及改扩建方案的选择就有了依据。通常情况下,量化供水管网可靠性的指标有很多种,但从用户对供水管网供水能力的期望来看,评价一个供水管网系统的可靠与否集中表现于对用户所需水量或水压的满足情况。
早期的一些研究用户节点的可靠性状态处理为正常状态和故障状态两种,当节点的实际可用水压大于或等于该节点的设计值时,该节点的实际可用水量就能满足其水量需求,供水正常;而当节点的实际可用水压低于该节点的设计值时,该节点则不能获得其所需的水量,供水出现故障。简单的供水可靠性状态或正常或故障的“0-1”式评价模式具有一定的局限性,将水量满足率为99%节点和水量满足率为0%的节点同归为故障或失效一类显然有失公允,因而得出的可靠性评价结果值也会偏低。通常,因供水管网事故导致用户节点实际可用水量一定程度上降低的情况时有发生,但完全断水的情况不多。
节点实际可用水量处在其最小允许水量和设计水量之间的情况,称为水量的部分满足情况。为定量分析此时的可靠性,需将广一离心泵故障工况下的节点水量可靠度定义为节点用户的实际可用水量与该节点用户所需水量的比值,即节点需求水量的满足程度。
如何利用供水管网中各节点的可靠度来确定整个供水管网的可靠度是评价供水管网可靠性的一个关键环节。供水管网中各节点的可靠度度量了供水管网对各用户节点所需水量的满足程度,属于‘元素级’的可靠度;但对自来水公司而言,仅仅了解节点的可靠度是远远不够的,需掌握整个供水管网系统的可靠度,即‘系统级’可靠度。当己知各用户节点的可靠度后,需通过一些解析式将节点可靠度上升为管网系统的可靠度。节点可靠度与系统可靠度之间的解析式主要有:
1、最小可靠磨桔件
2、算术平均法
3、几何平均法
算术平均法和几何平均法的表达式表明,只要系统中存在可靠度值小于1的节点,那么系统的可靠度值就不会等于1,因而能突出某一节点可靠度对整个管网系统可靠度的影响。
4、加权平均法
用各节点可靠度的加权方式来评价供水管网系统的可靠度,系统可靠度等于管网中各节点可靠度对某个参数的加权平均值。从广一水泵厂的分析可知,采用最小可靠度值法得到结果值会偏小并过于保守,特别是当管网中存在极端的可靠度低点时,会极大掩盖整个供水管网的实际可靠度。如果以极端的可靠度低点为控制点开展可靠性优化设计或运行等工作,则会浪费大量的物力和财力,而且因缺乏针对性会导致投资大但改善效果不理想的结果出现。
将所有用户节点的可靠度值采用纯数学平均化法的算术或几何平均法处理并作为整个供水管网的可靠度值时,该计算结果未能反映在整个供水管网的所供水量中满足可靠性要求的水量占多大比例的重要问题。因此这两种方法存在的一个共同缺陷就是忽视了不同用水节点在管网中的重要程度问题,未能体现大用户以及重要用户的水量满足程度对于整个供水管网可靠性改善的重要作用和意义。
如想了解更多关于广州广一泵业有限公司的信息,可关注网站:http://www.gygpumps.com 联系电话:020-86802766 李先生
联系电话:020-86802566/ 020-86802766 联系手机:13827265823 / 13825759688
联系人:李先生 联系QQ:2858083868/187252656
联系地址:广州市科韵南路133号