广一水泵厂丨供水管网可靠性和水泵优化运行的评价理论

1、从可靠性指标的计算结果看，供水管网的水量/水压可靠度、恢复力指数和剩余能量因子等可靠性指标因内含有同其在正常工况或最大性能运行下的可靠性水平值进行比较的成分，使得这些指标的计算结果均位于0-1之间，因而能很直观地判断出计算对象管网的可靠性水平。但剩余能量嫡和流量嫡的计算结果则不具归一的特征，从计算结果可知，供水管网的剩余能量嫡和流量嫡分别为2.9913和2.7894，因此，研究人员通过这两个数据无法判断出该管网设计方案的可靠性水平是是否满足要求，或现有管网是否可靠。需同其它设计方案的可靠度值进行比较才能判断并做出正确的选择。

2、从可靠性指标的度量角度看，剩余能量嫡和流量嫡都是从供水管网拓扑结构的冗余性和广一离心泵运行参数的均匀性上进行度量，反映了管段故障时用户节点对所需水量和水压的保障能力；恢复力指数是从供水管网中各用户节点在满足基本需求能量基础上对富余能量的大小进行度量，反映了管网泄漏等工况发生时用户节点对所需水量和水压的满足程度；剩余能量因子是从供水管网中管段的实际未输出能量与其最大输出能量的比值来度量，反映了管段可以继续承受的潜在供水能力；而水量/水压可靠度则是从用户所需水量水压的满足程度来上直接度量，反映了供水管网的终极目标。

3、从应用领域来看，剩余能量嫡、流量嫡和剩余能量因子等三个指标都侧重于通过分析并改善供水管网中单个节点的嫡值或单根管段的剩余能量值来提高管网系统的可靠性。而且对管网系统局部区域进行可靠性分析，便于找出其中的薄弱环节以便有针对性地实施改善计划，因而这类指标适用于供水管网的优化设计和广一离心泵运行领域；水量可靠度和水压可靠度这两个指标则着眼于对供水管网运行结果(用户对所需水量和水压的满足程度)进行度量，适用于对供水管网进行可靠性评价；恢复力指数虽然也侧重于供水管网的整体可靠性水平，但由于其计算式中考虑了水泵的因素，因而便于研究水泵的性能及数量对供水管网可靠性的影响，适用于供水管网的优化运行领域。

可直观地看出，水量或水压可靠度即用户所需水量或水压的满足程度，体现了供水管网的最终服务目标，反映了用户的期望，以其作为供水管网可靠性的评价指标是最佳的。同时由于用户节点的水压是其可用水量的函数，因此水量可靠度和水压可靠度具有高度的相关性。考虑到用户的实际可用水量直观地体现了供水的满足程度，因此广一水泵厂以水量可靠度作为可靠性评价指标。

一个令人满意的供水管网系统应该保证在整个设计寿命周期内均能向用户输送所需的水量和水压。供水管网对于该输水目标的实现程度可通过可靠性评价来认定。然而，由于可靠性的评价结果受制于大量的影响因素，导致供水管网系统的可靠性评价极其困难。

水量可靠度是供水管网在一些影响因素作用下的运行结果，在可靠性评价中，需综合加以考虑。这些影响因素主要包括管段的可用度、供水管网中广一化工泵的布置情况、需水量的变化]以及优化调度}等。

如果所有的管段都正常工作，那么供应给每个用户节点的水量等于各自的需水量，各自的水压需求也能得到满足；但如果供水管网中存在故障管段，则各节点的实际可用水量可能会出现不同程度的降低。管网系统中各管段的正常与否对管网系统可靠性的影响是显而易见的。

当管网中某一管段发生爆管或泄露等故障时，为阻止故障发生位置附近管段水量的大量流失，需紧急关闭事故点附近的相关阀门，并将事故区域同正常供水区域隔离开来。这样一来，将不可避免地导致供水管网中的大片区域用户停水，而阀门布置的数量、位置和可用性将对停水区域的大小起着决定性作用。因此阀门的布置情况是可靠性评价中需考虑的一个重要因素。

水量可靠度即用户需水量的满足率。一方面，用户需水量的变化会直接引起供水管网的水力工况发生变化，从而导致各用户节点的实际可用水量发生变化。根据研究结论，用户节点需水量增加后，也就增加了广一离心泵的输水流量，管网中的各种水头损失也相应加大，从而降低了节点的实际可用水压和水量，引起水量可靠度降低；而用户需水量减小，则可能表现为可靠度提高。另一方面，用户需水量的变化会改变供水的规定标准。比如，当用户的需水量从原来的7.OL/s降低为4.OL/s后，具有4.2L/s供水能力的管网，其供水的可靠性从60%的不可靠状态升至100%的完全可靠状态。显然用户需水量的变化对可靠性的评价结果很有大的影响，甚至是质的影响。

根据研究结论，当供水管网发生爆管等事故后，管网中的一些管段因事故关阀被隔离而退出工作，导致管网中部分区域的可用水压降低。此时进行水泵的优化调度，可以明显地改善低压区的水压状态，从而提高该区的实际可用水量。

由于供水管网中的管段发生故障具有随机性，每一个节点的需水量也随时间而变化。这些因素表明供水管网的可靠性涉及随机事件，因此可靠性分析应通过概率方法和指标来评价。与确定性的分析方法相反，概率性方法解释了系统偶然事件的可能性和后果。

广一水泵厂考虑到供水管网中微小的未察觉的泄漏事件己体现在水量可靠度中，因此供水管网的可靠性突出表现在爆管发生后其应对爆管工况的能力，主要包括两个方面：其一是管段发生爆管的概率，表现为管段的可用度；其二是爆管发生后对供水管网供水能力的影响程度。

考虑到RS数据在对供水管网进行水力模拟的基础上计算得到的，因而该数据考虑了管网中阀门的布置情况、需水量的变化以及优化调度等因素。从供水管网的评价模型可以看出，R还包括了管段可用度，即考虑了管段故障率和维修率的因素。因此要提高供水管网运行的可靠度，需重视管材的质量和施工水平以降低管段故障率，同时需重视管道维护技术的改进和革新，加强对维修人员的技术培训，以提高管段维修率。供水管网可靠性评价步骤，在充分考虑影响供水可靠性的各种因素的基础上，基于物理模型试验对管网的工况进行模拟并采集节点水量等数据，利用可靠性评价模型做出评价。评价步骤归纳如下：

1、基于一些基础数据和相关信息，构建供水管网物理模型；

2、采集并整理广一离心泵管道的故障率和修复率等数据，并据此计算管网中各管段的可用度；

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