独立供水分区优化降漏控制系统的研究

发布时间：2017-08-25 19:05

  本文关键词：独立供水分区优化降漏控制系统的研究

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【摘要】：在城市自来水系统的生产运行中,管网分区入口调压泵的运行控制是城市供水管网分区压力平衡和负载调节的关键。国内外相关研究表明,供水管网运行于不合理的过高压力下,一方面会增加能耗和管道爆管风险,另一方面将导致管网漏失量大幅度增加。而随着城市自来水管网系统的进步,国内外供水行业对加强供水管网漏损控制、提高供水效率已经形成普遍共识。由于分区管网的拓扑复杂,漏失点不易探查修复,因此实现DMA分区的压力优化运行,建立DMA分区压力优化控制系统是降低当前供水管道条件下漏损量的最佳办法。对此,本文以独立供水分区系统的入口调压泵压力优化控制作为供水管网降漏的核心研究内容,提出了一种以供水管网母管流量-分区入口压力统计模型为基础的DMA分区优化控制系统。首先,本文总结整理了当前城市自来水管网系统存在的漏失问题,简要介绍了供水管网分区和降漏研究的技术现状,针对国内供水管网的漏失状况,阐述了管网分区压力优化的必要性和紧迫性。其次,对供水系统水头损失计算和分区计量的概念作了简要说明,从经济性和可行性等方面介绍了衡量管网漏损程度通用的一些指标,提出利用分区管网的最小夜间流量可以粗略估计管网漏损程度,并对自来水管网中现有的不同压力优化方案做了比较。再次,根据供水分区优化降漏控制理论,提出了基于DMA分区的供水压力优化控制方案。在保障分区末端最不利点最小供水压力的前提下,依据DMA分区入口的母管流量数据、母管压力数据、末端最不利点压力数据,建立动态学习和修正的流量-压力分区管网统计学供水模型,实现DMA分区管网的节能降漏运行。最后,设计了DMA分区优化控制系统的电路模块,主要包括供水母管流量测量输入电路,压力测量(母管、最不利点)输入电路,变频器控制信号输出电路,RTU与DTU电源电路,无线通信模块电路几部分。并对分区压力优化控制系统的运行流程作了简明总结。仿真和实践表明,DMA供水分区压力优化控制系统能够实现供水分区的降漏闭环优化运行控制。
【关键词】：独立供水分区 漏损控制 最不利点 恒压供水
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.33;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 本课题的研究背景9-15
• 1.1.1 供水管网系统10-11
• 1.1.2 供水管网漏失分析11-15
• 1.2 本课题的国内外研究现状15-16
• 1.3 本课题的研究目的与意义16-17
• 1.4 本课题的主要研究工作17-19
• 2 供水管网系统分区理论基础19-35
• 2.1 供水管网系统水力学基础19-27
• 2.1.1 供水管网系统用水量分析19-21
• 2.1.2 供水管网系统水流特征描述21-22
• 2.1.3 供水管网系统水头损失计算22-26
• 2.1.4 供水管网系统模型简化26-27
• 2.2 供水管网系统分区计量基础27-32
• 2.2.1 DMA分区与PMA分区28-29
• 2.2.2 供水管网系统漏损指标29-31
• 2.2.3 供水管网分区最小夜间流量31-32
• 2.3 供水管网系统压力管理32-34
• 2.3.1 定值压力分区控制方案33
• 2.3.2 基于时间的分区控制方案33
• 2.3.3 基于供水管网流量的分区控制方案33-34
• 2.3.4 基于管网最不利点的分区控制方案34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 独立供水分区优化降漏控制方案及仿真分析35-45
• 3.1 DMA分区优化控制方案基础35-37
• 3.1.1 DMA分区优化降漏控制问题概述35
• 3.1.2 DMA分区优化控制策略35-36
• 3.1.3 DMA分区管网最不利点选择36-37
• 3.2 DMA分区优化降漏控制算法研究37-40
• 3.2.1 DMA分区优化控制模型选择37-38
• 3.2.2 DMA分区优化控制算法38-40
• 3.3 DMA分区优化降漏控制方案仿真分析40-44
• 3.3.1 最小二乘法与非线性拟合40-41
• 3.3.2 基于Python的科学计算41-42
• 3.3.3 仿真分析42-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 独立供水分区优化控制系统设计与运行45-59
• 4.1 独立供水分区优化控制系统总体组成45-47
• 4.2 独立供水分区优化控制系统硬件设计47-56
• 4.2.1 电气元件及传感器的选择47-48
• 4.2.2 流量测量电路设计48-49
• 4.2.3 压力测量电路设计49-50
• 4.2.4 控制输出电路设计50-52
• 4.2.5 电源电路设计52-54
• 4.2.6 通信电路设计54-56
• 4.3 独立供水分区优化控制系统运行56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况63-64
• 致谢64-65

【参考文献】

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本文编号：737865