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79 利用多种技术手段提高出水量降低电耗 张 琛 中煤集团大屯公司自来水厂 江苏 沛县 221611 摘 要 为了提高供水质量 满足日益增长的用户量的用水的需求 采用软启动控制 多任务通用监控调度系统 动静 态水位 水源井修复等多种技术手段 提高水源井单位时间内的出水量 降低单位时间内的用电量 达到节支降耗的目的 关键词 软启动控制 多任务通用监控调度系统 动静态水位 水源井修复 中图分类号 TP273 文献标识码 A 文章编号 1008 1151 2011 01 0079 02 水是生命之源 它关系到千家万户的利益 关系到每个 人的身心健康 提高供水质量 满足用户用水需求是供水企 业的职责 水厂的水源一般为地面水或地下水 而中煤大屯 公司中心区自来水厂的水源全部是通过水源井取用的地下 水 水源井出水量的多少直接影响着中心区的居民的用水 近年来 由于地下水的常年开采 中心区连续数年降水量的 逐年下降 水源井的出水量已呈现出不同程度的减少 而中 心区数个居民村的新增 用水用户的相对增多 致使中心区 水源紧张局面日益严重 用水状况越来越紧张 随着国家强 令性限采地下水法规的出现 中心区地域范围内水源井的数 量已无法增加 而地域外凿井又有许多无法解决的地区难题 如何提高现有的水源井单井出水量 降低单位时间内的电耗 确保中心区用户日益增长的用水需求 是我们水厂面临的技 术问题 多年来 通过大家共同努力 利用软启动控制 多 任务通用监控调度系统 动静态水位控制 水源井修复等多 种技术手段加强水源井的管理 满足用户用水需求 是我们 水厂多年来不断探索和实践的结果 一 软启动控制技术的运用有效降低了水源 井的电耗 以地下水为水源的中心区自来水厂一直采用深井潜水电 泵作为提水机具 其电控设备也一直采用自耦降压启动器 深井泵机组主要由潜水电机 泵头 止水阀 扬水管 电气 控制装置等组成 具有结构紧凑 工作效率高 使用寿命长 等特点 但是 由于深井泵长期浸泡在水中 远离地面 运 行状态不便于观察 电机经常运行在欠电压 缺相状态 机 械部件受井水的侵蚀 由此 其各种保护性能将决定该取水 设备的使用寿命 随着科学技术的飞速发展 由于自耦降压 启动自身原理的局限性 如在启动过程中电流波动过大 使 水泵电机受到较大冲击 容易形成 水锤 现象 对深井泵 和抽水管的震动大 水源井井管容易受损坏 造成水源井出 砂 漏砂 易抽入水泵使水泵堵塞 磨损 容易受损坏 因 此 自耦降压技术已经不能满足深井泵的现实需要 采用软 启动器控制则可以有效的保护电机 减少水泵起动时的机械 冲击 消除管道中的水锤现象 目前 软启动技术在国内已运用成熟 它成功地解决了 交流电动机起动时造成的较大起动电流对供电电压质量的影 响和供电线路电耗增大以及对机械设备冲击等问题 是传统 的星三角起动 电抗器起动 自耦减压起动器最理想的更新 换代产品 软启动器的基本原理 采用十六位单片机全数字自动控 制 软起动器的起动转矩 电流 输出电压可按负载不同灵 活设定 取得最佳起动转矩和最小起动电流 它的输出电压 按设定规律上升 为电机提供平滑渐进的起动过程 起动完 成后自动退出晶闸管组件 由旁路接触器维持水泵工作 它 的外控接口具有多种功能 全数字设定和控功能使用非常方 便 是应用先进的晶闸管变流技术 在设定的起动时间内通 过改变晶闸管的导通角 来改变电机的供电电压 按要求逐 渐升高电机的供电电压 达到降压起动的目的 使电机的起动 电流限制在300 Ie 350 Ie以内 它具有可实现水泵软起动 软停止或自由滑行停止 从根本上消除了水锤效应 保护了 电机 水泵和阀门 以及取得最佳起动转矩和最小起动电流 输出电压按设定规律上升 为电机提供平滑渐进的起动 停 止过程等特点 因为深井泵的转矩和转速平方成正比 负荷随着电机转 速的升高而增加 采用软起动器降压起动时 水泵机械特性 较软 起动转矩小 因此我们在选择软起动器时 一是根据 深井泵电机铭牌上的功率 电源电压 电流 接法等内容选 择相对应的软起动器 二是起动时间根据电机功率 水井的 动 静水位的不同来确定 一般 11KW 以下的深井泵起动时间 在 5S 左右 15 30KW 深井泵起动时间在 10S 左右 基于对软启动技术的研究 近几年 我们在所有深井泵 房均安装了软启动控制柜 经过几年的使用 电机由于实现 软启动 启动电流小 启动过程平稳 没有受到大的冲击 对水泵也不产生大的启动转矩冲击 不仅大大延长电气触点 的寿命 满足了不同场合下机械需求 而且具有过流 过载 电源缺相等多种保护 保证了设备和电机的安全 因为电机 轴功率下降 水泵转速降低 减轻了机械振动和噪声 使设 备有效发挥了其良好的特性 节省了系统的维修费用年约 4 5 万元 年节电 16 8 万度 总之 采用软启动器控制 实现了 水泵软起动 有效保护了电机 减少潜水水泵起动时的机械 冲击 消除管道中的水锤现象 保护了水源井 潜水电机 2011 年第 1 期 大 众 科 技 No 1 2011 总第 137 期 DA ZHONG KE JI Cumulatively No 137 收稿日期 2010 11 29 作者简介 张琛 1972 女 山东滕县人 中煤集团大屯公司中心区自来水厂工程师 80 潜水水泵和阀门 延长了深井泵及辅助设备的使用寿命一倍 以上 提高供水质量 二 无线四遥分布式多任务通用监控调度系统 在水源井中的开发与应用 由于受水文地质条件及其他条件的影响 中心区水源井 的深井泵房比较分散 水源井位置距离水厂厂区往往较远 有的甚至达十几公里以上 为了实现取水工程的自动化 保 证水厂安全 稳定 经济地运行 同时解放生产力 达到减 人增效的目的 我厂与西安伟德电子科技大学联合开发研制 了 PDS2008 无线四遥分布式多任务通用监控调度系统 该系 统克服了我厂原 RCS 2000 无线四遥分布式多任务通用监控 调度系统界面呆板 难以实现数据网络共享 难以利用新的 软硬件技术 及时了解每台深井泵及升压泵的相关运行参数 等诸多弊端 运行在 WINDOWS 2000 WINDOWS NT 之下 充分 利用先进的操作系统的稳定的多任务 多线程特性 界面更 为美观 运行更为稳定 功能更为强大 操作更为方便快捷 完全符合自来水厂调度的需要 实现了节水 节电 节省劳 力 提高供水效率 PDS2008 系统充分考虑到图元控制是人机界面 MMI 最 容易操作与表达的软件方式 所以系统设计为直接在画面上 遥控开关 调度员只需轻轻按动几下鼠标就可以完成所需功 能 使用相当方便 系统所带的联机帮助功能使得操作员即 使没有用户手册也能操作自如 PDS2008 主站配有服务器和 客户机 分站 PDS2008RTU 现场采集开关量和模拟量 主站与 分站通过无线或有线连接通讯 软件开发兼顾执行速度及用户友好性 PDS2008 监控调度 系统的服务器选用 Delphi 语言作为开发环境 服务器与客户 机用 Win Socket 通讯 数据的存储格式按照 SQL Server 标 准数据库文件格式存储 数据对用户完全开放 用户可以随 时进行二次开发 用户可以设计出任意格式的报表 真正做 到所见即所得 该系统具备以下功能 1 监控调度 1 监控调度 监控调度用于对分站 RTU 进行监测 主要 体现在抽测 追补 校时 遥控等系统功能 通过以上功能 的实施 实现对各站点 RTU 的监测和时数据的采集 以及对 各分站的实时操作控制 2 绘制历史曲线 2 绘制历史曲线 将各遥测量的历史数据以曲线或棒图 形式显示出来 用来分析实际运行情况 达到综合分析供水 压力及其他状况的效果 3 绘制实时曲线 3 绘制实时曲线 将各遥测量的实时数据以曲线或棒图 形式显示出来 用来分析当前实际运行情况 调度员可根据 显示平衡中心区供水压力 4 报警信息 4 报警信息 对各遥测量的越限及开关变位情况显示在 报警窗口 同时进行发声报警 使调度员及时掌握故障情况 并进行处理 5 参数维护 5 参数维护 用于系统参数的配置和维护 包括全局参 数 分站参数 动态参数 模拟屏参数 串口设置 设备参 数 用户管理 6 系统工具 6 系统工具 包括打印报表 屏幕复制 图形维护 7 数据维护 7 数据维护 主要是修改历史数据 体现在报警数据 整点数据 设备档案 操作人员记录四项功能上 通过以上 功能的使用可达到数据的维护功能 8 窗口管理 8 窗口管理 用于管理监控调度系统已打开的各子窗口 的显示方式 具体有平铺 层叠 排列图标 关闭窗口等方 式 9 帮助 9 帮助 用于显示联机超文本帮助文件 用于指导用户 的操作 总之 使用该系统可节省大量的人力 物力 财力 且 节能效果相当明显 该系统总投资为 15 万元 年节电 24 万 KWh 节水近 40 万吨 年创效益近 50 万元 使用此系统 调 度员可随时根据压力点的变化调节 开及时开停水源井的深 井泵 保证供水平衡 避免造不必要的水源浪费和水源井潜 水泵的电耗 在水源井设备发生故障时及时报警显示 调度 员可根据显示判断故障 并及时安排维修人员处理 避免造 成更大的损失 该系统目前显示的优越性能 不但大量节能 而且加快了中心区水厂成为高度自动化控制水厂步伐 三 检测动静水位保证水源降低电耗 由于常年开采地下水 连续数年的干旱 中心区地下水 位的在逐年下降 而中心区各水源井的动静态水位也在逐年 下降 水泵空转的现象也屡见不鲜 给水厂的经济运行造成 很大浪费 为了能够保证源水的及时汲取 减少水泵空转现 象 降低能耗 水厂及时组织技术人员利用测井绳定期测量 水源井的动静态水位 通过掌握的数据 合理控制开关泵的 时间 从而达到水泵的经济运行 大大降低能耗 在近几年实施的水源井动静态水位检测的工作中 利用 井深测量绳 对水源井的动静态水位进行了测量 发现单井 的静态水位都由原来的 8 米左右 5 年前 下降到 15 米以下 动态水位大部分在 30 米左右 有的涌水量过低的单井在 45 米左右 水厂的水源井深井泵水泵的吸入口一般在 45 52 米 之间 动态水位过低的单井 在水泵长时间运行下 很容易 出现空转现象 抽空的现象出现不仅浪费严重 对设备损害 也非常大 通过对每口水源井实际的水源井动静台水位的检 测 来合理地调整每台深井潜水泵的开停时间 有效的避免 了空泵运转 达到节约电耗的目的 四 利用水源井修复技术提高水源井出水量 近年来 由于中心区地下水的常年开采 连续数年降水 量的逐年下降 水源井的出水量呈现出不同程度的减少 中 心水厂部分水源井 无论从成井质量 还是出水效果 都存 在一些问题 尤其在夏季用水高峰期 单井出水量尤显减少 为了能增加水井出水量 延长水源井的使用寿命 我们 积极组织人员进行认真分析 并与中国煤炭地质总局 147 勘 探队的专业人员进行实地勘察 经过仔细分析 一般情况下 正常使用 2 至 5 年的水井都会有不同程度的水量减少 其原 因主要有五个方面 一是地下水位下降 持续大量的开采地 下水 使地下水下降速度过快 而周边补给水的流速又小于 取用水速度 造成区域性的降水漏斗 二是滤水管堵塞 地 下水中的阴阳离子相互作用生成化学沉淀物 水垢 中心区 地下水钙 镁离子含量高 硬度大 生成水垢充填在滤水管 缠丝的缝隙中 使进水渠道变小 甚至全部封闭 三是滤水 管淤积 由于含砂量过多 长时间的水泵开 停 在井底形 成沉淀 大拿感沉淀物掩埋水管时 滤水管就失去了进水的 功能 四是井管腐蚀 水中氯离子 二氧化碳是极具腐蚀性 溶解氧的存在家大了对金属的腐蚀破坏作用 腐蚀与结垢又 是相互相成的 腐蚀产生的沉淀堆积于滤水管的缝隙中 堆 积加速了缝隙的腐蚀 最终造成进水渠道的封闭 五是地层 坍塌 水井涌砂而未及时处理的情况下 水 下转第 59 页 59 首先 在页面前台调用DataGrid控件 接下来 将需要动态 显示的数据从数据库中读取 暂存于DataSet中 接下来 将 DataSet中的存有需要显示数据的DataTable绑定到DataGrid数 据源 最后 对DataGrid控件属性进行设置 启用AllowPaging 属性 并建一个用来改变当前页码的子例程 实现分页功能 系统中采用DataGrid控件实现病历显示的例子如图6所 示 通过对患者的姓名 病历号 日期等条件的查询 用 DataGrid控件绑定病历的基本信息 并进行分页 图 6 使用 DataGrid 控件实现数据的动态显示 3 利用Table实现病历数据的动态显示 病历系统对数据显示的灵活性要求很高 常常所显示的 信息的数据表格并不是固定的 在这种情况下 只使用 DataGrid控件无法满足需求 此时利用 NET的中的Table TableRow TableCell控件允许利用代码动态处理表格的特性 通过后台代码控制页面的显示 这使得数据显示的灵活性有 了较大的提高 通过后台代码不仅可以在表格中添加文本信 息 而且可以添加DropDownList TextBox button等控件 这些功能可以满足数据的动态显示需求 首先在页面上添加 一个Table控件 接下来通过后台的代码循环为Table添加行 图7是在Table控件中添加DataGrid控件的展示图 如图7 所示 每一个蓝色列标题隔开的部分是一个DataGrid控件 依次添加在Table的单元格中 图 7 Table 控件中添加 DataGrid 四 结论 本文介绍了一种基于 NET的电子病历系统的设计与实现 方法 实现了利用计算机对病历数据存储 管理 数据提取 利用等功能 采用结构化表单与自由文本相结合的数据录入 方式 有效的解决了电子病历中的医疗数据信息提取及应用 困难问题 经测试 系统功能已经基本实现 运行稳定 参考文献 1 朱凌云 吴宝明 曹长修 医学数据挖掘的技术 方法及应用 J 生物医学工程学 2003 20 3 559 562 2 JOHNSON et al An Electronic Health Record Based on Structured Narrative Journal of the American Medical Informatics Association Volume 15 Number 1 Jan Feb 2008 3 李昊旻 电子病历的标准化结构化方法研究及实践 D 浙 江 浙江大学 2007 4 Stephen Walther ASP NET 技术内幕 M 马朝辉 等译 北京 机械工业出版社 2002 5 廖邦富 胡安邦 电子病历的结构化组织和自由化输入 方法 J 中国数字医学 2007 上接第 80 页 井带病工作而易出现上部坍塌封闭原有的含 水层 针对上述分析的原因 我们决定陆续对中心区凿井时间 较长 水井产水水质较差的几口水源井进行修复保养 在掌 握这几口水源井的详细资料后 将解决中心区单井水量减少 的措施重点放在滤水管堵塞 淤积和腐蚀的问题上 主要采 用的清淤除垢方法有 一是高压射流清洗滤水管 利用潜水 泵的水流 通过混流器形成的高压射流 近距离定位清洗 它具有冲刷 楔劈 剪切 磨削等复合破碎作用 对不太顽 固的结垢物能够起到打碎脱落的作用 从而疏通了进水通道 二是活塞抽拉与潜水泵联合洗井 活塞在滤水管处上下拉动 形成正负压 机械振动的作用 将堆积在滤水管的结垢物振 松脱