大型供水系统节能方式及优化运行研究

【摘要】：节能降耗、低碳经济作为整个经济社会发展的趋势,越来越多的被人们所重视起来。同时,节能降耗也是实现我国可持续发展战略的有效途径,是我国有效利用能源发展经济建设所需要遵循的重要原则。水利事业的发展对国民经济的支持功不可没,作为耗能大户的供水行业,其对节能的重视程度也逐渐增加,“绿色水利”、“健康工程”等一系列概念被水利工作者相继提出。由于我国水利资源分布不均匀,为满足地区用水需求,大型供水工程越来越多,比较著名的有“南水北调”工程、“东水西调”工程、东深供水工程、山西省小浪底引黄工程、万家寨引黄工程等。大型供水工程作为调节水资源时空分布的系统工程,为工农业以及居民生活的提供了水源支持；其在防洪、排涝、抗旱减灾等方面发挥着重要作用。山西为解决地区用水问题,对调水工程加大了投入力度,“大水网”的建设便是山西省对水资源利用统一建设、统一调度、统一管理的工作体现,这些工程中有许多与小浪底引黄工程类似的规模较大的供水工程。在这些供水系统设计与运行之中,努力避免能源浪费,提高系统的用能效率,可以使供水工程节能经济,对整山西地区乃至整个国家的节能减排工作有着不可估量的重要作用。 本研究以大型供水工程为研究对象,对影响其能量损耗的主要因素进行分析,综合考虑离心泵与管路选型、运行调节方式等因素的组合,以系统效率高与年运行费用最小等为目标函数,提出供水工程的节能优化手段,力求工程经济节能运行,主要研究内容如下： (1)针对大型供水工程节能工作中存在的问题,着重从影响工程经济节能的几个关键点进行研究,从管路合理设计、水泵优化选型、优化运行调节等方面进行研究,分别讨论各要素对整个供水系统节能效果的影响。 (2)在合理确定供水工程工作点的基础之上,以整个系统的效率最高、年运行费用最小为目标函数,建立供水系统管路优化设计、水泵选型、优化运行调节的数学模型,通过对多方案组合结果的对比分析,以得到各个主要设计要素的最优搭配方案,即工程的最优化设计方案。 (3)利用SQL Server2000数据库对数据的强大处理功能,将工程中常用的水泵型号机组参数进行录入,结合Visual Basic6.0语言,将水泵选型、管路优化设计、系统优化运行调节等子功能计算模型进行组合,编写出供水工程节能优化计算软件,以达到对不同设计参数组合之间的快速计算,为供水工程优化节能设计提供良好的辅助计算支持。 (4)以吉县东城提黄工程为研究算例,运用供水工程节能优化计算软件对该工程节能设计进行多种工况方案组合计算,以分析出最经济节能方案,并为工程的节能运行提供优化调节方法,力求提高工程应对变化的处理能力。 本研究着重对使用离心泵机组的大型供水工程进行研究,对于轴流泵、混流泵机组的优化节能研究有待进一步探讨,本研究还提出在优化节能中对太阳能、水锤泵等新能源新技术的使用,但未来在供水工程中广泛应用还需学者们进一步探讨。 【关键词】：大型供水工程 水泵选型 优化调节 节能经济运行
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU991;TV674
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 综述11-17
• 1.1 研究的目的与意义11-12
• 1.2 供水工程节能运行存在的问题12
• 1.3 国内外供水系统节能研究现状12-15
• 1.3.1 供水系统设计阶段节能方式研究12-14
• 1.3.2 供水系统运行阶段的节能研究14-15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 第二章 供水工程设计阶段的节能方式研究17-36
• 2.1 供水系统工作点的确定17-23
• 2.1.1 确定管路特性曲线17-18
• 2.1.2 确定离心泵性能曲线18-19
• 2.1.3 确定泵站工作点19-21
• 2.1.4 常见供水工程工作点的确定21-23
• 2.2 供水管路的节能研究23-28
• 2.2.1 管线的选择23-24
• 2.2.2 管材的选择24-25
• 2.2.3 管径的选择计算25-28
• 2.3 离心泵优化选型节能研究28-36
• 2.3.1 水泵选型不合理主要原因28-29
• 2.3.2 水泵选型的基本步骤29-30
• 2.3.3 水泵机组优化选型数学模型30-36
• 第三章 供水工程运行阶段的节能研究36-42
• 3.1 变速调节运行36-37
• 3.2 变径调节运行37-38
• 3.3 更换合理水泵38-39
• 3.4 制定合理的运行方案39-40
• 3.5 新能源新技术的利用40-42
• 3.5.1 对新能源的探索40-41
• 3.5.2 对新供水技术的探索41-42
• 第四章 供水系统经济节能运行计算机系统开发42-61
• 4.1 软件的开发语言及数据库42-44
• 4.1.1 开发语言的选择42-43
• 4.1.2 系统数据库的选择43-44
• 4.2 大型供水系统节能优化计算软件的开发44-61
• 4.2.1 软件的结构与系统组成44-46
• 4.2.2 软件模块的设计简介46-61
• 第五章 吉县东城提黄工程节能优化研究61-75
• 5.1 工程简介61-63
• 5.2 工程节能优化计算63-72
• 5.2.1 输水管线的优选63-64
• 5.2.2 管材的选择64-66
• 5.2.3 输水管径与水泵的节能优化计算66-71
• 5.2.4 管路输水方案的确定71-72
• 5.3 工程的节能优化调节72-75
• 5.3.1 变速调节运行计算72
• 5.3.2 变径调节运行计算72-75
• 第六章 结论与展望75-77
• 6.1 结论75-76
• 6.2 展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 攻读硕士学位阶段发表论文及参与的科研项目82

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