專利名稱：環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法
環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法涉及一種給水方法和給水管道系統(tǒng)。
在已有的管網(wǎng)供水系統(tǒng)中，環(huán)網(wǎng)是使用最廣、具有相互支援，安全性高的供水管道系統(tǒng)。環(huán)狀管網(wǎng)一般都是在兩條以上的供水母管上形成縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)，然后在其每一個(gè)交叉點(diǎn)的管線上裝設(shè)閥門控制;單環(huán)路管網(wǎng)則在其適當(dāng)?shù)奈恢蒙涎b設(shè)分段閥門進(jìn)行控制。環(huán)網(wǎng)具有多方向傳質(zhì)的特性，環(huán)上的管段同時(shí)具有兩個(gè)以上方向的水源，其用戶為枝狀布局，單管接出，取水管頭部為單閥連接控制。這種管網(wǎng)的檢修只能依靠分段或分區(qū)域停水才能進(jìn)行，管線爆管等事故的處理也是一樣，該段管線上的所有用戶同樣喪失了供水的條件，即使一個(gè)用戶的進(jìn)水閥出現(xiàn)故障，也要停掉相關(guān)的一片用戶才能檢修，現(xiàn)存的這種環(huán)狀管網(wǎng)供水系統(tǒng)經(jīng)常造成區(qū)域停水。環(huán)網(wǎng)上眾多的分段控制網(wǎng)、交叉點(diǎn)控制閥和用戶的枝狀聯(lián)結(jié)致使環(huán)網(wǎng)的多方向傳質(zhì)和具有兩個(gè)以上方向的水源的優(yōu)勢發(fā)揮受到了抑制，因此供水的可靠性低，不能滿足社會(huì)生產(chǎn)和生活上的高要求。
“表決型給水管網(wǎng)”的研究和應(yīng)用一文(《建筑技術(shù)通訊給水排水》1986、4)公開了一種三管并聯(lián)運(yùn)行的供水管網(wǎng)，其可靠度高，特別適用于供水要求高、供水范圍適中的大中型企業(yè)。然而對(duì)于供水范圍面廣線長，要求高的現(xiàn)代化城市，尤其是已經(jīng)采用環(huán)網(wǎng)供水系統(tǒng)的城市和大中企業(yè)，要實(shí)現(xiàn)以雙母管供水為主的三管并聯(lián)運(yùn)行的表決型供水系統(tǒng)，其投資過于昂貴，占地面積大，因此這種高可靠性的三個(gè)元件并聯(lián)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)不適宜于解決環(huán)網(wǎng)類非標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)特殊矛盾。
本發(fā)明的目的，是要研究一種不打破現(xiàn)有環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)布局，但要完善其功能的供水及系統(tǒng)組接控制方法，使環(huán)網(wǎng)中的單獨(dú)用戶用上這種聯(lián)結(jié)方法能免受系統(tǒng)分片停水之憂;供水系統(tǒng)全面用上這種方法，便能消除區(qū)域停水之慮，從而使其改變?yōu)楦呖煽凯h(huán)網(wǎng);除此之外，本發(fā)明也適合超過安全規(guī)范要求25千克/秒用水量必須具有兩個(gè)水源的單位使用。
發(fā)明者在研究過程中，將可靠性改善因數(shù)用于許價(jià)分組冗余技術(shù)在給水系統(tǒng)上應(yīng)用的結(jié)果，建立了各類給水系統(tǒng)可靠性改善因數(shù)的通式為Qm＝( (T)/(nt) )m-1，并將各類系統(tǒng)的Q值計(jì)算后列為下表，充分展示了各類給水系統(tǒng)功能上的巨大差異(表見下頁)當(dāng)給水系統(tǒng)采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的元件構(gòu)成各類分組冗余系統(tǒng)后，給水系統(tǒng)的可靠性改善因數(shù)具有飛躍式的進(jìn)展。
本發(fā)明的冗余聯(lián)結(jié)方法就是實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)高可靠性的一種基本方法。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的具體方案是將環(huán)網(wǎng)上任一管段用一對(duì)串聯(lián)閥門(a，a′)冗余為兩個(gè)管段(A，A′)，用戶在這對(duì)冗余閥門兩側(cè)的兩個(gè)冗余管段上分別接管(B，B′)取水，在雙管取、供水時(shí)，每根取水管頭部可不裝閥門(圖1-2)，或裝設(shè)一只閥門(圖1-1)，或在兩管取水合并為單管供水時(shí)裝設(shè)一對(duì)串聯(lián)閥門(圖1-3)，在環(huán)網(wǎng)管段的一個(gè)冗余處同時(shí)接兩個(gè)用戶(1，1′)或兩個(gè)以上用戶(1～n和1′～n′)時(shí)，其兩相鄰用戶間的連通管上須采用雙閥(C，C′)連接控制，每個(gè)用戶的取水管頭部均須采用雙閥(d，d′)連接;環(huán)網(wǎng)管段冗余處的兩側(cè)均可采用圖1-1，1-2，1-3，2-1和圖2-2的五種基本聯(lián)結(jié)方法組合成多種高可靠性聯(lián)結(jié)方法(圖2-3至圖2-17);上述各種可靠性聯(lián)結(jié)方法中，在用戶的每根取水管頭部裝設(shè)計(jì)量水表時(shí)，其計(jì)量水表的進(jìn)出口均裝設(shè)閥門控制(圖1-1′至圖1-3″)。
具體做法是先去除原環(huán)網(wǎng)上所有的控制聯(lián)結(jié)閥門及用戶的所有進(jìn)
水閥門，接著在用戶的接管處，將其環(huán)網(wǎng)的每個(gè)管段采用在每個(gè)管段的端部裝設(shè)一個(gè)控制閥門，形成二個(gè)串聯(lián)的冗余閥門的方法而分成兩個(gè)相對(duì)冗余管段，然后再把這兩段管線連接起來，構(gòu)成一個(gè)可以開、閉的通道。用戶再分別從這兩個(gè)管段上各接出一條或一條以上用水管線，其用戶接出的每條用水管線的出水口是否裝設(shè)閥門，或設(shè)一只閥門，一對(duì)冗余閥門，都由用戶內(nèi)部接管用水方式確定，要以具備輪換檢修條件為準(zhǔn)。這種聯(lián)結(jié)方法的本質(zhì)特征是在環(huán)網(wǎng)管段具有兩個(gè)以上方向的供水水源特性的基礎(chǔ)上，將用戶接水的環(huán)網(wǎng)管段冗余為兩個(gè)管段，用戶又從兩管段上接出兩條用水管，從而得到冗余水源。此方法把環(huán)網(wǎng)冗余與控制同用戶冗余接管配水求得可靠水源結(jié)合在一起。當(dāng)其環(huán)網(wǎng)的一個(gè)管段如A段損壞或檢修時(shí)，就關(guān)閉閥a′把AB停下來，用另一管段A′B′照常給用戶供水，這時(shí)環(huán)網(wǎng)損壞段A、接在這段管上的用戶用水管B及其控制閥門a便可得到檢修。反之，使用端A′B′也能得到同樣的檢修，而用戶的供水卻不會(huì)受到影響。這不僅充分發(fā)揮了一般環(huán)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了其原有的弊端，靈活可靠，功能完善，從而完成了由低可靠性環(huán)網(wǎng)向高可靠環(huán)網(wǎng)轉(zhuǎn)化的功能更新工作。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
圖一是本發(fā)明的基本冗余聯(lián)結(jié)方法。將環(huán)網(wǎng)的一個(gè)管段用二個(gè)串聯(lián)閥門(aa′)把其冗余為二個(gè)管段(AA′)用戶在兩個(gè)管段上接雙管(BB′)取水。環(huán)網(wǎng)管段上這對(duì)冗余閥門具有環(huán)網(wǎng)管段冗余，用戶雙管取水及環(huán)網(wǎng)控制，互換檢修等多種功能。
其中1-1聯(lián)結(jié)方式是用戶直接從環(huán)網(wǎng)的兩個(gè)冗余管段上各接出一條獨(dú)立使用的水管，為檢修控制方便，每條取水管頭部各裝設(shè)一只閥門;1-2的聯(lián)結(jié)方式在于用戶接用的水管頭部沒有裝設(shè)閥門而由主系統(tǒng)直接控制;1-3的聯(lián)結(jié)方式與1-1，1-2不同之處在于用戶同時(shí)在兩冗余管段取水后合并為單管供水，為使其故障檢修時(shí)正常供水，在兩取水管接頭處又都采用雙閥冗余聯(lián)結(jié)。
圖一表明的是一個(gè)環(huán)網(wǎng)管段冗余為兩個(gè)管段，用戶從一條取水管冗余為兩條取水管，而實(shí)現(xiàn)這種冗余聯(lián)結(jié)靠的是一對(duì)冗余閥門，所以這種聯(lián)結(jié)方法可叫做“兩管夾雙閥”冗余聯(lián)結(jié)，圖1-1′，1-2′，1-3′和1-3″是分別對(duì)應(yīng)于圖1-1，1-2和1-3的裝設(shè)計(jì)量水表的聯(lián)結(jié)方式。因?yàn)樗砬昂蟛坏枰欢ǖ姆€(wěn)流管段，而且還必須要裝設(shè)閥門。它適于采用本法聯(lián)結(jié)又在其取水頭部裝設(shè)計(jì)量的用戶。
圖二是根據(jù)圖一的原理，為了經(jīng)濟(jì)適用及避免在主供水環(huán)網(wǎng)管段上裝設(shè)過多的閥門，爭取在集中用戶區(qū)分片冗余，由主要環(huán)網(wǎng)點(diǎn)冗余將鄰近的所有用戶帶供起來，還可多次重復(fù)采用其冗余技術(shù)，稱其為擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)。
其中圖2-1是兩個(gè)雙管取水單管供水用戶的冗余聯(lián)結(jié)方法;在主環(huán)網(wǎng)管段上裝設(shè)雙閥冗余后，兩用戶1、1′采用共同的雙管取水頭部，除在頭部裝設(shè)雙閥(dd′)外，其共同連通管也采用了雙閥(CC′)，這種聯(lián)結(jié)方法，無論任何一管段、閥門或用戶檢修，都不會(huì)造成另一用戶停水。
圖2-2是在1、1′用戶的兩邊各帶2′～n′和2～n個(gè)用戶，n與n′是任意數(shù)。其每個(gè)用戶不僅同主環(huán)網(wǎng)管段連接，而且用戶之間的用水管互相連接，其每個(gè)連接處都分別裝設(shè)雙閥冗余，一般情況下這些用戶可在主環(huán)網(wǎng)上直接取水，當(dāng)其主環(huán)網(wǎng)段出現(xiàn)事故或檢修時(shí)就改由另一段環(huán)網(wǎng)供水，且各自不互相干擾，圖2-3是在主環(huán)網(wǎng)冗余處相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)再度采用圖2-2的擴(kuò)展冗余方法，兩邊各帶2°～n°與2″～n″個(gè)用戶。
圖2-4，2-5，2-6的擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)是在采用圖2-2的聯(lián)結(jié)后，在同一主環(huán)網(wǎng)冗余處相對(duì)應(yīng)的另一側(cè)再度分別采用圖1-1，1-2，1-3的冗余聯(lián)結(jié)方法。圖2-7是圖2-2與圖2-1的聯(lián)結(jié)方法的組合，圖2-8，2-9至圖2-17的聯(lián)結(jié)方法是圖1-1，1-2，1-3和2-1聯(lián)結(jié)方法之間的相互組合。
圖1-1′至1-3″的計(jì)量冗余聯(lián)結(jié)也可在上述各種擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)中實(shí)現(xiàn)。
上述各種冗余聯(lián)結(jié)方法是在單環(huán)網(wǎng)上實(shí)施冗余技術(shù)的可靠性聯(lián)結(jié)方法，與雙母管環(huán)網(wǎng)供水系統(tǒng)〔圖三(1)〕比較，其優(yōu)點(diǎn)在于單環(huán)網(wǎng)的高可靠性聯(lián)結(jié)節(jié)資省材，占地少，易于實(shí)施，管理費(fèi)用低。
當(dāng)然，要進(jìn)一步改進(jìn)雙母管環(huán)網(wǎng)的供水系統(tǒng)，采用冗余聯(lián)結(jié)技術(shù)就能使其功能更加完善。如在一個(gè)網(wǎng)上采用兩管夾雙閥的冗余技術(shù)，用戶在取得雙水源后，再從另一個(gè)環(huán)網(wǎng)上接出第三個(gè)水源〔圖三(2)〕，或同時(shí)在雙母管環(huán)網(wǎng)上采用兩管夾雙閥冗余技術(shù)，用戶可以取得四個(gè)水源〔圖三(3)〕，這樣可得到一種超高可靠性環(huán)網(wǎng)冗余系統(tǒng)，是有很高價(jià)值的。
綜上所述，實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)的基本方法是兩管夾雙閥及其擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)方法，即把環(huán)網(wǎng)的一個(gè)管段分成為兩個(gè)管段，變用戶的一條取水管為二條以上冗余取水管，從而使用戶的一個(gè)水源變成兩個(gè)以上冗余水源，確保用戶在檢修、故障時(shí)從環(huán)網(wǎng)上取得正常的供水水源，它是實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)控制，用戶冗余取水的最低功能需要，也是最佳的功能組合，這可在高可靠性環(huán)網(wǎng)供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及對(duì)現(xiàn)存環(huán)網(wǎng)供水系統(tǒng)的改造中得到廣泛應(yīng)用。


圖一兩管夾雙閥冗余聯(lián)結(jié)方法示意圖;
圖二擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)方法示意圖;
圖三雙母管冗余聯(lián)結(jié)示意圖;
圖四某企業(yè)大型環(huán)網(wǎng)供水系統(tǒng)示意圖;
圖五高可靠性環(huán)網(wǎng)供水系統(tǒng)示意圖。
·閥門○計(jì)量水表實(shí)施例圖四是某企業(yè)剛建成投產(chǎn)的供水管為d1400mm的大型環(huán)狀管網(wǎng)的系統(tǒng)圖，它是由一個(gè)個(gè)環(huán)形管組合而成的，其控制方法一是采用在相交的各條管上都裝設(shè)閥門的交匯點(diǎn)控制，二是在環(huán)形管上加閥門的分段控制，而用戶則是在環(huán)網(wǎng)管段上采用單管接出單閥控制的取水方法。這個(gè)系統(tǒng)的缺陷在于一是所有用戶都會(huì)遭受環(huán)網(wǎng)分段停修的影響，二是要受到環(huán)網(wǎng)進(jìn)口的十字交匯點(diǎn)各控制閥門安全系統(tǒng)停水才能檢修的影響，三是當(dāng)環(huán)網(wǎng)中間主供水管的d1000mm管段停運(yùn)檢修時(shí)，環(huán)網(wǎng)右面的一大片用戶只靠相當(dāng)于原三分之一供水量的d700mm管供水，是滿足不了各生產(chǎn)裝置的需求的，因而這個(gè)系統(tǒng)是難于做到長期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
圖五是采用本發(fā)明的“兩管夾雙閥”及其擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)方法重新建立的可靠環(huán)網(wǎng)和高可靠環(huán)網(wǎng)(包括圖中新加d1200mm管線部分)。
這個(gè)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)布局與原系統(tǒng)基本一樣，而不同點(diǎn)在于①用戶接水采用兩管夾雙閥冗余聯(lián)結(jié)法，如圖中的Ⅰ、Ⅱ所示，擴(kuò)展冗余聯(lián)結(jié)如圖中的Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ都在原環(huán)網(wǎng)的取水點(diǎn)上采用了雙閥冗余，將原一個(gè)環(huán)網(wǎng)管段變?yōu)閮蓚€(gè)管段，且采用雙管取水，從而得到兩個(gè)水源，而環(huán)網(wǎng)管段上的一對(duì)冗余閥門既起冗余取水之效用，又起系統(tǒng)控制之功能，實(shí)現(xiàn)了功能與控制的更好組合;②取消了原環(huán)網(wǎng)入口的十字節(jié);③在環(huán)網(wǎng)中部d800mm與d600mm的兩管之間加設(shè)了d800mm連通管，為便于操作控制加設(shè)了一個(gè)冗余用戶，如圖中虛線所示。以上三項(xiàng)便完全改變了原系統(tǒng)的功能，使其由低可靠環(huán)網(wǎng)躍升為可靠環(huán)網(wǎng)。在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再加上d1200mm的第三條供水母管，則系統(tǒng)便組成為三個(gè)元件並聯(lián)工作的高可靠環(huán)網(wǎng)，從而得到一種完全新型的高級(jí)管網(wǎng)。原系統(tǒng)可靠度為0.9871，雙管環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)冗余后的可靠系統(tǒng)的可靠度為0.999833，三管并聯(lián)環(huán)網(wǎng)冗余的高可靠系統(tǒng)的可靠度為1，該系統(tǒng)的可靠性改善因數(shù)(Q)，原系統(tǒng)為10，可靠系統(tǒng)為3000，高可靠系統(tǒng)則為900萬，可見系統(tǒng)功能差別之大。
從已實(shí)施的某企業(yè)的大型環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)來看，廠內(nèi)各種管道布局很緊湊，交叉縱橫，要按照標(biāo)準(zhǔn)的分組冗余管網(wǎng)系統(tǒng)、表決型管網(wǎng)系統(tǒng)改造已是不大現(xiàn)實(shí)，就是按照一般雙環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)搞也困難重重，且需投資311萬元，而如果按照圖五的高可靠聯(lián)結(jié)方法，把這個(gè)系統(tǒng)改造成為分組冗余的可靠環(huán)網(wǎng)則只需要投資40萬元，可節(jié)資261萬元，就是建成比雙母管環(huán)網(wǎng)更高級(jí)的表決型高可靠性環(huán)網(wǎng)也只需投資199萬元，也比雙母管環(huán)網(wǎng)節(jié)資112萬元，且不占地，免去第二次全廠性開挖對(duì)廠區(qū)的破壞，同時(shí)為生產(chǎn)的安全、長周期、高效益，為人民生活的安寧，都創(chuàng)造了條件。由于新系統(tǒng)實(shí)行輕修，不會(huì)造成系統(tǒng)性和用戶間的影響，比起原系統(tǒng)年年停產(chǎn)檢修來，該系統(tǒng)減少一次全廠性停水就可以減少損失4000多萬元。由此可以看出，本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益都是很大的。
勘誤表文件名稱頁行誤正說明書113分段控制網(wǎng)分段控制閥26用于許價(jià)用于評(píng)價(jià)

715ⅥⅤ810實(shí)行輕修實(shí)行輪修
權(quán)利要求
1.一種環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法，其特征在于將環(huán)網(wǎng)上任一管段用一對(duì)串聯(lián)閥門(a、a′)冗余為兩個(gè)管段(A、A′)，用戶在這對(duì)冗余閥門兩側(cè)的兩個(gè)冗余管段上分別接管(B、B′)取水。
2.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法，其特征在于雙管取、供水時(shí)，每根取水管頭部可不裝閥門(圖1-2)，或裝設(shè)一只閥門(圖1-1)，或在雙管取水合并為單管供水時(shí)裝設(shè)一對(duì)串聯(lián)閥門(圖1-3)。
3.按照權(quán)利要求1所述的環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)管段的一個(gè)冗余處同時(shí)接兩個(gè)用戶(1，1′)或兩個(gè)以上用戶(1～n和1′～n′)時(shí)，其兩相鄰用戶間的連通管上須采用雙閥(C、C′)連接控制，每個(gè)用戶的取水管頭部均須采用雙閥(dd′)連接。
4.按照權(quán)利要求1、2、3所述的環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法，其特征在于環(huán)網(wǎng)管段冗余處的兩側(cè)均可采用圖1-1、1-2、1-3、2-1和圖2-2的五種基本聯(lián)結(jié)方法組合成多種高可靠性聯(lián)結(jié)方法(圖2-3至圖2-17)。
5.按照權(quán)利要求1、2、3所述的環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法，其特征在于用戶的每根取水管頭部裝設(shè)計(jì)量水表時(shí)，其計(jì)量水表的進(jìn)出口均裝設(shè)閥門控制(圖1-1′至圖1-3″)。
6.按照權(quán)利要求4所述的環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法，其特征在于用戶的每根取水管頭部裝設(shè)計(jì)量水表時(shí)，其計(jì)量水表的進(jìn)出口均裝設(shè)閥門控制。
全文摘要
環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法涉及一種給水方法和給水管道系統(tǒng)。這種聯(lián)結(jié)方法是利用環(huán)網(wǎng)管段具有多方向傳質(zhì)的特性，讓用戶將一環(huán)網(wǎng)管段冗余為兩個(gè)管段后雙管取水，從而得到兩個(gè)供應(yīng)源，大大提高了給水的可靠性，并具備自身的可維性條件，能確保用戶在系統(tǒng)爆管、檢修時(shí)有一個(gè)以上的供水源，因而消除了系統(tǒng)分段或分片停運(yùn)的缺陷。它不僅適用于給水新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，老系統(tǒng)的改造及其單個(gè)用戶，而且也適用于熱力、煤氣等環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)的功能更新，從而取得更高的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)E03B7/07GK1030956SQ8710206
公開日1989年2月8日 申請日期1987年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月24日
發(fā)明者吳宗吉 申請人:吳宗吉