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環(huán)網(wǎng)給水系統(tǒng)的高可靠性聯(lián)結(jié)方法

文檔序號(hào):2246012閱讀:996來源:國知局
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
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