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            淺談流量計在供水管網分區的計量管理技術與應用

            來源:作者:發表時間:2017-08-21 09:36:38

             摘 要 介紹上海市供水管網分區計量管理系統在搭建、使用、分析、輔助管理過程中的技術與應用。在借鑒國內外成功經驗的基礎上,2015年上海城投水務供水分公司根據自身運營管理特點,設計實施搭建了符合上海供水管網特點的計量分區系統。將分區管理融入日常作業,實現了物理分區與管理分區相對應,并建立相應的考核和激勵機制,結合區域流量計相關數據的實時監控并及時分析,從而快速發現并處理管網異常,達到持續改善管網漏損現狀、降低產銷差的目的,給供水企業帶來巨大的經濟收益與社會效益的同時,激發了傳統行業的新活力。

             
                     國家“十三五”規劃綱要明確提出實行**嚴格的水資源管理制度,“以水定產、以水定城,建設節水型社會”等要求。其中,在城鎮節水領域,要求加強城鎮節水,提高城鎮生活用水效率。完善供水管網檢漏制度,通過供水管網獨立分區計量(DMA)和水平衡測試等方式,加強漏損控制管理,在漏損嚴重或缺水城市開展供水管網DMA管理示范工程。
             
                     實施分區計量也是目前**有效的控制市政管網漏損方法之一,將大規模供水管網分成幾個到幾十個不等的區域進行分區管理并分區考核,每個區域的進水口和出水口安裝流量儀,通過在線監控數據的分析,從而快速而精確地定量各個分區的泄漏水平,同時根據不斷更新的水損水平,設定和調整控制水損的目標和方式,從而持續穩定地實現水損控制目標。
             
                    上海市供水企業具有130多年的供水歷史,日均供水量超過400萬m3/d。為順應水務行業發展趨勢,立足于專業化供水服務動能定位,把握整合關鍵機遇,以信息化物聯網為基礎,創新產銷差管理模式。通過建立區域化、區塊化、管網社區化的分級階層化管理架構,實現計量區域與服務管理區域相結合的分區計量體系,為有效控制管網漏損提供有力保障,提升了管網管理水平,帶動了對外服務和企業業績的提升。本文對實施過程中的幾個關鍵要素進行了介紹。
             
            1 管網分區原則
                    我國城市的供水管網以環狀居多,進行管網分區劃分是一項精細而復雜的工作,需要對現狀管網的結構和水力狀況進行深入地調研和了解。如果分區劃分不合理,則極易造成水質和水壓方面的供水安全問題。
             
                    在實施過程中,滿足保障供水安全和管理上便利性的同時,需兼顧管網本身的拓撲特性,適應各區域內相應的供水模式。通過對各區域內供水面積、管線長度、水表數、高峰期日均供水量的充分調研,結合國內外相關成功經驗,綜合考慮了以下其他幾個要素。
             
            1、1 自然地理條件便利原則
                    充分考慮利用供水管網范圍內的天然屏障或城市建設中形成的屏障,如河道、鐵路、高架、主干道等地理特征作為分界線。
            1、2 適應供水管網特性
                    進行二級計量區域劃分時,盡量考慮現有管網的拓撲結構、供水加壓能力、區域內供水規模及類型等,保持區域管網完整性,均衡地勢差,合理劃分區域邊界,盡量將區域分界線劃分在供水主管關鍵節點上,減少管線改造工程。
            1、3 現場實施安裝的便利性
                    優先考慮將現場環境方便安裝流量計的地段作為區域分界線;在規劃過程中,分區流量計數量越少則實施費用和管理費用就越少,同時流量計本身誤差對分區計量的影響也越小。
            1、4 閥門的封閉與安全供水
                    在分區規劃的過程中,雖然可以通過適當關閉分界閥門,以形成獨立的供水區域,但是在條件允許的情況下,則應盡可能采用安裝流量儀表的方式來實施分區,避免因關閉閥門進行分區引起壓力降低,無法確保安全供水和水質保障。上海城投水務供水分公司的供水區域總面積較大、人口眾多、人口密度大、管線較長,以環狀管網為主并且建設年限較長。在設計多級分區的邊界劃分時,應該在充分考慮供水安全、水質水齡、保障居民水壓的基礎上,綜合行政區塊等邊界特征進行分區。
             
                    為方便日后長期運營管理,參照上海市行政區為藍本進行分割,達到區域管理和地方區政府間工作協調的便利,同時考慮到各區域管轄管網規模,對部分小的行政區適當合并,從而建立起11個相對封閉的一級分區,如圖1所示。
            一級分區各項指標數據
                    兼顧上述原則,截至2017年3月供水分公司已安裝228只一級邊界流量儀。將整個區域劃分成11個一級分區,基本做到了管線長度、水表數的均衡,并對每個一級分區再劃分成了3~4個二級分區,總共形成36個二級分區。實施過程中,市中心區域根據其地理特征,利用市政道路、河道等進行劃分,形成3~4個二級分區;城鄉結合區域的二級分區,基本按照行政鎮進行劃分,同時兼顧分區邊界主干道的實際情況,形成3~4個二級分區。
             
            2、區域流量儀表的選型
                    分區流量儀表的選型問題是這些年隨著自來水公司分區計量體系的推進,表務工作面臨的一個新問題。很少有專門針對校核表選型適用性的對比數據和試驗。不少水司開展了校核表串聯對比試驗進行相應的選型。校核表的選型主要有以下幾個核心問題需要提醒表務工作者注意。
            2、1 穩定性好、計量精度較高的流量計
                    有可靠的穩定性和較高精度的測量設備是保證分區分級計量數據準確可信、可核、公平、公正的硬件基礎。
            2、2 能記錄多種測量數據,并能將數據無線遠傳
                    計量儀表測得的數據應被實時獲準實時傳送到后臺管理軟件并做出分析,無線數據遠傳模塊是把散布在廣大面積內、數據眾多的計量儀表所測數據匯總至管理平臺**有效的通訊工具。
            2、3 安裝施工便捷,便于維護操作
                    在中心供水區域實施分區任務重、時間緊,前期的物探準確性、測量點是否具備施工條件、斷水施工是否影響正常供水服務、掘路執照和市電供電的申請難度、多部門的聯動協調等都會加大施工難度,從而拖延施工進度。應當綜合考慮施工難度及進度等因素,靈活選用。
            2、4 售后服務有保障
                    對在線設備的日常維護,定期計量標定;對損壞設備的維修是保證測量數據連續、準確可靠的重要手段之一。
            雖然安裝管段式電磁流量儀表的投入成本較高,施工周期相對較長,但該儀表的計量精度高且穩定性強,安裝完成后數據立即被日常管理應用,省卻了精度校核和二次整改等麻煩。
             
                    根據上述選型原則,綜合考慮計量精度、設備成本、運行成本、施工成本等因素,所有口徑均選用管段式電磁流量計。其中,在DN300及以下口徑選用國產品牌電池供電管道式電磁水表,其全直通結構,水損小,且無需市電供電,能達到免直管段條件下精度保障,安裝施工更便捷;出廠時通過實流標定,無需現場校準,避免了因安裝施工造成計量偏差;通過了上海市水表強制檢定站的檢定,計量準確,長期穩定可靠,便于今后統一管理;擁有高效的數據保障服務團隊,確保了長期運營維護。在DN500~DN2000口徑區段則選用進口品牌220V市電供電管道式電磁流量計,該流量計也是在國內普遍、長期采用的流量計產品,質量可靠、穩定;在本地區擁有生產基地,維護、零配件提供有保障;市電供電、信號采集和傳送有保障;可以定制特殊規格的信號線應用于不同的現場。
             
            3、分區實施后的管理與運營
                    建立大規模供水管網分級分區計量結構,通過專業化、區域化、區塊化、網格社區化分級管理的創新驅動,目的是要形成權責分明、監管有力、管理高效、措施有效、服務快捷的工作格局。
             
            3、1 分區計量的管理與服務管理
                    在實現管網分區的同時,也需要建立分級分區計量相對應的管理機制。供水分公司將計量區域與服務管理區域相統一,從體制上體現分區計量管理。區域化體現在11個一級分區相應地成立了11個供水管理所,區塊化體現在每個供水管理所劃分成3~4個供水管理站,共形成36個供水管理站。在保持不過多地將原有工作流程與現有工作分割的基礎上,將區域內管網管理、管網養護維修、營業收費、二次供水設施管理等工作幾位一體,人力、物力、財力進行對應分配,管理目標明確,分區責任到人。形成供水分區分級公司考核供水管理所,供水管理所考核供水管理站,站里設小區校對照表,層層考核的管理體制。從而有效地解決產銷差區域、區塊管理上的權責理不清的問題。
             
                    分區計量是管網運行管理的一種較為有效的方法之一。從管理角度可以獲得每個分區的計量信息,用于企業計量、壓力、營銷、財務和運行管理;從技術角度可以利用其計量數據來分析判斷這個分區的產銷差量或管網無收益水量(NRW),通過階段性數據變化后的分析,快速研究控制和降低NRW的各種舉措,包括指導漏損控制等,使得管網管理更有針對性。
             
            3、2 分區計量管理與小區DMA實施
                    通過區域化、區塊化兩級分區可以從宏觀上了解各區塊內的產銷差情況,但無法實現對泄露更精細化的控制。在資金有限的情況下,根據供水分公司內的實際情況,將小區作為**末級的分區,安裝小區考核表,監控夜間**小流量是一種經濟高效的監控產銷差方法。大量國內的相關案例和數據表明,小區內小口徑管道是漏損的主要原因。
                    供水分公司轄區內有8000多個小區,并對部分小區安裝遠傳考核表,只有重點管理好這些DMA的夜間**小流量,才能真正高效地完成考核任務和指標。
                    為充分利用好考核表具,供水分公司搭建了遠傳表管理平臺,通過監控夜間**小流量,及時發現漏損,減少管道漏損。以政府路61弄1~13號的小區為例,內裝表數為189,小區管網材質為鑄鐵管。在遠傳表管理平臺上,相關工作人員發現該小區的**小夜間流量較大,為13t/h,如圖2所示。
            政府路 61 弄 1~13 號考核表數據
                    對小區進行排查,發現其二次供水舊立管漏水,通過與居民協調水表外移,廢除舊立管,**小夜間流量降為0,從而解決漏損問題。修漏前后的數據如表1所示,減少漏損水量312t/d,總分表差額降為630t,差額率為14%,仍存在表具計量誤差或抄表質量等表觀漏損。
            政府路修漏后數據對比
                    同樣的方法,發現了逸仙路 1230 弄小區街坊管3 個 2 寸的漏點,并進行修復,減少漏損水量1 005 t/ d ,其考核表數據如圖 3 所示,修漏前后數據對比如表 2 所示。
            逸仙路 1230 弄考核表數據
            逸仙路修漏后數據對比
            3 3  區域計量的考核與機制因地制宜
                    通過分區計量構建區域化、區塊化管理的數據基礎,層層考核,層層負責,明確了產銷差的責權。但是,不同區域間的產銷差控制難度是不同的,如何才能合理地指定考核指標,調動員工積極性,達成降低產銷差的目的,充分認識影響不同區域產銷差考核指標的幾個因素很有必要,如下:
            ( 1 ) 區域內用水性質的不同,居民和非居民的比例差異;
            ( 2 ) 中心城區與非主城區有所不同,水廠所在地的區域考核也有所不同;
            ( 3 ) 饋水(總表)供應量的規模大小, DMA 小區覆蓋率的比例差異;
            ( 4 ) 管網長度、平均管齡不同的區域,指標也會有所調整。
             
                    經過兩年的努力,分區計量管理已初見成效,2015年、2016 年供水分公司產銷差共下降了 5 個百分點,達到預期效果。
             
            4  結論
                    分區的實施是一項復雜的系統工程,不僅涉及前期大量數據的調研、管網分區方案的制定、流量計的選型和實施安裝,**重要的還是在于實施建設完成后的長效運營管理。 通過將計量區域與服務管理相統一,各層級責任到人,并因地制宜地建立各分區相適應的績效管理考核指標,加大力度實施小區分區計量,才能真正帶來效益。
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