摘 要：通过长期对供水系统节能运行研究，先后在不同的供水系统实施了生活水厂分时段变频变压供水、供水管线压力自动调节、多水源混合供水等节能技术。其中，分时段变频变压供水技术实施后，解决了生活水厂在用水低峰时段供水压力过剩的问题，比变频恒压供水多节能5%左右；供水管线压力自动调节技术实施后，解决了小区供水压力过剩问题；多水源混合供水技术实施后，解决了油田开发用水水源缺乏、水质不达标的问题。上述供水节能措施均达到了预期效果，经济效益显著。
目前，油田供水行业中普通采用变频恒压供水，辅助以管网水力模型进行供水管网的供水压力调整，在保障供水的情况下具有一定的节能效果，但是恒压供水的压力是以一天中用水高峰时间的供水压力设定的，在用水低峰时段存在很大的压力过剩，造成能源浪费。同时因管网压力超过用水需要，造成供水管线跑冒滴漏，损失水量增加，无形中增加了供水企业的营运成本。另外，在供水压力高的用水区域，因水龙头压力高、出水量大，用户的平均用水量要高于供水压力正常区域的用户平均用水量。对此，河南油田开展了针对性研究，实施了生活用水水厂的分时段变频变压供水、供水管线压力自动调节技术、多水源混合供水技术等，取得了预期效果，并获得了一项guojia发转li授权和多项实用新型转li授权。
1 供水系统改造前情况
1.1黄山水厂
黄山水厂地处平原地区，1997年建成，设计供水能力为5万m3/d，并预留扩建至8万m3/d供水设施安装场地和供水管线输送能力，由地下水水源井提供水源，经水厂内2个5000m3钢质蓄水罐缓冲后，向油田居民供水。水厂设计有6台水泵，3台大泵额定流量1000m3/h，3台小泵站额定流量486m3/h；水厂建成后#大日供水量4.5万m3，供水压力在0.33MPa左右，2005年实施了变频恒压供水技术改造，改造后日供水量2.6万m3左右，供水压力在0.31MPa左右。
1.2双河水厂
双河水厂地处丘陵地区，1998年建成，设计供水能力为1.5万m3/d，由虎山水库提供水源，建设有一二级泵房，机械搅拌澄清池等水处理设施，二级泵站安装有5台水泵，2台大泵额定流量486m3/h，扬程56m，#大日供水量1.4万m3，2005年实施了变频恒压供水技术改造，改造后日供水量1.3万m3左右，供水压力在0.52MPa左右。
1.3井古供水系统
井古供水系统为井古油田开发供水，井古油田属于稠油油田，稠油开发需要高温高压蒸汽进行驱油，但是油田所处位置的地下水水质较差，硅含量较高，水质达不到75t高压蒸汽锅炉的用水要求，同时地下水水源井开采成本高，产水量也较低。而地表水倪河水库水，水源的磷和耗氧量指标超标，水质也达不到75t高压蒸汽锅炉的用水要求，再加之地表水源受区域降雨量影响较大，尤其在枯水年份其水量也难以满足油田开采用水要求。
1.4高层楼房二次加压供水
目前河南油田的高层楼房二次加压供水多采用高位水箱缓冲，变频恒压供水，1~6楼由自来水厂直接供水，7楼及以上楼层通过二次加压供水，但高位水箱的设置，使水厂来水约0.2MPa的供水压力浪费，产生不必要的能耗，不利于供水节能和降低运行成本。
2 河南油田供水节能技术研究与实践
2.1生活用水水厂的分时段变频变压供水
2005年左右，河南油田黄山水厂和双河水厂实现了变频恒压供水，运行至2006年底，通过对供水管末端的供水压力监测和分析，得出在用水低峰时段，特别是每天凌晨的1~5点，居民用户基本不用水，黄山水厂末端的供水压力比用水高峰时段高0.07MPa，双河水厂末端的供水压力比用水高峰时段高0.12MPa，存在供水压力的严重过剩。
变频恒压供水系统是由电机、水泵、供水管线、
压力变送器、智能调节仪和变频器组成的一个闭环控制系统，根据用户用水量的变化，自动调节水泵的供水压力，达到恒压供水的目的。研究认为，在用水低峰时段让变频恒压供水系统检测到的供水压力高于实际值，闭环控制系统会自动降低水泵的供水压力，使检测到的供水压力与智能调节仪设定的压力相同，实现用水低峰时段的供水压力低于用水高峰时段的供水压力，实现了分时段变频变压供水。
实施方法十分简单，其工作原理如图1所示。
通过在压力变送器和智能调节仪之间设置分流电路，分流电路接入闭环控制系统后，智能调节仪检测的供水压力高于实际供水压力，闭环控制系统自动降低水泵的供水压力，使检测到的供水压力与智能调节仪设定的压力相同，从而达到在用水低峰时段降低供水压力目的。简单的分流电路如图2所示，由可编程时间控制器J和电阻R组成，可编程时间控制器J根据预先设定，在不同的时段接入或切除电阻R，从而实现在不同的供水时段自动改变供水压力。
可编程时间控制器可在多个时间段接入或切除分流电阻，使水厂出口的供水压力在不同时间段变高或变低，当然，接入多个分流电路，实现更多的压力变化，至少可以设置2个分流电路，一个用于白天和午夜之前不同用水时段的供水压力控制，一个用于午夜之后的供水压力控制。
按照该技术方案，原材料投资在2000元以内。
2007年完成了对双河水厂和黄山水厂的供水系统的改造，实现了分时段变频变压供水。通过实验，双河水厂在丘陵地区，用水低峰期压力控制为0.46MPa，用水高峰期压力控制为0.52MPa；黄山水厂在平原地区用水低峰期压力控制在0.28MPa，用水高峰期压力控制为0.30MPa。通过这种方法进行供水，可比变频恒压供水多节能5%左右。该技术获得了guojia2项实用新型转li授权和1项发转li授权[1]。
2.2供水管线压力自动调节技术
双河水厂地处丘陵地区，水厂位于低洼位置，因此供水压力较高，同时低洼地区的双河水电基地生活小区、双河村委等用户供水压力严重过剩，由于管线老化和水中消毒剂对管线腐蚀等原因，管线暗漏时常发生，供水损失水量很大。因此，实现供水压力自动调节是解决问题的关键，河南油田研究出在供水管线上安装带电动调节阀，与压力变送器、智能调节仪组成闭环控制系统，对供水压力进行闭环控制。
shou先在双河村委的供水管线上实施该技术方案，通过在供水管线上安装一个电动调节阀门和压力变送器，同时在附近安装一个由控制电源、继电器、智能调节仪组成的控制箱，实施该项目投资成本在2万元以内。
项目建成后，通过将双河村委的供水压力设定并控制在0.17MPa，减少了水量损失。之后在双河水电基地小区和双河新区等生活小区进行了推广应用，均取得了很好的节能效果，并获得了guojia实用新型转li授权[2]。
2.3多水源混合供水
井古供水系统由古城水源井水源和倪河水库水源共同供水。改造前只能用其中一个水源进行供水，即使两个水源同时供水，由于无法保持#佳的取水比例，同样无法保证水质合格。
研究认为，地表水不含超标物质硅，而地下水也同样不含超标物质磷，也不存在耗氧量指标超标的问题。采用两个水源混合供水的方式，通过稀释超标物质，使水质和水量均能达到井古油田的开采需求，但混合比例的控制是解决问题的关键。
采用的技术方案是：通过水泵、流量计、变频器和PLC可编程控制器（内部带PID智能调节功能）组成定量闭环控制取水系统，在地下水源井和倪河水库泵站各安装一套，值班室安装一套控制软件，通过控制软件设置两个取水系统各自用取水量，实现以#佳的比例取水，混合后供给75t高压蒸汽锅炉，混合后水的硅、磷含量和耗氧量均不超标。
2014年项目实施后，达到了预期效果，既解决了水质不合格的问题，也解决了单一水源供水量不足的问题，经济效益十分显著。该技术获得了guojia实用新型转li授权[3]，同时还申请了发转li[4]。
2.4高层楼房二次加压供水
河南油田某小区因住户反映位于地下室的加压水泵振动噪声太大，要求进行改造。通过研究国内高层楼房二次加压供水方面的节能技术，选择了无负压供水设备[5]，并将供水设备从地下室移至小区一角，实施后节能20%左右，同时消除共振噪音对住户的影响。考虑改造成本等影响，其他小区将在设备大修时全部进行改造。
3结论
1）生活用水水厂用水高峰时段和用水低峰时段的用水量变化很大，分时段变频变压供水是必然的选择，可在变频恒压供水的基础上再节能5%以上。
2）在山区或丘陵地区的生活小区供水水厂，一定要对压力过剩的低洼区进行供水压力控制，供水压力过高造成管线跑冒滴漏损失水量大，同时不利于用户节约用水，供水管网压力自动调节方案可以采取分时分压调节，即在用水高峰供水压力高些，而用水低峰则供水压力低些。
3）对于有水质要求的供水，且多个水源的不同指标超标不多的情况下，可采用多水源混合供水，多水源混合供水与建设水处理厂和开发新的水源相比，增加的投资和运行成本均可忽略不计。
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