Bộ điều khiển Delta nâng cao hiệu suất mạng lưới nước trong cộng đồng đang phát triển
Phát triển mạng lưới nước sẵn sàng cho tương lai cho một cộng đồng đang phát triển
Nằm ở quận trung tâm của Israel, trong khu vực Hội đồng vùng Gan Raveh, Irus là một cộng đồng dân cư trẻ, hiện đại được thành lập vào năm 2013. Nơi đây có khoảng 1.135 cư dân sinh sống trong khoảng 200 hộ gia đình, với kế hoạch mở rộng lên 400–450 căn hộ. Mặc dù Irus còn khá mới, nhưng nó là một phần của hội đồng vùng nhỏ với truyền thống nông nghiệp lâu đời và cộng đồng dân cư ngày càng phát triển. Điều này tạo ra một yêu cầu rõ ràng về hạ tầng: các hệ thống phải phục vụ đáng tin cậy cho nhu cầu hiện tại và hỗ trợ phát triển trong tương lai.
Đối với một cộng đồng đang phát triển, nguồn cung cấp nước ổn định là một phần thiết yếu trong công tác quy hoạch. Mục tiêu là áp dụng quản lý nước thông minh, linh hoạt ngay từ giai đoạn đầu, vượt ra ngoài vận hành phản ứng để hướng tới giám sát liên tục, theo dõi áp suất và ra quyết định dựa trên dữ liệu. Tuy nhiên, mạng lưới này cũng đặt ra những thách thức thủy lực rõ ràng, bao gồm sự chênh lệch độ cao và điều kiện cung cấp nước đầu vào thay đổi, có thể ảnh hưởng đến sự ổn định áp suất trên toàn cộng đồng.
Để quản lý các điều kiện này, ba bộ điều khiển Delta đã được lắp đặt trên toàn mạng lưới như một phần của giải pháp tổng thể BERMAD, bao gồm đồng hồ đo lưu lượng điện từ chính xác và van điều khiển thủy lực BERMAD tại mỗi điểm. Kết hợp lại, chúng tạo thành một hệ thống phối hợp giữa quản lý áp suất, giám sát, bảo vệ mạng lưới và cung cấp dữ liệu vận hành liên tục. Bài viết này phân tích cách tiếp cận tích hợp này hỗ trợ xây dựng hạ tầng nước đáng tin cậy hơn, dựa trên dữ liệu và sẵn sàng cho tương lai phục vụ cộng đồng ngày càng phát triển.
Quản lý sự bất ổn áp suất do biến đổi độ cao gây ra
Hệ thống nước hoạt động trên sự chênh lệch độ cao khoảng 30 mét, tự nhiên tạo ra áp suất cao hơn ở các khu vực thấp và áp suất giảm ở các khu vực cao hơn. Đồng thời, nguồn cấp nước từ công ty cấp nước quốc gia ở thượng nguồn cũng biến động, với áp suất ghi nhận dao động từ khoảng 100 mH₂O (10 bar) xuống còn 55 mH₂O (5,5 bar).
Loại địa hình này tạo ra thách thức cho mạng lưới phân phối nước, vì áp suất cần thiết để phục vụ ổn định các khu vực cao có thể khiến các khu vực thấp phải chịu áp suất quá lớn.
Sự kết hợp của hai yếu tố này đã gây ra sự bất ổn áp suất đáng kể trên toàn mạng lưới. Các khu vực thấp phải đối mặt với hiện tượng tăng áp và vỡ ống, trong khi người dùng ở các khu vực cao hơn có thể gặp tình trạng áp suất không đủ vào giờ cao điểm. Những điều kiện này cũng làm tăng nguy cơ rò rỉ và yêu cầu bảo trì.
Bên cạnh tác động vật lý lên mạng lưới, còn có một thách thức trong vận hành: khả năng quan sát hạn chế về những gì đang diễn ra trên toàn hệ thống. Khi không có dữ liệu liên tục về áp suất và lưu lượng, rất khó để phân biệt các sự cố xuất phát từ mạng lưới địa phương với những vấn đề do biến động trong nguồn cung cấp nước quốc gia gây ra.
Thách thức không chỉ là điều chỉnh áp suất, mà còn là xây dựng một mạng lưới ổn định hơn, minh bạch hơn và dễ quản lý hơn, có khả năng thích ứng với các điều kiện thay đổi và cung cấp dữ liệu để xác định nguồn gốc của các vấn đề.
Quản lý áp suất động tại ba điểm kiểm soát chiến lược
Để quản lý toàn bộ mạng lưới, BERMAD đã triển khai giải pháp tích hợp quản lý và giám sát áp suất trên ba vùng cao độ chiến lược. Mỗi điểm lắp đặt kết hợp bộ điều khiển Delta với Van giảm áp BERMAD 720, Lưu lượng kế điện từ MUT2200 với bộ chuyển đổi MC406 và van xả áp nhanh Model 73Q. Thay vì hoạt động như các điểm lắp đặt riêng lẻ, ba điểm này phối hợp với nhau thành một hệ thống đồng bộ, mỗi điểm xử lý các điều kiện thủy lực của một phần khác nhau trong mạng lưới. Trọng tâm của giải pháp quản lý áp suất là Van giảm áp truyền thống vận hành bằng thủy lực (PRV), model 720, tự động giảm áp suất cao ở phía thượng lưu xuống áp suất thấp ổn định & có thể điều chỉnh thủ công ở phía hạ lưu, bất kể biến động áp suất thượng lưu hoặc thay đổi nhu cầu sử dụng. Khi bổ sung bộ điều khiển Delta, PRV được nâng cấp từ van áp suất hạ lưu đơn thành giải pháp quản lý áp suất tích hợp, có thể cung cấp nhiều mức áp suất hạ lưu khác nhau theo chế độ áp suất có thể lập trình. Chế độ áp suất này có thể được lập trình theo các khung thời gian hoặc sử dụng lưu lượng kế, dựa trên mức tiêu thụ của các DMA khác nhau hoặc các thông số khác. Do nguyên lý vận hành sử dụng buồng pilot nhỏ và hai cuộn solenoid chạy bằng pin, bộ điều khiển không cần nguồn điện ngoài để vận hành và điều khiển PRV. Nguồn điện ngoài chỉ cần thiết khi cần truyền dữ liệu liên tục để giám sát trực tuyến.
Bộ điều khiển Delta #1 – Vị trí đầu vào
Bộ điều khiển Delta đầu tiên được lắp đặt tại điểm cấp nước chính của cộng đồng. Thiết bị này thực hiện điều chỉnh áp suất chính, giám sát lưu lượng và bảo vệ phía hạ lưu, đồng thời liên tục thu thập dữ liệu hệ thống để theo dõi những thay đổi trong điều kiện cấp nước thượng lưu. Hệ thống này cung cấp nước cho các khu dân cư ở vùng cao hơn.
Bộ điều khiển Delta #2 – Điều khiển độ cao trung bình
Lắp đặt thứ hai nằm ở phía bắc của khu dân cư và cung cấp nước cho các khu vực có độ cao trung bình. Trong giờ cao điểm, van giảm áp cho phép áp suất cao hơn vào khu DMA và khi nhu cầu thấp, áp suất phía hạ lưu được giảm xuống mức tối thiểu cần thiết.
Bộ điều khiển Delta #3 – Bảo vệ độ cao thấp
Lắp đặt thứ ba cung cấp nước cho khu vực thấp nhất của cộng đồng, nơi thường xảy ra tình trạng áp suất quá cao. Hệ thống này giảm áp suất xuống mức yêu cầu, cung cấp bảo vệ chống tăng áp và giảm thiểu các yếu tố có thể gây rò rỉ và vỡ ống.
Để cung cấp cái nhìn rõ ràng hơn về cách hệ thống vận hành trong thực tế, dữ liệu vận hành sau đây thể hiện các điều kiện áp suất thực tế tại ba điểm điều khiển.
| Tham số | Delta Controller #1 – Điểm vào | Delta Controller #2 – Độ cao trung bình | Delta Controller #3 – Độ cao thấp |
|---|---|---|---|
| SP Ban ngày [mH₂O] | 58 | 30 | 30 |
| SP Ban đêm [mH₂O] | 55 | 25 | 25 |
| Thời gian bắt đầu SP Ban ngày | 05:00 | 05:00 | 05:00 |
| Thời gian bắt đầu SP Ban đêm | 23:30 | 00:00 | 00:00 |
Từ khắc phục sự cố phản ứng sang quản lý dựa trên dữ liệu
Một điểm mạnh chính của giải pháp là khả năng cung cấp liên tục cái nhìn tổng thể về các mô hình áp suất và lưu lượng trên toàn mạng lưới. Thay vì chủ yếu dựa vào các sự cố thực địa để phát hiện sự cố, các nhà vận hành giờ đây có thể theo dõi điều kiện mạng lưới theo thời gian và nhận diện các xu hướng, biến động áp suất cũng như các hoạt động cung cấp bất thường.
Dữ liệu thu thập được đã giúp nhóm xác định các biến động áp suất thượng lưu cực đoan, phát hiện các sự kiện tăng áp và liên kết những thay đổi trong điều kiện cung cấp với các sự cố được ghi nhận trong mạng lưới. Điều này cung cấp bằng chứng quan trọng cho thấy một số vấn đề của hệ thống không chỉ liên quan đến các điều kiện bên trong Irus mà còn xuất phát từ sự bất ổn trong nguồn cung cấp nước thượng lưu.
Sự kết hợp giữa kiểm soát thủy lực và dữ liệu liên tục vì vậy vượt xa việc chỉ điều chỉnh áp suất. Nó mang lại cho các nhà vận hành cái nhìn rõ ràng hơn về cách mạng lưới vận hành, hỗ trợ các quyết định vận hành sáng suốt hơn và cung cấp dữ liệu khách quan để trao đổi với đơn vị cấp nước khi điều tra nguyên nhân các vấn đề trong mạng lưới.
Kết luận
Dự án này thể hiện giá trị của một giải pháp BERMAD tích hợp và toàn diện. Giải pháp này kết hợp kiểm soát áp suất, đo lưu lượng, bảo vệ chống tăng áp và giám sát, thu thập dữ liệu liên tục, cho phép tối ưu hóa hoạt động một cách liên tục.
Bằng cách kết hợp các bộ điều khiển Delta phân tán với công nghệ kiểm soát và đo lường thủy lực của BERMAD, mạng lưới có thể chuyển từ điều chỉnh áp suất truyền thống sang quản lý áp suất động, liên tục thích ứng với các điều kiện thủy lực thay đổi đồng thời cung cấp cho người vận hành khả năng quan sát và kiểm soát tốt hơn.
Cách tiếp cận tích hợp này giúp ổn định mạng lưới, giảm rủi ro vận hành, hỗ trợ lập kế hoạch dài hạn và giảm chi phí cho đô thị, đồng thời quan trọng nhất là đảm bảo nguồn cung cấp nước ổn định cho cộng đồng khi dân số tiếp tục tăng trưởng.
Sản phẩm đang sử dụng
Khám phá danh mục sản phẩm kiểm soát nước tiên tiến của chúng tôi, được thiết kế để đáp ứng các nhu cầu thực tế
và mang lại hiệu suất bền lâu.
