供水系统可靠性分析

论文摘要

供水系统是一个城市正常运转所必须的的重要基础设施。随着人民生活水平的不断提高,供水可靠性的要求也随之提高,该行业急需在技术上提高科技含量。对供水系统的可靠性评估,既有利于降低故障率,又能提高组件的维修和改造的效率,同时还能方便优选工程设计方案。因此,供水可靠性的研究也将成为一个新的热点课题。本文将供水系统分为四个子系统:水源、泵站、水处理构筑物和管网,并运用可靠性研究中的基础理论,分析各部分的可靠性,其主要工作和结论如下:①分析水源的供水能力,通过实例说明,对水源的供水能力做出了定性定量的评价。介绍了如何根据已有的水文资料,利用P-Ⅲ型理论频率曲线,对水源供水可靠性进行测算为水源的选择和取水口的设计提供依据。并得出采用多水源并联供水时,可靠性明显高于单水源供水。②绘出了泵站的可靠性框图,对泵站中各个组件的可靠性进行了分析。提出了将泵站作为一个可修复的系统,并绘出故障状态转移图。通过实例说明,利用MATLAB编辑模型,得出水泵的故障率λ和修复率μ。③对主要的水处理构筑物进行了可靠性分析,指出增加生产线的重复组数,即采用多组小负荷生产线并联处理的方式,可以有效的提高其可靠性。并简化各个单元,绘出可靠性框图,从优化工程设计的角度出发,利用MATLAB编辑模型,得出最优的组数。另外,对生产安全隐患较高的液氯进行了研究,分析了氯气泄露对周边地区的危害,并利用MATLAB编辑高斯扩散模型,模拟了氯气扩散情况,强调了用氯安全的重要性,该模型对水厂安全防护区域的界定,和事故后的应急撤离有一定的指导作用。④对输水管做了定性和定量的分析,强调了输水管对整个供水系统的重要性。并建立MATLAB编辑模型,对双管道输水管的联络管数量进行分析,通过分析得出其数量不宜过少,否则可靠度达不到要求;也不宜过多,否则将增加投资和管道的水头损失。⑤对管网系统可靠性进行了分析,建立管网可靠性评估模型,分析各管段故障时,系统的运行情况,并进行了实例分析,计算出管网系统的供水可靠度。得出:大管径管道的可靠性较高;主干管的可靠性对整个管网系统的可靠性影响较大。因此,设计中应尽量多采用大管径管道,并着重提高主干管的可靠性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外现状综述
• 1.3 研究目的和内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 2 供水系统可靠性分析理论基础
• 2.1 可靠性的基本概念
• 2.1.1 可靠度函数
• 2.1.2 平均故障时间
• 2.1.3 故障率函数
• 2.1.4 累积故障率和平均故障率
• 2.1.5 浴盆曲线
• 2.1.6 条件可靠度
• 2.1.7 指数型可靠性函数
• 2.2 供水水系统可靠性基础
• 2.2.1 供水系统可靠性术语
• 2.2.2 系统可靠性类别的选择与子系统的设计
• 2.2.3 系统轮换检修的联结控制
• 2.2.4 供水系统中元件的可靠度
• 2.2.5 供水系统可靠度计算原则
• 2.2.6 供水系统可靠度的优化分配
• 3 水源可靠性分析
• 3.1 水源的种类
• 3.2 水源的选择原则
• 3.3 水源的可靠性评定标准的确定
• 3.4 水源的可靠性计算
• 3.5 某河流作为水源时的计算实例
• 3.6 多水源的可靠性分析
• 3.7 本章小结
• 4 泵站可靠性分析
• 4.1 泵站的分类
• 4.2 泵站的可靠性框图
• 4.3 配水廊道及吸水井的可靠性
• 4.3.1 配水廊道的可靠性
• 4.3.2 吸水井的可靠性
• 4.4 泵站管道系统的可靠性
• 4.4.1 阀门的可靠性
• 4.4.2 进水管可靠性
• 4.4.3 水泵出水管可靠性
• 4.5 泵站电力系统可靠性
• 4.5.1 泵站变配电系统的负荷等级
• 4.5.2 泵站变配电系统的电压
• 4.5.3 泵站变电所的类型
• 4.5.4 泵站变电所的布置和数目
• 4.5.5 泵站配电常用模式
• 4.6 水泵机组可靠性
• 4.7 水泵机组可靠性计算
• 4.7.1 水泵机组状态分析
• 4.7.2 水泵机组的故障率和修复率
• 4.7.3 水泵机组的状态转移速率图
• 4.7.4 水泵机组的状态转移方程
• 4.8 本章小结
• 5 水处理构筑物可靠性分析
• 5.1 水处理构筑物的常规处理工艺
• 5.1.1 混凝
• 5.1.2 沉淀
• 5.1.3 过滤
• 5.1.4 消毒
• 5.2 水处理系统可靠性分析
• 5.3 水处理系统可靠性冗余设计
• 5.3.1 某水处理系统可靠性框图
• 5.3.2 水处理系统事故水量的确定
• 5.3.3 水处理系统可靠性计算
• 5.4 氯气的安全可靠性
• 5.4.1 氯气的特性
• 5.4.2 氯气对周边的影响
• 5.4.3 氯气的安全防护
• 5.5 氯气的扩散模型
• 5.5.1 高斯点源扩散模型
• 5.5.2 运用MATLAB 编辑高斯点源扩散模型
• 5.6 本章小结
• 6 输水管和管网系统可靠性分析
• 6.1 输水管可靠性分析
• 6.1.1 无联络管的输水管可靠性分析
• 6.1.2 有联络管的输水管可靠性分析
• 6.2 管网可靠性分析
• 6.3 管网可靠性指标分析
• 6.4 管网可靠性确定
• 6.4.1 管网单个组件可靠度的确定
• 6.4.2 管网系统可靠度的确定
• 6.5 管网系统可靠度模型
• 6.5.1 管段r（r=1,2,……n）发生故障的概率确定
• 6.5.2 节点i（i=1,2,……k）的可靠度确定
• i 的确定'>6.5.3 节点i 的权重因子ω_i的确定
• s 确定'>6.5.4 管网系统的可靠度R_s确定
• 6.6 管网系统可靠性的算例
• 6.6.1 节点故障的确定
• 6.6.2 管段故障率λ和修复率μ的确定
• i 计算'>6.6.3 各节点可用度R_i计算
• s 的计算'>6.6.4 管网系统的供水可靠度A_s的计算
• 6.7 本章小结
• 7 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录