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    发布日期:2016-11-9


    阀门日常运营管理模式与方法的探讨

    摘 要:供水阀门是管网中的重要设施。良好的阀门管理,不仅有利于供水管网水量、水压的控制,也有利于水质的提升,同时可提高管网运营效率,降低供水漏损率。阀门作为供水企业资产的重要组成部分,其工况的准确性有利于企业对管网资产的管理,也决定了未来资金的投入方向。本文将结合工作实际,就如何对供水阀门日常运营管理模式进行探讨,同时提出管理方法。

    关键字:供水阀门管理 阀门等级测评 WACHSVITALS


    引言

    随着我国经济的不断发展,城市化迅速加快,城市日用水量不断增加,但我国大部分地区供水管网因建设年代久远、管材质量较差、老化现象严重、外界环境变化等因素导致漏损率巨大。持续不断的管网暗漏会对道路地基产生冲刷,引发如地基承载力降低、水土流失、地面塌陷等危害;爆管事故又会导致大量承压水喷射,影响交通及车辆行人安全,更造成水资源的浪费。阀门作为管网中重要的控制设施,如何在日常运营中对其进行更好的管理,是供水企业面临的重要问题。因此,寻求一套科学合理的阀门管理模式和方法已极为迫切。

    1.供水阀门管理工作特点及存在问题

    1.1 供水阀门管理工作的特点

    供水阀门具有数量多、分布广、位于地下、长期开启、短时需关闭等基本特征。因此,阀门管理工作应从上述基本特征入手。数量多、分布广,就必须建立清晰资料管理体系;位于地下密闭空间,阀门阀杆密封件、传动件耐久性差、易漏水、易锈蚀,就必须对阀门阀体和传动机构进行定期的维护保养;长期开启、短时关闭,就必须对阀门的开启性、灵活性等工况信息有充分了解。

    1.2 供水阀门管理工作存在的问题

    ①由于阀门管理工作不到位,阀门井被压、埋等不良现象屡有发生,导致阀门查找困难,不能及时有效地开展各项工作。

    ②阀门数量巨大、品牌各异、参数不同、纸制资料不全、电子资料不完善,无法迅速调取阀门资料,无阀门维修及更换依据。

    ③无规范化的管理模式,基本处于“现找、现用、现修”的工作状态,亟待改进。

    2.供水阀门日常运营管理模式的整体思路

    阀门管理工作的目的:首先,能在需要对阀门进行操作时,可迅速准确地找到阀门,找到阀门后,能有效调节水量或者切断水源,俗称“找得到、打得开、关得严”;其次,通过阀门的计划性保养维护,延长阀门使用寿命;最后,针对工况不佳的阀门及时提出维修或更换计划。

    结合阀门管理工作的特点和管理目的,将供水阀门的管理模式分成四个阶段,形成完整的管理系统。第一阶段:阀门普查——收集阀门及阀门井的基本信息。第二阶段:巡检及保养——对阀门及阀门井进行巡检并计划性保养,保障阀门完整性及可操作性。第三阶段:全启闭、测评、诊断——对存在问题的阀门进行维修或更换。第四阶段:预见分析及远期规划——对阀门工作进行预测性分析,同时积极开发供水管网GIS系统(以下简称GIS)阀门管理模块,配合在线水压、水质监测,维修巡线等系统,并进行远期管理规划。

    3.阀门管理模式的具体工作步骤及方法

    3.1 第一阶段——阀门普查

    以阀门信息登记为主,具体统计包括阀门口径、地理位置、阀门属性、生产厂家等基本信息;启闭情况、开启度数等运行工况的动态信息。主要以纸制版阀门信息卡或GIS阀门电子信息形式体现。

    3.1.1 阀门卡的信息登记

    (1)对现有阀门进行信息登记工作,将阀门按口径大小分成两个阶段进行。第一个阶段,对口径≥DN300的市政供水阀门(包含各类闸阀、蝶阀、排气阀、排泥阀等),及口径在DN300以下、但是居住小区或居住组团引入管的供水总阀门,进行阀门卡信息的整理录入工作。第二个阶段:对DN75<口径<DN300的阀门,进行阀门卡信息的整理。若第一阶段已统计过的居住小区或居住组团引入管的供水阀门,本阶段不作录入。阀门口径可进行范围的动态调整。

    (2)在新建供水管网的接收工作中,只进行一个工作阶段,即对全部供水阀门进行信息卡登记。

    (3)对有条件的供水企业,应在收集纸制版本阀门信息后,与供水管道同时进行GIS录入,如无法录入,应将纸制版本资料整理完善,以备后用。

    3.1.2 阀门坐标测量

    精确的阀门位置,可以为供水管网改造工作、供水管网日常运营工作提供依据,故应对阀门进行准确的坐标测量。测量工程采取招标方式选定勘察单位,以市场为主导选择低价合理的单位进行测量定位工作。此项工作可在信息登记工作完成后进行,也可同时进行。测量工作完成后修改原GIS数据或重新录入,即可为日后工作提供精准的数据支持,做到真正“找得到”。

    3.1.3 阀门井标识

    为合理区分供水阀门与其它阀门,对供水阀门井盖进行刷漆以示区分,同时方便日后现场定位。经常采用蓝色为标识色,可根据计划分批进行标识。

    3.2 第二阶段——巡检及保养

    此阶段对已进行普查的阀门及阀门井进行巡检,查出问题,及时登记或解决,有计划地进行阀门保养,保证其表观工况达到最佳,以满足日常运营需求,对其表观工况产生质疑的可直接进行阀门等级测评(详见3.3.2)。

    3.2.1 阀门巡检

    ①阀门井不开盖巡检

    其主要目的是保证阀门井盖与使用要求相配套,确保阀门井不被埋压、不被电缆穿越、井盖不被损坏、不被偷盗,井盖标识清晰;确保绿化带阀门井不低于地面。对于被占压的阀门井,需要迁改的,提出迁改要求。

    ②阀门表观巡检

    阀门表观巡检是指:对阀门井进行开盖检查。检查内容包括阀门井内积水是否处于正常水位,阀门表面是否锈蚀,阀门是否有“跑、冒、滴、漏”等不良现象等。对有表观不良工况的阀门,及时测评及制定维修、保养或改造计划。

    3.2.2 阀门保养

    将阀门保养分为一级保养与二级保养。

    阀门的一级保养是指对阀门传动系统零配件进行检查,对阀门进行半启闭操作,清洁阀门井内积水及淤泥。阀门的二级保养是指除一级保养内容外,还需对阀门传动机构进行清洁和装填黄油,调整限位螺栓,使阀门的开关指针位置正确,并做好阀门保养与操作记录的登记工作。

    根据历次阀门保养及阀门操作纪录,对阀门或阀门井进行资料分析,对于确实不能改进的,提出维修或更换计划。同时将阀门保养记录录入GIS,做到纸制版与电子版共存并互补。

    3.3 第三阶段——全启闭、测评、诊断

    3.3.1 阀门定期全启闭操作

    由于各阀门类型不同,材质有别,质量有好有坏,在安装入网之后很难判断阀板的状态。随着运行时间的增加,受水流朗格利尔指数的影响,经常在阀板、主轴及密封处结垢,严重影响阀门密封性及可操作性。水垢可以通过阀门全启闭操作部分去除,定期对阀门进行全启闭操作,可以防止因爆管关阀不当造成长时间影响;保证计划性停水时阀门工况的良好性,减少停水时间;降低因水垢过厚,在进行阀门操作时造成大面积黄水现象的发生等。

    对大口径市政供水阀门分片区、分口径进行计划性阀门全启闭操作。在进行操作之前,应对枝状管网影响用户进行停水通知,核对区域总表过滤器的安装及运行情况;对环状管网应进行压力核算与监控,避免出现水锤导致爆管事故。

    3.3.2 阀门及阀门井等级测评

    供水阀门厂家不同、型号不一、属性各异、入网时间不等、性能优良有别,在管网中均有着不同的表现与性能。正因如此,很难对阀门进行统一方法的评价,无法区别阀门的优、中、劣,阀门改造局限于片区整体改造,既不合理,又不经济。因此,需制定一套适当的方法对阀门及阀门井进行等级测评,用统一的方法区分阀门和井的优良性,为阀门维修与改造提供依据。某供水公司制订出适用于供水管道的阀门等级测评方法,对供水阀门进行运行状况分级管理。将测评方法分为两种,分别为表观测评法与数据分析法。

    3.3.2.1 阀门及阀门井等级表观测评法

    因阀门安装入网后很难进行内部情况预测,等级的划分方法先采用表观测评法,适用于各类市政供水管线闸阀、蝶阀、排气阀、排泥阀、止回阀以及阀门井。以闸阀、蝶阀判别方法为例,具体分级如下:

    A级:阀门启闭灵活,外观无渗漏、锈蚀,可确保正常启闭;

    B级:阀门启闭不够灵活或较困难,外观有一定锈蚀,偶有渗漏或微小渗漏,可能存在关不严的状况;

    C级:阀门外观锈蚀严重,渗漏明显或较大,无法正常启闭或关不严。

    阀门及阀门井测评分为A、B、C三个等级,对应阀门的优、中、劣三个状态。标准中对各类阀门的渗漏判别、锈蚀差别、灵活性判别、关严判别、部件完好性判别、非关键部件损坏或缺失判别、传动机构失效判别、关键部件损坏或缺失判别等做出明确的规定。对阀门井不良状态数量的多少进行阀门井等级测评,包括积水判别、淤泥判别、井渗漏判别、损坏及缺失判别、被占填埋判别、不符合标准尺寸或不满足操作要求判别、管线穿越判别、井盖类型判别也做出详细的说明。

    填写《阀门表观等级测评表》,通过勾选的方式确定阀门或井的不良状态,每项不良状态均对应着不同分数,最终将各项分数相加,得出的分数即对应阀门或阀门井的A、B、C等级。

    此测评方法主要应用于阀门普查过程中的快速等级判断,给出初步的判别结论,对认为需要进行进一步评级的阀门进行登记,进行更为细致的测评方法——数据分析法。

    3.3.2.2 基于WACHS设备与VITALS软件平台的阀门等级数据分析法

    引入美国WACHS阀门启闭和信息采集系统对阀门进行操作,可收集到阀门启闭方向、圈数、最小扭矩、最大扭矩、操作时间等信息。设备具备全程自动化智能操作功能,会自动选择最为合适的力矩进行阀门的启闭操作,同时限制最大力矩值以防止阀门传动机构损坏,在阀门启闭阶段通过正/反转的方式智能判断阀门是否开启/关闭完全等特点,大大减少了阀门操作的危险性,降低了阀门操作时间,提高了关阀速度与准确性,同时可对阀门转动部分进行自我修复,去除部分水垢。适用于各类市政供水管线旋转式启闭的闸阀、蝶阀等。

    运用VITALS软件平台,对设备采集回的数据进行力矩分析并制图,通过开启/关闭生命运动图像判断阀门的健康程度,也可通过对比确定阀门现状与历史性能或维修前后的效果。以两座不同蝶阀的启闭扭矩图为例:

    图1 阀门启闭正常扭矩图

    图2 阀门启闭异常扭矩图(横轴表示启闭圈数,纵轴表示启闭扭矩值)

    图1阀门全过程扭矩较小,操作过程中无力矩突变与卡顿现象,过程平顺,阀门状态较好。图2阀门操作过程中有力矩突增现象,过程受阻,但去除所有峰值外,平均力矩并不大,因此可能是传动机构出现问题,需对其进行检查。

    通过对阀门操作的力矩数据分析,可判断阀门的内部工况及开启性能,这是阀门表观测评所不能达到的。二者结合可对阀门的整体状况进行判断,使阀门等级分类将更加准确,也为阀门维修与更换提供了数据支持。

    3.3.3 阀门诊断

    通过测评,可判断出阀门的真实状态,对问题阀门进行最终诊断。此项工作需要理论知识与实践经验相结合,对阀门目测、缓慢操作初步判断问题所在,或采用逐步更换配件的方式进行故障排除,当上述方法都不能解决问题时应尽快将阀门更换,保障供水安全性。

    3.4 第四阶段——预见分析及远期规划

    3.4.1 预见分析

    根据普查的阀门信息、阀门等级等实际情况,结合GIS,在阀门系统中,对位置不合理处的阀门进行迁移或者拆除,在关键节点处增加阀门,做到阀门设置最优化。

    不同厂家、不同类型的阀门,在不同地点使用,保养频率的不同,肯定会带来其使用效果及寿命的不同。因此,分析各种数据,指导以及预测未来阀门的工况,对阀门管理也应做出试探性的研究。

    3.4.2 远期规划

    3.4.2.1 远期管理模式规划图

    应建立以GIS为平台的智能化阀门管理数据库,利用先进的管理平台和使用新的现场工具,指导和提升具体工作业务水平。包括GIS阀门管理模块开发、现场手执操作终端、高精度GPS定位器、阀门信息二维码等。与线水压监测、水质监测、维修巡线等系统共同作用进行管理,其规划工作模式如下图3:

    图3 阀门管理模式规划图

    3.4.2.2 制定阀门管理三年实施计划

    在做好日常性停水启闭阀门和更换工作之外,制定三年的工作规划如下:

    第一年为DN300及以上阀门建立属性卡,完成坐标测量并建立总图资料,对阀门统一进行表观评测。对DN300及以上的阀门,完成一级保养,统计DN300以上有问题的阀门进行VITALS数据分析测评,更新、更正GIS中阀门信息。对于阀门卡完成情况良好的,应启动DN75至DN300阀门的阀门卡资料整理工作。与此同时开始GIS中阀门管理模块的开发工作,完成意见征集、项目立项等前期工作。

    第二年为DN75至DN300阀门的建立属性卡,完成坐标测量并建立总图资料。同步计划性开展DN300以上阀门的二级保养。启动对DN75至DN300阀门的测评及保养工作。在更新录入GIS阀门数据的同时持续对阀门管理模块项目进行跟踪,完成管理模块的一次开发与试用。

    第三年完成GIS阀门管理模块的最终开发并投入使用,与管网水压、水质、维修巡线等系统相结合,进入阀门日常运营维护保养阶段。

    4.结语

    阀门日常运营管理模式是一个动态的系统,需要供水企业根据自身情况及特点不断完善和调整。阀门管理工作会伴随城市管网改造工程不断加入新元素。只有不断引入新设备、新工艺、新技术、新模式,同时重视阀门管理人才培养,才能保障城市供水管网的安全、经济运行。

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