【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于城市市政供水系统，尤其涉及一种面向城市供水管网的压力控制阀布置方法。
技术介绍
1、随着城市的发展和人类生活水平的日益提高，水资源在工业运作和日常生活中扮演着越来越重要的作用，其节约与保护也成为社会和国家关注的热点问题。城市供水管网的漏损率常年维持在10％以上，部分城市甚至高于20％。供水管网的漏损问题作为国家水资源流失和导致水质污染的重要因素，其统筹与控制已迫在眉睫。
2、压力控制阀是供水管网压力控制的重要装置，能自动调节阀门开度，稳定管网压力，降低漏损水量与爆管风险。但压力控制阀的布置位置和数量对供水管网的压力和水力参数影响显著，需科学分析和优化。
3、专利文献cn117035549a公开了一种评估城市供水管网方案的造价算法的方法，包括以下步骤：构建供水管网方案的造价函数，造价函数包括决策变量、目标函数以及搜索空间，决策变量为管道直径，目标函数为供水管网造价，搜索空间包括多种管道设计方案，根据不同的造价算法搜索所述搜索空间计算目标函数；构建造价算法的搜索质量的跟踪量化指标，构建造价算法的搜索进度的跟踪量化指标，构建造价算法的搜索收敛性的跟踪量化指标，根据搜索质量、搜索进度以及搜索收敛性的跟踪量化指标，综合评估不同的造价算法的性能。该方法仅考虑管道造价对管网的设计方案进行评估，但并未考虑管道漏损问题。
4、专利文献cn116502377a公开了一种供水管网漏损测压点的优化布设方法、装置及存储介质，主要包括步骤：构建区域供水管网水力模型；获取水流通路有效性限制、水压相关性约束条件
技术实现思路
1、本专利技术的专利技术目的在于提供一种面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，该方法可优化供水管网中压力控制阀的布置，以实现供水管网的水力平衡和节能节水。
2、为了实现本专利技术的目的，提供了一种面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，包括以下步骤：
3、获取供水管网的结构参数和运行参数，以构建对应的供水管网水力模型，所述结构参数包括供水管网特性以及供水管网中各管段的尺寸和位置，泵站的分布与所用供水泵的水泵特性，以及压力控制阀的分布和所用压力控制阀的设计参数，所述设计参数包括规格和开度，所述运行参数包括年度最大用水工况下的压力分布，流量分布以及对应的供水泵和压力控制阀的历史运行数据，所述供水管网特性包括供水管网各部分的沿程阻力系数各局部阻力系数；
4、通过所述供水管网水力模型拟合在不同通径压力控制阀下供水管网的水力特性，以构建供水系统压力控制阀精准布置优化模型，并以压力控制阀的分布和所用压力控制阀的设计参数作为决策变量，构建所述供水系统压力控制阀精准布置优化模型对应的目标函数；
5、基于所述目标函数和预构建的约束方程，采用遗传算法对压力控制阀的位置、开度和数目进行优化，以获得对应供水管网的压力控制阀布置方案。
6、本专利技术基于泵站q-h曲线和阻力特性曲线构建供水管网水力模型，同时以压力控制阀的规格、位置、阀门的开度作为变量，以水资源节约、电耗节约以及设备投资为考虑因素构建目标函数，调用该供水管网水力模型利用遗传算法对压力控制阀的布置进行优化，以获得最佳布置方案。
7、具体的，所述供水管网水力模型基于泵站的q-h曲线和阻力特性曲线构建，所述阻力特性曲线基于供水管网特性，管段的流量和压力控制阀的流量及阀门开度构建。
8、具体的，所述历史运行数据包括水泵的运行台数，水泵运行扬程和流量、功率，管网节点的压力、管网中的流量分布数据，以及压力控制阀的运行开度。
9、具体的，拟合在不同通径压力控制阀下供水管网的水力特性时，通过设定漏损水量沿管线均匀分布，并将漏损水量概化至供水管网中各节点处。
10、具体的，各节点处的漏损水量表达式如下：
11、
12、其中cl表示漏损常数，pi,t表示节点i在时段t的压力，lt,i表示与节点i相连管道的长度之和的一半，γ表示漏损指数系数。
13、具体的，所述目标函数的表达式如下：
14、
15、式中，m表示设备使用时间，t表示计算时间段，cw表示节水费用，ce表示水泵能耗节约费用，cv表示压力控制阀的设备改造费。
16、具体的，所述压力控制阀的设备改造费表达式如下：
17、cv＝adnb+c
18、其中，dn表示压力控制阀公称通径，a、b和c表示与阀门价格相关常数。
19、具体的，所述节水费用的表达式如下：
20、
21、其中，表示供水管网t时刻的供水量，表示供水管网t时刻的用户需水量，表示增加压力控制阀前当用户需水量为时的历史供水量，aw表示当地吨水成本价格。
22、具体的，所述水泵能耗节约费用的表达式如下：
23、
24、其中，表示供水管网t时刻的供水量，表示供水管网t时刻的用户需水量，表示增加压力控制阀前当用户需水量为时的历史供水量，ew表示当地市政供水单位吨水电耗，ae表示当地电价。
25、具体的，所述约束方程的表达式如下：
26、
27、
28、
29、k＝1,2,3,…
30、l,j＝1,2,3,…,m
31、hi>hi,min
32、其中，qj代表管段j的流量；qi代表节点i的流量；ci代表节点i的关联集；n代表节点总数；表示关联集中所有管段的流量求和，其中流出节点i时取+，反之取-；fj表示管段j的起始节点，tj分别表示管段j的终止节点，表示fj的水头；表示tj的水头；hj表示管段j的水头损失；sj表示管段摩阻，n表示水头损失的常数项；k表示第k个回路；j表示第k个回路中的第j个管段；hj表示第j个管段的水头损失；δhk表示第k个回路内局部压降或压升的水头差；表示管段j起始节点fj的水压，表示管段j终止节点tj的水压；l表示回路总数，hi表示节点i的水头，hi,min表示节点i需要保持的最小水头。
33、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
34、本专利技术综合考虑水资源节约、电耗节约、设备投资等因素，在保证满足用户用水需求的前提下，确定最优的压力控制阀的位置和数量，以获得良好的经济和社会效益。
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1.一种面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述供水管网水力模型基于泵站的Q-H曲线和阻力特性曲线构建，所述阻力特性曲线基于供水管网特性、管段的流量和压力控制阀的流量及阀门开度构建。
3.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述历史运行数据包括：水泵的运行台数，水泵运行扬程和流量、功率，管网节点的压力、管网中的流量分布数据，以及压力控制阀的运行开度。
4.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，拟合在不同通径压力控制阀下供水管网的水力特性时，通过设定漏损水量沿管线均匀分布，并将漏损水量概化至供水管网中各节点处。
5.根据权利要求4所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，各节点处的漏损水量表达式如下：
6.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述目标函数的表达式如下：
7.根据权利要求6所述的面向
8.根据权利要求6所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述节水费用的表达式如下：
9.根据权利要求6所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述水泵能耗节约费用的表达式如下：
10.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述约束方程的表达式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述供水管网水力模型基于泵站的q-h曲线和阻力特性曲线构建，所述阻力特性曲线基于供水管网特性、管段的流量和压力控制阀的流量及阀门开度构建。
3.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，所述历史运行数据包括：水泵的运行台数，水泵运行扬程和流量、功率，管网节点的压力、管网中的流量分布数据，以及压力控制阀的运行开度。
4.根据权利要求1所述的面向城市供水管网的压力控制阀布置方法，其特征在于，拟合在不同通径压力控制阀下供水管网的水力特性时，通过设定漏损水量沿管线均匀分布，并将漏损水量概化至供水管网中各节点...
【专利技术属性】
技术研发人员：俞亭超，王鹏，龙志宏，楚士鹏，蔡艳伟，邵煜，
申请(专利权)人：广州市自来水有限公司，
类型：发明
国别省市：
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