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3科技创新赋能企业高质量发展的探索.pdf

编号：164109

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1、科技创新赋能企业高质量发展的探索北京市自来水集团技术研究院2024年5月王敏 2供水企业如何积极顺应高质量发展的要求，通过改革创新来提高核心竞争力，是需要我们通过思考并付诸实践的。供水企业是传统产业，必须通过技术创新、数字赋能，打开新的发展空间，实现传统产业“老树发新芽”。北京市自来水集团不断加大科研创新投入，根据从源头到龙头的全过程中的技术需求，针对性的开展技术研发，旨在解决集团运行管理中的重点难点问题。此次围绕净水工艺、水质检测、优化调度、漏损控制等方面，介绍最新的5项研究成果。净净水工艺水工艺水质检测水质检测优化调度优化调度漏损控制漏损控制污泥沉降性能自动检测装置1.污泥沉降比自动检测仪

2、机加池是集团应用最广泛的池型，沉降比是机加池运行中最重要的一个参数，需要进行人工定期检测，自动化程度低。开发了能实现在线检测污泥沉降比、最佳沉降比的自动检测仪器，拥有实用新型专利。能够连续自动取样，替代人工读取沉降比数值，大大节省人力成本；实现多池同时检测，数据更新频率高；能够降低人为因素干扰，使沉降比的读数更客观更精准。对人工经验所控制的沉降比数值进行量化，得到出具体的最佳沉降比指导值，辅助人工决策。不仅用于给水处理，也能用于污水处理中的机加池、二沉池等。传统人工检测沉降比检测仪最佳沉降比检测仪一3 机加池在传统人工运行模式下，使用沉降比的值来控制排泥，存在因污泥种类变化、进水量变化带来的“

3、经验”问题，而使用本仪器测得的当下的污泥沉降速度是客观存在的速度，可以包含所有的人工经验。净净水工艺水工艺水质检测水质检测水质检测水质检测优化调度优化调度漏损控制漏损控制本方法具有普适性，检测结果不受悬浮物浓度、种类、颜色等特征的限制，能够实现沉降速度的在线检测。污泥沉降性能自动检测装置2.污泥沉降速度自动检测仪在沉降比检测仪开发的硬件装置基础上，进一步研发“灰度矩阵”算法，能够准确测定污泥沉降速度，为工艺的智慧化运行提供必备参数和感知设备，目前发明专利已公开。一4成果应用情况成果应用情况北京市自来水集团郭公庄水厂 12座机加池已全面应用沉降比自动检测仪北京市自来水集团石景山水厂 6座机加池

4、即将应用沉降比自动检测仪北京市自来水集团田村山水厂智能排泥系统配备最佳沉降比、沉降速度检测仪净净水工艺水工艺水质检测水质检测污泥沉降性能自动检测装置成果应用一优化调度优化调度漏损控制漏损控制5 机加池智慧化运行成为可能成果应用情况成果应用情况净净水工艺水工艺水质检测水质检测可升降式辅助气冲洗装置虹吸滤池冲洗环节存在技术缺陷依赖冲洗流速表面助冲方式清洁能力有限二漏损控制漏损控制6优化调度优化调度旋转螺杆升降装置（气冲装置起降）载气总管（连通气源）滤池池体气路弹簧（可伸缩升降、导气）载气支管（连接气路弹簧与曝气管、导气）气冲管（曝气管）滤池水槽装置下降进入滤料层装置上升离开滤料层成果应用情况成果

5、应用情况净净水工艺水工艺水质检测水质检测可升降式辅助气冲洗装置可升降气冲装置在无恒流水冲泵，仅依靠冲洗水头决定反冲强度的滤池改造中可进行推广，同时新滤池设计中亦可直接采用辅助气冲+水冲的设计方案。已授权发明专利。实现气冲+水冲，节约气量；气冲位置更有针对性且更灵活；改造工程量小，加工好辅助气冲装置进行现场安装即可；在仅依靠冲洗水头决定反冲强度的滤池改造中可进行广泛推广。二漏损控制漏损控制7优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测台式浊度仪读数扩展装置三 2100N浊度仪测量低浊水时，一分钟内读数波动明显，人员读数时机的不同会导致结果的较大差异；一般要求测试人员在数据稳定后读数，但如何判

6、断数据稳定没有标准，难于规范读数时机。针对台式浊度仪读数波动问题，建立了一种找到稳定数据的计算方法，以该算法为基础，开发了自动读数装置，用于自动获取检测结果，确保读数在统一的稳定条件下得到。漏损控制漏损控制8优化调度优化调度该方法主要针对浊度低的出厂水或管网水检测。净水工艺净水工艺水质检测水质检测台式浊度仪读数扩展装置三解决的问题定义了稳定的标准，以仪器精度为依据建立了计算方法，通过n阶差值矩阵迭代，找到稳定值出现的时间。Text对人员读数要求是“稳定”，但该“稳定”定义模糊没有标准，无法制定相应的规则。创新价值Text人工检测时，需通过持续观察数据来找到读数稳定时机，看到的是一个个跳动数据

7、而不是曲线。当大量样品连续检测时，检测员疲劳程度极高，影响结果可靠性。Text不同检测员读取习惯存在差异，凭各自主观感觉判断“稳定”时机，导致浊度结果可比性不好、分析价值不佳。Text相同浊度的水样，由于其中致浊颗粒性质可能不同，仅靠数据结果无法加以区分，但在管网水质研究中，这种不同是应该被注意到的。基于该算法开发了一种自动读数装置，连接在浊度仪上可自动采集数据、自动计算、输出稳定值作为检测结果。以统一的算法判断稳定数据出现的时机，保证样品在同一标准下读取，有效排除人为因素的干扰。使数据在更广的范围内具有可比性和分析价值。直观显示测量过程中数据的波动曲线，对颗粒波动特征一目了然，有利于探索管网

8、水质区域性差异规律。漏损控制漏损控制9优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测台式浊度仪读数扩展装置三与浊度仪日常检测过程一致，无需其他操作；点击开始，等待自动弹出结果直接读取即可；装置成品安装于浊度仪进行浊度测量数据的获取；使用简单便捷。漏损控制漏损控制10优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测优化调度优化调度漏损控制漏损控制泵站优化调度模型四11供水耗电（亿千瓦时）占电力消费总量比值全国CO2排放量（万吨）北京供水行业能耗及碳排放量在全行业中占比不高，但绝对数值依然可观。6450.83%39353.840.31%2266.54%18.55%13.62%1.29%各环节耗

9、电量占比（%）（以某厂为例）配水取水工艺其他生产用电供水能耗主要包括取水、净水、配水三个环节，配水能耗占比超过50%.净水工艺净水工艺水质检测水质检测优化调度优化调度漏损控制漏损控制泵站优化调度模型四122022年综合效率平均值为73.02%，泵组运行效率不高；各水厂人工确定水泵开关组合和变频频率，配水泵组难以保持在高效区运行；在传统经验调度模式下，由于人工分配各水厂出厂流量，很难做到水厂出厂压力的全局最优。净水工艺净水工艺水质检测水质检测泵站优化调度模型四总体思路-智能调度三部曲泵组出厂管网用户特性曲线开停组合变频频率出厂流量出厂压力拓扑结构管线长度阻力系数用水量第1层次：给定出厂流量和出

10、厂压力，优化泵组开停组合及频率，提高能量转化效率；配水链条特征变量通过实施智能调度三部曲，实现由传统经验调度向智能精准调度的范式转变。第2层次：给定管网和用户，优化出厂流量分配，降低输出能量（出厂压力）；第3层次：给定出厂流量、出厂压力和用户，优化管网阻力系数，提高压力均衡度。漏损控制漏损控制13优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测优化调度优化调度漏损控制漏损控制泵站优化调度模型四14 第一层次优化泵组就是针对目前水厂配泵依赖经验调节、水泵难以保持在高效区运行的问题，以配水能耗最低、水泵启停次数最少为优化目标，以水泵开关状态、变频频率为决策变量，以满足出厂流量、出厂压力要求为约束条

11、件，建立配泵方案优化模型。目前已完成配泵方案优化软件的开发，在北京市区所有水厂实现生产性应用。优化出厂流量分配已完成软件开发，正在进行试运行。净水工艺净水工艺水质检测水质检测优化调度优化调度漏损控制漏损控制流量计量阀门五传统的流量计安装模式是采用人工或机械开挖砌筑井室后，断管加装流量计；地下管线错综复杂，不具备砌筑井室的条件。DMA（District Metered Area）建设是漏损控制手段，通过在现状管线上安装流量计来对夜间最小流量进行评估监测以及区域内计费表水量的对比分析，可以准确判定漏失严重及新增漏点区域，发现识别抄表质量、漏立户、违章用水等问题。对于北京超大型复杂环状供水管网而言

12、，DMA在漏损控制中的重要性更为突出。但由于部分小区受到空间布局和物业管理方面制约和限制，在现状管线上安装流量计量设备难度较大，DMA建设进程收到阻碍。15净水工艺净水工艺水质检测水质检测流量计量阀门五建设思路1.满足现有闸阀和流量计的基本使用功能；2.设备采集的水量、压力数据精度符合集团需求、传输稳定，同时具备补抄机制；3.整机（含电子设备部分）防水性能符合实际使用需求；4.电池使用寿命不低于5年；5.具备在现有闸井内，进行原位更换的条件。漏损控制漏损控制16优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测流量计量阀门五“流量计量阀门”成品效果图管网公司将具备压力测量的远传电磁水表与阀门进行

13、一体化融合，成为具有计量功能的软密封闸阀，即“流量计量阀门”，在阀门井室内，通过将现状进水口阀门更换为“流量计量阀门”的方式，实现在不破除路面的前提下完成流量计的安装。授权实用新型专利。“流量计量阀门”剖面图漏损控制漏损控制17优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测流量计量阀门五产品优势传统的安装流量计工程一般包括砌井、土方破路、物探等费用，经测算，平均一处的安装费用在11万元左右（含设备），该新型设备，主要利用现有井室通过更换阀门的方式安装，无物探、砌井等费用，平均一处的安装费用在4万元以内（含设备），切实降低了DMA的建设成本。由于部分小区受到地下管线空间布局和物业管理方面制约和

14、限制，在现状管线上安装流量计量设备难度较大，DMA建设进程受到阻碍，采用此新型设备可实现在现状井室内的安装，避免了与其他单位的接触，极大的降低了建设的难度。常规的建设方式通常需要先进行物探，再砌筑井室，由于小区内地下管线分布较密，甚至有些时候为避免挖坏其他管线需要进行人工开挖，待具备条件后，再在井室中进行断管，加装流量，通常需要2-3天，采用新型设备只需要要井室内更换阀门，一般情况下3个小时内可完成操作，大大节省建设时间。效益分析降低建设难度提高建设速度漏损控制漏损控制18优化调度优化调度净水工艺净水工艺水质检测水质检测流量计量阀门五漏损控制漏损控制19优化调度优化调度通过正向和反向测试，该产品三种流量下，与标定水表的误差率均在正负0.3%以内（最小流量）；数据传输稳定，误差值约0.5%（累计流量），可满足在DMA的日常监测需求；通过测试，防水性能良好，具备井下的条件。谢谢

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