[發明專利]流體管道網絡的需求管理和控制的方法

在審

• 申請號: 201480055328.1
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN105612289A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發明（設計）人: D.J.奧頓;S.喬伊
• 申請（專利權）人: 魯比康研究有限公司
• 主分類號: E02B1/00
• 分類號: E02B1/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 史新宏

技術領域

本發明涉及一種用于受限壓力水頭或重力饋送流體閉合導管網絡的需 求管理和控制的方法，具體地說，但并非囊括地，涉及一種用于受限壓力水 頭或重力饋送水灌溉管道網絡的需求管理和控制的方法。

背景技術

在我們的完整合并到此的美國專利No.7,152,001中，公開一種用于預測 流體流量網絡中的流體液位的基于計算機的系統。由于系統可以使用參數的 過去測量和現在測量以預測并且控制流體液位和流量，因此其已經是非常成 功的。系統收集來自定時的流體液位的數據以及調節器或閥的打開位置，以 提供可以實時確定流體液位和流量的模型。

在完整合并到此的我們的國際專利申請No.PCT/AU2012/000907中，公 開一種用于流體網絡的需求管理的方法。所述方法可應用于封閉的導管(管 道線網絡)和開放的導管(通道網絡)。重力管道網絡典型地在受限壓力水 頭內操作，并且因此在它們的對于滿足需求的能力方面受約束。

用于管道網絡的已知模型將用在用于這些網絡的需求的管理中。來自 SCADA系統的數據將用于基于系統標識技術而校準并且連續地精細調諧管 道傳送網絡的模型。流量測量和壓力水頭測量將位于將認為對于將模型校準 到期望的精度是必要的管道網絡的點處。對用戶的供水點是對管道網絡所使 用的控制的基本形式。用于管道網絡的控制器遠比其對于通道網絡更簡單， 在通道網絡中，控制的基本形式是將供水點處的流量保持為等于量級。

需求的控制和管理尤其可應用于對于供應灌溉水普遍使用的重力管道 網絡。由于重力管道網絡典型地在受限壓力水頭內操作并且因此在它們的用 于連續地滿足需求的能力方面受約束，因此實現這些系統的難度已經顯現。 重力管道還典型地操作在較低壓力水頭處，其中，歸因于閥操作，出口處的 各流量之間將存在較大的交互。相應地，假設所有參數(例如管道直徑、流 量速率、閥大小等)是相同的，那么(例如來自泵送的)靜態壓力水頭越高， 歸因于閥操作(例如閥打開或關閉)的流量波動對操作中的其它閥的影響越 不敏感。

圖1示出操作閥為何對管道線中具有較高壓力水頭的(例如來自其它打 開閥和關閉閥的)供水管道線的流量變化較不敏感。對于線10處的高壓力 的以及線12處的低壓力或重力饋送液壓斜度線或壓力水頭，圖1示出液壓 斜度線或壓力水頭針對閥位置的圖線。在斜度上示出具有兩個閥16和18的 重力饋送管道14。雖然在斜度上示出管道14，但如果提升水供應，則其可 以是水平的，以提供所需的壓力水頭。對于線10，管道14將耦合到用于產 生高壓力水頭的泵浦(未示出)。解釋現如下：

1.假設一個物理管道線14操作在低壓力(LP)狀態以及高壓力(HP) 狀態中的任一狀態，并且用于供應離開管道線14的流體的特定操作閥。

2.假設初始地供水管道線14在兩個狀態下按同一流量速率Q₁操作。

3.(歸因于其它閥16、18開始以及停止的)供水管道線14中的流量的 改變對于這兩個狀態而產生。

ΔQ＝Q₁-Q₂

4.歸因于流量的改變ΔQ的操作閥16處的壓力水頭的改變Δh對于這兩個 狀態是相同的。(已知的管道線流量針對壓力水頭等式(例如 Colebrook-White等式)，Manning公式是可應用的)

5.如下確定穿過閥16的水頭損耗：

h=K(v22g)]]>

其中，

h＝關于流體水頭的壓力損耗(即流體水頭損耗)

K＝用于所指定的閥打開的閥“K”因子(假設恒定)

v＝流體的速度

g＝歸因于重力的加速度

6.假設相同的初始流量，并且因此在LP狀態和HP狀態下通過操作閥 16的速度是相等的

v_LP1＝v_HP1