[发明专利]流体管道网络的需求管理和控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于受限压力水头或重力馈送流体闭合导管网络的需 求管理和控制的方法，具体地说，但并非囊括地，涉及一种用于受限压力水 头或重力馈送水灌溉管道网络的需求管理和控制的方法。

背景技术

在我们的完整合并到此的美国专利No.7,152,001中，公开一种用于预测 流体流量网络中的流体液位的基于计算机的系统。由于系统可以使用参数的 过去测量和现在测量以预测并且控制流体液位和流量，因此其已经是非常成 功的。系统收集来自定时的流体液位的数据以及调节器或阀的打开位置，以 提供可以实时确定流体液位和流量的模型。

在完整合并到此的我们的国际专利申请No.PCT/AU2012/000907中，公 开一种用于流体网络的需求管理的方法。所述方法可应用于封闭的导管(管 道线网络)和开放的导管(通道网络)。重力管道网络典型地在受限压力水 头内操作，并且因此在它们的对于满足需求的能力方面受约束。

用于管道网络的已知模型将用在用于这些网络的需求的管理中。来自 SCADA系统的数据将用于基于系统标识技术而校准并且连续地精细调谐管 道传送网络的模型。流量测量和压力水头测量将位于将认为对于将模型校准 到期望的精度是必要的管道网络的点处。对用户的供水点是对管道网络所使 用的控制的基本形式。用于管道网络的控制器远比其对于通道网络更简单， 在通道网络中，控制的基本形式是将供水点处的流量保持为等于量级。

需求的控制和管理尤其可应用于对于供应灌溉水普遍使用的重力管道 网络。由于重力管道网络典型地在受限压力水头内操作并且因此在它们的用 于连续地满足需求的能力方面受约束，因此实现这些系统的难度已经显现。 重力管道还典型地操作在较低压力水头处，其中，归因于阀操作，出口处的 各流量之间将存在较大的交互。相应地，假设所有参数(例如管道直径、流 量速率、阀大小等)是相同的，那么(例如来自泵送的)静态压力水头越高， 归因于阀操作(例如阀打开或关闭)的流量波动对操作中的其它阀的影响越 不敏感。

图1示出操作阀为何对管道线中具有较高压力水头的(例如来自其它打 开阀和关闭阀的)供水管道线的流量变化较不敏感。对于线10处的高压力 的以及线12处的低压力或重力馈送液压斜度线或压力水头，图1示出液压 斜度线或压力水头针对阀位置的图线。在斜度上示出具有两个阀16和18的 重力馈送管道14。虽然在斜度上示出管道14，但如果提升水供应，则其可 以是水平的，以提供所需的压力水头。对于线10，管道14将耦合到用于产 生高压力水头的泵浦(未示出)。解释现如下：

1.假设一个物理管道线14操作在低压力(LP)状态以及高压力(HP) 状态中的任一状态，并且用于供应离开管道线14的流体的特定操作阀。

2.假设初始地供水管道线14在两个状态下按同一流量速率Q₁操作。

3.(归因于其它阀16、18开始以及停止的)供水管道线14中的流量的 改变对于这两个状态而产生。

ΔQ＝Q₁-Q₂

4.归因于流量的改变ΔQ的操作阀16处的压力水头的改变Δh对于这两个 状态是相同的。(已知的管道线流量针对压力水头等式(例如 Colebrook-White等式)，Manning公式是可应用的)

5.如下确定穿过阀16的水头损耗：

h=K(v22g)]]>

其中，

h＝关于流体水头的压力损耗(即流体水头损耗)

K＝用于所指定的阀打开的阀“K”因子(假设恒定)

v＝流体的速度

g＝归因于重力的加速度

6.假设相同的初始流量，并且因此在LP状态和HP状态下通过操作阀 16的速度是相等的

v_LP1＝v_HP1