城市供水管网综合模拟实训装置

KCKTX-02A型城市供水管网综合模拟实训装置（SCADA监控）

一、装置简介

城市供水管网综合模拟实训装置由城市管网系统模块、用户供水系统管网和数据处理系统三大核心部分构成。在模拟管网的关键节点处，安装了压力传感器和流量变送器，通过计算机为基础的过程控制与现场监控自动化系统，主要运用 SCADA 系统进行信号的采集、传输和控制。信号传输系统将节点压力信号传输至数据处理系统，从而实现对模拟管网运行的实时监控、数据采集和故障诊断。

该实训室具备多种功能，可进行市政管网仿真模型展示、管网闭水实验、管网泄漏检测实训、管网事故评判以及管网运行工况监测实训等项目。实训设施设备适用于学生实训、教师进修培训、职业技能鉴定、社会培训以及企业员工进修等服务。

二、设备功能

1. 本实验装置主要用于仿真模拟市政供水管网的运行工况。通过对家庭用水、管网构件、用水压力的精准模拟，结合数据采集控制系统（SCADA），对管网运行工况进行分析，为模型校核、漏损监测与定位、突发污染物预警等研究提供依据。

2. 市政供水管网系统采用管径为 DN40 的 UPVC 管道，材质符合饮用水卫生标准。水厂由水箱模拟，通过水泵将水输送至管网中。通过控制水泵和阀门，可实现对管网流向和压力的调节，管网压力可在 0~0.6MPa 之间调整。管道中布置了压力变送器和电磁流量计，用于监测供水管网流量和压力的变化。装置设置了回水箱和回水泵，形成供水回路。

3. 供水系统组网系统可模拟水厂、管网和居民用户，模拟地下管道漏损。管网中布置了水泵、阀门、压力传感器和流量传感器等组件。居民用户通过 9 个出水龙头模拟，通过自动控制用户龙头开度，使每个用户用水量按照设定模型随时间变化。该装置可有效模拟供水管网中的各种工况，实现对管网的模型校核、压力调控、漏损定位、突发污染物预警等的模拟，为科研和实际生产提供依据。

4. 下部为地下管道漏损检测实验装置，用于检测地下管道破裂后的漏损。采用 DN15 的 UPVC 管材质，管道设置 1 个泄漏点，每个漏损点设有窨井，窨井中安装电动调节球阀，用于调节泄漏量。窨井由不水箱、水泵调节阀和软件组成。装置通过布设光纤传感器，可实时监测地下管道破损后的泄露情况。同时，也可使用探地雷达、听音棒、相关仪等装置确定漏损位置与漏损量（客户自配仪器）。

5. 所有压力、流量、调节信号采集进入 PLC，再传到数据库存储，根据数学模型需求调用各个时段的数据。整个系统可由 PLC 控制自动运行。

三、技术参数

1. 输入电源：三相五线 220V±10% 50Hz

2. 整机容量：≤4.5kVA

3. 工作环境：温度 -10℃～+40℃，相对湿度＜85%（25℃），海拔＜4000m

4. 外形尺寸：＞800cm×60cm×180cm

5. 模块 1 号：占地 240CM×220CM×100CM

6. 模块 2 号：占地 200CM×220CM×100CM

四、设备组成

设备装置管线分为 2 个框架，用户为 1 层，均为垂直布置。框架中部放置水泵和水箱，由供水道系统、供水设备、给水管道、排水管道、控制仪表、工频水泵、变频水泵、流量计、压力传感器、电动调节阀和控制软件等组成。

1. 模块 1 号：占地 250CM×220CM×100CM，模拟实验室采用主干管 DN40mm，实验室用水泵组替代水厂，每组水泵 2 台，1 台定速泵、1 台调速泵，每组水泵代表 1 个水源。

2. 模块 2 号：占地 200CM×220CM×100CM，主干管 DN40mm，四周环绕，干管 DN32mm 与其连接，支管 DN20mm。

3. 装置设计有储水箱，替代二泵房的清水池，水泵从储水箱经连接管抽水，加压送水至模拟系统的主干管。

4. 自动控制终端用户：输水干管 DN32mm、配水支管 DN20mm，9 路给水系统送水至实验室墙上模拟的用户水龙头，水龙头出水由主机自动控制，再循环注入储水箱。输水干管 DN15mm 中安装有减压阀，可控制各个支管的压力，从而控制水流和压力，方便教学实验。

5. 主水泵 2 套：立式不锈钢多级离心泵自来水管道变频增压泵，高扬程，380V/DN40

6. 干管流量计：8 套，信号 4-20MA，接口：DN15，法兰式，电压 DC24V

7. 干管压力变送器：8 套，信号 4-20MA，接口：DN15，法兰式，电压 DC24V

8. 干管电动调节阀：8 套，信号 4-20MA，接口：DN15 带反馈输出，电压 DC24V

9. 主管电动比例调节阀：1 套，信号 4-20MA，接口：DN40 带反馈输出，电压 AC24V

10. 干管压力变送器：1 套，信号 4-20MA，接口：DN15，法兰式，电压 DC24V

11. 主管电磁流量计：1 套，信号 4-20MA，接口：DN32，法兰式，电压 DC24V

12. 模块窨井：220V 接口：DN15，调节阀：1 套，信号 4-20MA，接口：DN15 带反馈输出，电压 DC24V

13. 水箱：采用防腐不锈板制成，尺寸为 120CM×700CM×100CM，上开有 40CM 清洗孔，方便清理。

14. 框架采用 4080 工业铝材和 4040 铝材组装成型，设备安装有 6 个移动轮子，便于移动。

15. 减压阀：现场显示，接口：DN15

五、实训项目

1. 演示水泵供水方式，模拟供水管网中的各种工况。

2. 演示城市管网供水方式。

3. 介绍管道泄漏判断方法，监测地下管道破损后的泄露情况。

4. 演示变频供水方式。

5. 演示不同供水系统的设备组成和自动控制系统的工作原理。

6. 介绍水泵供水系统的配电系统组成、控制方式和原理。

7. 介绍变频供水控制系统的组成和工作原理。

8. 演示不同供水系统实现对管网的模型校核。

9. 演示不同供水系统压力调控的方法。

10. 演示不同供水系统漏损定位的技巧。

11. 演示不同供水系统突发污染物预警的有效模拟。

12. 学习城市管网中各种仪表的使用。

13. 了解减压阀在系统中的使用和维护。

14. 掌握流量计的调效和维护。

15. 进行用户抄表操作。

六、配置清单