台北区自来水安全输配水管理系统.pdf

臺區自水安全輸配水管系統臺區自水安全輸配水管系統 臺自水事業處臺自水事業處 朱健朱健 男男 審核管線設計圖審核管線設計圖 工程員工程員 10672 臺市大安區長興街臺市大安區長興街 131 號供水科號供水科 電話：[phone] 0921827733 傳真：[phone] 電子郵箱：chu7073twd.gov.tw電話：[phone] 0921827733 傳真：[phone] 電子郵箱：chu7073twd.gov.tw 第屆海峽岸水質安全控制技術與管研討會 臺區自水安全輸配水管系統臺區自水安全輸配水管系統 朱健朱健 摘要 自水的重要使命是維持個人生命，是確保都市機能的重要生命線；近著重水管與水壓管，售水顯然有效提高，然而氣候變遷、極端洪旱災衝擊下，整個供水系統需安全集中管，應用電腦科技網際網及配合電腦傳輸遙控設施，使配水效提高，並從各種方法節約用水、有效、安定管控之技術，以民生福祉。關鍵字：生命線、水管、水壓管、緊急應變、即時調配、輸配水管系統 1 前言 水為生命的要素，亦為生態、生產、生活所必須之關鍵資源，人可一日沒有水，水已是 21 世紀最重要的課題；處當水資源問題將限制國家社經發展，水資源永續發展及氣候變遷衝擊是為水資源管的重要挑戰。臺灣先天水環境特殊，水源用及防洪治水，平均雨多，雨豐枯差別甚大，可用水有限，應呼籲民眾體認洪旱災之危機，亦是水資源永續發展之轉機。造成全球氣候變遷，溫室效應是最大元兇，限制二氧化碳等溫室氣體排放，是目前國際社會共同努之目標。臺自水事業處(以下簡稱水處)動費中，加壓供水用電約占 95%，自水加壓站操作模式積極檢討，即能達到節能減碳之目標。2 供水系統及設備 水處現有 5 座淨水場，每日最大供水近 400 萬噸，供應約 384 萬人的用水。2.1 淨水場 公館淨水場處完成的清水，主要供應臺市西區和文山、新店一帶用水；而長興淨水場出水，供應臺市東區一帶與支援點用水。位於陽明分處的雙溪和陽明淨水場，主要供應陽明山等山區高地用水。2.2 加壓站 因為水處供水區域廣闊，所以大部分的用戶都必須經由加壓設施將清水加壓後，再送至用戶使用，因此用戶供水況和加壓站的運作有非常密的關係。目前有加壓站計 77 座，負責供水給各個區域；水處加壓站之運作有 17 座加壓站採管中直接加壓方式供水，其餘加壓站則先用消壓塔(池)或配水池減壓後，再加壓供水，但是從節能源及設備之角看，用輸水幹管餘壓供配的方式應較為經濟。2.3 配水池 水處 116 座配水池，配水池容超過 10,000m3者，共計 17 座。116 座配水池 之容總計為 632,028m3。2.4 供水分區 水處供水轄區共有東、西、南、及陽明五個營業分處，各分處分別由 24 個主要加壓系統組成，而臺區自水第五期建設工程計畫，在考區塊需水、水源調配、加壓系統、配水管網、政轄區等層面後，水處劃分為 11 個供水分區。3 加壓站最佳化 3.1 加壓站設備 供水加壓站之設備主要包括抽水機設備、變頻器設備、電器設備、發電機設備、閥設備、計設備及儀表與控制設備。如何使設備能發揮其效能，並維持最佳運轉況，為影響加壓站供水運轉最佳化之因素，加壓站為輸配水系統之心臟，主要功能為加壓供水，如何有效維持管網之穩定壓，以確保供水水質、水，以期確實保證有效管。3.2 水壓管 3.2.1 既有管線系統探討 水處目前供應用戶自水方式為自淨水場送出後，經加壓設施或配水池或直接重供水，再進入用戶給水管。供水調配存在下問題：(1)供水分區之中心部分區劃；(2)供水壓均勻，尚待積極努研究解決。3.2.2 加壓站水壓管 從水壓管層面看，為有效減少水，提升水資源用，考國外先進國家之操作運轉及考轄區用戶用水特性後，藉由機動調整尖、峰時段，加壓站抽水機運轉，找出供水較適化模式，使水資源及能源獲得有效運用。3.2.3 抽水機備載容 水處大型場站抽水機尖峰時段備載容平均為 39%，其中松山加壓站、中和加壓站及公館淨水場新店線備載容較低，介於 2025%之間；藉由備援及通支援，可改善或彌補場站偏低之備載容。3.2.4 變頻設備 變頻器對水壓之管有相當大之成效，考慮產品生命週期所帶之實質益，以加壓站使用經驗：節供水、穩定供水耗能、穩定管網水壓提升供水品質、低水、提高加壓站運轉效能、低啟動電，延長抽水機使用壽命等優點。3.3 監控系統 3.3.1 監控系統架構 水處監控中心是為輸配水系統之眼睛，察先機，掌握預警況，應用 S3 SCADA 採用澳洲-CITECT 圖控軟體，並為複式（Redundancy）之雙主機架構，為確保系統備援能及可靠，在監控中心下劃分為大同、中和、松山及公館 4 大分區，並透過可程式控制器 PLC 取得各淨水場資訊，各分區監控站下轄十座加壓站及水壓監視點，透過網通訊設備、據機及據專線等與各加壓站及遠方監視點線，以電腦自動方式收集加壓站之運轉資，並予以集中監視水壓及水池水位與 各種設備之管，以期能安全提高供水品質及有效發揮管效能。監控系統主要功能為(1)迅速掌握供水系統壓、與水位之變化情形；(2)確使供配水活調；(3)確保供水區域內壓分佈均勻；(4)提升緊急突發事故之應變能；(5)意外事故之預防與及早偵測；(6)低水；(7)各種輸配水設備，如：抽水機運轉等資之統計；(8)藉由自動化、遠距遙控、監控訊號的集中，以達到減少成本的目標；(9)建輸配水系統之資庫。3.3.2 監控系統功能改善及升級 為改善目前監控系統之缺失，必須由加壓站控制模式標準化、監控系統位址重新規劃、監控中心及分區監控站之圖控軟體及報表標準化、無線電備援系統之建置等功能提升，使供水監控系統充分發揮輸配水系統應有之重要角色及功能。3.4 新型設備之應用 3.4.1 弧光保護設備之應用 電弧是發生在相對地、相對相或三相間經由游化氣體短現象，當電系統發生短故障時，勢必產生電弧現象。電弧產生之快速效應即產生壓及熱且引起氣爆，並對週遭環境產生破壞。3.4.2 靜音式逆止閥 靜音式錐體逆止閥內部水通採用線型設計，水頭損失較小，同時於停止泵浦運轉時，由於閥瓣關閉程很短，可達快速關閉目的，而防止巨大水擊聲，形成靜音效果。逆止閥計有斜盤式逆止閥、球形逆止閥、靜音式逆止閥，各有其優點。3.5 加壓站事故應變處 3.5.1 加壓站淹水防範 水處供水科所屬加壓站散置於臺縣市同區域，因各加壓站地勢及高程同，對颱風及豪雨所造成之淹水，承受及影響程也盡相同；故將加壓站歸劃分淹水濳勢等級，設置同防範設施及採取同防範方法。3.5.2 加壓站突發事故應變處 大同、松山、中和、公館及三重等大型加壓站，供水範圍廣，設備較複雜，發生事故影響層面較大，因此為提升執勤人員對突發事故的應變能，每定期舉辦模擬演習，依制訂標準作業程(SOP)進通及況處置，俾免因慌張失措而誤操作使事態擴大。除此之外加壓站設備之維護管、電器設備紅外線熱影像檢測、抽水機震動檢測、變壓器絕緣油檢驗，亦屬重要維護工作；其他尚有加壓站節能之最佳化操作，隨著油價持續攀高，溫室效應議題持續發熱下，為保護環境與節約能源，政府之節能政策，水處積極實，以節電費支出。加壓站每之動費高達 1 億 2 千餘萬元，其中抽水機用電佔總用電之 95%以上，因此建輸配水加壓站節能之最佳化操作模式刻容緩。(於此再詳述，請閱考文獻)。4 結與建議 4.1 結 節水資源與節能源同等重要，且需積極辦。在節水資源方面，水處為有效減少水，提升水資源用，努探討各種可能改善防的方案，從水管之四大主軸，如：積極汰換舊管線、有效的水壓管、積極主動水控制、積極的修效及品質等計畫；建有效調適策；努改善供水管網與低水提升售水；希望能有效管水資源並做合分配。水處積極實政府之節能政策遺餘且人後，並建加壓站節能之最佳化操作模式，由以下各層面推動實，且成效有目共睹：1.約容檢討；2.使二段式時間電價變為三段式；3.加壓站抑低夏季用電，用配水池、變頻器及重供水，場站實施計畫性負載管措施；4.變頻器但是節能器，且為水壓管器，使用變頻器之無段變速特性，搭配抽水機在實施負載管機制下，可有效精緻變頻尖、峰管網之水壓。4.2 建議 一、運轉節能最佳化應採用效能較高之設備(如變頻器、非晶質變壓器、GIS 等)，整體改善功因，建議加裝電容器將功因提高至 95%以上為原則。二、紅外線機組除用於場站電器設備，未考慮應用於加壓站建築物或配水池之預防性檢測。三、可藉電腦化監控管系統增加設備有效管水壓，並建議逐採用中小型加壓站委外管方式，可兼具節經費及提高場站機動性管維護之效益。四、面對無法掌控的淹水、地震、停電等天災風險危機時，如何預防、妥善處危機，培養處能，建危機資訊知庫，一旦災害幸發生，亦可果斷因應。五、檢討約容之合性時，應考供水管網負載特性、用電及未電可能變化及比較約容調整前後之電費等因素。、用戶之電負載設備需為 24 小時續或間歇性運轉者，如供水加壓站、淨水場等，經分析負載特性採用三段式時間電價計費應較為有。七、近因地球氣候變遷，擊事件層出窮，也往往因為監控訊號線受損而影響操作，因此必須加強研究做好防擊之道。考文獻 一、朱健，1989，自水配水管系統之研究，臺自水事業處。二、碧、廖述、吳瑞賢，1985，自水管網系統最佳化設計之初步研究。三、臺自水事業處，2004，供水系統線上監控與相關系統整合與運用。四、陳明州、高東生、陳德記、育樟，2007，加壓站供水運轉模式最佳化探討，臺自水事業處。朱健，男，1956 10 月 26 日出生，工作單位：臺自水事業處供水科配水股，職務：審核管線設計圖、工程員，專業域：自水監控工程，主要成就：發表自水相關文章 17 篇，106 臺市長興街 131 號供水科，電話[phone]，傳真：[phone]，電子信箱：chu7073twd.gov.tw