台北区自来水安全输配水管理系统.pdf

臺北區自來水安全輸配水管理系統臺北區自來水安全輸配水管理系統 臺北自來水事業處臺北自來水事業處 朱健行朱健行 男男 審核管線設計圖審核管線設計圖 工程員工程員 10672 臺北市大安區長興街臺北市大安區長興街 131 號供水科號供水科 電話： （02）87335945 0921827733 傳真：(02)87335714 電子郵箱：chu7073@twd.gov.tw電話： （02）87335945 0921827733 傳真：(02)87335714 電子郵箱：chu7073@twd.gov.tw第六屆海峽兩岸水質安全控制技術與管理研討會 臺北區自來水安全輸配水管理系統臺北區自來水安全輸配水管理系統 朱健行朱健行 摘要 自來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；近年來著 重漏水管理與水壓管理，售水率顯然有效提高，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理，應用電腦科技網際網路及配合電腦傳輸遙控設施， 使配水效率提高，並從各種方法節約用水、有效、安定管控之技術，以利民生福祉 關鍵字：生命線、漏水管理、水壓管理、緊急應變、即時調配、輸配水管理系統 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，人不可一日沒有 水，水已是 21 世紀最重要的課題；若處理不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理的重要挑戰。

臺灣先天水環境特殊， 不利水源利用及防洪治水，年平均降雨量多，降雨量豐枯差別甚大，可留用水量有 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量， 是目前國際社會共同努力之目標臺北自來水事業處(以下簡稱北水處)年度動力費 中，加壓供水用電量約占 95%，若自來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 北水處現有 5 座淨水場，每日最大供水量近 400 萬噸，供應約 384 萬人的用水 2.1 淨水場 公館淨水場處理完成的清水，主要供應臺北市西區和文山、新店一帶用水；而 長興淨水場出水，供應臺北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 因為北水處供水區域廣闊，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，因此用戶供水狀況和加壓站的運作有非常密切的關係 目前有加壓站計 77 座，負責供水給各個區域；北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，其餘加壓站則先利用消壓塔(池)或配水池減壓後，再 加壓供水，但是從節省能源及設備之角度來看，利用輸水幹管餘壓供配的方式應較 為經濟。

2.3 配水池 北水處 116 座配水池，配水池容量超過 10 ,000m3者，共計 17 座116 座配水池之容量總計為 632 ,028m3 2.4 供水分區 北水處供水轄區共有東、西、南、北及陽明五個營業分處，各分處分別由 2~4 個 主要加壓系統組成，而臺北區自來水第五期建設工程計畫，在考量區塊需水量、水 源調配、加壓系統、配水管網、行政轄區等層面後，北水處劃分為 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、 閥類設備、流量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 運轉狀況，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力，以確保供水水質、水量，以期 確實保證有效管理 3.2 水壓管理 3.2.1 既有管線系統探討 北水處目前供應用戶自來水方式為自淨水場送出後，經加壓設施或配水池或直 接重力供水，再進入用戶給水管供水調配存在下列問題：(1)供水分區之中心部分 不易區劃；(2)供水壓力不均勻，尚待積極努力研究解決。

3.2.2 加壓站水壓管理 從水壓管理層面來看，為有效減少漏水，提升水資源利用率，參考國外先進國 家之操作運轉及考量轄區用戶用水特性後，藉由機動調整尖、離峰時段，加壓站抽 水機運轉數量，找出供水較適化模式，使水資源及能源獲得更有效運用 3.2.3 抽水機備載容量 北水處大型場站抽水機尖峰時段備載容量平均為 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量較低，介於 20~25%之間；藉由備援及連通支援， 可改善或彌補場站偏低之備載容量 3.2.4 變頻設備 變頻器對水壓之管理有相當大之成效，考慮產品生命週期所帶來之實質利益， 以加壓站使用經驗來說：節省供水、穩定供水耗能、穩定管網水壓提升供水品質、 降低漏水量、提高加壓站運轉效能、降低啟動電流，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 北水處監控中心是為輸配水系統之眼睛，洞察先機，掌握預警狀況，應用 S3 SCADA 採用澳洲-CITECT 圖控軟體，並為複聯式（Redundancy）之雙主機架構，為 確保系統備援能力及可靠度，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，各分區監控站下轄數十座加壓站 及水壓監視點，透過網路通訊設備、數據機及數據專線等與各加壓站及遠方監視點 連線，以電腦自動方式收集加壓站之運轉資料，並予以集中監視水壓及水池水位與各種設備之管理，以期能安全提高供水品質及有效發揮管理效能。

監控系統主要功能為(1)迅速掌握供水系統壓力、流量與水位之變化情形；(2)確 使供配水靈活調度；(3)確保供水區域內壓力分佈均勻；(4)提升緊急突發事故之應變 能力；(5)意外事故之預防與及早偵測；(6)降低漏水率；(7)各種輸配水設備，例如： 抽水機運轉等資料之統計；(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)建立輸配水系統之資料庫 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離化氣體短路現象，當電力系統 發生短路故障時，勢必產生電弧現象電弧產生之快速效應即產生壓力及熱且引起 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流通路採用流線型設計，水頭損失較小，同時於停止 泵浦運轉時，由於閥瓣關閉行程很短，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 加壓站事故應變處裡 3.5.1 加壓站淹水防範 北水處供水科所屬加壓站散置於臺北縣市不同區域，因各加壓站地勢及高程不 同，對颱風及豪雨所造成之淹水，承受及影響程度也不盡相同；故將加壓站歸類劃 分淹水濳勢等級，設置不同防範設施及採取不同防範方法 3.5.2 加壓站突發事故應變處理 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，若 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力，每年定期舉 辦模擬演習，依制訂標準作業流程(SOP)進行通聯及狀況處置，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理、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，北水處積極落實，以便節省電費支出加壓站每年之動力費高達 1 億 2 千餘萬 元，其中抽水機用電佔總用電量之 95%以上，因此建立輸配水加壓站節能之最佳化 操作模式刻不容緩於此不再詳述，請參閱參考文獻)。

4 結論與建議 4.1 結論 節省水資源與節省能源同等重要，且需積極辦理在節省水資源方面，北水處 為了有效減少漏水，提升水資源利用率，努力探討各種可能改善防漏的方案，從漏 水管理之四大主軸，如：積極汰換舊漏管線、有效的水壓管理、積極主動漏水控制、 積極的修漏效率及品質等計畫；建立有效調適策略；努力改善供水管網與降低漏水 率提升售水率；希望能有效管理水資源並做合理分配 北水處積極落實政府之節能政策不遺餘力且不落人後，並建立加壓站節能之最 佳化操作模式，由以下各層面推動落實，且成效有目共睹：1.契約容量檢討；2.使二 段式時間電價變更為三段式；3.加壓站抑低夏季用電量，利用配水池、變頻器及重力 供水，場站實施計畫性負載管理措施；4.變頻器不但是節能利器，且為水壓管理利器， 使用變頻器之無段變速特性，搭配抽水機在實施負載管理機制下，可有效精緻變頻 尖、離峰管網之水壓 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 體改善功率因數，建議加裝電容器將功律因數提高至 95%以上為原則 二、紅外線機組除用於場站電器設備，未來考慮應用於加壓站建築物或配水池之預 防性檢測。

三、可藉電腦化監控管理系統增加設備有效管理水壓，並建議逐年採用中小型加壓 站委外管理方式，可兼具節省經費及提高場站機動性管理維護之效益 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、妥善處理危 機，培養處理能力，建立危機資訊知識庫，一旦災害不幸發生，亦可果斷因應 五、檢討契約容量之合理性時，應考量供水管網負載特性、用電量及未來電量可能 變化及比較契約容量調整前後之電費等因素 六、用戶之電力負載設備需為 24 小時連續或間歇性運轉者，例如供水加壓站、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利 七、近年來因地球氣候變遷，雷擊事件層出不窮，也往往因為監控訊號線路受損而 影響操作，因此必須加強研究做好防雷擊之道 參考文獻 一、 朱健行，1989，自來水配水管理系統之研究，臺北自來水事業處 二、 林碧亮、廖述良、吳瑞賢，1985，自來水管網系統最佳化設計之初步研究 三、 臺北自來水事業處，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、李育樟，2007，加壓站供水運轉模式最佳化探討，臺北自來水事業處 朱健行，男，1956 年 10 月 26 日出生，工作單位：臺北自來水事業處供水科配水股，職務：審核管線設計圖、工程員，專業領域：自來水監控工程，主要成就：發表自來水相關文章 17 篇，106 臺北市長興街 131 號供水科，電話(02)87335945，0921827733，傳真：(02)87335714，電子信箱：chu7073@twd.gov.tw 。