ODOBRITI
ravnateljica Zavoda za prirodne resurse
A.Yu. Dmitrijev
Smjer (specijalnost) PEP 21.03.01 "Posao s naftom i plinom"
Broj klastera ( za ujedinjene discipline)
Profil(i) obuke (specijalizacija, program)
« Rad i održavanje objekata za transport i skladištenje nafte, plina i rafiniranih proizvoda»
kvalifikacija (stupanj) Neženja
Osnovni nastavni plan i program za upis 2014 G.
Dobro 4 semestar 7
Iznos kredita 6
Šifra discipline B1.VM5.1.4
Dopisni oblik obrazovanja
|
Vrste aktivnosti učenja |
Privremeni resurs za učenje na daljinu |
|
Predavanja, h | |
|
Praktična nastava, h | |
|
Laboratorijska nastava, h | |
|
Nastava u učionici, h | |
|
Nastavni rad, h | |
|
Samostalni rad, h | |
Vrsta srednjeg certifikata ispit
Potporna jedinica Odjel za THNG IPR
Kao rezultat savladavanja discipline B1.VM5.1.4 "Rad crpnih i kompresorskih stanica", prvostupnik stječe znanja, vještine i sposobnosti koje osiguravaju postizanje ciljeva C1, C3, C4, C5 BEP 21.03.01. "Posao s naftom i plinom":
|
Ciljni kod |
Izjava o cilju |
Zahtjevi GEF-a i zainteresirani poslodavci |
|
Spremnost diplomiranih studenata za proizvodne, tehnološke i projektne aktivnosti koje osiguravaju modernizaciju, implementaciju i rad opreme za proizvodnju, transport i skladištenje nafte i plina |
Zahtjevi GEF-a, AEER kriteriji, usklađenost s međunarodnim standardima EUR-ACE i FEANI. Potrebe istraživačkih centara JSC "TomskNIPIneft" i poduzeća naftne i plinske industrije, poduzeća LLC "Gazprom", AK "Transneft" |
|
|
Spremnost diplomanata za organizacijske i upravljačke aktivnosti za donošenje profesionalnih odluka u interdisciplinarna polja suvremene tehnologije nafte i plina korištenjem principa upravljanja i upravljanja | ||
|
Spremnost maturanata da u učionicama mogu obrazložiti i braniti vlastite zaključke i zaključke različitim stupnjevima interdisciplinarno stručno usavršavanje |
Zahtjevi GEF-a, kriteriji AEER-a, usklađenost s međunarodnim standardima EUR–ACE i FEANI, zahtjevi domaćih i stranih poslodavaca |
|
|
Spremnost diplomanata za samostalno učenje i kontinuirano profesionalno samousavršavanje u uvjetima autonomije i samouprave |
Zahtjevi GEF-a, kriteriji AEER-a, usklađenost s međunarodnim standardima EUR–ACE i FEANI, zahtjevi domaćih i stranih poslodavaca |
Opći cilj proučavanja discipline je stjecanje od strane studenata osnovnih znanja vezanih uz rad crpnih i kompresorskih stanica.
Studij ove discipline omogućit će studentima stjecanje potrebnih znanja i vještina iz područja pumpi i kompresora. Stjecanje znanja, vještina i sposobnosti u projektiranju, konstrukciji i radu crpki i kompresora i njihove prateće opreme.
Optimizacija opreme za povišenje tlaka u vodoopskrbnim sustavima
O. A. Steinmiller, dr. sc. direktor tvrtke CJSC Promenergo
Problemi u osiguravanju pritiska u vodoopskrbnim mrežama ruskih gradova u pravilu su homogeni. Stanje magistralnih mreža dovelo je do potrebe za smanjenjem tlaka, uslijed čega se pojavio zadatak kompenzacije pada tlaka na razini okružnih, tromjesečnih i unutar-kućnih mreža. Razvoj gradova i povećanje visine kuća, posebno u slučaju zbijenih zgrada, zahtijevaju osiguravanje potrebnog tlaka za nove potrošače, uključujući i opremanje visokih zgrada (EPE) s buster crpnim jedinicama (PPU). Odabir crpki kao dijela pojačivača crpne stanice(PNS) je napravljen uzimajući u obzir izglede razvoja, parametri protoka i tlaka su precijenjeni. Uobičajeno je da se pumpe dovode do traženih karakteristika pomoću prigušnih ventila, što dovodi do prekomjerne potrošnje električne energije. Crpke se ne mijenjaju na vrijeme, većina njih radi s niskom učinkovitošću. Istrošenost opreme pogoršala je potrebu za rekonstrukcijom PNS-a kako bi se povećala učinkovitost i pouzdanost.
Kombinacija ovih čimbenika dovodi do potrebe utvrđivanja optimalni parametri PNS s postojećim ograničenjima ulaznih tlakova, u uvjetima nesigurnosti i neravnomjernosti stvarnih protoka. Prilikom rješavanja takvog problema postavljaju se pitanja kombiniranja sekvencijalnog rada grupa crpki i paralelnog rada crpki spojenih unutar grupe, kao i kombiniranja rada paralelno povezanih crpki s pogonom promjenjive frekvencije (VFD) i, u konačnici, , odabir opreme koja osigurava potrebne parametre određenog sustava. Treba uzeti u obzir značajne promjene posljednjih godina u pristupima odabiru crpne opreme – kako u smislu eliminacije viška tako i u smislu tehničke razine raspoložive opreme.
Posebnu važnost ovih pitanja određuje povećana važnost rješavanja problema energetske učinkovitosti, što je potvrđeno u Federalnom zakonu Ruske Federacije od 23. studenog 2009. br. 261-FZ „O uštedi energije i poboljšanju energetske učinkovitosti i o izmjenama i dopunama Određeni zakonodavni akti Ruske Federacije”.
Stupanjem na snagu ovog zakona postao je katalizator širokog entuzijazma za standardna rješenja za smanjenje potrošnje energije, bez procjene njihove učinkovitosti i izvedivosti na određenom mjestu implementacije. Jedno od takvih rješenja za komunalna poduzeća bila je opremanje postojeće crpne opreme u vodoopskrbnim i distribucijskim sustavima VFD-om, koji je često moralno i fizički dotrajao, ima pretjerane karakteristike i radi bez uzimanja u obzir stvarnih režima rada.
Analiza tehničkih i ekonomskih rezultata svake planirane modernizacije (rekonstrukcije) zahtijeva vrijeme i osposobljenost osoblja. Nažalost, čelnici većine općinskih vodovoda iskuse nedostatak i jednog i drugog, kada u uvjetima konstantnog ekstremnog nedovoljno financiranja moraju brzo savladati čudesno dobivena sredstva namijenjena tehničkoj “preopremanju”.
Stoga, shvaćajući razmjere orgije nepromišljenog uvođenja VFD-a na crpke sustava za povišenje vodoopskrbe, autor je odlučio ovo pitanje iznijeti na širu raspravu stručnjaka koji se bave pitanjima vodoopskrbe.
Glavni parametri crpki (puhala), koji određuju raspon promjene načina rada crpnih stanica (PS) i FPU, sastav opreme, značajke dizajna a ekonomski pokazatelji su tlak, protok, snaga i učinkovitost (COP). Za zadatke povećanja tlaka u vodoopskrbi važno je povezati funkcionalne parametre puhala (protok, tlak) sa snagama:
gdje je p gustoća tekućine, kg/m3; d - ubrzanje slobodnog pada, m/s2;
O - protok pumpe, m3/s; H - glava pumpe, m; R - tlak pumpe, Pa; N1, N - korisna snaga i snaga pumpe (dolazi do crpke kroz prijenos iz motora), W; Nb N2 - ulazna (potrošena) i izlazna (izdana za prijenos) snaga motora.
Učinkovitost crpke n h uzima u obzir sve vrste gubitaka (hidrauličke, volumetrijske i mehaničke) povezane s pretvorbom mehaničke energije motora u energiju tekućine koja se kreće od strane crpke. Za procjenu sklopa crpke s motorom uzima se u obzir učinkovitost jedinice na, što određuje izvedivost rada kada se promijene radni parametri (tlak, protok, snaga). Vrijednost učinkovitosti i priroda njezine promjene u biti su određeni svrhom crpke i značajkama dizajna.
Raznolikost dizajna pumpi je velika. Na temelju cjelovite i logične klasifikacije usvojene u Rusiji, na temelju razlika u principu rada, u skupini dinamičkih crpki izdvajamo krilne pumpe koje se koriste u vodoopskrbnim i kanalizacijskim objektima. Pumpe s lopaticama pružaju glatki i kontinuirani protok s visokom učinkovitošću, imaju dovoljnu pouzdanost i izdržljivost. Rad krilnih pumpi temelji se na interakciji sile lopatica rotora sa strujanjem oko dizanog fluida, razlike u mehanizmu interakcije zbog dizajna dovode do razlike u performansama lopatičnih pumpi, koje su podijeljene u smjeru strujanja na centrifugalni (radijalni), dijagonalni i aksijalni (aksijalni).
Uzimajući u obzir prirodu zadataka koji se razmatraju, od najvećeg su interesa centrifugalne pumpe kod kojih će, kada se rotor rotira, svaki dio tekućine mase m smješten u međulopatičnom kanalu na udaljenosti r od osi osovine biti pod utjecajem centrifugalne sile Fu:
gdje je w kutna brzina osovine, rad./s.
Metode za regulaciju radnih parametara crpke
stol 1
što je veća brzina n i promjer rotora D.
Glavni parametri crpki - protok Q, visina R, snaga N, učinkovitost I] i brzina p - su u određenom odnosu, što se odražava u karakterističnim krivuljama. Karakteristika (energetska karakteristika) crpke je grafički izražena ovisnost glavnih energetskih pokazatelja o opskrbi (pri konstantnoj brzini radnog kola, viskoznosti i gustoći medija na ulazu u pumpu), vidi sl. jedan.
Glavna karakteristična krivulja crpke ( radna karakteristika, radna krivulja) je graf ovisnosti glave koju razvija crpka o protoku H = f (Q) pri konstantnoj brzini n = const. Maksimalna vrijednost učinkovitosti qmBX odgovara protoku Qp i tlaku Hp u točki optimalnog režima P Q-H karakteristike (slika 1-1).
Ako glavna karakteristika ima uzlaznu granu (slika 1-2) - interval od Q \u003d 0 do 2b, tada se naziva uzlaznom, a interval je područje nestabilnog rada s naglim promjenama u hrani, popraćeno jakom bukom i vodenim udarom. Karakteristike koje nemaju rastuću granu nazivaju se stabilne (slika 1-1), način rada je stabilan u svim točkama krivulje. "Potrebna je stabilna krivulja kada je potrebno koristiti dvije ili više crpki u isto vrijeme", što ima ekonomskog smisla u primjenama crpljenja. Oblik glavne karakteristike ovisi o faktoru brzine crpke ns - što je veći, to je krivulja strmija.
Uz stabilnu ravnu karakteristiku, glava crpke se lagano mijenja kada se protok promijeni. Pumpe s nježnim karakteristikama potrebne su u sustavima u kojima je, pri konstantnom tlaku, potrebna široka regulacija protoka, što odgovara zadatku povećanja tlaka u krajnjim dijelovima vodovodne mreže
Na tromjesečnom PNS-u, kao iu PNU-u lokalnih swapova. Za radni dio Q-H karakteristike, ovisnost je uobičajena:
gdje su a, b odabrani konstantni koeficijenti (a>>0, b>>0) za danu crpku unutar Q-H karakteristike, koja ima kvadratni oblik.
Crpke su spojene serijski i paralelno. Kada se ugrađuje u seriju, ukupna visina (tlak) je veća nego što svaka crpka razvija. Paralelna instalacija osigurava veći protok od svake crpke zasebno. opće karakteristike a glavni omjeri za svaku metodu prikazani su na sl. 2.
Kada crpka s Q-H karakteristikom radi na cjevovodnom sustavu (susjedni vodovi i daljnja mreža), potreban je tlak da se prevlada hidraulički otpor sustava - zbroj otpora pojedinih elemenata koji se opiru strujanju, što u konačnici utječe na tlak gubici. Općenito se može reći:
gdje je ∆H - gubitak glave na jednom elementu (presjeku) sustava, m; Q - brzina protoka tekućine koja prolazi kroz ovaj element (presjek), m3/s; k - koeficijent gubitka glave, ovisno o vrsti elementa (presjeka) sustava, C2 / M5
Karakteristika sustava je ovisnost hidrauličkog otpora o protoku. Zajednički rad crpke i mreže karakterizira točka materijalne i energetske ravnoteže (točka presjeka karakteristika sustava i crpke) - radna (modna) točka s koordinatama (Q, i/i) , što odgovara trenutnom protoku i tlaku kada crpka radi na sustavu (slika 3) .
Postoje dvije vrste sustava: zatvoreni i otvoreni. U zatvorenim sustavima (grijanje, klimatizacija i sl.) volumen tekućine je konstantan, pumpa je neophodna za prevladavanje hidrauličkog otpora komponenti (cjevovoda, uređaja) tijekom tehnološki potrebnog kretanja nosača u sustavu.
Karakteristika sustava je parabola s vrhom (Q, H) = (0, 0).
Otvoreni sustavi su od interesa za vodoopskrbu, transport tekućine od jedne točke do druge, pri čemu crpka osigurava potrebni tlak u točkama analize, prevladavajući gubitke trenja u sustavu. Iz karakteristika sustava jasno je da što je manji protok to su manji gubici trenja ANT-a i, sukladno tome, potrošnja energije.
Postoje dvije vrste otvorenih sustava: s pumpom ispod točke raščlanjivanja i iznad točke raščlanjivanja. Razmotrimo otvoreni sustav 1. tipa (slika 3). Za napajanje iz spremnika br. 1 na nultu oznaku (donji bazen) u gornji spremnik br. 2 (gornji bazen), crpka mora osigurati geometrijsku visinu dizanja H i kompenzirati gubitke AHT-a zbog trenja ovisne o protoku.
Karakteristika sustava
Parabola s koordinatama (0; ∆N,).
U otvorenom sustavu 2. tipa (slika 4.)
voda se pod utjecajem visinske razlike (H1) isporučuje potrošaču bez pumpe. Visinska razlika između trenutne razine tekućine u spremniku i točke analize (H1) osigurava određeni protok Qr. Tlak zbog visinske razlike nije dovoljan da osigura potrebnu brzinu protoka (Q). Stoga crpka mora dodati glavu H1 kako bi u potpunosti prevladala gubitak trenja ∆H1.Karakteristika sustava je parabola s početkom (0; -H1). Brzina protoka ovisi o razini u spremniku - kada se smanji, visina H se smanjuje, karakteristika sustava se pomiče prema gore i brzina protoka se smanjuje. Sustav odražava problem nedostatka ulaznog tlaka u mreži (tlak ekvivalentan R) kako bi se osigurala opskrba potrebnom količinom vode svim potrošačima s potrebnim tlakom.
potrebe sustava se s vremenom mijenjaju (mijenja se karakteristika sustava), postavlja se pitanje regulacije parametara crpke kako bi se zadovoljili trenutni zahtjevi. Pregled metoda za promjenu parametara crpke dat je u tablici. jedan.
Kod kontrole gasa i kontrole premosnice može doći do smanjenja i povećanja potrošnje energije (ovisno o karakteristici snage centrifugalne crpke i položaju radnih točaka prije i nakon regulacije). U oba slučaja značajno se smanjuje konačna učinkovitost, povećava se relativna potrošnja energije po jedinici napajanja sustava i dolazi do neproduktivnog gubitka energije. Metoda korekcije promjera rotora ima niz prednosti za sustave sa stabilnom karakteristikom, dok rezanje (ili zamjena) impelera omogućuje dovođenje crpke u optimalni način rada bez značajnih početnih troškova, a učinkovitost se neznatno smanjuje. Međutim, metoda nije brzo primjenjiva kada se tijekom rada uvjeti potrošnje i, sukladno tome, opskrbe kontinuirano i značajno mijenjaju. Na primjer, kada "pumpanje instalacija vodovoda opskrbljuje vodu izravno u mrežu (crpne stanice 2., 3. lifta, crpne stanice itd.) ”i, kada je to prikladno, regulaciju frekvencije elektromotornog pogona pomoću frekventnog pretvarača (FCT), koji osigurava promjenu brzine vrtnje rotora (brzina pumpe).
Na temelju zakona proporcionalnosti (formule pretvorbe) moguće je izgraditi niz karakteristika crpke u rasponu promjene brzine vrtnje od jedne Q-H karakteristike (Sl. 5-1). Ponovno izračunavanje koordinata (QA1, HA) određene točke A Q-H karakteristike, koje se odvija pri nazivnoj brzini n, za frekvencije n1
n2.... ni, dovest će do točaka A1, A2.... Ai koje pripadaju odgovarajućim karakteristikama Q-H1 Q-H2...., Q-Hi
(Slika 5-1). A1, A2, Ai -, tvore takozvanu parabolu sličnih modova s vrhom u ishodištu, opisanu jednadžbom:
Parabola sličnih načina je lokus točaka koje određuju, pri različitim brzinama (brzinama), režime rada crpke, slično načinu u točki A. Ponovno izračunavanje točke B Q-H karakteristike pri brzini rotacije n na frekvencije n1 n2 ni, dat će bodove B1, B2, Bi definirajući odgovarajuću parabolu sličnih režima (0B1 B) (slika 5-1).
Na temelju početnog stava (prilikom izvođenja tzv. rekalkulacijskih formula) o jednakosti prirodne i modelne učinkovitosti, pretpostavlja se da je svaka od parabola takvih modova pravac konstantne učinkovitosti. Ova odredba je temelj za korištenje VFD-a u crpnim sustavima, što mnogi predstavljaju kao gotovo jedini način za optimizaciju načina rada crpnih stanica. Zapravo, s VFD-om, crpka ne održava stalnu učinkovitost čak ni na parabolama takvih načina rada, budući da se s povećanjem brzine vrtnje n povećava brzina protoka i, proporcionalno kvadratima brzina, hidraulički gubici u putu protoka pumpe. S druge strane, mehanički gubici su izraženiji pri malim brzinama, kada je snaga pumpe mala. Učinkovitost doseže svoj maksimum pri izračunatoj vrijednosti brzine vrtnje n0. S drugima n, manji ili veći n0, učinkovitost pumpe će se smanjiti kako se odstupanje povećava n iz n0. Uzimajući u obzir prirodu promjene učinkovitosti s promjenom brzine, označavajući na karakteristikama Q-H1, Q-H2, Q-Hi točke s jednakim vrijednostima učinkovitosti i povezujući ih s krivuljama, dobivamo tako- naziva se univerzalna karakteristika (slika 5-2), koja određuje rad crpke pri promjenjivoj brzini, učinkovitosti i snazi crpke za bilo koju radnu točku.
Osim smanjenja učinkovitosti crpke, treba voditi računa i o smanjenju učinkovitosti motora zbog rada invertera, koji ima dvije komponente: prvo, unutarnje gubitke frekventnog pretvarača i, drugo, gubitke na harmonicima u reguliranom elektromotoru (zbog nesavršenosti sinusoidnog strujnog vala tijekom VFD). Učinkovitost suvremenog pretvarača pri nazivnoj frekvenciji izmjenične struje iznosi 95-98%, s funkcionalnim smanjenjem frekvencije izlazne struje smanjuje se učinkovitost pretvarača (slika 5-3).
Gubici u motorima zbog harmonika koje proizvodi VFD (koji variraju od 5 do 10%) dovode do zagrijavanja motora i odgovarajućeg pogoršanja performansi, kao rezultat toga, učinkovitost motora pada za još 0,5-1%.
Generalizirana slika "konstruktivnih" gubitaka u učinkovitosti crpne jedinice tijekom VFD, što dovodi do povećanja specifične potrošnje energije (na primjeru crpke TPE 40-300/2-S), prikazana je na sl. 6 - smanjenje brzine na 60% nazivne brzine smanjuje la za 11% u odnosu na optimalnu (u radnim točkama na paraboli sličnih načina rada s maksimalnom učinkovitošću). Istovremeno je potrošnja električne energije smanjena sa 3,16 na 0,73 kW, tj. za 77% (oznaka P1, [(“Grundfos”) odgovara N1, u (1)]. Učinkovitost sa smanjenjem brzine osigurava smanjenje korisne i, sukladno tome, potrošene snage.
Zaključak. Smanjenje učinkovitosti jedinice zbog "konstruktivnih" gubitaka dovodi do povećanja specifične potrošnje energije čak i kada radi u blizini točaka s maksimalnom učinkovitošću.
U još većoj mjeri relativna potrošnja energije i učinkovitost regulacije brzine ovise o radnim uvjetima (vrsta sustava i njegove karakteristike, položaj radnih točaka na krivuljama crpljenja u odnosu na maksimalnu učinkovitost), kao i o kriterij i uvjeti regulacije. U zatvorenim sustavima karakteristika sustava može biti bliska paraboli sličnih modova, prolazeći kroz točke maksimalne učinkovitosti za različite brzine, jer obje krivulje jedinstveno imaju vrh u ishodištu. U otvorenim vodoopskrbnim sustavima, karakteristika sustava ima niz značajki koje dovode do značajne razlike u njegovim mogućnostima.
Prvo, vrh karakteristike se u pravilu ne podudara s ishodištem koordinata zbog različite statičke komponente glave (slika 7-1). Statička visina je češće pozitivna (Sl. 7-1, krivulja 1) i neophodna je za podizanje vode na geometrijsku visinu u sustavu tipa 1 (Sl. 3), ali može biti i negativna (Sl. 7-1 , krivulja 3) - kada povratna voda na ulazu u sustav tipa 2 prelazi potrebnu geometrijsku visinu (slika 4.). Iako je moguća i nulta statička glava (slika 7-1, krivulja 2) (na primjer, ako je protutlak jednak traženoj geometrijskoj glavi).
Drugo, karakteristike većine vodoopskrbnih sustava stalno se mijenjaju tijekom vremena.. To se odnosi na pomake vrha karakteristike sustava duž osi tlaka, što se objašnjava promjenama veličine povratnog voda ili veličine potrebnog geometrijskog tlaka. Kod većeg broja vodoopskrbnih sustava zbog stalne promjene broja i položaja stvarnih konzumnih točaka u mrežnom prostoru mijenja se položaj diktirajuće točke u polju, što znači novo stanje sustava koje je opisano. novom karakteristikom s drugačijom zakrivljenošću parabole.
Kao rezultat toga, očito je da je u radu koji osigurava jedna crpka u pravilu teško regulirati brzinu crpke u nedvosmislenom skladu s trenutnom potrošnjom vode (tj. jasno prema trenutnim karakteristikama). sustava), uz zadržavanje položaja radnih točaka crpke (s takvom promjenom brzine) na fiksnoj paraboli sličnih režima koji prolaze kroz točke s maksimalnom učinkovitošću.
Posebno značajno smanjenje učinkovitosti tijekom VFD u skladu s karakteristikama sustava očituje se u slučaju značajne statičke komponente tlaka (Sl. 7-1, krivulja 1). Budući da se karakteristika sustava ne podudara s parabolom sličnih modova, onda kada se brzina smanji (smanjenjem frekvencije struje s 50 na 35 Hz), točka presjeka karakteristika sustava i crpke će osjetno pomaknuti ulijevo. Odgovarajući pomak u krivuljama učinkovitosti dovest će do zone nižih vrijednosti (slika 7-2, točke "maline").
Dakle, potencijali uštede energije za VFD u vodoopskrbnim sustavima značajno variraju. Indikativna je procjena učinkovitosti VFD-a u smislu specifične energije po pumpanju
1 m3 (slika 7-3). U usporedbi s diskretnim upravljanjem tipa D, kontrola brzine ima smisla u sustavu tipa C - s relativno malom geometrijskom glavom i značajnom dinamičkom komponentom (gubitak trenja). U sustavu tipa B, geometrijske i dinamičke komponente su značajne, kontrola brzine je učinkovita u određenom intervalu dodavanja. U sustavu tipa A s velikom visinom dizanja i malom dinamičkom komponentom (manje od 30% potrebnog tlaka), korištenje VFD-a u smislu troškovi energije nepraktičan. U osnovi, problem povećanja tlaka na krajnjim dijelovima vodovodne mreže rješava se u sustavima mješovitog tipa (tip B), što zahtijeva materijalno opravdanje za korištenje VFD-a za poboljšanje energetske učinkovitosti.
U principu, kontrola brzine omogućuje proširenje raspona radnih parametara crpke prema gore od nazivne karakteristike Q-H. Stoga neki autori predlažu odabir crpke opremljene frekventnim pretvaračem na način da se osigura maksimalno vrijeme njezina rada na nazivnoj karakteristici (s maksimalnom učinkovitošću). Sukladno tome, uz pomoć VFD-a, sa smanjenjem protoka, brzina crpke se smanjuje u odnosu na nominalnu, a s povećanjem se povećava (pri frekvenciji struje iznad nominalne). No, osim potrebe uzimanja u obzir snage elektromotora, napominjemo da proizvođači crpki šutke prešućuju pitanje praktične primjene dugotrajnog rada motora pumpi sa frekvencijom struje koja je znatno veća od onaj nominalni.
Ideja upravljanja prema karakteristikama sustava, koja smanjuje višak tlaka i odgovarajuću prekomjernu potrošnju energije, vrlo je atraktivna. No, teško je odrediti potrebnu visinu iz trenutne vrijednosti promjenjive brzine protoka zbog raznolikosti mogućih položaja diktirajuće točke u trenutnom stanju sustava (kada se broj i lokacija točaka potrošnje u mreži, kao npr. kao i brzina protoka u njima) i vrh karakteristike sustava na osi tlaka (slika 8- jedan). Prije masovne primjene instrumentacije i prijenosa podataka, moguća je samo “aproksimacija” upravljanja po karakteristikama na temelju pretpostavki specifičnih za mrežu koje određuju skup diktirajućih točaka ili ograničavaju karakteristiku sustava odozgo ovisno o brzini protoka. Primjer takvog pristupa je 2-pozicijska regulacija (dan/noć) izlaznog tlaka u PNS i PNU.
Uzimajući u obzir značajnu varijabilnost položaja vrha karakteristike sustava i trenutnog položaja u polju diktirajuće točke, kao i njegovu nesigurnost u mrežnom dijagramu, moramo zaključiti da je danas većina prostornih vodoopskrbnih sustava. koristite kontrolu konstantnog tlaka (sl. 8 -2, 8-3). Važno je da se smanjenjem brzine protoka Q djelomično očuvaju suvišni tlakovi, koji su veći, što je više lijevo od radne točke, a smanjenje učinkovitosti sa smanjenjem brzine rotora, u pravilu, će se povećati (ako maksimalna učinkovitost odgovara točki presjeka karakteristike crpke pri nazivnoj frekvenciji i postavljenom konstantnom tlaku u cjevovodu).
Prepoznajući potencijal za smanjenje ulazne i izlazne snage kontrole brzine kako bi bolje odgovarao potrebama sustava, potrebno je utvrditi stvarnu učinkovitost VFD-a za određeni sustav uspoređivanjem ili kombiniranjem ove metode s drugim učinkovitim metodama smanjenja energije. troškove, a prvenstveno s odgovarajućim smanjenjem protoka i/ili glave po pumpi s povećanjem njihovog broja.
Ilustrativan primjer kruga paralelno i serijski spojenih crpki (slika 9), koji osigurava značajan broj radnih točaka u širokom rasponu tlakova i protoka.
S povećanjem tlaka u dijelovima vodoopskrbnih mreža u blizini potrošača, postavljaju se pitanja o kombinaciji sekvencijalnog rada skupina crpki i paralelnog rada crpki kombiniranih unutar jedne skupine. Korištenje VFD-a također je postavilo pitanje optimalne kombinacije rada većeg broja paralelno povezanih crpki s kontrolom frekvencije
Kombinacijom se osigurava visoka udobnost za potrošače zahvaljujući mekom startu/zaustavljanju i stabilnom tlaku, kao i smanjenju instalirane snage – često se ne mijenja broj rezervnih crpki, a smanjuje se nominalna vrijednost potrošnje energije po pumpi. Snaga PCT-a i njegova cijena također su smanjeni.
U biti je jasno da kombinacija (slika 10-1) omogućuje pokrivanje potrebnog dijela radnog područja polja. Ako je odabir optimalan, tada se u većem dijelu radnog područja, a prvenstveno na liniji kontroliranog konstantnog tlaka (tlaka), osigurava maksimalna učinkovitost većine crpki i crpne jedinice u cjelini. Predmet rasprave o zajedničkom radu paralelno spojenih crpki u kombinaciji s VFD-om često je pitanje svrsishodnosti opremanja svake crpke vlastitim pretvaračem frekvencije.
Nedvosmislen odgovor na ovo pitanje neće biti dovoljno točan. Naravno, u pravu su oni koji tvrde da opremanje svake crpke PST-om povećava mogući prostor za smještaj radnih točaka za ugradnju. Možda su u pravu i smatraju da kada crpka radi u širokom rasponu napajanja, radna točka nije na optimalnoj učinkovitosti, a kada 2 takve pumpe rade smanjenom brzinom, ukupna učinkovitost će biti veća (slika 10. -2). Ovaj stav dijele i dobavljači crpki opremljenih ugrađenim pretvaračima frekvencije.
Prema našem mišljenju, odgovor na ovo pitanje ovisi o specifičnoj vrsti karakteristika sustava, crpki i instalacije, kao io mjestu pogonskih točaka. Uz kontrolu konstantnog tlaka, nije potrebno povećanje prostora radne točke, pa će stoga postrojenje opremljeno jednim VST-om u kontrolnoj kutiji raditi slično kao postrojenje sa svakom crpkom opremljenom VST-om. Kako bi se osigurala veća tehnološka pouzdanost, u ormar je moguće ugraditi drugi PCT - rezervni.
Na ispravan odabir(maksimalna učinkovitost odgovara točki presjeka glavne karakteristike crpke i vodova konstantnog tlaka) Učinkovitost jedne crpke koja radi na nazivnoj frekvenciji (u zoni maksimalne učinkovitosti) bit će veća od ukupne učinkovitosti dvije od iste crpke koje osiguravaju istu radnu točku kada svaka od njih radi smanjenom brzinom (slika 10-3). Ako radna točka leži izvan karakteristika jedne (dvije itd.) pumpe, tada će jedna (dvije itd.) pumpa raditi u "mrežnom" načinu rada, s radnom točkom na sjecištu karakteristika crpke i konstante tlačni vod (s maksimalnom učinkovitošću). I jedna crpka će raditi s VST-om (ima manju učinkovitost), a njezina brzina će biti određena trenutnim zahtjevom za opskrbu sustava, osiguravajući da se radna točka cijele instalacije pravilno nalazi na liniji konstantnog tlaka.
Preporučljivo je odabrati crpku na način da se vod konstantnog tlaka, koji također određuje radnu točku s maksimalnom učinkovitošću, siječe s osi tlaka što je više moguće u odnosu na karakteristične vodove crpke određene za smanjene brzine. To odgovara gornjoj tvrdnji o korištenju crpki sa stabilnim i ravnim karakteristikama (ako je moguće, s nižim koeficijentom brzine ns) pri rješavanju problema povećanja tlaka u krajnjim dijelovima mreže crpki.
Pod uvjetom “jedna pumpa radi...”, cijeli raspon protoka osigurava jedna pumpa (trenutno radi) s podesivom brzinom, tako da većinu vremena pumpa radi s protokom manjim od nominalnog i, prema tome, pri manjoj učinkovitosti (sl. 6, 7). Trenutno postoji snažna namjera kupca da se ograniči na dvije pumpe u instalaciji (jedna pumpa radi, jedna je u pripravnosti) kako bi se smanjili početni troškovi.
Operativni troškovi u manjoj mjeri utječu na izbor. Istovremeno, u svrhu “reosiguranja”, kupac često inzistira na korištenju crpke čija nominalna isporučna vrijednost prelazi izračunati i/ili izmjereni protok. U tom slučaju odabrana opcija neće odgovarati stvarnim režimima potrošnje vode u značajnom razdoblju dana, što će dovesti do prekomjerne potrošnje električne energije (zbog niže učinkovitosti u „najčešćem” i širokom rasponu opskrbe) , smanjiti pouzdanost i izdržljivost crpki (zbog čestog dosezanja najmanje 2" u dopuštenog raspona protoka, za većinu crpki - 10% nominalne vrijednosti), smanjit će udobnost opskrbe vodom (zbog učestalosti funkcija zaustavljanja i pokretanja). Kao rezultat toga, prepoznajući "vanjsku" valjanost argumenata kupca, potrebno je prihvatiti kao činjenicu redundanciju većine novougrađenih pojačivača na interne, što dovodi do vrlo niske učinkovitosti crpnih jedinica. Korištenje VFD-a u ovom slučaju osigurava samo dio mogućih ušteda u radu.
Trend korištenja dva pumpna PNU-a (jedan - radni, jedan - rezervni) naširoko se očituje u novogradnji, jer. ni projektantske ni građevinsko-montažne organizacije praktički nisu zainteresirane za operativnu učinkovitost inženjerske opreme stambenog prostora koji se gradi, glavni kriterij optimizacije je nabavna cijena uz osiguranje razine kontrolnog parametra (na primjer, protok i tlak pri jednom diktiranju). točka). Većina novih stambenih zgrada, uzimajući u obzir povećanu katnost, opremljena je PNU-om. Tvrtka na čijem je čelu autor ("Promenergo") isporučuje PNU kako proizvođača "" tako i vlastitu proizvodnju temeljenu na Grundfos pumpama (poznatim pod imenom MANS). Statistika isporuka Promenerga u ovom segmentu za 4 godine (Tablica 2) omogućuje nam da uočimo apsolutnu prevlast dva crpna FPU, posebno među postrojenjima s VFD-om, koja će se uglavnom koristiti u sustavima opskrbe pitkom vodom, a prvenstveno u stambenim zgradama.
Prema našem mišljenju, optimizacija sastava PPU-a, kako u pogledu troškova električne energije tako iu smislu pouzdanosti, postavlja pitanje povećanja broja radnih crpki (uz smanjenje opskrbe svake od njih). Učinkovitost i pouzdanost mogu se osigurati samo kombinacijom koraka i glatke (frekventne) kontrole.
Analiza prakse pumpnih sustava za povišenje tlaka, uzimajući u obzir mogućnosti modernih crpki i metoda upravljanja, uzimajući u obzir ograničene resurse, omogućila je da se kao metodološki pristup optimizaciji PNS-a (PNU) predloži koncept periferno modeliranje vodoopskrbe u kontekstu smanjenja energetskog intenziteta i troškova životni ciklus pumpna oprema. Razvijeni su matematički modeli za racionalan odabir parametara crpnih stanica, uzimajući u obzir strukturni odnos i višenačinsku prirodu funkcioniranja perifernih elemenata vodoopskrbnog sustava. Modelsko rješenje omogućuje opravdanje pristupa odabiru broja puhala u PNS-u, koji se temelji na proučavanju funkcije troškova životnog ciklusa ovisno o broju puhala u PNS-u. Proučavanjem niza postojećih sustava korištenjem modela utvrđeno je da je u većini slučajeva optimalan broj radnih crpki u PNS-u 3-5 jedinica (podložno primjeni VFD).
Književnost
1. Berezin S.E. Crpne stanice sa potopne pumpe: proračun i projektiranje / S.E. Berezin. - M.: Stroyizdat, 2008.
160 str.
2. Karelin V.Ya. Crpke i crpne stanice / V.Ya. Karelin, A.V. Minaev.
M.: Stroyiz-dat, 1986. - 320 str.
3. Karttunen E. Vodovod II: per. s finskog / E. Karttunen; Udruženje građevinskih inženjera Finske RIL g.u. - Sankt Peterburg: Novi časopis, 2005. - 688 str.
4. Kinebas A.K. Optimizacija vodoopskrbe u zoni utjecaja crpne stanice Uritskaya u Sankt Peterburgu / A.K. Kinebas, M.N. Ipatko, Yu.V. Ruksin i sur.//VST. - 2009. - Broj 10, 2. dio. - str. 12-16 (prikaz, stručni).
5. Krasilnikov A. Automatizirane crpne jedinice s kaskadnom kontrolom frekvencije u vodoopskrbnim sustavima [Elektronski izvor]/A. Krasilnikova/Građevinarstvo. - Elektron, da. - [M.], 2006. - br. 2. - Način pristupa: http://www.archive-online.ru/read/stroing/347.
6. Leznov B.S. Energetski štedljivi i podesivi pogon u crpnim i puhačkim instalacijama / B.S. Leznov. - M.: Energoatom, 2006. - 360 str.
7. Nikolaev V. Potencijal uštede energije pri promjenjivom opterećenju lopatičnih kompresora/V. Nikolaev//Vodovod. - 2007. - Broj 6. - str. 68-73; 2008. - Broj 1. - str. 72-79 (prikaz, stručni).
8. Industrijska pumpna oprema. - M.: Grundfos LLC, 2006. - 176 str.
9. Steinmiller O.A. Optimizacija crpnih stanica vodoopskrbnih sustava na razini područnih, tromjesečnih i unutarstambenih mreža: sažetak diplomskog rada. dis. ... cand. tech. znanosti / O.A. Steinmiller. - Sankt Peterburg: GASU, 2010. - 22 str.
BRZA KOMUNIKACIJA
Osnova za energetski učinkovito korištenje crpne opreme je koordiniran rad na mreži, t.j. radna točka mora biti unutar radnog raspona krivulje crpke. Ispunjavanje ovog zahtjeva omogućuje rad crpki s visokom učinkovitošću i pouzdanošću. Radna točka određena je karakteristikama crpke i sustava u koji je crpka ugrađena. U praksi se mnoge vodoopskrbne organizacije suočavaju s problemom neučinkovitog rada crpne opreme. Često, učinkovitost crpna stanica je znatno niža učinkovitost. pumpe instalirane na njemu.
Studije pokazuju da je, u prosjeku, učinkovitost crpnih sustava je 40%, a 10% crpki radi s učinkovitošću. ispod 10%. To je uglavnom zbog predimenzioniranja (odabir crpki s većim vrijednostima protoka i glave nego što je potrebno za rad sustava), regulacije načina rada crpke pomoću prigušivanja (tj. ventila), istrošenosti crpne opreme. Izbor crpke s velikim parametrima ima dvije strane.
U pravilu, u vodoopskrbnim sustavima raspored potrošnje vode uvelike varira ovisno o dobu dana, danu u tjednu, godišnjem dobu. Istodobno, stanica mora osigurati maksimalnu potrošnju vode u normalnom načinu rada tijekom vršnih opterećenja. Često se tome dodaje i potreba za opskrbom vodom za potrebe sustava za gašenje požara. U nedostatku regulacije, crpka ne može učinkovito raditi u cijelom rasponu promjena potrošnje vode.
Rad crpki u uvjetima promjene potrebnih brzina protoka u širokom rasponu dovodi do činjenice da oprema većinu vremena radi izvan radnog područja, s niskim vrijednostima učinkovitosti. i niskim resursima. Ponekad učinkovitost crpnih stanica je 8-10%, dok je učinkovitost pumpe ugrađene na njima u radnom rasponu je preko 70%. Kao rezultat takvog rada, potrošači imaju lažno mišljenje o nepouzdanosti i neučinkovitosti crpne opreme. A s obzirom na činjenicu da značajan udio čine crpke domaće proizvodnje, javlja se mit o nepouzdanosti i neučinkovitosti domaćih crpki. Istodobno, praksa pokazuje da brojne domaće crpke u pogledu pouzdanosti i energetske učinkovitosti nisu inferiorne od najboljih svjetskih analoga. Postoji mnogo načina za optimizaciju potrošnje energije, a glavni su prikazani u tablici 1.
Tablica 1. Metode smanjenja potrošnje energije crpnih sustava
| Metode smanjenja potrošnje energije crpnih sustava | Smanjena potrošnja energije |
| Zamjena kontrole protoka sa zasunom s regulacijom brzine | 10 - 60% |
| Smanjena brzina crpke, s nepromijenjenim mrežnim parametrima | 5 - 40% |
| Regulacija promjenom broja crpki koje rade paralelno. | 10 - 30% |
| Rezanje impelera | do 20%, u prosjeku 10% |
| Korištenje dodatnih spremnika za rad tijekom vršnih opterećenja | 10 - 20% |
| Zamjena elektromotora učinkovitijim | 1 - 3% |
| Zamjena pumpi učinkovitijim | 1 - 2% |
Učinkovitost jedne ili druge metode regulacije uvelike je određena karakteristikama sustava i rasporedom njegove promjene tijekom vremena. U svakom slučaju potrebno je donijeti odluku ovisno o specifičnostima radnih uvjeta. Na primjer, nedavna raširena regulacija crpki promjenom frekvencije ne mora uvijek dovesti do smanjenja potrošnje energije. Ponekad se ovo izjalovi. Korištenje frekventnog pretvarača ima najveći učinak kada crpke rade na mreži s prevladavanjem dinamičke komponente karakteristike, t.j. gubici u cjevovodima i zapornim i regulacijskim ventilima. Korištenje kaskadne regulacije uključivanjem i isključivanjem potrebnog broja paralelno instaliranih crpki ima najveći učinak kod rada u sustavima s pretežno statičkom komponentom.
Stoga je glavni početni zahtjev za provođenje mjera za smanjenje potrošnje energije karakteristike sustava i njegova promjena tijekom vremena. Glavni problem u razvoju mjera za uštedu energije vezan je za činjenicu da su na postojećim objektima parametri mreže gotovo uvijek nepoznati, te se uvelike razlikuju od projektnih. Razlike su povezane s promjenom parametara mreže zbog korozije cjevovoda, vodoopskrbnih shema, volumena potrošnje vode itd.
Za određivanje stvarnih načina rada crpki i parametara mreže, potrebno je mjerenje izravno u objektu pomoću posebne opreme za upravljanje i mjerenje, tj. provođenje tehničkog pregleda hidrauličkog sustava. Za uspješnu provedbu mjera usmjerenih na poboljšanje energetske učinkovitosti ugrađene opreme potrebno je imati što više potpune informacije o radu crpki i uzeti to u obzir u budućnosti. Općenito, postoji nekoliko specifičnih uzastopnih faza revizije crpne opreme.
1. Prikupljanje preliminarnih informacija o sastavu opreme instalirane u objektu, uklj. podatke o tehnološkom procesu u kojem se pumpe koriste (stanice prvog, drugog, trećeg lifta itd.)
2. Pojašnjenje na licu mjesta prethodno zaprimljenih informacija o sastavu ugrađene opreme, mogućnosti dobivanja dodatnih podataka, dostupnosti mjernih instrumenata, upravljačkog sustava i sl. Preliminarno planiranje testiranja.
3. Ispitivanje u objektu.
4. Obrada i evaluacija rezultata.
5. Izrada studije izvodljivosti za razne opcije modernizacija.
Tablica 2. Uzroci povećane potrošnje energije i mjere za njeno smanjenje
| Razlozi velike potrošnje energije | Preporučene mjere za smanjenje potrošnje energije | Procijenjeno razdoblje povrata |
| Prisutnost u sustavima periodičnog rada crpki koje rade u stalnom režimu, bez obzira na potrebe sustava, tehnološkog procesa itd. | - Određivanje potrebe za stalnim radom crpki. - Uključivanje i isključivanje crpke u ručnom ili automatskom načinu rada samo u intervalima. |
Nekoliko dana do nekoliko mjeseci |
| Sustavi s vremenski promjenjivim potrebnim brzinama protoka. | - Upotreba pogona s promjenjivom brzinom za sustave s dominantnim gubicima trenja - Korištenje crpnih stanica s dvije ili više crpki ugrađenih paralelno za sustave s pretežno statičkom komponentom karakteristike. |
Mjeseci, godine |
| Promjena veličine pumpe. | - Rezanje impelera. - Zamjena impelera. - Korištenje elektromotora s nižom brzinom. |
Tjedni - godine |
| Istrošenost glavnih elemenata pumpe | - Popravak i zamjena elemenata pumpe u slučaju smanjenja njezinih radnih parametara. | tjedni |
| Začepljene i korodirane cijevi. | - Čišćenje cijevi - Korištenje filtera, separatora i sličnih spojnica za sprječavanje začepljenja. - Zamjena cjevovoda cijevima od modernih polimernih materijala, cijevima sa zaštitnim premazom |
Tjednima, mjesecima |
| Visoki troškovi popravka (zamjena mehaničkih brtvi, ležajeva) - Rad crpke izvan radnog područja, (promjena veličine pumpe). |
- Rezanje impelera. - Korištenje motora s manjim brojem okretaja ili mjenjača u slučajevima kada parametri pumpe znatno premašuju potrebe sustava. - Zamjena pumpe manjom pumpom. |
Tjedni-godine |
| Rad nekoliko pumpi instaliranih paralelno u kontinuiranom radu | - Ugradnja upravljačkog sustava ili podešavanje postojećeg | tjedni |
Riža. 1. Rad crpke na mreži s prevladavajućom statičkom komponentom s regulacijom frekvencije
Riža. 2. Rad crpke na mreži s prevladavajućim gubicima trenja uz regulaciju frekvencije
Prilikom prvog posjeta gradilištu moguće je identificirati "problematične", u smislu potrošnje energije, pumpe. Tablica 2 prikazuje glavne znakove koji mogu ukazivati na neučinkovit rad crpne opreme i tipične mjere koje mogu ispraviti situaciju, ukazujući na procijenjeno razdoblje povrata mjera za uštedu energije.
Kao rezultat ispitivanja potrebno je dobiti sljedeće podatke:
1. Karakteristike sustava i njegove promjene tijekom vremena (satni, dnevni, tjedni grafikoni).
2. Određivanje stvarnih karakteristika crpki. Određivanje načina rada crpke za svaki od karakterističnih načina rada (najduži način rada, maksimalni, minimalni protok).
Procjena primjene različitih opcija modernizacije i načina regulacije uzima se na temelju izračuna troškova životnog ciklusa (LCC) opreme. Glavni udio u troškovima životnog ciklusa svakog crpnog sustava je trošak električne energije. Stoga je u fazi preliminarne procjene različitih opcija potrebno koristiti kriterij specifične snage, tj. snaga koju crpna oprema troši, u odnosu na jedinični protok dizane tekućine.
zaključke:
Zadaci smanjenja potrošnje energije crpne opreme rješavaju se, prije svega, osiguravanjem koordiniranog rada crpke i sustava. Problem prekomjerne potrošnje energije crpnih sustava u radu može se uspješno riješiti nadogradnjom kako bi se ispunio ovaj zahtjev.
Zauzvrat, sve aktivnosti modernizacije moraju se temeljiti na pouzdanim podacima o radu crpne opreme i karakteristikama sustava. U svakom slučaju potrebno je razmotriti nekoliko opcija i to kao instrument izbora najbolja opcija koristiti metodu procjene troškova životnog ciklusa crpne opreme.
Alexander Kostyuk, kandidat fizikalno-matematičkih znanosti, direktor programa pumpe za vodu;
Olga Dibrova, ing.;
Sergej Sokolov, glavni inženjer. DOO "MC "HMS Group"
Ispunjenje ovog zadatka temelji se na provođenju opsežnih ispitivanja crpnih jedinica, koja se provode na temelju razvijene metodologije za dijagnosticiranje crpnih stanica, prikazane na sl. četrnaest.
Da bi se optimizirao rad crpnih jedinica, potrebno je odrediti njihovu učinkovitost i specifičnu potrošnju energije pomoću opsežnih ispitivanja crpnih jedinica, što će omogućiti procjenu ekonomske učinkovitosti crpne stanice.
Nakon utvrđivanja učinkovitosti crpnih agregata, utvrđuje se učinkovitost crpne stanice, odakle se lako može pristupiti odabiru najekonomičnijih načina rada crpnih agregata, uzimajući u obzir dis-
brzina pomaka stanice, standardne veličine ugrađene pumpe te dopušteni broj njihovih uključivanja i deaktiviranja.
U idealnom slučaju, za određivanje učinkovitosti crpne stanice, možete koristiti dobivene podatke
izravna mjerenja tijekom ispitivanja pune skale crpnih jedinica, za koja će biti potrebno izvršiti ispitivanja pune skale na 10-20 točaka isporuke u radnom rasponu crpke pri različitim vrijednostima otvaranja ventila (od 0 do 100%) .
Prilikom provođenja ispitivanja crpki u punom opsegu potrebno je mjeriti brzinu vrtnje rotora, osobito u prisutnosti regulatora frekvencije, budući da je trenutna frekvencija izravno proporcionalna brzini motora.
Prema rezultatima ispitivanja izgrađuju se stvarne karakteristike 
za ove specifične pumpe.
Nakon utvrđivanja učinkovitosti pojedinih crpnih agregata, izračunava se učinkovitost crpne stanice u cjelini, kao i najekonomičnije kombinacije crpnih jedinica ili njihovih načina rada.
Za procjenu karakteristika mreže možete koristiti podatke automatiziranog obračuna troškova i pritisaka za glavne vodove na izlazu iz stanice.
Primjer ispunjavanja obrazaca za terensko ispitivanje crpne jedinice prikazan je u Dodatku. 4, grafikoni stvarnih performansi crpke - u App. 5.
Geometrijski smisao optimizacije rada crpne stanice leži u odabiru radnih crpki koje najtočnije zadovoljavaju potrebe distribucijske mreže (protok, visina) u razmatranim vremenskim intervalima (slika 15.).
Kao rezultat ovog rada osigurava se smanjenje potrošnje električne energije za 5-15%, ovisno o veličini stanice, broju i veličinama ugrađenih crpki, kao i prirodi potrošnje vode.
 |
Izvor: Zakharevich, M. B. Poboljšanje pouzdanosti vodoopskrbnih sustava na temelju uvođenja sigurnih oblika organiziranja njihovog rada i izgradnje: udžbenik. džeparac. 2011(izvornik)
travnja 2001
U jednoj od publikacija ("ZHKH", N 3/2001), koja se bavila pitanjima ekonomske učinkovitosti uvođenja informacijske tehnologije u poduzećima inženjerske mreže, ukratko smo spomenuli optimizaciju operativnog upravljanja crpnim stanicama i regulaciju zaliha vode u akumulacijama. Konkretno, istaknuto je da u strukturi troškova vodoopskrbe lavovski udio otpada na električnu energiju, a smanjenje troškova optimizacijom načina rada crpnih jedinica omogućuje vrlo značajne uštede. Svrha ovog članka je detaljnije obraditi ovo pitanje.
Problem optimizacije upravljanja vodoopskrbnim režimima ima nekoliko komponenti, od kojih je svaka prilično izolirana i može dati dobar ekonomski učinak, a kada se razmatraju u kombinaciji, mogu se zaključiti tehnološki proces na kvalitativno novu razinu. Razmotrimo ove komponente.
Upravljanje crpnim jedinicama. Postoji nekoliko vrsta upravljanja protokom koje se koriste u praksi: uključivanje/isključivanje grupa crpki i pojedinačnih jedinica (diskretno upravljanje); prigušivanje i recirkulacija protoka; korištenje električnog pogona s promjenjivom brzinom. Svaka crpna jedinica ima svoju stvarnu karakteristiku protoka i tlaka, . čija svaka točka odgovara nekoj putovnici vrijednosti potrošnje energije elektromotora. Odabir kombinacije pogonskih crpnih jedinica i načina upravljanja, ovisno o hidrauličkim karakteristikama mreže i potrebnim brzinama protoka, određuje položaj trenutne radne točke, a time i trenutnu vrijednost potrošnja energije za svaku jedinicu i cijelu crpnu stanicu u cjelini. Stoga je kriterij optimizacije osigurati zadani način rada crpne stanice u smislu protoka i tlakova uz što manju potrošnju energije, uzimajući u obzir sve raspoložive metode upravljanja. Dva su glavna problema: identifikacija i "ponovno izračunavanje" stvarnih karakteristika crpnih jedinica (one u pravilu ne odgovaraju onima iz putovnice, a štoviše, mijenjaju se s vremenom zbog prirodnog habanja), kao i kao proračun i konstrukcija agregatne karakteristike "protok-tlak". snaga" za grupu radnih crpki prema poznatim karakteristikama svake od njih. Oba problema se lako mogu riješiti ako postoje mjerni instrumenti za povremeno provođenje opsežnih ispitivanja crpnih jedinica, kao i odgovarajući računalni softver. Sama po sebi optimizacija regulacije ne uzrokuje temeljne poteškoće - metode i algoritmi za rješavanje ovakvih problema dugo su se razvijali i testirali u praksi, dovoljno je znati i znati primijeniti te metode. Rezultat rješavanja problema optimizacije u svakom određenom trenutku je razvoj preporuka za implementaciju takvog skupa upravljačkih radnji (uključivanje / isključivanje jedinica, promjena položaja ventila za prigušivanje, promjena brzine električne energije). motori), koji pretvara trenutnu radnu točku agregatnih karakteristika crpne stanice na vrijednost koja odgovara minimalnoj mogućoj potrošnji električne energije pogona crpke. U prisutnosti tehničkih sredstava telemetrije i daljinski upravljač ove optimalne upravljačke radnje mogu se izvesti automatski, s određenim vremenskim intervalom. U nedostatku mogućnosti daljinskog upravljanja, preporuke dobivene iz računalnog programa provode dispečerski djelatnici u uobičajenom "ručnom" načinu rada, a sama optimizacija se provodi svaki put kada se traženi parametri rada značajno promijene. Korisna nuspojava u ovom slučaju je očuvanje i mogućnost analize elektroničkog dnevnika vrijednosti parametara rada crpne stanice i "povijesti" kontrolnih radnji.
Upravljanje rezervama vode u akumulacijama na temelju statističkih podataka i prognoze potrošnje vode. Stručnjaci naše tvrtke izradili su jedinstveni matematički model za predviđanje potrošnje vode na temelju akumuliranih podataka o opskrbi i razinama vode u akumulacijama. "Vrhunac" modela je poseban prikaz takozvanih "nepravilnih dana", čiji se opis "ne uklapa" u okvir uobičajenog kalendarskog vremenskog niza. Njihova posebnost leži u činjenici da se ponavljaju iz godine u godinu, padaju svaki put na različite dane u tjednu (službeni i neslužbeni praznici i povezani prijenosi radnih dana), ili čak na različite tjedne i mjesece (osobito vjerske praznike). , kao što je Uskrs). Model matematičke prognoze također uzima u obzir meteorološke podatke i neke druge čimbenike koji značajno utječu na potrošnju vode. (Dispečeri znaju za efekt "Stirlitza" koji se prvi put pojavio za vrijeme premijere filma "Sedamnaest trenutaka proljeća", kada je u satima demonstracije na TV-u potrošnja vode u gradovima pala gotovo na nulu, dok je obično u večernjim satima postoji vrhunac unosa vode - umjesto "prati - oprati" ljudi su sjedili za televizorima ne podižući pogled. Kao rezultat toga, na nekim mjestima došlo je do prelijevanja spremnika s poplavom susjednih teritorija). Osnova za rješavanje problema predviđanja potrošnje vode je dugoročna arhiva mjernih podataka po satu, za čije je prikupljanje predviđen poseban automatizirani računalni dnevnik. Podaci se u ovaj dnevnik mogu unositi automatski, pomoću telemehanike (ako su dostupni i rade), ili u "ručnom" načinu rada, na temelju dnevnih izvješća primljenih od crpnih stanica u obliku papirnatih, elektroničkih ili faksimil dokumenata. Na temelju podataka prognoze moguće je učinkovito planirati opterećenje crpnih stanica druge žičare kako bi se osigurale potrebne rezerve u rezervoarima čiste vode, budući da su trenutne vrijednosti vodostaja u njima, zajedno s prognostičkim podacima o vodi potrošnje, omogućuju formiranje razumnog "zadatka" za program za optimizaciju načina rada crpnih stanica (više o tome). gore razmotreno). Točnost prognoze, naravno, bitno ovisi o duljini razdoblja za koje se arhivirani podaci akumuliraju, o vrsti prognoze i "lead" vremenu, ali je u svakom slučaju prilično visoka. Dakle, na temelju višegodišnje arhive podataka Mosvodokanal MGP-a, u čijoj središnjoj dispečerskoj službi djeluje opisani model, postignuti su sljedeći pokazatelji točnosti prognoze: prosječna apsolutna postotna pogreška iznosi oko 1,3% za mjesečne podatke, manje od 5% za podatke dnevne prognoze i oko 2,5% za satnu prognozu. Osim stvarnog predviđanja, prisutnost arhive podataka omogućuje vam izradu analitičkih izvješća i grafikona bilo koje složenosti - kako u vremenu tako iu korelaciji.
Sve gore opisane matematičke modele i algoritme implementiraju stručnjaci naše tvrtke u obliku specijaliziranog informacijskog i grafičkog sustava (IGS) "voda". Ovo je vrlo složen programski paket koji integrira nekoliko različitih podsustava funkcionalna namjena i namijenjen za rad osoblja središnjih i okružnih dispečerskih službi općinskih vodoopskrbnih poduzeća. U različitom funkcionalnom sastavu IGS "AnWater" implementiran je u vodovodna poduzeća nekoliko velikih gradova Rusije i testiran je u industrijskom radu dugi niz godina.
Zaključno, nekoliko riječi o dva najveća vodovodna poduzeća u zemlji. Stvaranje sustava informacijske tehnologije takve klase kao što je IGS "AnWater" , akumulirajući puno znanstveno intenzivnih rješenja, složen matematički modeli, znanja i metoda primijenjenog predmetnog područja, te zahtijevaju mukotrpno i pažljivo usklađivanje i otklanjanje pogrešaka, nemoguće je bez interesa i podrške osoblja poduzeća korisnika. Zaposlenici i rukovoditelji službi MGP "Mosvodokanal" i njegovih podružnica (Sjeverni vodovod, Proizvodni odjel regulatornih jedinica), a kasnije i SUE "Vodokanal iz Sankt Peterburga" nekoliko su godina strpljivo i pažljivo ulazili u softverski proizvod koji se razvijao i implementirao "s kotača", bombardirao nas je komentarima i željama, na kraju nas prisilio da napravimo sustav ne onako kako nam je to bilo lakše sa stajališta programera, već na način koji je ispravan i prikladan sa stajališta pogled na rad. Osoblje moskovskog i peterburškog Vodokanala, s kojima smo morali surađivati u stalnom kontaktu tijekom razvoja i implementacije, pokazalo je maksimalnu toleranciju i dobru volju, a visoka stručna osposobljenost djelatnika, naravno, imala je ulogu u oblikovanju predmetni zahtjevi za sustav. Zahvaljujući suradnji s ova dva poduzeća IGS "AnWater" i sada se nastavlja usavršavati i "rasti" s novim zadacima, ali i u svom sadašnjem obliku ovaj je sustav postao punopravan visokokvalitetan proizvod, koji danas praktički ne postoji u svijetu u smislu funkcionalnog sastava i karakteristika matematičkog modeli. Koristeći ovu priliku, sa stranica časopisa, u ime ITC-a „Potok“, želim izraziti zahvalnost osoblju MGP „Mosvodokanal“, njegovim podružnicama (SVS, PURU) i JKP „Vodokanal sv. Petersburg“ za doprinos razvoju domaćih intelektualnih tehnologija, poželjeti im uspjeh i izraziti nadu u daljnju suradnju od koje u konačnici svi imaju koristi.
