Спосіб керування насосною станцією

1. Спосіб керування насосною станцією, що включає насоси з електродвигунами, що складається з визначення рівня наповнення водного об'єкта і регулювання продуктивності насосної станції, який відрізняється тим, що визначають технологічно допустимі максимальний Нmах і мінімальний Hmіn рівні наповнення водного об'єкта, а продуктивність насосної станції регулюють шляхом включення в роботу насосів, сумарна продуктивність яких забезпечує наповнення водного об'єкта до рівня, рівного Нmах в перебігу дії 3 вартості електроенергії, що витрачається, відповідно до змін тарифу на електроенергію протягом доби. При цьому відомо, що врахування параметру змін тарифу на електроенергію протягом доби дозволяє не тільки радикально зменшити витрати на споживану електроенергію, але і позитивно впливати на характеристику навантаження всієї системи енергопостачання. Технічною задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є створення способу, що містить сукупність операцій, які необхідно виконати, щоб точніше оптимізувати режим роботи електронасосних агрегатів і за допомогою математичних виразів визначити їх основні технічні характеристики і склад при стійкій зміні водоспоживання в системі водопостачання. Технічною задачею, на вирішення якої направлена корисна модель, є створення способу управління насосною станцією що дозволяє включити врахування параметра вартості електроенергії, що витрачається, відповідно до змін тарифу на електроенергію протягом доби, за рахунок чого понизити витрати на споживану насосною станцією електроенергію. Технічний результат, який досягається при використанні пропонованого способу, полягає в зниженні витрати на споживану насосною станцією електроенергію і забезпеченні оптимального режиму енергоспоживання насосною станцією. Поставлена технічна задача вирішується тим, що в способі управління насосною станцією, що включає насоси з електродвигунами, який складається з визначення рівня наповнення водного об'єкту і регулювання продуктивності насосної станції, згідно корисної моделі, визначають технологічно допустимі максимальний Нmах і мінімальний Hmin рівні наповнення водного об'єкту, а продуктивність насосної станції регулюють шляхом включення в роботу насосів, сумарна продуктивність яких дозволяє досягти рівня наповнення водного об'єкту, рівного Нmах, в перебігу дії мінімального значення тарифів, диференційованих по періодах часу, на споживану електроенергію і виключення насосів з можливим подальшим включенням необхідної кількості насосів, сумарна продуктивність яких забезпечує підтримку рівня наповнення водного об'єкту, рівного Hmin за межами дії мінімального значення тарифів, диференційованих по періодах часу, на споживану електроенергію, при цьому електродвигуни насосів включають за допомогою пристрою плавного пуску. Визначення технологічно допустимих максимального Нmах і мінімального Hmin рівнів наповнення водного об'єкту дозволяє визначити технологічно обґрунтовані межі зміни рівнів наповнення водного об'єкту в рамках якого можлива зміна сумарної продуктивності насосів станції відповідно до тарифу, що діє на момент управління, на споживану електроенергію. При мінімальному тарифі управління полягає в підключенні в роботу насосів, сумарна продуктивність яких забезпечує досягнення і підтримку рівня наповнення водного об'єкту, рівного Нmaх. 45263 4 За межами дії мінімального значення тарифів, диференційованих по періодах часу на споживану електроенергію насоси вимикають з роботи до моменту зниження споживачами рівня води у водному об'єкті до Hmin. Потім можливе включення необхідної кількості насосів для підтримки рівня Hmin до моменту настання дії мінімального значення тарифів, диференційованих по періодах часу. Оскільки електродвигуни необхідно включати протягом доби не менше одного разу, для захисту електродвигунів, заощадження механічного ресурсу насосного агрегату, формування безударного моменту запуску двигунів використовують пристрій плавного пуску. Для подальшого включення необхідної кількості насосів для підтримання Hmin, за межами дії мінімального значення зонних тарифів, диференційованих за періодами часу, в новому проміжку часу вибирають час дії з значенням тарифу найменшим з діючих. В результаті управління згідно способу, що заявляється, вартість споживаної станцією електроенергії, за умови забезпечення функціональних можливостей станції, знизиться, в порівнянні з найближчим аналогом, оскільки основний об'єм води подають у водний об'єкт в перебігу дії мінімального значення зонних тарифів, диференційованих за періодами часу, на споживану електроенергію. Таким чином, сукупність суттєвих ознак технічного вирішення способу управління насосною станцією, що заявляється, вирішує поставлену задачу понизити витрати на споживану насосною станцією електроенергію за рахунок врахування при управлінні параметру вартості електроенергії, що витрачається, відповідно до змін тарифу на електроенергію протягом доби. Це підтверджується прикладом конкретного застосування способу управління на діючій насосній станції, оснащеній пристроєм плавного пуску. Насосною станцією вода подається з джерела у водний об'єкт звідки відбувається подальший водозабір. Технологічно допустимий максимальний Нmах (максимальний підпірний горизонт МПГ) і мінімальний Hmin (горизонт мертвого об'єму ГМО) рівні наповнення водного об'єкту складають відповідно 97,0 м і 93,0 м над рівнем моря при щодобовому відборі води з нього біля 729600 м3. Основні характеристики насосних агрегатів станції Потужність, споживана насосним агрегатом: P=(Q×Н×9,81)/η, кВт, де Q - продуктивність, м3/год, м3/с; Q=30400 м3/год=8,45 м3/с (по паспорту на насос 56В-17); Н - висота натиску, м водяного стовпа; Н=67 м (по паспорту на насос 56В-17); η-ККД - коефіцієнт корисної дії насосного агрегату; η=0,8; Р=(8,45×67×9,81)/0,8=7000 кВт. Беремо диференційовані за періодами часу, трьохзонні тарифи на електроенергію виходячи з 5 даних ВАТ «ЕК» Дніпрообленерго» та постанови НКРЕ від 20.12.01 № 1241 із змінами та доповненнями тарифи для 2 класу споживача. Для розрахунку, як приклад, вибираємо сезон з травня по серпень, включно: - тариф нічний, мінімальний, діє з 0 годин до 7 годин ранку і дорівнює - 0,17538 грн/кВт·год; - тариф напівпіковий, тобто найменший по за межами дії мінімального, діє з 7 до 8 ранку, зі 1 до 20 годин, з 23 до 24 годин і дорівнює - 0,715548 грн/кВт·год; - тариф піковий, максимальний, діє з 8 до 11 ранку і з 20 до 23 годин і дорівнює 1,262736 грн/кВт·год. Режими роботи насосної станції згідно запропонованого способу можливі тільки з застосуванням пристрою плавного пуску. Для порівняння слід розглянути режим управління згідно відомому способу (найближчий аналог). Спосіб передбачає підтримання встановленого рівня води у водному об'єкті на протязі доби незалежно від діючих тарифів. Працює один насосний агрегат 24 години у добу. Продуктивність агрегату у добу (Q=30400 м3/год)×24 год=729600 м3. Вартість енергоспоживання у добу: - піковий період 7000 кВт×1,262736 грн×6 год=53035 грн; напівпіковий 7000 кВт×0,715548 грн×11год=55097 грн; - нічний період 7000 кВт×0,17538 грн×7 год=8594 грн. Разом у добу - 116726 грн. На фіг. 1 показана блок-схема алгоритму управління насосною станцією згідно запропонованого способу, де: t - поточний час; t1 min - час дії мінімального тарифу з 0 годин до 7 годин ранку і може приймати значення 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6; t2 min - час дії найменшого по за межами дії мінімального тарифу, з 7 до 8 ранку, зі 1 до 20 годин, з 23 до 24 годин і може приймати значення 7, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 23; ВМ-насос вмикнутий; ВИМ - насос вимкнутий. Для реалізації запропонованого способу необхідно спочатку визначити початкові параметри Hmin=93 м, Нmах=97 м, t1 min=0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, t2 min=11, 16, 17. Далі визначають, (не исправлять!!!) в якій тарифній зоні знаходиться момент управління і діють згідно запропонованого способу. При умові діючого мінімального тарифу необхідно ввімкнути в роботу три насоси на протязі 7 годин. При Q=30400 м3/год робота 3-х насосів на протязі 7 годин забезпечить наповнення водного об'єкту, яке дорівнює 638400 м3, тобто практично увесь необхідний об'єм, вартість якого становить: 7000 кВт×0,17538 грн×7 час×3=25781 грн. Для коректності порівняння, щоб вийти на об'єм 729600 м необхідно включити один насос (30400м3/час×3 час=91200 м3) на три години згідно 45263 6 тарифу напівпікового, тобто найменшого по за межами дії мінімального - 0,715548 грн/кВт·год. Вартість споживаної електроенергії у напівпіковий період складає: 7000 кВт×0,715548 грн×3 год=15026 грн. Загальна вартість становить 40807 грн. Порівняння показує, що вартість споживаної електроенергії при постачанні об'єму води 729600 м3 згідно способу що заявляється становить 40807 грн, а згідно способу по найближчому аналогу 116726 грн, тобто в 2,86 рази більша. Вибір оптимального режиму роботи залежить від конкретних умов застосування способу, що заявляється, зокрема від об'єму того або іншого водного об'єкту. Можливий також варіант режиму роботи насосної станції з включенням двох насосів, на протязі 7 годин, з застосуванням пристрою плавного пуску, при умові діючого мінімального тарифу, та одного насосу в перебігу дії тарифу напівпіковий, тобто найменшого за межами дії мінімального значення зонних тарифів, диференційованих за періодами часу, на споживану електроенергію, для забезпечення необхідної добової продуктивності всієї насосної станції. Працюють два насоси в нічній період, забезпечуючи у добу: Q=30400 м3/год×2×7 год=425600 м3. Вартість енергоспоживання у нічний період: 7000 кВт×0,17538 грн×7 год×2=17187 грн. Один насос в напівпіковій період необхідно включити на 10 годин в день (729600м3-425600 м3=304000 м3; 304000 м3/30400 м3/год=10 год) в перебігу дії тарифу напівпіковий, тобто найменшого за межами дії мінімального значення зонних тарифів, диференційованих за періодами часу, на споживану електроенергію. Вартість споживаної електроенергії у напівпіковий період складає: 7000 кВт×0,715548грн×10 год=50088 грн; Вартість енергоспоживання у добу: - піковий період - 0 грн; - напівпіковий період - 50088 грн; - нічний період - 17187 грн. Разом - 67275 грн. Порівняння показує, що вартість електроенергії споживаної для постачання об'єму 729600 м у добу, навіть при роботі двох насосів під час дії мінімального тарифу, та одного насосу в перебігу дії тарифу напівпіковий, тобто найменшого за межами дії мінімального значення зонних тарифів, диференційованих за періодами часу, на споживану електроенергію, згідно способу що заявляється становить - 67275 грн, а згідно способу по найближчому аналогу - 116726 грн, тобто в 1,7 рази більша. Приведені відомості, підтверджують, що спосіб управління насосною станцією, що заявляється вирішує поставлену задачу понизити витрати на споживану насосною станцією електроенергію за рахунок включення в спосіб управління параметра вартості електроенергії, що витрачається, відповідно до змін тарифу на електроенергію протягом доби, тобто значення зонних тарифів, диференційованих за періодами часу. 7 45263 Спосіб знайде широке застосування при управлінні і регулюванні режимами роботи і оптимізації параметрів і складу електроприводу елект Комп’ютерна верстка І.Скворцова 8 ронасосних агрегатів насосних станцій, що здійснюють подачу води в магістральні трубопроводи систем водопостачання населених пунктів. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601