Спосіб оптимізації режиму роботи електронасосних агрегатів при стійкій зміні водоспоживання

Спосіб оптимізації режиму роботи електронасосних агрегатів при стійкій зміні водоспоживання, при якому проводять діагностику енергоспоживання групи паралельно включених електронасосних агрегатів насосної станції, при цьому визначають величину тиску в магістральному трубопроводі при стійкому зміненому водоспоживанні, на підставі чого для зміни тиску і енергоспоживання здійснюють оптимізацію режимів роботи електронасосних агрегатів насосної станції, в процесі якої змінюють склад електронасосних агрегатів насосної станції шляхом повної або часткової їх заміни, який відрізняється тим, що визначену величину тиску Р2 в магістральному трубопроводі при стійкому зміненому водоспоживанні порівнюють з величиною нормального тиску Р1 в магістральному трубопроводі при нормальному водоспоживанні, і у разі стійкої зміни водоспоживання проводять повну або часткову заміну електродвигунів електронасосних агрегатів, для чого спочатку визначають число обертів вала n2, об/хв, замінюючих електродвигунів електронасосних агрегатів при зміненому водоспоживанні за формулою 2 3 87429 4 після чого вибирають електродвигуни електронаQ 2 - продуктивність електронасосних агрегатів сосних агрегатів з найближчими стандартними при зміненому водоспоживанні, м3/год; значеннями потужності (N2) і числом обертів вала H 2 - напір електронасосних агрегатів при зміне(n2), при установці яких будуть забезпечені оптиному водоспоживанні, м; мальні продуктивність (Q2), напір (H2) і тиск (Р1) в 102 - перевідний коефіцієнт в кВт; магістральному трубопроводі системи водопостачання при стійкому зміненому водоспоживанні. 3600 - перевідний коефіцієнт годин в секунди; h - коефіцієнт корисної дії електронасосних агрегатів; h = 0,8 Винахід належить до водопостачання, зокрема, до способів управління і регулювання режимами роботи електронасосних агрегатів насосних станцій, що здійснюють подачу води в магістральні трубопроводи систем водопостачання населених пунктів. Відомо, що регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної станції може здійснюватися шляхом: - впливу на комунікаційну мережу методом дроселювання засувкою (наприклад, RU2230938C2, SU1028796A) - впливу на відцентровий насос методом повороту лопаток робочого колеса (наприклад, RU2150029C1) - впливу на привід відцентрового насоса методом зміни швидкості обертання робочого колеса одного або декількох насосів за допомогою частотних перетворювачів (наприклад, UA26658U, RU2334898C1) - зміни кількості (складу) електронасосних агрегатів, які працюють одночасно (наприклад, RU98100564A, RU200112513A) - обрізання робочих коліс одного або декількох відцентрових насосів (наприклад, RU2230938C2, RU2310792C1) - повної або часткової заміни складу насосного устаткування (наприклад, RU2230938C2). При цьому основними вимогами, які висуваються до способів управління і регулювання електронасосними агрегатами насосних станцій є: забезпечення заданого характеру зміни продуктивності і витрати, підтримка тиску на необхідному рівні, забезпечення надійності і високої економічності роботи насосної станції і системи водопостачання. Регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної установки впливом на комунікаційну мережу зміною гідродинамічного опору трубопровідної системи за допомогою дросельної засувки (наприклад, RU2230938C2 SU1028796A) супроводжується значним зниженням коефіцієнта корисної дії механізму і наявністю непродуктивних втрат енергії. Регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної установки впливом на відцентровий насос шляхом повороту лопаток робочого колеса (наприклад, RU2150029C1) направляючим апаратом забезпечує вищий коефіцієнт корисної дії, але суттєво ускладнює конструкцію і обслуговування установки. Регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної установки методом зміни швид кості обертання робочого колеса одного або декількох насосів за допомогою частотних перетворювачів (наприклад, UA26658U, RU2334898C1) характеризується оперативністю і надійністю регулювання, але вимагає великих капітальних витрат на придбання, установку і використання частотних перетворювачів. Регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної установки методом зміни кількості (складу) електронасосних агрегатів, які працюють одночасно (наприклад, RU98100564A, RU200112513A) вимагає включення до складу насосної станції великої кількості електронасосних агрегатів з різними характеристиками потужності (N), числа обертів (n), продуктивності (Q) і напору (Н) для того, щоб забезпечити ефективне регулювання параметрів середовища (тиск) в магістральному трубопроводі, що вимагає також великих капітальних витрат. Регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної установки шляхом обрізання робочих коліс одного або декількох відцентрових насосів (наприклад, RU2230938C2, RU2310792C1) є простим способом зміни продуктивності електронасосних агрегатів, але безповоротно змінює (зменшує) геометричні розміри і технічні характеристики відцентрових насосів. Найбільш раціональним, простим, маловитратним і ефективним є спосіб регулювання продуктивності електронасосних агрегатів насосної установки повною або частковою заміною складу насосного устаткування (наприклад, RU2230938C2). З рівня техніки відомий найбільш близький за призначенням і кількістю загальних ознак спосіб оптимізації режиму роботи електронасосних агрегатів при стійкій зміні водоспоживання, при якому проводять діагностику енергоспоживання групи паралельно включених електронасосних агрегатів насосної станції, при цьому визначають величину тиску в магістральному трубопроводі при стійкому зміненому водоспоживанні, на підставі чого для зміни тиску і енергоспоживання здійснюють оптимізацію режимів роботи електронасосних агрегатів насосної станції, в процесі якої змінюють склад електронасосних агрегатів насосної станції шляхом повної або часткової їх заміни [«Способ регулировки работы системы лопастных нагнетателей при переменной нагрузке» RU2230938C2 (Николаев B.Г.(RU)) F04D15/00, 20.06.2004, найбільш близький аналог - прототип]. Недоліком відомого способу є неможливість точного визначення необхідного складу електро 5 87429 6 n2 - число обертів валу електродвигунів електнасосних агрегатів при стійкій зміні водоспоживанронасосних агрегатів при зміненому водоспожиня для нормалізації тиску в магістральному трубованні, об/хв; проводі і оптимізації енергоспоживання. n1 - число обертів валу електродвигунів електПояснюється це тим, що спосіб не містить алронасосних агрегатів при нормальному водоспогоритму виконання конкретних операцій і матемаживанні, об/хв, тичних виразів для оптимізації основних характепотім визначають продуктивність Q2, м3/час, ристик, параметрів і складу електронасосних електронасосних агрегатів при зміненому водоагрегатів насосної станції шляхом повної або частспоживанні за формулою кової заміни складу електронасосних агрегатів або електродвигунів при стійкій зміні водоспоживання n Q 2 = Q1 2 , (3) в системі водопостачання, що не дозволяє забезn1 печити оптимальне енергоспоживання насосної де Q1 - продуктивність електронасосних агрестанції. гатів при нормальному водоспоживанні, м3/ч; Технічною задачею, на вирішення якої напраn2 - число обертів валу електродвигунів електвлений винахід, є створення способу, що містить ронасосних агрегатів при зміненому водоспожисукупність операцій, які необхідно виконати, щоб ванні, об/хв; точніше оптимізувати режим роботи електронасоn1 - число обертів валу електродвигунів електсних агрегатів і за допомогою математичних вираронасосних агрегатів при нормальному водоспозів визначити їх основні технічні характеристики і живанні, об/хв, склад при стійкій зміні водоспоживання в системі а потім визначають потужність N2, кВт, електводопостачання. родвигунів електронасосних агрегатів при змінеТехнічний результат, який досягається при виному водоспоживанні за формулою користанні пропонованого способу, полягає в заk × l × Q 2 × H2 безпеченні оптимального енергоспоживання насо, N2 = (4) сною станцією при стійкій зміні водоспоживання в 102 × 3600 × h системі водопостачання. де k - коефіцієнт запасу потужності електроПоставлена технічна задача вирішується, а двигуна електронасосного агрегату, технічний результат досягається тим, що в способі k=1,1-1,15 3 3 оптимізації режиму роботи електронасосних агреl - густина води, кг/м (k =1000кг/м ); гатів при стійкій зміні водоспоживання, при якому Q2 - продуктивність електронасосних агрегатів проводять діагностику енергоспоживання групи при зміненому водоспоживанні, м3/год; паралельно включених електронасосних агрегатів Н2 - напір електронасосних агрегатів при змінасосної станції, при цьому визначають величину неному водоспоживанні, м; тиску в магістральному трубопроводі при стійкому 102 - перевідний коефіцієнт в кВт; зміненому водоспоживанні, на підставі чого для 3600 - перевідний коефіцієнт годин в секунди; зміни тиску і енергоспоживання здійснюють оптиh - коефіцієнт корисної дії електронасосних мізацію режимів роботи електронасосних агрегатів агрегатів; h = 0,8, насосної станції, в процесі якої змінюють склад після чого вибирають електродвигуни електелектронасосних агрегатів насосної станції шляронасосних агрегатів з найближчими стандартнихом повної або часткової їх заміни, згідно винахоми значеннями потужності (N2) і числа обертів ваду, визначену величину тиску Р2 в магістральному лу (n2), при установці яких будуть забезпечені трубопроводі при стійкому зниженому водоспожиоптимальні продуктивність (Q2), напір (Н2) і тиск ванні порівнюють з величиною нормального тиску (Р1) в магістральному трубопроводі системи водоР1 в магістральному трубопроводі при нормальнопостачання при стійкому зміненому водоспожиму водоспоживанні, і у разі стійкої зміни водоспованні. живання проводять повну або часткову заміну Пропонований спосіб за рахунок приведеної електродвигунів електронасосних агрегатів, для логічної послідовності операцій, що містять матечого спочатку визначають число обертів валу n2, матичні вирази, дозволяє об'єктивно і точніше виоб/хв, замінюючих електродвигунів електронасосзначати технічні характеристики [потужність (N2), них агрегатів при зміненому водоспоживанні за число обертів валу (n2), продуктивність (Q2) і напір формулою (Н2)] замінюючих (нових) електродвигунів електро(1) n 2 = n1 (P1 / P2 ), насосних агрегатів насосної станції при стійкій зміде n1 - число обертів валу електродвигунів ні водоспоживання в магістральному трубопроводі електронасосних агрегатів при нормальному восистеми водопостачання за допомогою згаданих доспоживанні, об/хв; формул (1), (2), (3) і (4). Р1 - тиск в магістральному трубопроводі при Надалі пропонований спосіб оптимізації режинормальному водоспоживанні, кГ/см2; му роботи електронасосних агрегатів насосної P2 - тиск в магістральному трубопроводі при станції при стійкому зміненому водоспоживанні в зміненому водоспоживанні, кГ/см2, магістральному трубопроводі системи водопостаза отриманим результатом n2 визначають начання пояснюється прикладом конкретного викопір H2, м, електронасосних агрегатів при зміненому нання. водоспоживанні за формулою Приклад розрахунку при пониженні водоспоживання. (2) H2 = H1 × (n 2 / n1 ) 2 , Населений пункт з розрахунковим водоспожиде Н1 - напір електронасосних агрегатів при ванням обслуговувала насосна станція, яка вклюнормальному водоспоживанні, м; 7 87429 8 чала 2 електронасосних агрегати з електродвигуn2 - число обертів валу електродвигунів електнами потужністю Н1=2000кВт, числом обертів ронасосних агрегатів при зміненому водоспожиn1=750об/хв, продуктивністю Q1=6000м3/гoд, і наванні, об/хв; n2 = 598об/хв; пором Н1=94м, кожен, які в магістральному трубоn1 - число обертів валу електродвигунів електпроводі системи водопостачання забезпечували ронасосних агрегатів при нормальному водосповеличину нормального тиску Р1=5,1-5,39кГ/см2. живанні, об/хв, n1=750об/хв; У зв'язку із закриттям декількох промислових Н2 =92×(598/750)2= 58,48м. підприємств в населеному пункті водоспоживання Потім визначають продуктивність Q2, м3/год, в магістральному трубопроводі системи водопоелектронасосних агрегатів при зміненому водостачання стійко зменшилося, тиск зріс, а енергоспоживанні за формулою споживання електронасосних агрегатів не зміниn Q 2 = Q1 2 , (3) лося. n1 Оптимізація режиму роботи електронасосних де Q1 - продуктивність електронасосних агреагрегатів, у зв'язку з пониженням водоспоживання, гатів при нормальному водоспоживанні, м3/год; полягає у виконанні наступних операцій: Q1=6000м3/год; а) у визначенні величини тиску в магістральn2 - число обертів валу електродвигунів електному трубопроводі, при стійкому зниженому водоронасосних агрегатів при зміненому водоспожиспоживанні, яке, в даному прикладі, зросло до ванні, об/хв, n2 = 598об/хв; значень Р2=8-9кГ/см2, що може привести до аваn1 - число обертів валу електродвигунів електрійної ситуації; ронасосних агрегатів при нормальному водоспоб) у зниженні тиску і енергоспоживання електживанні, об/хв, n1=750об/хв; ронасосних агрегатів насосної станції, шляхом Q2 = 6000×598/750 = 4784м3/гoд. зміни складу електронасосних агрегатів насосної А потім визначають потужність N2, кВт, електстанції за рахунок повної або часткової заміни ронасосних агрегатів при зниженому водоспожиелектродвигунів з меншою потужністю і числом ванні за формулою обертів, що приводить до зміни продуктивності, і k × l × Q 2 × H2 напору електронасосних агрегатів і насосної стан, N2 = (4) ції в цілому. 102 × 3600 × h Застосовують пропонований спосіб оптимізації де k - коефіцієнт запасу потужності електрорежиму роботи електронасосних агрегатів в надвигуна електронасосного агрегату; ступній послідовності: k=1,1-1,15, 1) визначену величину тиску Р2=8-9кГ/см2 в 3 3 l - густина води, кг/м ; ( l =1000кг/м ); магістральному трубопроводі при стійкому знижеQ2 - продуктивність електронасосних агрегатів ному водоспоживанні порівнюють з величиною 2 при зниженому водоспоживанні, м3/год; тиску Р1=5,1-5,3кГ/см в магістральному трубопро3 Q2=4784м /гoд; воді при нормальному водоспоживанні, на підставі Н2 - напір електронасосних агрегатів при зничого, надалі за допомогою математичних виразів женому водоспоживанні, м; формул (1), (2), (3) і (4) визначають основні технічН2 = 58,48м; ні характеристики, зокрема: число обертів валу 102 - перевідний коефіцієнт в кВт; (n2) і потужність (N2) електродвигунів, напір (Н2) і 3600 - перевідний коефіцієнт годин в секунди; продуктивність (Q2) електронасосних агрегатів при h - коефіцієнт корисної дії електронасосних зниженому водоспоживанні. агрегатів; h = 0,8; Спочатку визначають число обертів n2, об/хв, замінюючих електродвигунів електронасосних аг1,1× 1000 × 4784 × 58,48 N2 = , регатів при зниженому водоспоживанні за форму102 × 3600 × 0,8 лою 2) Після проведення математичних розрахун(1) n 2 = n1 (P1 / P2 ), ків по формулах (1), (2), (3) і (4) підбирають електродвигуни до електронасосних агрегатів з найде n1 - число обертів валу електродвигунів ближчими стандартними значеннями потужності електронасосних агрегатів при нормальному воN2=1000кBт, з числом обертів валу n2=600об/хв, доспоживанні, об/хв; n1=750об/хв; які після установки на електронасосні агрегати Р1 - тиск в магістральному трубопроводі при забезпечать значення продуктивності нормальному водоспоживанні, кГ/см2; Q2=4800м3/гoд і напору Н2=60м електронасосних Р1=5,1кг/см2; агрегатів при зміненому водоспоживанні, а також P2 - тиск в магістральному трубопроводі при оптимальний тиск Р1=5,1-5,3кГ/см в магістральнозміненому водоспоживанні, кГ/см, Р2=8кг/см2; му трубопроводі при стійкому зниженому водоспоn 2 750 (5,1/ 8) = 598об / хв. живанні. По отриманому результату n2=598об/хв визнаПриведені відомості, підтверджують, що зачають напір Н2, м, електронасосних агрегатів при пропонованим способом за допомогою математизміненому водоспоживанні за формулою чних виразів можна точніше визначати основні технічні характеристики і склад замінюючих (но(2) H2 = H1 × (n 2 / n1 ) 2 , вих) електродвигунів електронасосних агрегатів де Н1 - напір електронасосних агрегатів при насосної станції при стійкому зміненому водоспонормальному водоспоживанні, м; живанні в магістральному трубопроводі системи Н1=94м; водопостачання для нормалізації тиску і забезпечення оптимального енергоспоживання. 9 87429 10 Спосіб знайде широке застосування при нюють подачу води в магістральні трубопроводи управлінні і регулюванні режимами роботи і оптисистем водопостачання населених пунктів із стіймізації параметрів і складу електроприводу електкою зміною водоспоживання. ронасосних агрегатів насосних станцій, що здійс Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко 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