Спосіб управління насосною станцією на закритій зрошувальній системі з дощувальними машинами

Реферат: Спосіб управління насосною станцією на закритій зрошувальній системі з дощувальними машинами полягає у вимірюванні напорів у контрольних точках мережі, розрахунку різниці між виміряними напорами і заданими, визначенні диктуючої точки і регулюванні режиму роботи насосних агрегатів станції. Вимірюють напори та витрати води на входах напірних трубопроводів дощувальних машин і на виході із насосної станції за допомогою розосередженої системи контролю технологічних параметрів. Регулювання режиму роботи насосних агрегатів здійснюють за напором на виході із насосної станції, заданим за максимальним сумарним значенням гідравлічних втрат напору, статичного та номінального напорів на диктуючому вході працюючої дощувальної машини, визначеним за балансом витрат води на зрошувальній системі. UA 118413 U (12) UA 118413 U UA 118413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до управління режимами роботи насосних агрегатів і може бути використана при автоматизації насосних станцій зрошувальних систем з дощувальними машинами. Відомим аналогом є спосіб управління насосною станцією за зміни частоти обертання і числа працюючих насосних агрегатів з електроприводом в залежності від напору, виміряного в розподільному трубопроводі на ділянці максимальної втрати напору, при роботі насосної станції в номінальному режимі та підтриманні на даній ділянці постійного значення напору, що дорівнює сумарному напору, який необхідний для найбільш віддаленого водоспоживача, градієнта статичного напору для водоспоживача та гідравлічних втрат напору в трубопровідній мережі від насосної станції до водоспоживача (Авторське свідоцтво СРСР № 1002675, кл. F04 D15/00. Бюл. № 9, 1983 р.). Недоліком аналога управління є недостатньо висока енергоефективність водоподачі за підтримання напору в одній фіксованій точці незалежно від кількості одночасно працюючих водоспоживачів (дощувальних машин) та їх місця розташування на зрошувальній мережі та загальних витрат води. Найближчим аналогом до корисної моделі є "Спосіб управління насосною станцією" за авторським свідоцтвом СРСР № 1361382, кл. F04 D15/00. Бюл. № 47, 1987 р. При якому вимірюють тиск в кінцевих точках польових трубопроводів, разраховують різницю між отриманими значеннями напору з заданими, визначають диктуючу точку з мінімальним алгебраїчним значенням різниці і вирівнюють дійсне значення напору в диктуючій точці з заданим значенням шляхом регулювання режиму роботи насосної станції. Недоліком аналога є невисока якість, надійність та енергоефективність регулювання режимів роботи насосної станції. Виміряний тиск води в кінцевих точках польових трубопроводів суттєво відрізняється від тиску на вході дощувальних машин фронтальної дії, що під'єднуються до гідрантів на польових трубопроводах за допомогою гнучких трубопроводів, де виникають додаткові гідравлічні втрати напору. Відсутність оперативного контролю технологічних параметрів на виході із насосної станції не забезпечує якісне та надійне управління режимами роботи насосних агрегатів, а відсутність достовірної інформації про витрати води, поданої дощувальними машинами та насосними агрегатами, не дозволяє здійснити правильний вибір кількості та продуктивності насосних агрегатів для енергоефективного регулювання режиму роботи насосної станції. В основу корисної моделі поставлена задача створення способу управління насосною станцією на закритій зрошувальній системі з дощувальними машинами, спрямованого на підвищення якості, надійності та енергоефективності управління водоподачею. Поставлена задача вирішується тим, що спосіб управління насосною станцією на закритій зрошувальній системі з дощувальними машинами передбачає: для підвищення якості, надійності та енергоефективності регулювання режиму роботи насосної станції, здійснюють вимірювання тиску та витрати води на входах напірних трубопроводів дощувальних машин і на виході із насосної станції за допомогою розосередженої системи контролю технологічних параметрів дощувальних машин; вибір диктуючої точки на вході однієї із працюючих дощувальних машин за значенням максимальної суми гідравлічних втрат напору в трубопровідній мережі від насосної станції до дощувальної машини, статичного і вільного напорів на її вході; регулювання режиму роботи насосних агрегатів насосної станції за напором води на її виході, заданим за сумою гідравлічних втрат напору в мережі від насосної станції до дощувальної машини, статичного та номінального напору на диктуючому вході працюючої дощувальної машини. Корисна модель пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведено схему закритої зрошувальної системи, а на фіг. 2 - структурну схему системи розосередженого контролю технологічних параметрів дощувальних машин. Закрита зрошувальна система (фіг. 1) містить насосну станцію 1 з насосними агрегатами та керованим електроприводом, розподільний трубопровід 2, польові трубопроводи 3 з гідрозасувками 4 і гідрантами 5, дощувальні машини 6, 7 і 8 кругової дії з гідроприводом, дощувальні машини 9 і 10 фронтальної дії з дизель-генераторами. На вході насосної станції 1 і входах дощувальних машин 6…10 встановлено датчики тиску 11 і витратоміри-лічильники води 12. Система розосередженого контролю технологічних параметрів дощувальних машин (фіг. 2) утворена мережею віддалених підсистем 21…25, призначених приймати, обробляти та передавати дані вимірів технологічних параметрів у визначених контрольованих точках закритої зрошувальної системи. Датчики тиску 11 та витратоміри-лічильники води 12 виходами підключені до входів блока інтерфейсів 13. До складу останнього входить інтерфейс 14 датчика 1 UA 118413 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 тиску 11 та інтерфейс 15 витратоміра-лічильника води 12. Вихід датчика тиску 11 підключений до входу інтерфейсу 14, а вихід витратоміра-лічильника води 12 - до входу інтерфейсу 15. За блоком інтерфейсів 13 знаходиться блок контролера 16 з блоком енергонезалежної пам'яті 17, блоком індикації 18 та таймером реального часу 19. До першого входу блока контролера 16 підключені виходи блоку інтерфейсів 13, до другого входу - блок енергонезалежної пам'яті 17, до третього входу - блок індикації 18, до четвертого входу - вихід модему 20 GSM (GPRS) - каналу в зв'язку. Виходи модемів 20 усіх віддалених підсистем 21…25 через модем 21 підключені до першого входу комп'ютера 22 насосної станції 1. До другого входу комп'ютера 22 через інтерфейс 23 підключено витратомір-лічильник води 24, до третього входу комп'ютера 22 через інтерфейс 25 підключено датчик тиску 26. До четвертого входу комп'ютера 22 підключено блок управління режимами роботи насосних агрегатів 27 з керованим електроприводом насосної станції 1. Датчик тиску 26 та витратомір-лічильник води 24 встановлено на напірному трубопроводі насосної станції 1. Електроживлення віддалених підсистем 24 і 25, встановлених на дощувальних машинах 9 і 10 з дизель-генераторами, здійснюється від акумуляторів, що застосовуються для запуску дизельних двигунів, а електроживлення підсистем 2 1…23, встановлених на дощувальних машинах 6….8 з гідроприводами, - від сонячних батарей. Віддалені підсистеми 21…25 можуть нормально функціонувати як в автономному режимі, так і в складі системи в режимі опитування підсистем під контролем комп'ютера 22 насосної станції. В кожній із підсистем 21…25 здійснюють опитування датчика напору 11 та витратоміралічильника води 12, встановлених на вході дощувальної машини у відповідності зі встановленими уставками періодів опитування кожного датчика та архівація отриманих та оброблених даних у блока енергонезалежної пам'яті 17, із фіксуванням часу опитування. Таким чином, у кожній підсистемі 21…25 формується своя база даних в енергонезалежній пам'яті підсистеми. До бази даних підсистем заносять: час опитування датчиків, витрати та напори води, вимірянні при кожному опитуванні датчиків, тривалість безперервної роботи та тривалість зупинок дощувальних машин, а також відхилення значень напорів та витрат води від номінальних значень. При роботі в складі системи під контролем комп'ютера 22 насосної станції 1 підсистеми 21…25, окрім виконання вище згаданих функцій, через модеми 20 і 21 передають накопичену в їх архівах інформацію в інтегральну базу даних комп'ютера 22 насосної станції. Крім того, комп'ютер 22 здійснює синхронізацію відміток часу таймерами реального часу 19 віддалених підсистем 21…25, що забезпечує коректність формування баз даних та надійність управління насосною станцією. При роботі насосної станції 1 вода під тиском подається до зрошувальної мережі з розподільними 2 і польовими трубопроводами 3, а через гідрозасувки 4 і гідранти 5 - до дощувальних машин 6…10. За допомогою системи розосередженого контролю технологічних параметрів вимірюють напори та витрати води на входах дощувальних машин 6…10 та на виході із насосної станції 1. За балансу витрат води Q, створених насосними агрегатами з керованим електроприводом насосної станції 1 та витрат води qi що подаються дощувальними машинами 6…10, визначають значення сумарних гідравлічних втрат напорів у трубопровідній мережі від насосної станції до дощувальних машин та статичних напорів на входах працюючих дощувальних машин, при цьому визначаючи напір Н на виході із насосної станції 1 і напори hi на входах дощувальних машин 6…10, за формулою: Ci=H-hi. За максимальним значенням Ci+h0i, де h0i - номінальний напір і-тої дощувальної машини, вибирають диктуючу точку на вході і-тої дощувальної машини. Регулюють напір на виході з насосної станції за заданим максимальним сумарним значенням гідравлічних втрат напору в трубопровідній мережі, статичного та номінального напору на диктуючому вході дощувальної машини Hзад=Ci+h0i. При зменшенні кількості одночасно працюючих дощувальних машин, наприклад, за зупинки дощувальної машини 8, напори та витрати води на входах працюючих дощувальних машин 6, 7, 9 і 10, що виміряні за допомогою датчиків тиску 11 і витратомірів-лічильників води 12, заносяться до бази даних віддалених підсистем 21, 22, 24 і 25 розосередженої системи контролю технологічних параметрів і за допомогою модемів 20 і 21 передаються до комп'ютера 22 насосної станції 1. Дані, що вимірянні датчиком тиску 26 і витратоміром-лічильником води 24, передаються до комп'ютера 22, який за балансу витрат води на зрошувальній системі, за виміряними напорами води на входах працюючих дощувальних машин та на виході із насосної станції, визначає диктуючу точку на вході дощувальної машини та розраховує заданий напір регулювання на виході із насосної станції. Регулювання режиму роботи насосних агрегатів 2 UA 118413 U здійснюють за напором води на виході із насосної станції, заданим за максимальним сумарним значенням гідравлічних втрат, статичного та номінального напору на диктуючому вході працюючої дощувальної машини. 5 10 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб управління насосною станцією на закритій зрошувальній системі з дощувальними машинами, що полягає у вимірюванні напорів у контрольних точках мережі, розрахунку різниці між виміряними напорами і заданими, визначенні диктуючої точки і регулюванні режиму роботи насосних агрегатів станції, який відрізняється тим, що вимірюють напори та витрати води на входах напірних трубопроводів дощувальних машин і на виході із насосної станції за допомогою розосередженої системи контролю технологічних параметрів, а регулювання режиму роботи насосних агрегатів здійснюють за напором на виході із насосної станції, заданим за максимальним сумарним значенням гідравлічних втрат напору, статичного та номінального напорів на диктуючому вході працюючої дощувальної машини, визначеним за балансом витрат води на зрошувальній системі. 3 UA 118413 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4