Про застосування імпульсної подачі робочого середовища в системи водопостачання
DOI:
https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.05.07Ключові слова:
насос, рідина, енергія, акумулятор, імпульсна (циклічне, поетапне) регулювання, коефіцієнт заповнення циклуАнотація
Розглянуто питання, пов'язані з впливом імпульсного (циклічного) підключення насосів в мережу на ефективність роботи насосних станцій і параметри систем водопостачання. Розроблено математичну динамічну модель системи виробництва і розподілу рідини для аналізу роботи насосів в імпульсному режимі. На основі аналізу рівняння динаміки подачі робочого середовища (енергоносія) в систему розподілу визначені раціональні значення тривалості (імпульсів) підключення агрегатів насосної станції і паузи між імпульсами, а також сквапності імпульсів, в залежності від ємності мережі та акумуляторів, і величини споживання рідини. Показано суттєвий вплив зазначених функціональних параметрів на характеристики імпульсного підключення нагнітачів і інтенсивність подачі енергоносія. Характерно, що зміна величини тиску (напору), як при його зростанні, так і при його зниженні, наприклад при включенні і відключенні приводу нагнітача, відбувається нелінійно. Причому наповненість поля графіка зміни тиску різна, що істотно впливає на енергетичні показники роботи насосної станції в такому режимі. Визначено також діапазони зміни частоти імпульсів, в яких може бути більш ефективний імпульсний режим підключення нагнітачів в системах водопостачання в порівнянні зі стаціонарним режимом експлуатації. Наведена інженерна теорія може служити основою для розробки алгоритмів системи регулювання нагнітача шляхом перекладу, наприклад, на холостий хід або включення-виключення приводу, аналізу його роботи при часткових режимах з оцінкою витрат споживаної енергії, з метою підвищення економічної ефективності від використання нагнітачів в пропонованих режимах. Отримані результати також корисно використовувати для вирішення оптимізаційних задач на змінних режимах роботи насосної станції при покритті її графіків навантажень. Даний підхід і представлені рішення можуть бути поширені на інші класи нагнітачів - компресори, вентилятори, що використовують як робоче середовище газ.
Посилання
Bondarenko, G. A. Inzhenernaya teoriya regulirovaniya vintovykh kompressorov perevodom na kholostoy khod [Engineering theory of regulation of screw compressors by transfer to idle]. Vísnik Sums'kogo derzhavnogo uníversitetu [The Sumy State University Bulletin], 2003, 3(49), 63-71.
Bondarenko, G. A., Shishov, V. V. Nekotoryye osobennosti raboty kompressorov na pnevmoset' [Some features of the operation of compressors on the pneumatic network]. Proyektirovaniye i modelirovaniye. Kompressornoye i energeticheskoye mashinostroyeniye [Design and modeling. Compressor and power engineering], 2008, 1 (11), 62-65.
Bondarenko, G. A., Zharkov, P. E. Vintovyye kompressory v sistemakh obespecheniya szhatym vozdukhom [Screw compressors in compressed air supply systems]. Sumy, Izd-vo SumGU. – 2003, 130.
Bondarenko, G. A. Vintovyye vozdushnyye kompressornyye stantsii [Screw air compressor stations]. Sumy, Izd-vo SumGU, 2003, 245.
Kryukov, O.V. Regulirovaniye proizvoditel'nosti gazoperekachivayushchikh agregatov preobrazovatelyami chastoty [Regulation of the performance of gas pumping units frequency converters]. Kompressornaya tekhnika i pnevmatika [Compressors and pneumatics], 2013, 3, 21-24.
Kryukov, O. V. Kompleksnaya optimizatsiya energopotrebleniya agregatov kompressornykh stantsiy [Integrated optimization of energy consumption of compressor station units]. Gazovaya promyshlennost' [Gas industry], 2013, 30-33.
Stogney, V. G., Barracks, A. V. Optimizatsiya rezhimov raboty kompressornykh stantsiy promyshlennykh predpriyatiy: ucheb. posobiye [Optimization of operating modes of compressor stations of industrial enterprises: studies. manual]. Voronezh, Voronezh. politekhn. in-t., 1987, 87.
Kochkin, P. A., Mukhin, I. N. Metody povysheniya effektivnosti raboty kompressornykh stantsiy [Methods to improve the efficiency of compressor stations]. Informatizatsiya i sistemy upravleniya v promyshlennosti [Informatization and control systems in industry], 2009, 3(23).
Zhigulin, I. N. Optimizatsiya raboty kompressornoy stantsii promyshlennogo predpriyatiya. Transport-2014 : trudy mezhd. nauch.-prakt. konf. (22-25 aprelya 2014 g.; Rostov-na-Donu). [Transport-2014: works between. scientific-practical conf. (Rostov-on-Don).]. Rostov-na-Donu: Izd-vo Rostovskiy gosudarstvennyy universitet putey soobshcheniya, 2014, Part.2, 224-226.
Shteynmiller, O. A., Kim, A. N. Staticheskaya i polirezhimnaya optimizatsiya parametrov nasosnogo oborudovaniya sistemy «rayonnaya nasosnaya stantsiya – abonentskaya set'» [Static and multi-mode optimization of the parameters of the pumping equipment of the system “district pumping station - subscriber network”]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of Civil Engineers], 2009, 2 (19), 41-45.
Shteynmiller, O. A. Chislennyye metody resheniya zadachi optimal'nogo sinteza povysitel'nykh sistem podachi i raspredeleniya vody mikrorayona [Numerical methods for solving the problem of optimal synthesis of upgrading water supply and distribution systems in a microdistrict]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of Civil Engineers], 2009, 4 (21), 81-87.
Sumarokov, S. V. Matematicheskoye modelirovaniye sistem vodosnabzheniya [Mathematical modeling of water supply systems]. Novosibirsk, Nauka, 1983, 167.
Turk, V. I. Nasosy i nasosnyye stantsii [Pumps and pumping stations]. Moscow, Stroyizdat, 1976, 304.
Shevelev, F. A., Orlov, G. A. Vodosnabzheniye bol'shikh gorodov zarubezhnykh stran [Water supply of large cities of foreign countries].Moscow, Stroyizdat, 1987, 347.
Shteynmiller, O. A., Kim, A. N. Zadacha optimal'nogo sinteza povysitel'nykh sistem podachi i raspredeleniya vody (SPRV) mikrorayona [The task of optimal synthesis of upgrading water supply and distribution systems (SPRV) of the microdistrict]. Vestnik grazhdanskikh inzhenerov [Bulletin of Civil Engineers], 2009, 1(18), 80-84.
Yevdokimov, A. Minimizatsiya funktsiy i yeye prilozheniye k zadacham avtomatizi-rovannogo upravleniya inzhenernymi setyami [Minimization of functions and its application to the tasks of automated management of engineering networks]. Khar'kov, Vishcha shkola, 1985, 288.
Yevdokimov, A. Optimal'nyye zadachi na inzhenernykh setyakh [Optimal problems on engineering networks]. Khar'kov, Vishcha shkola, 1976, 153.
Kopytin, A. N., Tsarinnik, O. Yu. Sovremennyye podkhody v opredelenii effektivnosti raboty nasosnykh agregatov [Regulation of supercharger performance with a mixed scheme of joint work]. Santekhnika, otopleniye, konditsionirovaniye [Plumbing, heating, air conditioning], 2007, 8, 14-16.
Kostin, V. I. Regulirovaniye proizvoditel'nosti nagnetateley pri smeshannoy skheme sovmestnoy raboty [Regulation of supercharger performance with a mixed scheme of joint work]. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo [News of universities]. Building. Novosibirsk, 2006, 6, 61-64.
Abramov, N. N. Teoriya i metodika rascheta sistem podachi i raspredeleniya vody [Theory and method of calculating water supply and distribution systems]. Moscow, Stroyizdat, 1972, 288.
Sarbu I., Borza I. Energetic optimization of water pumping in distribution systems. Periodica Polytechnica Ser. Mech. Eng., 1998, 42, 2, 141-152.
Gevorkov, L., Vodovozov, V., Lehtla, T., Bakman, I. PLC-based flow rate control system for centrifugal pumps. 56th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia, 2015, doi: 10.1109/RTUCON.2015.7343115
Tamminen, J., Ahonen, T., Kosonen, A., Ahola, J., Tolvanen, J. Variable speed drive-based pressure optimization of a pumping system comprising individual branch flow control elements. 16th European Conference on Power Electronics and Applications, Lappeenranta, Finland, 2014, doi: 10.1109/EPE.2014.6910988.
Annus, I., Uibo, D., Koppel, T. Pumps Energy Consumption Based on New EU Legislation. Procedia Engineering, 2014, 89, 517-524, doi: 10.1016/j.proeng.2014.11.473.
Vodovozov, V., Gevorkov, L., Raud, Z. Circulation centrifugal pump with variable speed drives and minimal electricity consumption. 11th IEEE International Conference on Compatibility, Power Electronics and Power Engineering (CPE-POWERENG), Cadiz, Spain, 2017, doi: 10.1109/CPE.2017.7915193.
Almeida, A. T., Fonseca, P., Falkner, H., Bertoldi, P. Market Transformation of Energy-Efficient Technologies in the EU. Energy Policy, 2003, 31, 563-575, doi: 10.1016/S0301-4215(02)00100-3.
Ahonen, T., Tamminen J., Ahola J., Kestilä J. Frequency-Converter-Based Hybrid Estimation Method for the Centrifugal Pump Operational State. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2012, 59, 4803-4809, doi: 10.1109/TIE.2011.2176692.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Журнал публікує статті згідно з ліцензією Creative Commons Attribution International CC-BY.
