Tự động hóa trạm bơm tăng áp. Chương trình làm việc cơ bản của học phần (môn học) “Vận hành trạm bơm và trạm nén khí” Danh mục luận văn đề xuất

Cơ sở sử dụng năng lượng hiệu quả thiết bị bơm là công việc phối hợp trên mạng, tức là điểm nhiệm vụ phải nằm trong phạm vi hoạt động của đường cong bơm. Việc đáp ứng yêu cầu này cho phép máy bơm hoạt động với hiệu quả và độ tin cậy cao. Điểm làm việc được xác định bởi các đặc tính của máy bơm và hệ thống mà máy bơm được lắp đặt. Trong thực tế, nhiều tổ chức cấp nước phải đối mặt với vấn đề hoạt động kém hiệu quả của thiết bị bơm. Thông thường, hiệu quả trạm bơm hiệu quả thấp hơn đáng kể. máy bơm được cài đặt trên nó.

Các nghiên cứu cho thấy, trung bình, hiệu quả hệ thống bơm là 40%, và 10% máy bơm hoạt động hiệu quả. dưới 10%. Điều này chủ yếu là do quá khổ (lựa chọn máy bơm có giá trị lưu lượng và áp suất lớn hơn yêu cầu cho hoạt động của hệ thống), quy định chế độ vận hành của máy bơm bằng cách sử dụng van tiết lưu (tức là van), hao mòn của thiết bị bơm. Việc lựa chọn một máy bơm có thông số lớn có hai mặt.

Theo quy định, trong các hệ thống cấp nước, lịch trình tiêu thụ nước rất khác nhau tùy thuộc vào thời gian trong ngày, ngày trong tuần, mùa. Đồng thời, trạm phải đảm bảo tiêu thụ nước tối đa ở chế độ bình thường trong thời gian phụ tải cao điểm. Thông thường, nhu cầu cung cấp nước cho nhu cầu của hệ thống chữa cháy được thêm vào điều này. Trong trường hợp không có quy định, máy bơm không thể hoạt động hiệu quả trong toàn bộ phạm vi thay đổi mức tiêu thụ nước.

Việc vận hành máy bơm trong điều kiện lưu lượng yêu cầu thay đổi trong phạm vi rộng dẫn đến thiết bị phần lớn thời gian hoạt động ngoài vùng làm việc, trị số hiệu suất thấp. và tài nguyên thấp. Đôi khi hiệu quả trạm bơm là 8-10%, trong khi hiệu suất máy bơm được cài đặt trên chúng trong phạm vi hoạt động là hơn 70%. Do hoạt động như vậy, người tiêu dùng có quan điểm sai lầm về độ tin cậy và kém hiệu quả của thiết bị bơm. Và với thực tế là một tỷ lệ đáng kể trong số đó được tạo thành từ máy bơm sản xuất trong nước, một huyền thoại nảy sinh về độ tin cậy và kém hiệu quả của máy bơm trong nước. Đồng thời, thực tế cho thấy rằng một số máy bơm trong nước về độ tin cậy và hiệu quả năng lượng không thua kém các loại tương tự tốt nhất trên thế giới. Có nhiều cách để tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng, những cách chính được trình bày trong Bảng 1.

Bảng 1. Các phương pháp giảm tiêu thụ năng lượng của hệ thống bơm

Hiệu quả của một hoặc một phương pháp điều chỉnh khác phần lớn được xác định bởi các đặc điểm của hệ thống và lịch trình thay đổi của nó theo thời gian. Trong mỗi trường hợp, cần phải đưa ra quyết định tùy thuộc vào các tính năng cụ thể của điều kiện hoạt động. Ví dụ, quy định rộng rãi gần đây của máy bơm bằng cách thay đổi tần số có thể không phải lúc nào cũng dẫn đến giảm mức tiêu thụ năng lượng. Đôi khi điều này phản tác dụng. Việc sử dụng bộ điều khiển tần số có tác dụng lớn nhất khi máy bơm hoạt động trên mạng có thành phần động của đặc tính chiếm ưu thế, tức là. tổn thất trong đường ống và van ngắt và điều khiển. Việc sử dụng điều khiển theo tầng bằng cách bật và tắt số lượng máy bơm cần thiết được lắp đặt song song có tác dụng lớn nhất khi làm việc trong các hệ thống có thành phần chủ yếu là tĩnh.

Do đó, yêu cầu ban đầu chính để thực hiện các biện pháp giảm tiêu thụ năng lượng là các đặc tính của hệ thống và sự thay đổi của nó theo thời gian. Vấn đề chính trong việc phát triển các biện pháp tiết kiệm năng lượng có liên quan đến thực tế là tại các cơ sở hiện có, các tham số mạng hầu như không được biết và khác rất nhiều so với thiết kế. Sự khác biệt có liên quan đến sự thay đổi các tham số mạng do ăn mòn đường ống, sơ đồ cấp nước, lượng nước tiêu thụ, v.v.

Để xác định các chế độ vận hành thực tế của máy bơm và các thông số mạng, cần phải đo trực tiếp tại cơ sở bằng cách sử dụng thiết bị đo và kiểm soát đặc biệt, tức là. tiến hành kiểm toán kỹ thuật hệ thống thủy lực. Để thực hiện thành công các biện pháp nhằm cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng của thiết bị đã lắp đặt, cần phải có thông tin đầy đủ nhất có thể về hoạt động của máy bơm và tính đến nó trong tương lai. Nói chung, có một số giai đoạn kế tiếp cụ thể của việc kiểm tra thiết bị bơm.
1. Thu thập thông tin sơ bộ về thành phần của thiết bị được lắp đặt tại cơ sở, bao gồm. thông tin về quy trình công nghệ sử dụng máy bơm (trạm của thang máy thứ nhất, thứ hai, thứ ba, v.v.)
2. Làm rõ tại chỗ thông tin nhận được trước đó về thành phần của thiết bị được lắp đặt, khả năng thu thập dữ liệu bổ sung, sự sẵn có của các dụng cụ đo lường, hệ thống điều khiển, v.v. Lập kế hoạch sơ bộ cho thử nghiệm.
3. Xét nghiệm tại cơ sở.
4. Xử lý và đánh giá kết quả.
5. Lập báo cáo nghiên cứu khả thi cho Các tùy chọn khác nhau hiện đại hóa.

Bảng 2. Nguyên nhân làm tăng tiêu thụ năng lượng và biện pháp giảm thiểu

Cơm. 1. Hoạt động của máy bơm trên mạng có thành phần tĩnh chiếm ưu thế có điều chỉnh tần số

Cơm. 2. Hoạt động của máy bơm trên mạng có tổn thất ma sát chủ yếu với điều chỉnh tần số

Trong lần truy cập đầu tiên vào trang web, có thể xác định "có vấn đề", về mức tiêu thụ năng lượng, máy bơm. Bảng 2 cho thấy các dấu hiệu chính có thể cho thấy hoạt động kém hiệu quả của thiết bị bơm và các biện pháp điển hình có thể khắc phục tình trạng này, cho biết thời gian hoàn vốn gần đúng cho các biện pháp tiết kiệm năng lượng.

Theo kết quả của thử nghiệm, cần thu được các thông tin sau:
1. Đặc điểm của hệ thống và sự thay đổi của nó theo thời gian (biểu đồ hàng giờ, hàng ngày, hàng tuần).
2. Xác định đặc tính thực tế của máy bơm. Xác định các chế độ vận hành của bơm cho từng chế độ đặc trưng (chế độ dài nhất, lưu lượng lớn nhất, nhỏ nhất).

Việc đánh giá việc áp dụng các phương án hiện đại hóa khác nhau và phương pháp điều chỉnh được thực hiện trên cơ sở tính toán chi phí vòng đời (LCC) của thiết bị. Phần chính trong chi phí vòng đời của bất kỳ hệ thống bơm nào là chi phí điện. Do đó, ở giai đoạn đánh giá sơ bộ các phương án khác nhau, cần sử dụng tiêu chí công suất cụ thể, tức là. công suất tiêu thụ của thiết bị bơm, liên quan đến tốc độ dòng chảy đơn vị của chất lỏng được bơm.

kết luận:
Trước hết, các nhiệm vụ giảm tiêu thụ năng lượng của thiết bị bơm được giải quyết bằng cách đảm bảo hoạt động phối hợp của máy bơm và hệ thống. Vấn đề tiêu thụ năng lượng quá mức của các hệ thống bơm đang vận hành có thể được giải quyết thành công bằng cách nâng cấp để đáp ứng yêu cầu này.

Đổi lại, bất kỳ hoạt động hiện đại hóa nào cũng phải dựa trên dữ liệu đáng tin cậy về hoạt động của thiết bị bơm và đặc điểm của hệ thống. Trong mỗi trường hợp, cần phải xem xét một số tùy chọn và như một công cụ để chọn tùy chọn tốt nhất, hãy sử dụng phương pháp ước tính chi phí vòng đời của thiết bị bơm.

Alexander Kostyuk, Ứng viên Khoa học Vật lý và Toán học, Giám đốc Chương trình Máy bơm Nước;
Olga Dibrova, kỹ sư;
Sergey Sokolov, kỹ sư trưởng. Công ty TNHH "MC" Tập đoàn HMS

1. Tổng quan phân tích cơ sở lý thuyết bơm, thiết bị bơm và công nghệ giải bài toán tạo và tăng áp trong hệ thống cấp và phân phối nước (WDS).

1.1. máy bơm. Phân loại, các thông số và khái niệm cơ bản. Trình độ kỹ thuật của thiết bị bơm hiện đại.

1.1.1. Các thông số cơ bản và phân loại máy bơm.

1.1.2. Thiết bị bơm để tăng áp lực trong cấp nước.,

1.1.3. Tổng quan về những đổi mới và cải tiến trong máy bơm từ quan điểm thực hành ứng dụng của chúng.

1.2. Công nghệ sử dụng bộ tăng áp trong SPRV.

1.2.1. Trạm bơm của hệ thống cấp nước. Phân loại.

1.2.2. Các sơ đồ và phương pháp chung để điều chỉnh hoạt động của máy bơm với áp suất tăng dần.

1.2.3. Tối ưu hóa hiệu suất quạt gió: kiểm soát tốc độ và sức mạnh tổng hợp.

1.3. Các vấn đề cung cấp áp lực trong mạng lưới cấp nước bên ngoài và bên trong.

1.4. Kết luận nhưng chương.

2. Đảm bảo áp lực yêu cầu trong mạng lưới cấp nước bên ngoài và bên trong. Tăng cường các thành phần SPRS cấp quận, huyện và mạng nội bộ.

2.1. Hướng phát triển chung trong thực tiễn sử dụng thiết bị bơm tăng áp trong mạng lưới cấp nước.

2.2. Các vấn đề cung cấp áp lực cần thiết trong mạng lưới cấp nước.

2.2.1. một mô tả ngắn gọn về XUÂN (trên ví dụ về St. Petersburg).

2.2.2. Kinh nghiệm giải quyết vấn đề tăng áp mạng cấp huyện, quý.

2.2.3. Các tính năng của các vấn đề tăng áp lực trong các mạng nội bộ.

2.3. Tuyên bố về vấn đề tối ưu hóa các thành phần thúc đẩy

SPRS cấp quận, huyện, mạng nội bộ.

2.4. kết luận chương.

3. Mô hình toán tối ưu hóa thiết bị bơm ở mức ngoại vi của SPRS.

3.1. Tối ưu hóa tĩnh các thông số thiết bị bơm ở cấp huyện, hàng quý và mạng lưới nội bộ.

3.1.1. mô tả chung cấu trúc mạng lưới cấp nước huyện trong việc giải các bài toán tổng hợp tối ưu.

3.1.2. Giảm thiểu chi phí năng lượng cho một chế độ tiêu thụ nước.

3.2. Tối ưu hóa các thông số của thiết bị bơm ở cấp độ ngoại vi của hệ thống cấp nước khi thay đổi chế độ tiêu thụ nước.

3.2.1. Mô hình hóa đa chế độ trong bài toán giảm thiểu chi phí năng lượng (các cách tiếp cận chung).

3.2.2. Giảm thiểu chi phí năng lượng với khả năng kiểm soát tốc độ (tốc độ bánh xe) của bộ siêu nạp.

3.2.3. Giảm thiểu chi phí năng lượng trong trường hợp điều chỉnh tần số theo tầng (điều khiển).

3.3. Mô hình mô phỏng để tối ưu hóa các thông số của thiết bị bơm ở cấp độ ngoại vi của PRS.

3.4. kết luận chương.

4". Các phương pháp số giải bài toán tối ưu các thông số của thiết bị bơm.

4.1. Dữ liệu ban đầu cho việc giải các bài toán tối ưu tổng hợp.

4.1.1. Nghiên cứu chế độ tiêu thụ nước bằng phương pháp phân tích chuỗi thời gian.

4.1.2. Xác định tính đều đặn của chuỗi thời gian tiêu thụ nước.

4.1.3. Tần suất phân bổ chi phí và hệ số tiêu thụ nước không đồng đều.

4.2. Biểu diễn phân tích hiệu suất của thiết bị bơm.

4.2.1. Mô hình hóa hiệu suất của từng máy thổi khí

4.2.2. Xác định các đặc tính hiệu suất của máy thổi trong thành phần của trạm bơm.

4.3. Tìm hàm mục tiêu tối ưu.

4.3.1. Tìm kiếm tối ưu bằng phương pháp gradient.

4.3.2. Kế hoạch Hà Lan sửa đổi.

4.3.3. Thực hiện thuật toán tối ưu hóa trên máy tính.

4.4. kết luận chương.

5. Hiệu quả so sánh của các thành phần tăng cường của PDS dựa trên đánh giá chi phí vòng đời sử dụng MIC để đo lường tham số).

5.1. Phương pháp đánh giá hiệu quả so sánh của các thành phần tăng cường trong các khu vực ngoại vi của SPWS.

5.1.1. Chi phí vòng đời của thiết bị bơm.

5.1.2. Tiêu chí để giảm thiểu tổng chi phí chiết khấu để đánh giá hiệu quả của các thành phần gia tăng của PDS.

5.1.3. Hàm mục tiêu của mô hình cấp tốc để tối ưu hóa các tham số của thiết bị bơm ở cấp độ ngoại vi của PDS.

5.2. Tối ưu hóa các thành phần tăng cường trong các phần ngoại vi của hệ thống cấp nước trong quá trình tái thiết và hiện đại hóa.

5.2.1. Hệ thống điều khiển cấp nước sử dụng tổ hợp đo lường di động MIK.

5.2.2. Đánh giá của chuyên gia về kết quả đo các thông số thiết bị bơm của PNS bằng MIC.

5.2.3. Mô hình mô phỏng chi phí vòng đời của thiết bị bơm PNS dựa trên dữ liệu kiểm toán tham số.

5.3. Vấn đề tổ chức thực hiện các giải pháp tối ưu hóa (quy định cuối cùng).

5.4. kết luận chương.

Danh mục đề xuất luận án

• Các phương pháp tiết kiệm năng lượng để lựa chọn các tham số và tối ưu hóa việc điều khiển một nhóm máy thổi cánh trong các quy trình công nghệ không cố định 2008, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật Nikolaev, Valentin Georgievich

• Các phương pháp tiết kiệm năng lượng điều khiển chế độ vận hành của các tổ máy bơm hệ thống cấp nước và vệ sinh môi trường 2010, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật Nikolaev, Valentin Georgievich

• Hoàn thiện phương pháp tính toán hệ thống cấp và phân phối nước trong điều kiện đa chế độ và thông tin ban đầu không đầy đủ 2005, tiến sĩ khoa học kỹ thuật Karambirov, Sergey Nikolaevich

• Điều khiển tự động các dòng vật liệu trong các hệ thống hỗ trợ sự sống kỹ thuật 1999, ứng cử viên khoa học kỹ thuật Abdulkhanov, Nail Nazymovich

• Phát triển các mô hình chẩn đoán cấu trúc và chức năng để tối ưu hóa hệ thống cấp và phân phối nước 2006, ứng cử viên khoa học kỹ thuật Selivanov, Andrey Sergeevich

Giới thiệu về luận án (phần tóm tắt) về chủ đề "Tối ưu hóa các trạm bơm của hệ thống cấp nước cấp quận, huyện và mạng lưới nội bộ"

luận văn tương tự thuộc chuyên ngành “Cấp nước, thoát nước, xây dựng hệ thống bảo vệ nguồn nước”, mã VAK 05.23.04

• Phát triển các phương pháp chẩn đoán và quản lý vận hành hệ thống cấp và phân phối nước (WDS) trong điều kiện khẩn cấp 2002, ứng cử viên khoa học kỹ thuật Zaiko, Vasily Alekseevich

• Thực nghiệm và mô phỏng số các quá trình nhất thời trong mạng lưới cấp nước tuần hoàn 2010, ứng cử viên khoa học kỹ thuật Likhanov, Dmitry Mikhailovich

• Phân tích, chẩn đoán kỹ thuật và cải tạo hệ thống cấp và phân phối nước theo nguyên lý tương đương năng lượng 2002, Tiến sĩ Khoa học Kỹ thuật Shcherbakov, Vladimir Ivanovich

• Hoàn thiện phương pháp tính toán thủy lực hệ thống cấp và phân phối nước 1981, ứng cử viên khoa học kỹ thuật Karimov, Rauf Khafizovich

• Điều chỉnh tiết kiệm năng lượng chế độ vận hành của các công trình thoát nước chính của mỏ và mỏ bằng truyền động điện 2010, Ứng viên Khoa học Kỹ thuật Bochenkov, Dmitry Alexandrovich

kết luận luận văn về chủ đề "Cấp nước, thoát nước, xây dựng hệ thống bảo vệ nguồn nước", Steinmiller, Oleg Adolfovich

Danh mục tài liệu tham khảo phục vụ nghiên cứu luận văn ứng cử viên khoa học kỹ thuật Steinmiller, Oleg Adolfovich, 2010

Xin lưu ý những điều trên văn bản khoa họcđược đăng để xem xét và thu được thông qua công nhận văn bản gốc của các luận án (OCR). Trong kết nối này, chúng có thể chứa các lỗi liên quan đến sự không hoàn hảo của các thuật toán nhận dạng. Không có lỗi như vậy trong các tệp PDF luận văn và tóm tắt mà chúng tôi cung cấp.

Việc hoàn thành nhiệm vụ này dựa trên việc thực hiện các thử nghiệm quy mô đầy đủ của các đơn vị bơm, được thực hiện trên cơ sở phương pháp chẩn đoán trạm bơm đã phát triển, được thể hiện trong hình. 14.
Để tối ưu hóa hoạt động của các tổ máy bơm, cần xác định hiệu suất và mức tiêu thụ điện cụ thể của chúng bằng các thử nghiệm toàn diện của các tổ máy bơm, điều này sẽ giúp đánh giá hiệu quả kinh tế của trạm bơm.
Sau đó định nghĩa về hiệu quả các đơn vị bơm được xác định bởi hiệu quả của trạm bơm, từ đó dễ dàng tiến hành lựa chọn nhất chế độ tiết kiệm hoạt động của các đơn vị bơm, có tính đến sự cố
tốc độ nạp trạm, kích thước tiêu chuẩn lắp đặt máy bơm và số lượng cho phép bao gồm và hủy kích hoạt của chúng.
Lý tưởng nhất là để xác định hiệu quả của trạm bơm, bạn có thể sử dụng dữ liệu thu được
các phép đo trực tiếp trong quá trình thử nghiệm quy mô đầy đủ của các đơn vị bơm, trong đó cần thực hiện các thử nghiệm quy mô đầy đủ tại 10-20 điểm phân phối trong phạm vi hoạt động của máy bơm ở các giá trị mở van khác nhau (từ 0 đến 100%) .
Khi thực hiện các thử nghiệm toàn diện của máy bơm, nên đo tốc độ quay của bánh công tác, đặc biệt là khi có bộ điều khiển tần số, vì tần số hiện tại tỷ lệ thuận với tốc độ động cơ.
Theo kết quả kiểm tra, các đặc điểm thực tế được xây dựng cho những máy bơm đặc biệt này.
Sau khi xác định hiệu quả của các đơn vị bơm riêng lẻ, hiệu quả của toàn bộ trạm bơm được tính toán, cũng như sự kết hợp kinh tế nhất của các đơn vị bơm hoặc chế độ hoạt động của chúng.
Để đánh giá các đặc tính của mạng, bạn có thể sử dụng dữ liệu hạch toán tự động chi phí và áp lực cho các ống dẫn nước chính ở đầu ra của trạm.
Một ví dụ về việc điền vào các biểu mẫu để thử nghiệm hiện trường của một đơn vị bơm được trình bày trong Phụ lục. 4, biểu đồ hiệu suất thực tế của máy bơm - trong Ứng dụng. 5.
Ý nghĩa hình học của việc tối ưu hóa hoạt động của trạm bơm nằm ở việc lựa chọn máy bơm làm việc đáp ứng chính xác nhất nhu cầu của mạng lưới phân phối (tốc độ dòng chảy, cột áp) trong khoảng thời gian được xem xét (Hình 15).
Kết quả của công việc này là giảm mức tiêu thụ điện từ 5-15%, tùy thuộc vào quy mô của trạm, số lượng và kích cỡ của máy bơm được lắp đặt, cũng như tính chất tiêu thụ nước.

Nguồn: Zakharevich, M. B. Cải thiện độ tin cậy của hệ thống cấp nước dựa trên việc giới thiệu các hình thức tổ chức vận hành và xây dựng an toàn: sách giáo khoa. phụ cấp. 2011(nguyên bản)

Xem thêm về chủ đề Nâng cao hiệu quả trạm bơm:

1. Zakharevich, M. B. / M. B. Zakharevich, A. N. Kim, A. Yu. Martyanova; SPbEASU - SPb., 2011. - 6 Nâng cao độ tin cậy của hệ thống cấp nước trên cơ sở giới thiệu các hình thức tổ chức vận hành và xây dựng an toàn: SGK. phụ cấp, 2011

Tối ưu hóa thiết bị bơm tăng áp trong hệ thống cấp nước

Tiến sĩ O. A. Steinmiller, CEO Promenergo CJSC

Các vấn đề về cung cấp áp lực trong mạng lưới cấp nước của các thành phố của Nga, theo quy định, là đồng nhất. Tình trạng của các mạng chính dẫn đến nhu cầu giảm áp suất, do đó nảy sinh nhiệm vụ bù áp suất giảm ở cấp quận, huyện và mạng nội bộ. Sự phát triển của các thành phố và sự gia tăng chiều cao của các ngôi nhà, đặc biệt là trong trường hợp các tòa nhà được nén chặt, đòi hỏi phải cung cấp áp suất cần thiết cho người tiêu dùng mới, bao gồm cả việc trang bị các đơn vị bơm tăng áp (PPU) cho các tòa nhà cao tầng (EPE). Việc lựa chọn máy bơm như một phần của trạm bơm tăng áp (PSS) được thực hiện có tính đến triển vọng phát triển, các thông số lưu lượng và cột áp được đánh giá quá cao. Người ta thường đưa máy bơm đến các đặc tính cần thiết bằng van tiết lưu, dẫn đến tiêu thụ quá nhiều điện năng. Máy bơm không được thay thế kịp thời, hầu hết hoạt động với hiệu suất thấp. Sự hao mòn của thiết bị đã làm trầm trọng thêm nhu cầu tái thiết PNS để tăng hiệu quả và độ tin cậy.

Sự kết hợp của các yếu tố này dẫn đến nhu cầu xác định các tham số tối ưu của PNS với các hạn chế hiện có đối với áp suất đầu vào, trong các điều kiện không chắc chắn và tốc độ dòng chảy thực tế không đồng đều. Khi giải quyết vấn đề như vậy, các câu hỏi đặt ra là kết hợp hoạt động tuần tự của các nhóm máy bơm và hoạt động song song của các máy bơm được kết hợp trong một nhóm, cũng như kết hợp hoạt động của các máy bơm được kết nối song song với ổ đĩa biến tần (VFD) và cuối cùng là , việc lựa chọn thiết bị cung cấp các thông số cần thiết của một hệ thống cụ thể. Những thay đổi đáng kể trong những năm gần đây trong cách tiếp cận lựa chọn thiết bị bơm cần được tính đến - cả về việc loại bỏ sự dư thừa và về trình độ kỹ thuật của thiết bị hiện có.

Mức độ liên quan cụ thể của những vấn đề này được xác định bởi tầm quan trọng ngày càng tăng của việc giải quyết các vấn đề về hiệu quả năng lượng, điều này đã được khẳng định trong Luật Liên bang của Liên bang Nga ngày 23 tháng 11 năm 2009 Số 261-FZ "Về Tiết kiệm Năng lượng và Hiệu quả Năng lượng và về các Sửa đổi đối với Một số đạo luật lập pháp của Liên bang Nga".

Việc luật này có hiệu lực đã trở thành chất xúc tác cho sự nhiệt tình rộng rãi đối với các giải pháp tiêu chuẩn để giảm mức tiêu thụ năng lượng mà không cần đánh giá hiệu quả và tính khả thi của chúng ở một nơi thực hiện cụ thể. Một trong những giải pháp như vậy cho các công ty tiện ích là trang bị VFD cho các thiết bị bơm hiện có trong hệ thống cấp và phân phối nước, thường bị hao mòn về mặt đạo đức và thể chất, có các đặc tính quá mức và được vận hành mà không tính đến các chế độ thực tế.

Việc phân tích các kết quả kinh tế và kỹ thuật của bất kỳ kế hoạch hiện đại hóa (tái thiết) nào cũng đòi hỏi thời gian và trình độ của nhân viên. Thật không may, các nhà lãnh đạo của hầu hết các công ty cấp nước thành phố đều thiếu cả hai, khi trong điều kiện thiếu kinh phí liên tục, họ phải nhanh chóng sử dụng các khoản tiền thần kỳ thu được được phân bổ cho “tái thiết bị” kỹ thuật.

Do đó, nhận thấy quy mô của việc giới thiệu VFD một cách thiếu suy nghĩ trên máy bơm của hệ thống cấp nước tăng áp, tác giả đã quyết định trình bày vấn đề này để thảo luận rộng rãi hơn bởi các chuyên gia liên quan đến các vấn đề cấp nước.

Các thông số chính của máy bơm (máy thổi), xác định phạm vi thay đổi trong chế độ vận hành của trạm bơm (PS) và FPU, thành phần của thiết bị, tính năng thiết kế và các chỉ tiêu kinh tế là áp suất, lưu lượng, công suất và hiệu suất (COP). Đối với các nhiệm vụ tăng áp suất trong nguồn cấp nước, điều quan trọng là phải kết nối các thông số chức năng của máy thổi (lưu lượng, áp suất) với các nguồn điện:

trong đó p là khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3; d - gia tốc rơi tự do, m/s2;

O - lưu lượng bơm, m3/s; H - đầu bơm, m; Р - áp suất bơm, Pa; N1, N - công suất hữu ích và công suất bơm (đến bơm thông qua truyền động từ động cơ), W; Nb N2 - công suất động cơ đầu vào (tiêu thụ) và đầu ra (được cấp để truyền).

Hiệu suất của máy bơm n h có tính đến tất cả các loại tổn thất (thủy lực, thể tích và cơ học) liên quan đến việc máy bơm chuyển đổi năng lượng cơ học của động cơ thành năng lượng của chất lỏng chuyển động. Để đánh giá cụm máy bơm với động cơ, hiệu quả của đơn vị na được xem xét, xác định tính khả thi của hoạt động khi các thông số vận hành (áp suất, lưu lượng, công suất) thay đổi. Giá trị của hiệu quả và bản chất của sự thay đổi của nó về cơ bản được xác định bởi mục đích của máy bơm và các tính năng thiết kế.

Sự đa dạng trong thiết kế của máy bơm là rất lớn. Dựa trên sự phân loại đầy đủ và hợp lý được áp dụng ở Nga, dựa trên sự khác biệt về nguyên tắc hoạt động, trong nhóm máy bơm động lực học, chúng tôi chọn ra máy bơm cánh gạt được sử dụng trong các cơ sở cấp thoát nước. Máy bơm cánh gạt cung cấp dòng chảy trơn tru và liên tục với hiệu suất cao, đủ độ tin cậy và độ bền. Hoạt động của máy bơm cánh gạt dựa trên sự tương tác lực giữa các cánh của bánh công tác với dòng chảy xung quanh chất lỏng được bơm, sự khác biệt trong cơ chế tương tác do thiết kế dẫn đến sự khác biệt về hiệu suất hoạt động của máy bơm cánh gạt, được chia theo hướng dòng chảy thành ly tâm (radial), chéo và hướng trục (axial).

Có tính đến bản chất của các nhiệm vụ đang được xem xét, máy bơm ly tâm được quan tâm nhiều nhất, trong đó, khi bánh công tác quay, mỗi phần chất lỏng có khối lượng m nằm trong rãnh giữa các cánh ở khoảng cách r so với trục của trục sẽ được chịu tác dụng của lực ly tâm Fu:

trong đó w là vận tốc góc của trục, rad./s.

Phương pháp điều chỉnh các thông số vận hành của máy bơm

Bảng 1

tốc độ n và đường kính bánh công tác D càng lớn.

Các thông số chính của máy bơm - lưu lượng Q, cột áp R, công suất N, hiệu suất I] và tốc độ p - có mối quan hệ nhất định, được phản ánh trong các đường cong đặc trưng. Đặc tính (đặc tính năng lượng) của máy bơm là sự phụ thuộc được biểu thị bằng đồ thị của các chỉ số năng lượng chính vào nguồn cung cấp (ở tốc độ bánh công tác không đổi, độ nhớt và mật độ của môi trường ở đầu vào của máy bơm), xem hình. 1.

Đường đặc tính chính của máy bơm (đặc tính vận hành, đường cong vận hành) là biểu đồ về sự phụ thuộc của cột áp do máy bơm phát triển vào lưu lượng H \u003d f (Q) ở tốc độ không đổi n \u003d const. Giá trị cực đại của hiệu suất qmBX tương ứng với lưu lượng Qp và cột áp Hp tại điểm vận hành tối ưu P đặc điểm Q-H(Hình 1-1).

Nếu đặc tính chính có nhánh tăng dần (Hình 1-2) - khoảng từ Q \u003d 0 đến 2b, thì nó được gọi là nhánh tăng dần và khoảng đó là vùng hoạt động không ổn định với nguồn cấp dữ liệu thay đổi đột ngột , kèm theo tiếng ồn mạnh và búa nước. Đặc tính không có nhánh tăng được gọi là ổn định (Hình 1-1), chế độ hoạt động ổn định tại mọi điểm của đường cong. "Một đường cong ổn định là cần thiết khi cần sử dụng hai hoặc nhiều máy bơm cùng một lúc" điều này có ý nghĩa kinh tế trong các ứng dụng bơm. Hình dạng của đặc tính chính phụ thuộc vào hệ số tốc độ của máy bơm ns - nó càng lớn thì đường cong càng dốc.

Với đặc tính phẳng ổn định, cột áp bơm ít thay đổi khi lưu lượng thay đổi. Máy bơm có đặc tính phẳng là cần thiết trong các hệ thống ở áp suất không đổi, cần có sự điều chỉnh rộng rãi của nguồn cung cấp, tương ứng với nhiệm vụ tăng áp suất ở các phần cuối của mạng lưới cấp nước

Trên PNS hàng quý, cũng như trong PNU của các giao dịch hoán đổi địa phương. Đối với phần làm việc của đặc tính Q-H, sự phụ thuộc là phổ biến:

trong đó a, b là các hệ số không đổi được chọn (a>>0, b>>0) cho một máy bơm nhất định trong đặc tính Q-H, có dạng bậc hai.

Các máy bơm được kết nối nối tiếp và song song. Khi được lắp nối tiếp, tổng cột áp (áp suất) lớn hơn tổng áp suất phát triển của mỗi máy bơm. Cài đặt song song cung cấp nhiều lưu lượng hơn so với từng máy bơm riêng biệt. Các đặc điểm chung và các mối quan hệ cơ bản cho từng phương pháp được thể hiện trong hình. 2.

Khi một máy bơm có đặc tính Q-H đang hoạt động trên hệ thống đường ống (ống dẫn liền kề và mạng lưới xa hơn), áp suất cần thiết để vượt qua lực cản thủy lực của hệ thống - tổng điện trở của các phần tử riêng lẻ chống lại dòng chảy, cuối cùng ảnh hưởng đến áp suất lỗ vốn. Nói chung, người ta có thể nói:

trong đó ∆H - tổn thất đầu trên một phần tử (phần) của hệ thống, m; Q - tốc độ dòng chất lỏng đi qua phần tử này (phần), m3/s; k - hệ số tổn thất đầu, tùy thuộc vào loại phần tử (phần) của hệ thống, C2 / M5

Đặc điểm của hệ thống là sự phụ thuộc của lực cản thủy lực vào dòng chảy. Hoạt động chung của máy bơm và mạng được đặc trưng bởi điểm cân bằng vật chất và năng lượng (điểm giao nhau của các đặc tính của hệ thống và máy bơm) - điểm (chế độ) làm việc có tọa độ (Q, i / i) , tương ứng với lưu lượng và áp suất hiện tại khi bơm hoạt động trên hệ thống (Hình 3) .

Có hai loại hệ thống: đóng và mở. TRONG hệ thống khép kín(sưởi ấm, điều hòa không khí, v.v.) thể tích chất lỏng không đổi, máy bơm cần thiết để vượt qua lực cản thủy lực của các bộ phận (đường ống, thiết bị) với chuyển động cần thiết về mặt công nghệ của chất mang trong hệ thống.

Đặc trưng của hệ là một parabol có đỉnh (Q, H) = (0, 0).

Hệ thống mở được quan tâm trong cấp nước, vận chuyển chất lỏng từ điểm này đến điểm khác, trong đó máy bơm cung cấp áp suất cần thiết tại các điểm phân tích, khắc phục tổn thất do ma sát trong hệ thống. Rõ ràng từ các đặc điểm của hệ thống là tốc độ dòng chảy càng thấp thì tổn thất do ma sát của ANT và theo đó là mức tiêu thụ điện năng càng thấp.

Có hai loại hệ thống mở: với một máy bơm bên dưới điểm phân tích cú pháp và bên trên điểm phân tích cú pháp. Hãy xem xét một hệ thống mở loại 1 (Hình 3). Để cung cấp từ bể số 1 ở vạch 0 (bể dưới) đến bể trên số 2 (bể trên), máy bơm phải cung cấp chiều cao nâng hình học H và bù cho tổn thất ma sát phụ thuộc vào dòng chảy của AHT.

đặc tính hệ thống

Parabol có tọa độ (0;∆Н, ).

Trong một hệ thống mở loại 2 (Hình 4)

nước dưới ảnh hưởng của chênh lệch độ cao (H1) được đưa đến người tiêu dùng mà không cần máy bơm. Chênh lệch độ cao giữa mức chất lỏng hiện tại trong bể và điểm phân tích (H1) cung cấp một tốc độ dòng chảy nhất định Qr. Áp suất do chênh lệch độ cao không đủ để cung cấp tốc độ dòng chảy cần thiết (Q). Do đó bơm phải thêm một cột áp H1 để khắc phục hoàn toàn tổn thất ma sát ∆H1 Đặc tính của hệ là một parabol có điểm đầu là (0; -H1). Tốc độ dòng chảy phụ thuộc vào mức trong bể - khi nó giảm, chiều cao H giảm, đặc tính hệ thống dịch chuyển lên trên và tốc độ dòng chảy giảm. Hệ thống phản ánh vấn đề thiếu áp suất đầu vào trong mạng (áp suất tương đương với R) để đảm bảo cung cấp lượng nước cần thiết cho tất cả người tiêu dùng với áp suất cần thiết.

nhu cầu của hệ thống thay đổi theo thời gian (đặc tính của hệ thống thay đổi), câu hỏi đặt ra là điều chỉnh các thông số của máy bơm để đáp ứng các yêu cầu hiện tại. Tổng quan về các phương pháp thay đổi thông số máy bơm được đưa ra trong Bảng. 1.

Với điều khiển cuộn cảm và điều khiển bỏ qua, có thể xảy ra cả việc giảm và tăng mức tiêu thụ điện năng (tùy thuộc vào đặc tính công suất máy bơm ly tâm và vị trí của các điểm vận hành trước và sau hành động điều khiển). Trong cả hai trường hợp, hiệu quả cuối cùng đều giảm đáng kể, mức tiêu thụ điện năng tương đối trên mỗi đơn vị cung cấp cho hệ thống tăng lên và xảy ra tình trạng mất năng lượng không hiệu quả. Phương pháp điều chỉnh đường kính cánh quạt có một số ưu điểm đối với các hệ thống có đặc tính ổn định, trong khi việc cắt (hoặc thay thế) cánh quạt cho phép bạn đưa máy bơm về chế độ vận hành tối ưu mà không tốn chi phí ban đầu đáng kể và hiệu suất giảm nhẹ. Tuy nhiên, phương pháp này không thể áp dụng nhanh chóng khi điều kiện tiêu thụ và theo đó là nguồn cung thay đổi liên tục và đáng kể trong quá trình hoạt động. Ví dụ: khi “lắp đặt máy bơm nước cung cấp nước trực tiếp vào mạng lưới (trạm bơm của thang máy thứ 2, thứ 3, trạm bơm, v.v.)” và khi nào nên điều chỉnh tần số một ổ điện sử dụng bộ biến tần hiện tại (FCT), cung cấp sự thay đổi tốc độ quay của bánh công tác (tốc độ bơm).

Dựa vào định luật tỷ lệ (công thức quy đổi) có thể xây dựng một số đặc tính của bơm trong khoảng thay đổi tốc độ quay từ một đặc tính Q-H (Hình 5-1). Phép tính lại tọa độ (QA1, HA) của một điểm A nào đó thuộc đặc tính Q-H, diễn ra ở tốc độ định mức N, đối với tần số n1

n2.... ni, sẽ dẫn đến các điểm A1, A2.... Ai thuộc các đặc trưng tương ứng Q-H1 Q-H2...., Q-Hi

(Hình 5-1). A1, A2, Ai -, tạo thành cái gọi là parabola của các chế độ tương tự với một đỉnh ở gốc, được mô tả bởi phương trình:

Một hình parabol của các chế độ tương tự là quỹ tích của các điểm xác định, ở các tốc độ (tốc độ) khác nhau, các chế độ vận hành của máy bơm, tương tự như chế độ tại điểm A. Tính toán lại điểm B của đặc tính Q-H ở tốc độ quay Nđến tần số n1 n2 ni, sẽ cho điểm B1, B2, Bí xác định parabol tương ứng của các chế độ tương tự (0B1 B) (Hình 5-1).

Dựa trên vị trí ban đầu (khi rút ra cái gọi là công thức tính toán lại) về sự bình đẳng giữa hiệu quả tự nhiên và mô hình, người ta cho rằng mỗi parabol của các chế độ như vậy là một đường hiệu quả không đổi. Quy định này là cơ sở cho việc sử dụng VFD trong các hệ thống bơm, được nhiều người coi là cách duy nhất để tối ưu hóa các chế độ vận hành của các trạm bơm. Trên thực tế, với VFD, máy bơm không duy trì hiệu suất không đổi ngay cả trên các hình parabol ở các chế độ như vậy, vì khi tốc độ quay n tăng, tốc độ dòng chảy tăng và tỷ lệ với bình phương tốc độ, tổn thất thủy lực trong đường dẫn dòng chảy của máy bơm. Mặt khác, tổn thất cơ học rõ rệt hơn ở tốc độ thấp, khi công suất bơm thấp. Hiệu suất đạt cực đại tại giá trị tính toán của tốc độ quay n0. Với những người khác N, nhỏ hơn hoặc lớn hơn n0, hiệu suất bơm sẽ giảm khi độ lệch tăng N từ n0. Có tính đến bản chất của sự thay đổi hiệu quả với sự thay đổi tốc độ, đánh dấu các điểm Q-H1, Q-H2, Q-Hi với các giá trị hiệu quả bằng nhau và kết nối chúng bằng các đường cong, chúng ta thu được như vậy- được gọi là đặc tính vạn năng (Hình 5-2), xác định hoạt động của máy bơm ở tốc độ, hiệu suất và công suất bơm có thể thay đổi đối với bất kỳ điểm vận hành nào.

Ngoài việc giảm hiệu suất của máy bơm, cần tính đến việc giảm hiệu suất của động cơ do hoạt động của biến tần, có hai thành phần: thứ nhất là tổn thất bên trong bộ biến tần và thứ hai là tổn thất sóng hài trong động cơ điện được điều chỉnh (do sự không hoàn hảo của sóng dòng điện hình sin trong VFD). Hiệu quả của biến tần hiện đại ở tần số danh định Dòng điện xoay chiều là 95-98%, với tần số của dòng điện đầu ra giảm chức năng, hiệu suất của bộ biến tần giảm (Hình 5-3).

Tổn thất trong động cơ do sóng hài do VFD tạo ra (từ 5 đến 10%) dẫn đến làm nóng động cơ và suy giảm hiệu suất tương ứng, do đó, hiệu suất của động cơ giảm thêm 0,5-1%.

Một bức tranh tổng quát về tổn thất “mang tính xây dựng” về hiệu quả của bộ phận bơm trong VFD, dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng cụ thể (ví dụ về máy bơm TPE 40-300/2-S), được thể hiện trong hình. 6 - giảm tốc độ xuống 60% tốc độ danh nghĩa giúp giảm la 11% so với tốc độ tối ưu (tại các điểm vận hành trên parabol của các chế độ tương tự với hiệu suất tối đa). Đồng thời, mức tiêu thụ điện giảm từ 3,16 xuống 0,73 kW, tức là bằng 77% (ký hiệu P1, [(“Grundfos”) tương ứng với N1, trong (1)]. Hiệu quả khi tốc độ giảm được đảm bảo bằng việc giảm công suất hữu ích và theo đó, tiêu thụ điện năng.

Phần kết luận. Việc giảm hiệu suất của thiết bị do tổn thất "mang tính xây dựng" dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng cụ thể ngay cả khi hoạt động gần các điểm có hiệu suất tối đa.

Ở mức độ lớn hơn, mức tiêu thụ năng lượng tương đối và hiệu quả của điều khiển tốc độ phụ thuộc vào các điều kiện vận hành (loại hệ thống và các thông số đặc tính của nó, vị trí của các điểm vận hành trên đường cong bơm so với hiệu suất tối đa), cũng như vào tiêu chí và điều kiện quy định. Trong các hệ thống kín, đặc tính của hệ thống có thể gần với một parabol có chế độ tương tự, đi qua các điểm có hiệu suất tối đa ở các tốc độ khác nhau, bởi vì cả hai đường cong đều có một đỉnh ở gốc tọa độ. TRONG hệ thống mởđặc tính cấp nước của hệ thống có một số tính năng dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong các tùy chọn của nó.

Đầu tiên, theo quy luật, đỉnh của đặc tính không trùng với gốc tọa độ do thành phần đầu tĩnh khác nhau (Hình 7-1). Cột áp tĩnh thường dương hơn (Hình 7-1, đường cong 1) và cần thiết để nâng nước lên chiều cao hình học trong hệ thống loại 1 (Hình 3), nhưng nó cũng có thể âm (Hình 7-1) , đường cong 3) - khi nước đọng ở đầu vào của hệ thống loại 2 vượt quá cột áp hình học cần thiết (Hình 4). Mặc dù cột áp tĩnh bằng 0 (hình 7-1, đường cong 2) cũng có thể xảy ra (ví dụ: nếu áp suất ngược bằng cột áp hình học yêu cầu).

Thứ hai, đặc điểm của hầu hết các hệ thống cấp nước luôn thay đổi theo thời gian.. Điều này đề cập đến sự dịch chuyển của đỉnh đặc tính của hệ thống dọc theo trục áp suất, điều này được giải thích bằng những thay đổi về độ lớn của nước đọng hoặc độ lớn của áp suất hình học cần thiết. Đối với một số hệ thống cấp nước, do sự thay đổi liên tục về số lượng và vị trí của các điểm tiêu thụ thực tế trong không gian mạng, vị trí của điểm chính tả trong trường thay đổi, điều đó có nghĩa là một trạng thái mới của hệ thống, được mô tả tính năng mới với một độ cong khác của parabola.

Do đó, rõ ràng là trong hoạt động của nó được cung cấp bởi một máy bơm, theo quy luật, rất khó để điều chỉnh tốc độ của máy bơm một cách rõ ràng theo mức tiêu thụ nước hiện tại (nghĩa là rõ ràng theo dòng điện đặc tính của hệ thống), đồng thời duy trì vị trí của các điểm vận hành máy bơm (với tốc độ thay đổi như vậy) tại một hình parabol cố định của các chế độ tương tự đi qua các điểm có hiệu suất tối đa.

Đặc biệt hiệu quả giảm đáng kể trong VFD phù hợp với đặc điểm của hệ thống được thể hiện trong trường hợp thành phần áp suất tĩnh đáng kể (Hình 7-1, đường cong 1). Do đặc tính của hệ thống không trùng với đường parabol của các chế độ như vậy, nên khi tốc độ giảm (bằng cách giảm tần số của dòng điện từ 50 xuống 35 Hz), giao điểm của các đặc tính của hệ thống và máy bơm sẽ lệch trái rõ rệt. Sự dịch chuyển tương ứng trong các đường cong hiệu quả sẽ dẫn đến vùng có giá trị thấp hơn (Hình 7-2, điểm "quả mâm xôi").

Do đó, tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho VFD trong các hệ thống cấp nước thay đổi đáng kể. Chỉ định là đánh giá hiệu quả của VFD về năng lượng cụ thể trên mỗi lần bơm

1 m3 (Hình 7-3). So với điều khiển rời rạc loại D, điều khiển tốc độ có ý nghĩa trong hệ thống loại C - với đầu hình học tương đối nhỏ và thành phần động lực đáng kể (tổn thất ma sát). Trong hệ thống loại B, các thành phần hình học và động lực học là quan trọng, việc kiểm soát tốc độ có hiệu quả ở một khoảng thời gian cấp liệu nhất định. Trong một hệ thống loại A với chiều cao tuyệt vời thang máy và một thành phần động nhỏ (ít hơn 30% cột áp cần thiết), việc sử dụng VFD là không phù hợp về chi phí năng lượng. Về cơ bản, vấn đề tăng áp suất ở các đoạn cuối của mạng lưới cấp nước được giải quyết trong các hệ thống kiểu hỗn hợp (loại B), đòi hỏi phải có lý do chính đáng cho việc sử dụng VFD để cải thiện hiệu quả năng lượng.

Về nguyên tắc, điều khiển tốc độ cho phép mở rộng phạm vi các thông số vận hành của máy bơm lên trên từ đặc tính danh nghĩa Q-H. Do đó, một số tác giả đề nghị chọn một máy bơm được trang bị bộ biến tần sao cho đảm bảo thời gian hoạt động tối đa của nó ở đặc tính danh nghĩa (với hiệu suất tối đa). Theo đó, với sự trợ giúp của VFD, khi lưu lượng giảm, tốc độ bơm giảm so với định mức và khi tăng, nó sẽ tăng (ở tần số hiện tại trên định mức). Tuy nhiên, ngoài nhu cầu tính đến công suất của động cơ điện, chúng tôi lưu ý rằng các nhà sản xuất máy bơm đã im lặng bỏ qua vấn đề ứng dụng thực tế về hoạt động lâu dài của động cơ máy bơm với tần số dòng điện cao hơn đáng kể so với cái danh nghĩa.

Ý tưởng điều khiển theo đặc tính của hệ thống, giúp giảm áp suất dư thừa và mức tiêu thụ năng lượng dư thừa tương ứng, rất hấp dẫn. Nhưng rất khó để xác định áp suất cần thiết từ giá trị hiện tại của tốc độ dòng chảy thay đổi do có nhiều vị trí có thể có của điểm đọc chính tả trong trạng thái hiện tại của hệ thống (khi số lượng và vị trí của các điểm tiêu thụ trong mạng, như cũng như tốc độ dòng chảy trong chúng) và đỉnh của đặc tính hệ thống trên trục áp suất (Hình 8- 1). Trước khi áp dụng hàng loạt thiết bị và truyền dữ liệu, chỉ có thể "xấp xỉ" điều khiển theo đặc tính trên cơ sở các giả định dành riêng cho mạng chỉ định một tập hợp các điểm đọc chính tả hoặc giới hạn đặc tính hệ thống từ bên trên tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy. Một ví dụ về cách tiếp cận như vậy là quy định 2 vị trí (ngày/đêm) của áp suất đầu ra trong PNS và PNU.

Có tính đến sự thay đổi đáng kể ở vị trí đỉnh của đặc tính hệ thống và ở vị trí hiện tại trong trường của điểm đọc chính tả, cũng như độ không đảm bảo của nó trong sơ đồ mạng, chúng ta phải kết luận rằng ngày nay trong hầu hết các nguồn cung cấp nước theo không gian hệ thống, kiểm soát được áp dụng theo các tiêu chí áp suất không đổi(Hình 8-2, 8-3). Điều quan trọng là khi tốc độ dòng chảy Q giảm, áp suất dư thừa được bảo toàn một phần, áp suất này càng lớn, càng về phía bên trái của điểm vận hành và hiệu suất giảm khi tốc độ của bánh công tác giảm, theo quy luật , sẽ tăng (nếu hiệu suất tối đa tương ứng với giao điểm của đặc tính bơm ở tần số danh định và áp suất cố định của đường dây).

Nhận thấy tiềm năng giảm công suất đầu vào và đầu ra trong điều khiển tốc độ để phù hợp hơn với nhu cầu của hệ thống, cần xác định hiệu quả thực tế của VFD cho một hệ thống cụ thể bằng cách so sánh hoặc kết hợp phương pháp này với các phương pháp giảm chi phí năng lượng hiệu quả khác , và chủ yếu với việc giảm tốc độ nạp và / hoặc cột áp trên mỗi máy bơm tương ứng với sự gia tăng số lượng của chúng.

Ví dụ minh họa về mạch máy bơm nối tiếp và song song (Hình 9), cung cấp một số lượng đáng kể các điểm vận hành trong dải áp suất và lưu lượng rộng.

Với sự gia tăng áp lực trong các phần của mạng lưới cấp nước gần người tiêu dùng, các câu hỏi đặt ra về sự kết hợp giữa hoạt động tuần tự của các nhóm máy bơm và hoạt động song song của các máy bơm được kết hợp trong một nhóm. Việc sử dụng VFD cũng đặt ra câu hỏi về sự kết hợp tối ưu giữa hoạt động của một số máy bơm kết nối song song với điều khiển tần số

Khi kết hợp, đảm bảo sự thoải mái cao cho người tiêu dùng do khởi động / dừng mềm và áp suất ổn định, cũng như giảm công suất lắp đặt - thường thì số lượng máy bơm dự phòng không thay đổi và giá trị tiêu thụ điện danh định trên mỗi máy bơm giảm. Sức mạnh của PCT và giá của nó cũng giảm.

Về bản chất, việc xem xét rõ ràng rằng sự kết hợp (Hình 10-1) cho phép bạn bao phủ phần cần thiết của khu vực làm việc của trường. Nếu lựa chọn là tối ưu, thì trong hầu hết khu vực làm việc và chủ yếu trên đường áp suất (áp suất) không đổi được kiểm soát, hiệu suất tối đa của hầu hết các máy bơm và toàn bộ bộ phận bơm được đảm bảo. Chủ đề thảo luận về hoạt động chung của các máy bơm được kết nối song song kết hợp với VFD thường là câu hỏi về tính hiệu quả của việc trang bị cho mỗi máy bơm một bộ biến tần riêng.

Một câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi này sẽ không đủ chính xác. Tất nhiên, những người cho rằng việc trang bị PST cho mỗi máy bơm sẽ tăng không gian có thể cho vị trí của các điểm vận hành để lắp đặt là đúng. Họ cũng có thể đúng khi cho rằng khi bơm hoạt động ở nhiều dải cấp liệu thì điểm vận hành không đạt hiệu suất tối ưu và khi 2 bơm như vậy hoạt động với tốc độ giảm thì hiệu suất tổng thể sẽ cao hơn (Hình. 10-2). Quan điểm này được chia sẻ bởi các nhà cung cấp máy bơm được trang bị bộ biến tần tích hợp.

Theo chúng tôi, câu trả lời cho câu hỏi này phụ thuộc vào loại đặc điểm cụ thể của hệ thống, máy bơm và lắp đặt, cũng như vị trí của các điểm vận hành. Với điều khiển áp suất không đổi, không cần tăng không gian điểm vận hành, và do đó, một nhà máy được trang bị một VST duy nhất trong hộp điều khiển sẽ hoạt động tương tự như một nhà máy với mỗi máy bơm được trang bị một VST. Để đảm bảo độ tin cậy công nghệ cao hơn, có thể cài đặt PCT thứ hai trong tủ - một bản dự phòng.

Tại lựa chọn chính xác(hiệu suất tối đa tương ứng với giao điểm của đặc tính chính của máy bơm và đường áp suất không đổi) Hiệu suất của một máy bơm hoạt động ở tần số danh định (trong vùng hiệu suất tối đa) sẽ cao hơn tổng hiệu suất của hai trong số các máy bơm các máy bơm giống nhau cung cấp cùng một điểm vận hành khi mỗi máy bơm hoạt động ở tốc độ giảm (Hình 10-3). Nếu điểm vận hành nằm ngoài đặc tính của một (hai, v.v.) máy bơm, thì một (hai, v.v.) máy bơm sẽ hoạt động ở chế độ “mạng”, có điểm làm việc tại giao điểm của đặc tính máy bơm và hằng số đường áp suất (với hiệu suất tối đa). Và một máy bơm sẽ hoạt động với VST (có hiệu suất thấp hơn) và tốc độ của nó sẽ được xác định bởi yêu cầu cung cấp hiện tại của hệ thống, đảm bảo rằng điểm vận hành của toàn bộ hệ thống được định vị chính xác trên đường áp suất không đổi.

Nên chọn máy bơm sao cho đường áp suất không đổi, cũng là điểm xác định điểm vận hành với hiệu suất tối đa, giao với trục áp suất càng cao càng tốt so với đường đặc tính của máy bơm được xác định cho tốc độ giảm. Điều này tương ứng với tuyên bố trên về việc sử dụng máy bơm có đặc tính ổn định và phẳng (nếu có thể, với hệ số tốc độ ns thấp hơn) khi giải quyết các vấn đề về tăng áp suất ở các phần cuối của mạng lưới máy bơm.

Trong điều kiện “một máy bơm đang hoạt động…”, toàn bộ dải lưu lượng được cung cấp bởi một máy bơm (đang hoạt động ở thời điểm này) với tốc độ có thể điều chỉnh, vì vậy hầu hết thời gian máy bơm hoạt động với lưu lượng nhỏ hơn lưu lượng danh định và theo đó, ở hiệu suất thấp hơn (Hình 6, 7). Hiện tại, khách hàng có ý định hạn chế sử dụng hai máy bơm khi lắp đặt (một máy bơm đang hoạt động, một máy bơm ở chế độ chờ) để giảm chi phí ban đầu.

Chi phí hoạt động ảnh hưởng đến sự lựa chọn ở mức độ thấp hơn. Đồng thời, với mục đích “tái bảo hiểm”, khách hàng thường khăng khăng sử dụng máy bơm có giá trị phân phối danh nghĩa vượt quá tốc độ dòng chảy được tính toán và / hoặc đo được. Trong trường hợp này, tùy chọn được chọn sẽ không tương ứng với chế độ tiêu thụ nước thực tế trong một khoảng thời gian đáng kể trong ngày, điều này sẽ dẫn đến tiêu thụ điện quá mức (do hiệu suất thấp hơn trong phạm vi cung cấp rộng và thường xuyên nhất), giảm độ tin cậy và độ bền của máy bơm (do thường xuyên đạt ít nhất 2 inch trong phạm vi lưu lượng cho phép, đối với hầu hết các máy bơm - 10% giá trị danh nghĩa), sẽ làm giảm sự thoải mái khi cấp nước (do tần suất ngừng hoạt động và bắt đầu chức năng). Do đó, nhận ra tính hợp lệ "bên ngoài" của các lập luận của khách hàng, người ta phải chấp nhận thực tế là sự dư thừa của hầu hết các máy bơm tăng áp mới được lắp đặt trên các máy bơm bên trong, dẫn đến hiệu suất của các tổ máy bơm rất thấp. Việc sử dụng VFD trong trường hợp này chỉ cung cấp một phần tiết kiệm có thể có trong hoạt động.

Xu hướng sử dụng hai PNU bơm (một - làm việc, một - dự trữ) được thể hiện rộng rãi trong xây dựng nhà ở mới, bởi vì. các tổ chức thiết kế cũng như xây dựng và lắp đặt thực tế không quan tâm đến hiệu quả hoạt động của các thiết bị kỹ thuật của nhà ở đang được xây dựng, tiêu chí tối ưu hóa chính là giá mua trong khi vẫn đảm bảo mức độ của tham số điều khiển (ví dụ: lưu lượng và áp suất tại một lần đọc chính tả). điểm). Hầu hết các tòa nhà dân cư mới, có tính đến số tầng tăng lên, đều được trang bị PNU. Công ty do tác giả đứng đầu ("Promenergo") cung cấp PNU do cả "" sản xuất và sản xuất riêng dựa trên máy bơm Grundfos (được biết đến với tên MANS). Số liệu thống kê về việc cung cấp của Promenergo trong phân khúc này trong 4 năm (Bảng 2) cho phép chúng tôi ghi nhận ưu thế tuyệt đối của hai FPU bơm, đặc biệt là trong số các nhà máy có VFD, chủ yếu sẽ được sử dụng trong các hệ thống cấp nước uống và chủ yếu là các tòa nhà dân cư.

Theo ý kiến ​​​​của chúng tôi, việc tối ưu hóa thành phần của PPU, cả về chi phí điện năng và độ tin cậy, đặt ra câu hỏi về việc tăng số lượng máy bơm hoạt động (với việc giảm nguồn cung cấp cho mỗi máy bơm). Hiệu quả và độ tin cậy chỉ có thể được đảm bảo bằng sự kết hợp giữa điều khiển bước và điều khiển trơn tru (tần số).

Một phân tích về thực tiễn của các hệ thống bơm tăng áp, có tính đến khả năng của các máy bơm hiện đại và các phương pháp điều khiển, có tính đến các nguồn lực hạn chế, có thể đề xuất, như một phương pháp tiếp cận phương pháp để tối ưu hóa PNS (PNU), khái niệm về mô hình ngoại vi cấp nước trong bối cảnh giảm cường độ năng lượng và chi phí vòng đời của thiết bị bơm. Các mô hình toán học đã được phát triển để lựa chọn hợp lý các tham số của trạm bơm, có tính đến mối quan hệ cấu trúc và tính chất đa chế độ của hoạt động của các yếu tố ngoại vi của hệ thống cấp nước. Giải pháp mô hình cho phép chứng minh cách tiếp cận để chọn số lượng quạt gió trong PNS, dựa trên nghiên cứu về hàm chi phí vòng đời phụ thuộc vào số lượng quạt gió trong PNS. Khi nghiên cứu một số hệ điều hành sử dụng mô hình, người ta thấy rằng trong hầu hết các trường hợp, số lượng máy bơm làm việc tối ưu trong PNS là 3-5 chiếc (tùy thuộc vào việc sử dụng VFD).

Văn học

1. Berezin S.E. Trạm bơm với máy bơm chìm: tính toán và thiết kế / S.E. Berezin. - M.: Stroyizdat, 2008.

160 tr.

2. Karelin V.Ya. Máy bơm và trạm bơm / V.Ya. Karelin, A.V. Minaev.

M.: Stroyiz-dat, 1986. - 320 tr.

3. Karttunen E. Cấp nước II: mỗi. từ Phần Lan / E. Karttunen; Hiệp hội Kỹ sư Xây dựng Phần Lan RIL g.u. - St. Petersburg: Tạp chí mới, 2005 - 688 tr.

4. Kinebas AK Tối ưu hóa việc cung cấp nước trong vùng ảnh hưởng của trạm bơm Uritskaya của St. Petersburg / A.K. Kinebas, M.N. Ipatko, Yu.V. Ruksin và cộng sự.//VST. - 2009. - Số 10, phần 2. - tr. 12-16.

5. Krasilnikov A. Các đơn vị bơm tự động với điều khiển tần số theo tầng trong hệ thống cấp nước [Tài nguyên điện tử]/A. Krasilnikova/Kỹ thuật xây dựng. - Điện tử, vâng. - [M.], 2006. - Số 2. - Chế độ truy cập: http://www.archive-online.ru/read/stroing/347.

6. Leznov B.S. Truyền động tiết kiệm năng lượng và điều chỉnh trong lắp đặt máy bơm và quạt gió / B.S. Leznov. - M.: Energoatom-xuất bản, 2006. - 360 tr.

7. Nikolaev V. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng ở tải thay đổi của bộ tăng áp cánh gạt/V. Nikolaev//Hệ thống ống nước. - 2007. - Số 6. - tr. 68-73; 2008. - Số 1. - tr. 72-79.

8. Thiết bị bơm công nghiệp. - M.: Grundfos LLC, 2006. - 176 tr.

9. Steinmiller O.A. Tối ưu hóa các trạm bơm của hệ thống cấp nước cấp quận, huyện và mạng lưới nội bộ: tóm tắt luận án. dis. ... cand. công nghệ. Khoa học / O.A. Steinmiller. - St. Petersburg: GASU, 2010. - 22 tr.

GIAO TIẾP NHANH CHÓNG

CHẤP THUẬN

Viện trưởng Viện Khoa học Tài nguyên

A.Yu. Dmitriev

Chương trình làm việc cơ bản của học phần (môn học) "Vận hành trạm bơm và trạm nén khí"

Định hướng (chuyên ngành) PEP 21.03.01 "Kinh doanh dầu khí"

Số cụm ( cho các môn học thống nhất)

Hồ sơ đào tạo (chuyên ngành, chương trình)

« Vận hành và bảo dưỡng các phương tiện vận chuyển và kho chứa dầu, khí đốt và các sản phẩm tinh chế»

Trình độ (bằng cấp) Cử nhân

Chương trình tuyển sinh cơ bản 2014 g.

Tốt 4 học kỳ 7

Số lượng tín dụng 6

Mã ngành B1.VM5.1.4

Hình thức giáo dục tương ứng

Loại chứng chỉ trung gian bài thi

Đơn vị hỗ trợ Cục SHTT THNG

2014

1. Mục tiêu nắm vững học phần (môn)

Nhờ nắm vững chuyên ngành B1.VM5.1.4 "Vận hành trạm bơm và trạm nén", cử nhân có được kiến ​​thức, kỹ năng và khả năng đảm bảo đạt được các mục tiêu C1, C3, C4, C5 của BEP 21.03.01 “Kinh doanh dầu khí”:

Mục tiêu chung của việc nghiên cứu bộ môn là việc học sinh lĩnh hội được những kiến ​​thức cơ bản liên quan đến vận hành trạm bơm và trạm nén khí.

Nghiên cứu về kỷ luật sẽ cho phép sinh viên có được kiến ​​​​thức và kỹ năng cần thiết trong lĩnh vực máy bơm và máy nén. Có được kiến ​​thức, kỹ năng và khả năng trong việc thiết kế, xây dựng và vận hành máy bơm và máy nén khí cũng như các thiết bị phụ trợ của chúng.