Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Энергосберегающие способы выбора насосов систем водоснабжения

Современные системы подачи и рассредотачивания воды довольно энергоемки и характеризуются значительными колебаниями нагрузки во времени. В более сложных критериях находятся насосные установки, подающие воду конкретно в городскую сеть (насосные станции второго подъема, станции подкачки и т.п.), спектр конфигурации нагрузки которых находится в широких границах. Значимые колебания нагрузки значительно затрудняют подбор хороших характеристик и числа насосных агрегатов, также выбор действенного метода управления ими.

Возникновение на российском рынке регулируемого привода и 1-ый опыт его внедрения для оснащения насосных агрегатов, входящих в состав групп, выявил значимые трудности в управлении таковой системой и поставил целый ряд вопросов, требующих собственного разрешения. К ним следует отнести последующие вопросы:

1. Как зависит потребление энергии группой насосных агрегатов от их числа для покрытия схожей нагрузки при использовании нерегулируемого электропривода?

2. Какова зависимость потребляемой энергии от числа и характеристик устанавливаемых агрегатов при использовании регулируемого привода и как оказывает влияние на энергоэффективность выбор метода управления ими?

3. Какую роль на энергопотребление, вместе с технологическими параметрами (спектр подач, статистическое рассредотачивание нагрузки, статический напор), оказывают ограничения по кавитации, установленной мощности электродвигателей привода, максимально допустимым наибольшей и малой частоте вращения рабочего колеса?

4. Какой тип регулируемого привода и метода управления более эффективен: личный с личным управлением либо групповой с синхронным управлением группой насосных агрегатов от 1-го частотного преобразователя?

5. Каким должно быть исходя из убеждений энергоэффективности наилучшее соотношение меж числом регулируемых и нерегулируемых агрегатов при частичном оснащении насосных установок регулируемым приводом?

Для ответа на эти вопросы нужно разглядеть особенности работы насосных агрегатов в составе группы параллельно присоединенных насосов. Работа насосного агрегата в составе группы принципно отличается от критерий работы одиночного агрегата. Наибольшая подача одиночного агрегата обоснована наименьшим гидравлическим сопротивлением раздросселированного трубопровода и при правильном выборе характеристик насоса смещение его в область больших значений подач нереально. Потому рабочая точка сразу является границей, не допускающей смещение агрегата в зону вероятного появления кавитации и перегрузки электродвигателя привода.

При работе в составе группы хоть какое изменение состояния какого или агрегата методом его включения в работу (отключения) либо регулирование частоты вращения рабочего колеса приводит к изменению состояния всей системы. При всем этом происходит перераспределение нагрузки меж агрегатами, что может привести к повышению подачи одной группы агрегатов с риском попадания их в зону кавитации и перегрузки электродвигателей привода и недогрузке другой группы с риском попадания их в область неуравновешенной работы и помпажа.

Число вероятных состояний системы, состоящей из n параллельно присоединенных нерегулируемых агрегатов, равно 2n. Для типовой насосной станции с шестью агрегатами число вероятных состояний равно 64. Действенное управление таковой системой нереально без внедрения современных средств автоматики, разработки и использования алгоритмов управления, позволяющих держать под контролем работу системы в рамках принятых ограничений. Так как границы системы, состоящей из группы насосных агрегатов, складываются из границ областей допустимых режимов работы отдельных агрегатов, нужно верно очертить границы области вероятных режимов работы каждого отдельного, входящего в состав группы, агрегата.

Для этого нами была разработана математическая модель работы насосного агрегата с регулируемым приводом и составлена особая компьютерная программка «SKAN-NAS», позволяющая исследовать свойства в представляющем практический энтузиазм спектре нагрузок. При всем этом в качестве начальных данных о насосе, являются его напорная и кавитационные свойства, также черта КПД. В качестве начальной инфы в программку вводятся также последующие характеристики: мощность электродвигателя привода, разность отметок уровня воды в приемном резервуаре и оси рабочего колеса, зависимость утрат напора на поглощающей полосы насоса от его подачи, очень и мало допустимые значения коэффициента частоты вращения (K=nm/nh , где nm – текущая частота вращения рабочего колеса, nh – номинальная), мало допустимые значения КПД.

В качестве примера на рисунке 1 приведены результаты построения области вероятных режимов работы насосного агрегата Д-1250-65 с регулируемым приводом. Из приведенного рисунка видно, что область вероятных ограничений представляет собой криволинейный многоугольник АВСPДEFLA, любая сторона которого представляет ограничения по определенному параметру: помпажу, кавитации, максимально допустимой частоте вращения рабочего колеса, допустимой мощности электродвигателя привода насоса. Правая граница ограничений ВСPД получена для уставноленной мощности электропривода Ndb = 350 кВт и высоты всасывания Hbc = 0. Увеличение уровня воды в приемном резервуаре (либо понижение отметки оси насоса) на 3 м. вод. ст. и установка электродвигателя привода Ndb = 450 кВт позволит значительно расширить область вероятных режимов работы насоса (см. рис. 1, кривая ВС’P’Д.

Энергосберегающие способы выбора насосов систем водоснабжения

Рис.1. Область вероятных режимов работы насоса Д-1250-65 с регулируемым приводом с учетом ограничений.

Для сравнения эффективности внедрения разных методов управления и получения зависимости энергопотребления для различного количества установленных агрегатов представляют энтузиазм результаты математического моделирования работы группы насосных агрегатов для схожих критерий их эксплуатации. Моделирование проводилось с учетом ограничений на базе решения задачки минимизации энергозатрат методом одновременной оптимизации состава и режимов работы насосных агрегатов с внедрением для рассредотачивания нагрузки меж агрегатами оптимизационного способа неопределенных множителей Лагранжа [2,3]. Результаты вычислений издержек энергии потребляемой группой агрегатов для разных методов управления и их числа приведены в таблице.

Таблица

пп.

Метод управления насосными агрегатами, их тип и черта
привода

Энергозатраты, потребляемой насосной станцией за год SW [тыс.кВт•ч.] (числитель) и степень их приближения к минимально-возможным в % (знаменатель) от числа установленных насосов

1

2

3

4

5

6

1

Дросселирование трубопроводов с поинтервальным подключением однотипных нерегулируемых агрегатов

10450/(67,4) 9131/(77,1) 8564/(88,2) 8267/(85,2) 8182/(86,1) 8086/(87,1)

2

Стабилизация давления в напорном коллекторе насосной станции с поинтервальным подключением однотипных регулируемых агрегатов с личным приводом

9431/(74,7) 8821/ (79,8) 8621/(81,7) 8549/(82,4) 8474/ (83,1) 8452/ (83,3)

3

Стабилизация давления в напорном коллекторе насосной станции с одновременной оптимизацией состава и режимов работы однотипных регулируемых агрегатов с личным приводом

9431/ (74,7) 8548/ (82,4) 8482/ (83,0) 8404/ (83,8) 8375/ (84,1) 8359/ (84,3)

4

Минимизация лишних напоров в сети с применением группового привода с синхронным управлением однотипными насосными агрегатами

7667/ (91,8) 7668/ (91,9) 7680/ (91,7) 7690/ (91,6) 7698/ (91,6) 7702/ (91,4)

5

Минимизация лишних напоров в сети с поинтервальным подключением однотипных регулируемых насосов с личным приводом

7667/ (91,8) 7353/ (95,8) 7229/ (97,4) 7184/ (98,0) 7147/ (98,5) 7129 (98,8)

6

Минимизация лишних напоров в сети с одновременной оптимизацией состава и режимов работы однотипных регулируемых агрегатов с личным приводом

7667/ (91,9) 7242/ (97,2) 7189/ (98,0) 7155/ (98,4) 7134/(98,7) 7119/ (98,9)

7

Минимизация лишних напоров в сети с одновременной оптимизацией состава и режимов работы разнотипных регулируемых насосных агрегатов с личным приводом

7382/ (95,4) 7141/(98,6) 7093/ (99,3) 7078/ (99,5) 7064/ (99,7) 7055/ (99,8)

8

На теоретическом уровне минимально-возможные энергозатраты (значение мотивированной функции оптимизации)

7044/(100) 7044/(100) 7044/(100) 7044/(100) 7044/(100) 7044/(100)

По данным таблицы построены графики зависимости потребляемой насосными агрегатами энергии от их числа и методов управления. Результаты построения приведены на рисунке 2.

Энергосберегающие способы выбора насосов систем водоснабжения

Рис.2. Зависимость потребляемой насосными агрегатами энергии от их числа при переменной нагрузке для разных методов управления (1-дросселирование, 2.3- стабилизация давления в напорном коллекторе насосной станции; 4,5.6.7-минимизация лишних напоров в сети трубопроводов, 8-теоретически минимально-возможные энергозатраты для данных критерий эксплуатации (значение мотивированной функции оптимизации)

Номерам кривых на рисунке, характеризующих энергопотребление, соответствуют номера методов управления, приведенные в таблице. Приобретенные результаты употребления энергии демонстрируют, что более энергоэффективным методом управления группой агрегатов при переменной нагрузке является минимизация лишних напоров. При анализе приобретенных данных становится разумеется, что повышение количества агрегатов с 1-го до 3-х, 4 приводит к существенному понижению употребления энергии. Но при предстоящем наращивании их числа пропадает финансовая необходимость роста их количества, потому что издержки на покупки, установка и эксплуатацию огромного количества насосов не покрываются получаемой прибылью от экономии энергии. Четкое количество агрегатов должно определяться в каждом определенном случае раздельно, с составлением технико-экономического обоснования.

Из рассмотренных методов минимизации (см. таблицу) больший энергетический эффект достигается в случае внедрения одновременной оптимизации режимов работы и состава из разнотипных насосных агрегатов. Рациональные характеристики разнотипных агрегатов определяются за ранее на стадии выбора оборудования методом увязки черт подбираемых насосных агрегатов с параметрами водовода и статистическим рассредотачиванием нагрузки. Рекомендуемый способ выбора рационального числа агрегатов, их характеристик и методов управления обеспечивает существенную экономию энергии (от 15 до 20%), что позволяет на 92-99% использовать имеющийся потенциал сбережения энергии, чего нереально достигнуть ни одним из других узнаваемых способов.

Перечень Литературы
1. Храменков С.В., Гаврилин Е.Н. и др. Энергосберегающая система управления режимом работы насосной станцией // Водоснабжение и санитарная техника, 1999, № 6.
2. Николаев В.Г. Анализ энергоэффективности разных методов управления насосными установками с регулируемым приводом // Водоснабжение и санитарная техника, 2006, № 11, часть 2.
3. Патент 2230938 РФ, МПК 7F 04 Д 15/00. Метод регулировки работы системы лопастных нагнетателей при переменной нагрузке В.Г. Николаев.

Николаев В.Г.
Столичный институт коммунального хозяйства и строительства, Москва, Наша родина

Оставить комментарий