Обмен опытом

См. также:

Уважаемые коллеги. Размещение авторского материала на страницах электронного справочника "Информио" является бесплатным. Для получения бесплатного свидетельства необходимо оформить заявку

Положение о размещении авторского материала

Размещение информации

Применение компьютерных технологий в системе автоматического регулирования частоты вращения насоса на объектах технического водоснабжения

29.06.2020 313 1213
Азарова Виктория Сергеевна
Азарова Виктория Сергеевна, преподаватель

Дегтярева Ксения Сергеевна
Дегтярева Ксения Сергеевна, студент

Оскольский политехнический колледж

Водоснабжение - одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства.

Водоснабжение базируется на использовании природного сырья - воды, запасы которой, как и других природных ресурсов, ограничены. Это предопределяет необходимость разумного и бережного отношения к воде.

Под системой водоснабжения также может подразумеваться комплекс взаимосвязанных сооружений, предназначенных для водообеспечения какого-либо объекта или группы объектов. Система водоснабжения, обеспечивающая водой отдельные районы или группы населенных пунктов, либо группы промышленных объектов, называется районной или групповой системой водоснабжения. Возможны централизованное и децентрализованное водоснабжение.

Вся система электроэнергетики страны объединена в электроэнергетические системы, которые имеют единое и централизованное руководство, с использованием различных средств диспетчерского и технологического управления. Внедрение информационных технологий в электроэнергетической отрасли, прежде всего, связано с автоматизацией процесса сбора, обработки и отображения информации [1].

Актуальность исследования заключается в том, что насосные станции, оснащенные группой насосных агрегатов, работающих параллельно, являются энергоёмкими технологическими установками, на них приходится более 25% от суммарной вырабатываемой электроэнергии, они содержат в себе большие резервы энергосбережения. Основная часть затрачиваемой электроэнергии расходуется на подъем и перекачивание воды насосными станциями систем водоснабжения и водоотведения.

Эффективность таких систем определяется режимами работы параллельно работающих насосных агрегатов, зависящих от многих факторов производственного или временного характера. Вопросы эффективной работы насосных станций становятся все более актуальными в связи с ежегодным ростом тарифов на электроэнергию, расходы на которую в общей структуре затрат могут быть очень значительными. Одним из основных направлений повышения энергоэффективности является внедрение в системах водоснабжения современных энергосберегающих технологий на основе частотно-регулируемых электроприводных систем, позволяющих оптимизировать режимы работы насосных станций в широком диапазоне изменения нагрузки.

Объектом исследования является система насосных станций, предназначенных для работы в системах водоснабжения.

Предметом исследования является автоматизированная система управления насосных станций.

Целью исследования является исследование и обоснование автоматизированного управления в насосных станциях и повышение их эффективности.

Задачи исследования:

- представить характеристику систем водоснабжения предприятия;

 - описать технологические параметры насосной станции;

- рассмотреть преимущества применения автоматизированного управления насосными станциями;

 - применение технических средств автоматизации в автоматизированных системах управления насосными агрегатами;

- экономический и эксплуатационный эффект от применения автоматизированных систем управления насосными агрегатами.

В системе производственного водоснабжения используются следующие насосные станции: 

- первого подъема - предназначены для забора воды из источника водоснабжения и подачи ее на очистные сооружения или непосредственно потребителям. Располагаются обычно за пределами предприятия на берегу водоема.

При прямоточных схемах водоснабжения и схемах с последовательным использованием воды из источника подается соответственно вся или часть потребляемой предприятием воды. На предприятиях, имеющих системы оборотного водоснабжения, насосные станции I подъема подают воду потребителям, расходующим ее безвозвратно, а также для покрытия потерь воды в циркуляционных системах на испарение, капельный унос и продувку.

- второго подъема - предназначены для подачи воды потребителям после очистных сооружений или от насосных станций I подъема, когда очистка воды не требуется.

- повысительные - служат для повышения имеющегося в сети напора для отдельных объектов цехов, агрегатов.

- циркуляционные - предназначены для обслуживания одной или нескольких систем оборотного водоснабжения с целью подачи повторно используемой воды на охлаждение, а затем снова к потребителям и на очистные сооружения.

- перекачивающие - служат для подъема используемой воды из отдельных заглубленных мест в отводящие трубопроводы.

- шламовые (пульпонасосные) - предназначены для гидравлического транспортирования в отстойники или шламонакопители различных отходов производства.

- дренажные - служат для откачки грунтовых и случайных вод в цехах или сооружениях, а также для понижения уровня грунтовых вод [5].

Введение автоматизации управления насосными станциями является одним из важнейших направлений технического прогресса в области подачи и отведения воды в населенных пунктах и на промышленных предприятиях. На насосных станциях автоматизируются: пуск и остановка насосных агрегатов и вспомогательных насосных установок; контроль и поддержание заданных параметров (например, уровня воды, подачи, напора и т.д.); прием импульсов параметров и передача сигналов на диспетчерский пункт.

  Применение автоматизированного управления насосными станциями дает значительные преимущества:

- позволяет уменьшить вместимость баков водонапорных башен и сборных резервуаров за счет увеличения частоты плавного пуска и остановки агрегатов, либо полностью отказаться от применения водонапорных башен за счет частотного регулирования;

- снижает эксплуатационные расходы вследствие уменьшения числа обслуживающего персонала, а также расходов на отопление и освещение помещений;

- увеличивает срок службы оборудования и приборов благодаря своевременному выключению из работы агрегатов при возникновении неполадок в их работе;

- снижает строительную стоимость, так как оборудование концентрируется на меньшей площади машинного зала и отпадает необходимость в устройстве бытовых и вспомогательных помещений;

- дает возможность сосредоточить управление несколькими автоматизированными насосными станциями в одном пункте, что делает систему более гибкой и надежной;

- исключает участие персонала станции в технологических операциях, протекающих в антисанитарных условиях.

 В автоматизированных системах управления насосными агрегатами применяют следующие типы датчиков и реле:

  • датчики уровня - для подачи импульсов на включение и остановку насосов при изменении давления в трубопроводе;
  • датчики или электроконтактные манометры - для управления цепями автоматики при изменении давления в трубопроводе;
  • струйные реле - для управления цепями автоматики в зависимости от направления движения воды в контролируемом трубопроводе;
  • реле времени - для отсчета времени, необходимого для протекания определенных процессов при работе агрегатов;
  • термические реле - для контроля за температурой подшипников и сальников, а в некоторых случаях – за выдержкой времени;
  • вакуум реле - для поддержания определенного разрежения в насосе или во всасывающем трубопроводе;
  • промежуточные реле - для переключения отдельных цепей в установленной последовательности;
  • реле напряжения - для обеспечения работы агрегатов на определенном напряжении;
  • аварийные реле - для отключения агрегатов при нарушении установленного режима работы.

Основной смысл использования автоматизированных систем управления (АСУ) в насосных установках заключается в том, чтобы привести в соответствие режим работы насосов с режимом работы водопроводной или канализационной сети. Диапазон изменения водопотребления довольно широк.

 Чтобы отслеживать эти изменения, необходимо непрерывно регулировать режим работы насосной установки.

Регулированием частоты вращения насоса его рабочие параметры приводятся в соответствие с режимом работы водопроводной или канализационной сети. Чтобы изменить частоту вращения насоса, его оснащают регулируемым приводом, то есть подключают электродвигатель насоса через преобразователь частоты. Значение частоты вращения насоса, с которой он должен работать в тот или иной момент времени, определяется АСУ, т.е. режимом работы насосной установки [2]. До сих пор наиболее распространенным способом регулирования остается дросселирование напорной задвижкой. Достоинство - простота реализации, а существенным недостатком – неэкономичность.

Насосная установка работает с повышенным напором из-за увеличения гидравлического сопротивления системы трубопроводов. Повышение напора в результате изменения гидравлического сопротивления не является постоянным, а зависти от расхода жидкости, т.е. влияет на значение динамической составляющей напора, развиваемого насосной установкой, изменяет крутизну характеристики трубопровода. При работе насосной установки с подачей меньше расчетной возникает несоответствие между напором, развиваемым насосом, и напором, требуемым для подачи того или иного количества жидкости (т.е. превышение напора насоса).

Сравнение характеристики центробежных насосов и трубопроводов показывает, что при уменьшении подачи требуемый напор также уменьшается, а развиваемый насосом напор увеличивается. Разность этих напоров и есть превышение напора сверх требуемого. Из графика совместной работы насоса и трубопровода видно, что значение превышения напора тем больше, чем круче характеристики насоса и трубопровода, и чем меньше фактическая подача насоса по сравнению с расчетной. На превышение напора нерационально расходуется дополнительная мощность [4].

    Итак, наилучшим является режим работы, при котором развиваемый насосом напор равен напору, требуемому для подачи воды. Такой режим, в частности, может быть реализован при управлении частотой вращения насоса с использованием частотно-регулируемого электропривода.

Пример системы автоматизации станции второго подъема - типовое решение

Недостатки системы до внедрения АСУ:

  • Повышенное энергопотребление днем.
  • Необходимость отключения насосов ночью для энергосбережения;
  • Вынужденное отключение насосов днем на 1…1,5 часа, так как работающий насос опустошает резервуар – глубинные насосы не успевают его наполнять;
  • Частые порывы трубопровода.

 Характеристики системы после внедрения локальной АСУ:

  • регулируемое и автоматически поддерживаемое давление 0…6 атм с возможностью задания дневного и ночного давления и времени перехода;
  • автоматический переход в режим ночного пониженного давления
  • 4 режима работы: автоматический от преобразователя частоты и пускателей, ручной от преобразователя частоты и пускателей;
  • индикация режимов работы, положения рубильников, аварийных ситуаций, уставок задания;
  • рабочая температура окружающей среды: (- 30… + 45) град. С с автоматической вентиляцией и обогревом;
  • независимый учет и индикация потребляемой электроэнергии и ее параметров.

Экономический и эксплуатационный эффект:

  • До автоматизации насосы поддерживали завышенное давление 6 атмосфер. После модернизации система автоматически поддерживает оптимальное давление 5 атмосфер. Это позволило снизить потребление тока на 15 процентов.
  • За счет плавного пуска исключены броски тока, перегружавшие систему электроснабжения.
  • Средняя частота вращения насосного агрегата снизилась – это повышение ресурса насоса и двигателя в 1,5 раза, исключены резонансные эффекты конструкции.
  • Уменьшилась гидравлическая нагрузка на трубопровод на 18 % и полностью исключены гидроудары, вызывавшие ранее частые порывы.
  • За счет снижения давления до оптимального обеспечился меньший расход воды на 14 %.
  • Кроме того, глубинные насосы теперь успевают накачивать воду в кейсон – исключены дневные отключения воды. Время работы глубинных насосов уменьшилось – дополнительное энергосбережение порядка 8 %.
  • После модернизации система обеспечивает круглосуточную подачу воды, автоматически переходя в экономичный режим и расходуя минимум электроэнергии.
  • Обеспечены схемы резервирования системы и индикация режимов работы, возможность ручного управления.
  • Трудоемкость работ по обслуживанию системы сведена к минимуму.

 

 

Оригинал публикации (Читать работу полностью): Применение компьютерных технологий в системе автоматического регулирования частоты вращения насоса на объектах технического водоснабжения




Назад к списку


Добавить комментарий
Прежде чем добавлять комментарий, ознакомьтесь с правилами публикации
Имя:*
E-mail:
Должность:
Организация:
Комментарий:*
Введите код, который видите на картинке:*