О применении импульсного подачи рабочей среды в системы водоснабжения

Abstract

Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием импульсного (цикличного) подключения насосов в сеть на эффективность работы насосных станций и параметры систем водоснабжения. Разработана математическая динамическая модель системы производства и распределения жидкости для анализа работы насосов в импульсном режиме. На основе анализа уравнения динамики подачи рабочей среды (энергоносителя) в систему распределения определены рациональные значения длительности (импульсов) подключения агрегатов насосной станции и паузы между импульсами, а также скважности импульсов, в зависимости от емкости сети и аккумулирующих устройств, и величины потребления жидкости. Показано существенное влияние указанных функциональных параметров на характеристики импульсного подключения нагнетателей и интенсивность подачи энергоносителя. Характерно, что изменение величины давления (напора), как при его росте, так и при его снижении, например при включении и отключении привода нагнетателя, происходит нелинейно. Причем наполненность поля графика изменения давления различна, что существенно влияет на энергетические показатели работы насосной станции в таком режиме. Определены также диапазоны изменения частоты импульсов, в которых может быть более эффективен импульсный режим подключения нагнетателей в системах водоснабжения в сравнении со стационарным режимом эксплуатации. Приведенная инженерная теория может служить основой для разработки алгоритмов системы регулирования нагнетателя путем перевода, например, на холостой ход или включения-выключения привода, анализа его работы при частичных режимах с оценкой затрат потребляемой энергии, с целью повышения экономической эффективности от использования нагнетателей в предлагаемых режимах. Полученные результаты также полезно использовать для решения оптимизационных задач на переменных режимах работы насосной станции при покрытии ее графиков нагрузок. Данный подход и представленные решения могут быть распространены на другие классы нагнетателей - компрессоры, вентиляторы, использующие в качестве рабочей среды газ.Questions related to the influence of a pulsed (cyclical) pump connection to the network on the efficiency of pumping stations and the parameters of water supply systems are considered. A mathematical dynamic model of a fluid production and distribution system has been developed to analyze the operation of pumps in a pulsed mode. Based on the analysis of the equation of the dynamics of supplying the working medium (energy carrier) to the distribution system, rational values of the duration (pulses) of connecting the pumping station units and the pause between pulses, as well as the pulse duty cycle, depending on the network capacity and accumulating devices, and the magnitude of fluid consumption are determined. The significant effect of these functional parameters on the characteristics of the pulse connection of the blowers and the intensity of the energy carrier supply is shown. It is characteristic that the change in the value of pressure (pressure), both when it grows and when it decreases, for example, when the drive of the supercharger is turned on and off, is non-linear. Moreover, the fullness of the field of the graph of pressure change is different, which significantly affects the energy performance of the pumping station in this mode. The ranges of change in the frequency of the pulses, in which the pulsed mode of connecting the blowers in water supply systems in comparison with the stationary mode of operation can be more effective, have also been determined. The above engineering theory can serve as a basis for developing algorithms for regulating the supercharger by transferring, for example, idling or switching the drive on and off, analyzing its operation in partial modes with estimating the energy consumption, in order to increase the economic efficiency of using superchargers in the proposed modes. The obtained results are also useful for solving optimization problems on variable operating modes of a pumping station when covering its load schedules. This approach and the presented solutions can be extended to other classes of superchargers - compressors, fans, which use gas as a working medium.