Об эффективности импульсной подачи рабочей среды для покрытия суточного графика нагрузок насосной станции

Abstract

Рассмотрены практические приложения полученных ранее теоретических результатов по применению импульсного (цикличного) подключения насосов, работающих на сеть, для покрытия существенно переменных нагрузок насосной станции. Проведен анализ эффективности работы насосных станций с различными блоками насосных установок и параметрами систем водоснабжения при переменных нагрузках на основе анализа разработанной математической динамической модели системы производства и распределения рабочей среды (воды). Полученная инженерная теория послужила также основой для разработки алгоритмов оптимизации системы ступенчатого регулирования подачи нагнетателей путем их перевода на холостой ход, в т. ч. глубоким дросселированием, или с полным отключением приводного двигателя, на переменных режимах работы насосной станции при покрытии неравномерных графиков ее нагрузок с оценкой затрат потребляемой энергии, с целью повышения экономической эффективности и выбора определенного состава насосного оборудования в предлагаемых режимах. Определены, в зависимости от емкости сети и аккумулирующих устройств, величины потребления жидкости и режимов регулирования, рациональные компоновки насосного оборудования с минимизацией потребления электроэнергии. Оценены эффективные значения длительности импульсов подачи рабочей среды агрегатами насосной станции и паузы между импульсами, а также скважности импульсов, при использовании различных блоков насосного оборудования. При этом важной характеристикой надежности системы «электропривод-насос» является частота циклов, лимитирующих число регламентированных включений электродвигателей соответствующей мощности. Показано существенное влияние перечисленных факторов и указанных функциональных параметров на характеристики импульсного подключения нагнетателей и интенсивность подачи энергоносителя при переменных нагрузках. Характерно, что при сравнении различных режимов импульсной подачи (с холостым ходом и без) более предпочтительным режимом является режим с полным отключением насосов от сети. При этом эффективность растет с ростом числа эксплуатируемых агрегатов и достигает 15% по сравнению с традиционным способом подачи рабочей среды для покрытия переменных нагрузок станции. Полученные результаты также могут быть полезны для решения оптимизационных задач при работе насосной станции на переменных режимах при покрытии ее годовых графиков нагрузок. Данный подход и представленные решения могут быть распространены на другие классы нагнетательных станций с компрессорами или вентиляторами, использующие в качестве рабочей среды газ, для покрытия неравномерных нагрузок нагнетательных станций.

Practical applications of previously obtained theoretical results on the use of pulsed (cyclic) connection of pumps operating on a network to cover substantially variable loads of a pumping station are considered. The analysis of the efficiency of pumping stations with various units of pumping units and the parameters of water supply systems at variable loads based on the analysis of the developed mathematical dynamic model of the production and distribution of the working medium (water) is carried out. The resulting engineering theory also served as the basis for the development of algorithms for optimizing the system of stepwise regulation of the supply of superchargers by transferring them to idle speed, including deep throttling, or with a complete shutdown of the drive motor, at variable pump station operating conditions when covering uneven load schedules with an estimate of the energy consumption, in order to increase economic efficiency and select a specific pump equipment in the proposed modes. It isdetermined, that depending on the capacity of the network and storage devices, the amount of fluid consumption and regulation modes and rational layout of pumping equipment with minimizing energy consumption. The effective values of the duration of the pulses of the supply of the working medium by the units of the pumping station and the pause between pulses, as well as the dut y cycle of the pulses using various blocks of pumping equipment, are estimated. An important characteristic of the reliability of the “electric drive-pump” system is the frequency of cycles that limit the number of regulated starts of electric motors of the corresponding power. The significant influence of the listed factors and the specified functional parameters on the characteristics of the pulse connection of the superchargers and the intensity of the energy supply at variable loads is shown. It is characteri stic that when comparing different pulse supply modes (with and without idle), the more preferable mode is the mode with the pumps completely disconnected from the network. At the same time, the efficiency increases with the increase in the number of operating units and reaches 15% in comparison with the traditional way of supplying a working medium to cover the variable loads of the station. The results obtained can also be useful for solving optimization problems during the operation of a pumping station in variable modes when covering its annual load schedules. This approach and the solutions presented can be extended to other classes of injection stations with compressors or fans that use gas as a working medium to cover the uneven loads of the injection stations.