Основной режим работы

Объект управления - подкачивающие насосные станции, работающие на разветвленный напорный трубопровод состоящий из труб диаметром DN600, который соединяется в один канал. Из этого класса объектов управления рассматривается класс объектов, для которых прямое управление насосными агрегатами (включение и отключение со временем меньшим постоянной времени напорной сети), в зависимости от расхода, невозможно, так как вызывает опасные перенапряжения в сети, приводящие к порывам напорного трубопровода.

Таким образом, напорные сети рассматриваемых объектов накладывают на насосные станции основное ограничение, заключающее в том, что давление (напор) в напорном трубопроводе не должно превышать некоторой предельной величины Н_пр, обусловленной запасом прочности самого слабого участка сети. Другими ограничением со стороны напорных сетей из сборных железобетонных и асбоцементных труб является необходимость исключения частых резких снижений давления в сети (ΔН_CH), ослабляющих герметичность уплотнений в местах стыковых соединений и приводящей к увеличению утечек. На рисунке 1.4 приведена система водоподачи насосной станции.

Возможный диапазон уровней напора на выходе ПНС равен

 

H_min < H < H_пр (3.1)

 

где Н - уровень напора на выходе ПНС (м);

H_min - минимальный уровень напора в сети (м);

H_пр - предельно допустимый уровень давления в сети (м).

 

Основным фактором, определяющим величину H_пр при соблюдении (1.1) являются минимум стоимости трубопровода напорной сети.

Значительная экономическая эффективность от снижения величины, определяющей стоимость напорной сети, требует, что бы напор на выходе ПНС не превышал величины

 

H_пр =к_зН_ном (3.2)

 

где Н_ном- минимальный напор единичного насосного агрегата станции при номинальной подаче;

к_з - коэффициент запаса.

 

Величина коэффициента запаса к_з определяется с одной стороны отклонением действительных характеристик примененных насосов от паспортных данных, а с другой стороны максимальным перерегулирование в системе

 

к_з = к_нк_п(3.3)

где к_з = H_н.д./Н_н.п. - коэффициент несоответствия действительной и паспортной Н(0)-характеристики насоса;

к„=Н_п /Н_ном- коэффициент перерегулирования;

H_н.д., Н_н.п. - напоры номинального режима действительной и паспортной характеристики насоса;

Н_п - напор на выходе ПНС при максимальном перерегулировании.

Удаление воздуха из сети производится с помощью вакуумной станции, которая, при включения первоначально откачивает воздух, следующим действием только запускает насос.

Максимальная производительность насосного агрегата описывается зависимостью Q_max(Н_вс) построенной на основе паспортной зависимости Q_max() с учётом

 

(3.4)

 

где V₁ — скорость воды на входе насоса (м/с);

Н^доп_вак - допустимая вакуумметрическая высота всасывания насоса (м);

— сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе;

g = 9,8 м/с^ - ускорение силы тяжести;

Н_ВС — высота всаса (расстояние от оси насоса до уровня воды в аванкамере) (м).

Энергетические показатели насоса оцениваются с помощью КПД.

Теоретические исследования, выполненные автором, позволили зависимость КПД от подачи, в области расходов, близких к номинальной подаче насоса (зона промышленного использования) представить выражением:

 

η = η_о – ω²к_о(Q-Q_ном)² (3.5)

 

где η₀- максимальный КПД насоса при Q = Q_ном;

k_о - коэффициент аппроксимации паспортной зависимости η(Q) выражением (1.5);

Q_HOM - номинальная производительность насоса.

Из (1.5) следует, что с увеличением отклонения подачи насоса от номинального значения, КПД насоса уменьшается. При этом предполагается, что КПД насоса не зависит от скорости вращения рабочего колеса насоса.

Таким образом, оптимизация режимов работы ПНС направлена на минимизацию энергопотребления при поддержании заданных технологических параметров на выходе станции. При этом задача управления ПНС направлена на минимизацию перерегулирования технологического параметра, при этом коэффициент перерегулирования (к_п), должен стремиться к единице (к_п = 1), при обеспечении условий устойчивой работы.

Дополнительным требованием к управлению является обеспечение максимума КПД водоподачи и уменьшение времени протекания вспомогательных режимов работы системы, обеспечивающих технологический режим водоподачи.

Рассмотрим основной режим работы, так как этот режим является наиболее энергоемким и длительным. Заключается в обеспечении требуемой водоподачи при стабилизации необходимого уровня напора в сети при заданной комбинации работающих насосных агрегатов. Величина стабилизируемого напора определяется расходом потребителей и описывается выражением (1.1).

Препятствием к реализации этого режима при необходимости отключения или включения очередного насоса, вызываемой соответствующим уменьшением или увеличением расхода потребителей, является невозможность изменения подачи частотно-регулируемого насосного агрегата в диапазоне 0 - Q_max поскольку нижний предел подачи этого насоса ограничен величиной

 

(3.6)

 

соответствующей точке максимума напора H(Q,Ω) характеристики насоса. Обеспечение полного диапазона изменения подачи частотно-регулируемого насоса возможно путем применения комбинированных методов регулирования в диапазоне расходов (0 - Q_кр). Одним из возможных способов управления в указанном диапазоне расходов является комбинация дросселирования и изменения частоты вращения насоса. Задача управления при этом сводится к тому, чтобы при уменьшении расхода насоса, управляемого частотой вращения до величины Q_кр(ω), повышают его частоту вращения с одновременным дросселированием таким образом, чтобы величина напора в коллекторе оставалась постоянной. Приращение частоты вращения должно быть таким, чтобы обеспечился запас устойчивости насоса по давлению. При дальнейшем изменении расхода в пределах (0 - Q_кр) регулирование производится дросселированием насоса при неизменной частоте вращения его рабочего колеса.

Другим способом управления в диапазоне расходов (0 - Q_кр) является

комбинация способов обратного сброса и изменения частоты вращения рабочего колеса насоса. Задача управления в этом случае сводится к тому, чтобы при уменьшении расхода потребителей, приводящего к уменьшению подачи РНА до величины Q_кр(ω), включают обратный сброс, имитируя таким образом увеличение расхода станции. Максимальная величина сброса должна быть не меньше Q_кр(ω). Стабилизация напора на выходе станции производится соответствующим изменением частоты вращения рабочего колеса насоса. Если при последующем уменьшении расхода потребителей и при полностью открытом сбросе производительность РНА опять достигнет величины Q_кр(ω), то производится закрытие сброса и отключение очередного нерегулируемого насосного агрегата. РНА после этого работает с максимальной производительностью.

Из рассмотренных выше методов управления станцией в режиме малых

расходов, следует отдать предпочтение управлению с применением дросселирования и изменения частоты вращения насоса для управления в указанном диапазоне расходов.

Условие Q_нс = Q(Н,Ω) + Q_др(Н,R_з)при необходимости изменения количества включенных нерегулируемых насосов в зависимости от расхода потребителей накладывает следующие требования на способ управления нерегулируемыми насосами:

1 отключение насоса производится после полного закрытия его затвора;

2. включение насоса проводится на закрытый затвор с последующим его открытием.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: