Исследованы установки с воздушным и гидровоздушным вакуум-котлами при вертикальной и горизонтальной компоновке вакуумных котлов. Приведены расчеты рабочего процесса таких установок в виде расчетов их рабочих циклов и времени заливки центробежного насоса с учетом продольного профиля его всасывающей линии. Предложены пути и средства увеличения продолжительности рабочего цикла, а также введено понятие о предельном режиме работы установки, при котором продолжительность рабочего цикла оказывается наибольшей. Дан аналитический расчет этого режима и показаны выгоды оснащения вакуумных установок насосных станций вакуум-насосами малой мощности.

Разработаны методы метрологической аттестации "математических расходомеров" насосных станций. Проведена их метрологическая аттестация: оценка точностных характеристик косвенных измерений мгновенных значений расходов на выходах насосных станций.

Запропоновано методику визначення параметрів і необхідної кількості насосів для забезпечення роботи насосної станції у режимах, що забезпечують перекачку необхідного об'єму рідини за умов мінімальних витрат на устаткування та електроенергію.

Рассмотренные проекты реконструкции насосных станций третьего подъема предприятий, работающие в сфере жилищно-коммунального хозяйства, наглядно демонстрируют эффективное выявление и использование с помощью "Методики энергетического обследования систем водоснабжения промышленных и коммунальных предприятий" имеющегося потенциала энергосбережения на коммунальных водоснабжающих предприятиях городов. Учитывая, что резервы снижения электропотребления, связанные с установлением высокой степени соответствия между фактическим расходом воды в системе и потребляемой электрической мощностью, можно считать показателем эффективности работы как отдельных насосов, так и насосных станций, их практическая реализация путем грамотного подбора насосного оборудования на этапе проектирования при приемлемых сроках окупаемости и сравнительно небольших объемах капитальных вложений может принести значительное сокращение эксплуатационных расходов при одновременном повышении качества предоставляемых услуг водоснабжения. Таким образом, при помощи предложенной методики в течение 2003 - 2004 годов на некоторых действующих объектах ГКП "Горводоканал" г. Сумы и станции повышения давления ПЭНС-14 г. Одессы обследованы гидравлические сети, в результате чего улучшена работа насосного оборудования и получены положительные результаты. Полученные результаты подтверждены соответствующими актами о достигнутых результатах и внедрении методики в производство и апробации ее положений на реальных объектах коммунальных предприятий.

Розглянуто питання синтезу нейропредиктора на базі різних типів нейронних мереж. Проаналізовано точність прогнозу споживання води під час застосування різних активаційних функцій нейронів і різної кількості прихованих шарів мережі прямого поширення сигналу. Наведено результати короткострокового прогнозу нейропредиктора на даних тестової множини.

Розроблено математичну модель для аналізу усталених режимів електропостачальної системи помпової станції. Уперше запропоновано ефективний метод аналізу усталених режимів електропостачальної системи з урахуванням статичної напірної характеристики гідравлічної мережі.

Цель работы - разработка математической модели рабочих процессов, происходящих в насосной станции с приводным двигателем (ПД), включающая в себя ПД внутреннего сгорания дизельного типа, нерегулируемый шестеренный насос и предохранительный клапан непрямого действия.

Предложена стратегия оптимизации режимов работы насосной станции с разнотипными насосными агрегатами на основе стохастической модели квазистационарных режимов в системах подачи и распределения воды. Данная стратегия является ресурсо- и энергосберегающей. Сформулирована и решена задача оперативного планирования режимами работы насосной станции с разнотипными насосными агрегатами с упреждением в одни сутки.

Обосновано, что для повышения эффективности работы насосных станций необходимо совершенствование существующих и изучение новых методов и средств регулирования их технологических параметров. Проведенный анализ показал, что перспективным способом регулирования параметров насосных станций является использование турбинного режима одного из параллельно работающих насосов станции, который позволяет изменять производительность в требуемых пределах с одновременной рекуперацией электроэнергии. Рассмотрена работа насосной станции городского водоснабжения при отработке типового графика водоснабжения путем использования турбинного режима одного из параллельно работающих насосов. Для осуществления турбинного регулирования производительности разработаны алгоритмы расчета режимов и работы насосной станции, которые учитывают условия перехода регулируемого насоса из режима в режим и особенности параллельной работы агрегатов. Полученные расчетные данные показывают, что при турбинном регулировании производительности можно добиться снижения потребляемой электроэнергии на 19 % в сутки по сравнению с частотным.

Для підвищення енергоефективності насосного комплексу з двома послідовно з'єднаними насосами запропоновано структурну схему системи з енергоефективним регулятором к. к. д. одного з насосів. На основі апроксимації каталожних характеристик насоса запропоновано вираз для визначення його к. к. д. Наведено результати дослідження системи за умов плавної зміни параметрів гідравлічної мережі.

Для повышения энергоэффективности насосного комплекса с двумя последовательно соединенными насосами представлена структурная схема системы с энергоэффективным регулятором к. п. д. одного из насосов. На основе аппроксимации каталожных характеристик насоса предложено выражение для определения его к. п. д. Представлены результаты исследования системы при плавном изменении параметров гидравлической сети.

To improve the efficiency of the pump set with two pumps connected in series the block diagram of the system with energy efficient regulator of the efficiency of a pump are presented. Based on the approximation of catalog characteristics of pump the expression to determine its efficiency is proposed. The results of the research by a smooth change of parameters of the hydraulic network are shown.

Досліджено блочно-комплектні та блочно-модульні насосні і компресорні станції. Розкрито основи розрахунку будівельних конструкцій і приміщень насосних і компресорних станцій. Розглянуто організацію та технологію монтажних і спеціальних робіт у процесі спорудження насосних і компресорних станцій. Описано монтаж агрегатів насосних і компресорних станцій, технологічного обладнання, систем водопостачання і каналізації тощо.

Установлено, что гидравлическая мощность при развитии нестационарных гидродинамических процессов в трубопроводной сети характеризуется периодическими установившимися колебаниями на анализируемом интервале времени. Показана возможность представления гидравлической мощности гармоническим рядом, компоненты которого формируются произведением ортогональных гармонических составляющих сигналов напора и расхода. Предложен энергетический метод определения параметров электрогидравлического комплекса на базе уравнений энергобаланса гармонических составляющих мощности между источником гидравлического питания и элементами гидросистемы.

Розроблено математичні моделі для комплексного дослідження і розробки заходів щодо підвищення енергоефективності режимів електромеханічної системи насосної установки багатоповерхового житлового будинку, які враховують зміну: залежностей напору і к.к.д . насосу зі зміною подачі і частоти обертання; параметрів і втрат у асинхронних двигунах відповідно до режиму роботи; оптимального рівня напору насоса, який відповідає мінімуму втрат енергії у гідравлічних вентилях споживача. Розроблено методологію визначення та обгрунтовано доцільність застосування коефіцієнта енергоефективності під час формування законів регулювання насосної установки багатоповерхового житлового будинку.

Purpose. Development of technical and algorithmic solutions for complex improvement of electrotechnologic effectiveness indices of "power supply mains - pumping station" ("SM-PS") complex, improvement of its energy efficiency, obtaining its rational structure and operation algorithm of the system of automatic control of modes of pumping over. Methodology. Circuit design and algorithmic solutions were developed on the basis of liquid pumping efficiency indices analysis for various power supply schemes, power circuits connection diagrams and control methods of centrifugal pumping units, which were acquired using mathematical experiments on the developed digital model of "SM-PS" complex. Findings. Power supply circuit and centrifugal pump unit connection diagram were developed. A structure and an algorithm for microprocessor system of automatic discrete-continuous control of liquid pumping modes with constant pressure in the pipeline on the full range of the SM-PS performance variation were created. Originality. A mathematical model of synthesis of discrete-continuous control of liquid pumping modes using centrifugal pumping units in the structure of the closed-loop system of the pipeline pressure stabilization was developed. Practical value. The use of the developed scheme, schematic and algorithmic solutions makes it possible to improve the electrotechnologic efficiency indices of "SM-PM" complex, in particular, to decrease specific cost of active electric energy, to improve the power factor, to decrease circuit voltage deviation as well as to reduce consumption of total and reactive powers, which results in substantial energy saving. The suggested solutions can be applied while designing new and operating working "SM-PS" complexes.

Запропоновано критерій максимальної ефективності екстремальної системи автоматичного керування насосним комплексом, що враховує вимоги технологічного процесу, питоме енергоспоживання і витрату ресурсу електрогідравлічного обладнання. Обгрунтовано вибір вагових коефіцієнтів критерію оптимальності. Розроблено структурну схему моделі екстремальної системи керування насосним комплексом крокового типу з пошуковим алгоритмом. Виконано аналіз енергоефективності запропонованої системи з системою стабілізації тиску в контрольній точці трубопровідної мережі на базі ПІД-регулятора. Проведено оцінку впливу тривалості експлуатації насоса на енергетичні характеристики роботи насосного комплексу.

Оцінено вплив дискретних властивостей мікропроцесорної системи управління на основі Arduino Due на точність фізичної моделі докової насосної станції шляхом моделювання в MATLAB. При цьому враховано такі чинники, як період комутації ШІП, крок квантування по рівню і за часом АЦП і ЦАП мікропроцесора, час виконання програмного циклу, шум молодших розрядів АЦП, шум та інерційність датчика струму, а також відхилення параметрів ємнісних фільтрів, включених у канали зворотного зв'язку по напрузі, від номінальних значень, навантаження перетворювача і перепад напруги на клемах акумуляторної батареї. За результатами розрахунків стало ясно, що цим впливом можна знехтувати і дані, зібрані за допомогою фізичної моделі докової насосної станції, є достовірними. Шляхом фізичного моделювання отримано експериментальну залежність між витратами енергії-часу на спорожнення камери сухого дока, яка підтверджує можливість значної економії енергії, коли процес оптимізується за відповідним критерієм. Це стало можливим завдяки багатократному чисельному розв'язку крайової задачі безпосередньо на фізичній моделі. Знята характеристика свідчить про те, що за малих значень тривалості процесу спорожнення камери економія енергії, яка досягається за рахунок оптимального управління електроприводом насоса, є відносно невеликою в порівнянні з варіантом нерегульованого електроприводу. Проте у разі затягування процесу вона може досягати значень на рівні 13 %. Також звертає на себе увагу той факт, що починаючи з деякого значення часу спорожнення камери сухого дока, енергія вже практично не міняється, що робить раціональним введення неробочої паузи в закон оптимального управління об'єктом. Таким чином, підтверджено можливість і доцільність оптимізації процесу спорожнення камер сухих (наповнення - наливних) доків за критерієм енергоспоживання дослідним шляхом.

Потребує обгрунтування метод визначення кількості контрольних вузлів під час проектування мереж з урахуванням умов її живлення, а також в процесі її експлуатації у разі зміни гідравлічних характеристик ділянок. Це необхідно для суттєвого зменшення енергоспоживання насосного обладнання, попередження значних витоків. Досліджено процеси утворення зон недостатнього напору у водопровідних мережах. Запропоновано методику управління потокорозподілом у водопровідній мережі, який надає можливість обгрунтовувати необхідну і достатню кількість контрольних вузлів та місця їх розташування. Показано, що отримані у цьому випадку рішення узгоджуються з існуючими методами забезпечення необхідних напорів в мережі. Але у цьому випадку відкриваються додаткові можливості в управлінні потокорозподілом, а саме уточнення розташування контрольних вузлів на водопровідній мережі у разі її експлуатації. В результаті досліджень запропоновано спосіб визначення кількості контрольних вузлів, який надає можливість залежно від площі зон з недостатнім напором визначати необхідну їх кількість під час проектування водопровідної мережі та уточнювати розташування в процесі експлуатації. Згідно з представленою методикою управління потокорозподілом у водопровідних мережах, виконуються гідравлічні розрахунки для різних режимів водорозбору, визначаються витрати води в ділянках, які є дійсними на момент виміру п'єзометрів в контрольних вузлах. Визначаються фактичні вузлові напори, встановлюються вузли, що знаходяться на межі зон з недостатнім напором, з числа яких у разі необхідності призначаються додаткові вузли контролю тиску. На стадії проектування мереж моделюється зміна параметрів роботи мережі. П'єзометричні позначки у вузлах визначаються відносно вузлів живлення, значення напору в яких задаються. Критерієм вибору кількості контрольних вузлів і місць їх розташування є величина мінімального тиску в них і розмір зон з недостатнім напором. Розроблені рекомендації та доповнення до діючих методів управління потокорозподілом, за якими визначається кількість і розташування контрольних вузлів. Це надає можливість підтримувати необхідні тиски у вузлах мережі, попереджати їх перевищення, що сприяє зменшенню витоків і витрати на енергоспоживання в насосних станціях.

Проаналізовано сучасний стан моделювання гідравлічного навантаження електроприводу у складі електротехнічного комплексу помпових станцій. Виявлено, що більшість математичних моделей не надає можливості зі збалансованим ступенем деталізації враховувати особливості процесів помпування та споживання рідини одночасно. Проведені дослідження надають підстави зробити висновок про неможливість представлення у загальному випаду відцентрового гідравлічного навантаження у вигляді моменту опору з "вентиляторною" механічною характеристикою під час моделювання роботи електроприводу. Показано, що для коректного відображення такого гідравлічного навантаження електроприводу необхідно застосовувати такі математичні моделі, які одночасно враховують вплив кутової швидкості обертання робочого колеса помпи, в'язкості рідини та просторової будови гідравлічної мережі як на режими помпування рідини, так і на режими її споживання. Запропоновано повну математичну модель гідравлічного навантаження електроприводу помпової станції в усталених режимах з урахуванням як внутрішніх параметрів відцентрової помпи, так і просторового розподілу трубопроводу.

Проаналізовано сучасні тенденції моделювання відцентрового гідравлічного навантаження електроприводу помпових станцій. Виявлено, що переважно застосовується гранично спрощений підхід до представлення однієї з нерозривно пов'язаних підсистем (гідравлічної чи електромеханічної), що значно звужує можливості комплексного аналізу процесів, які відбуваються в окремих її елементах. Моделі, побудовані на таких засадах, можна ефективно застосовувати для вирішення вузькоспеціалізованих задач, і вони не завжди дають достатнє уявлення про стан і режими усіх елементів підсистем. Частково цю проблему вирішено під час моделювання усталених режимів помпових станцій. Запропоновано вдосконалену динамічну модель відцентрового гідравлічного навантаження електроприводу помпової станції, яка надає змогу досліджувати процеси, що відбуваються в основних елементах відцентрової помпи з урахуванням її внутрішніх параметрів і залежності цих параметрів від фізичних параметрів рідини.

Удосконалено методи аналізу режимів роботи електротехнічних комплексів з керованими помповими станціями, що дозволило сформувати математичну модель (ММ) узагальненого комплексу шляхом композиції моделей нерозривно пов'язаних між собою його підсистем різної фізичної природи. Формалізовано одержання ММ комплексу конкретної конфігурації на підставі ММ узагальненого комплексу. Розроблено дискретно-неперервну ММ синтезу сигналу автоматичного керування двигунами та комутаційними пристроями електротехнічного комплексу "електропостачальна система - помпова станція", що надало змогу одержати найкращі техніко-економічні показники комплексу в повному діапазоні зміни витрати робочої рідини за підтримання постійного тиску в магістралі.