Досліджено характер зміни коефіцієнту корисної дії (ККД) в насосних системах у разі живлення від альтернативного джерела електричної енергії за умов стабілізації заданого тиску. Розглянуто електромеханічну систему водопостачання, що живиться від альтернативного джерела електричної енергії через використання статичного компенсатора (STATCOM). Побудовано оцінювач енергоефективності насосної установки на основі теорії штучних нейронних мереж, тренування якої відбувається на базі статичних характеристик агрегату. Показано результати та аналіз досліджень зміни рівня ККД протягом типового добового циклу споживання води.

Розглянуто електромеханічну систему водопостачання багатоповерхового будинку на основі вентильно-індукторного двигуна. Наведено імітаційну модель гідравлічної мережі та критерії оцінки ефективності квазісталих режимів насосного обладнання. Проведено дослідження експлуатаційних та енергетичних характеристик відцентрового насосу під час регулювання його частоти обертання задля визначення частот, за яких забезпечується відповідність напору та подачі насоса вимогам гідромережі. Розроблено імітаційні моделі систем керування, що забезпечують частоту обертання вентильно-індукторних двигунів на рівнях, які відповідають заданим витратам гідросистеми насосного обладнання, шляхом широтно-імпульсного регулювання фазної напруги або регулювання рівня обмеження фазного струму. Проведено комплексні дослідження і порівняльний аналіз способів керування вентильно-індукторним приводом відцентрового насосу за критеріями оцінки енергоефективності роботи під час регулювання частоти обертання та зміні кутів комутації. Виявлено, що обидва способи керування приводом насосної установки забезпечують необхідну її продуктивність та є близькими по ефективності - дещо вищого значення коефіцієнта корисної дії можна досягти, використовуючи широтно-імпульсне регулювання фазної напруги вентильно-індукторного двигуна зі зміною кутів комутації.

Мета роботи - підвищити ефективність роботи системи водопостачання (СВ) за рахунок автоматизації енергетичного аудиту, що надасть змогу сформувати попередні рекомендації для зменшення електроспоживання у СВ будь-якого типу. У роботі використано методи систематизації, аналізу та синтезу основних практичних рішень для покращання ефективності роботи СВ; методи алгоритмізації, прогнозування та математичного моделювання. Розроблено підхід до попереднього енергоаудиту будь-якої СВ. Запропоновано перелік загальних рішень для підвищення ефективності роботи СВ засобами електричного приводу. Запропоновано метод проведення енергетичного аудиту системи водопостачання, який, на відміну від відомих, надає змогу опосередковано визначити основні недоліки СВ, що дозволить вжити заходів для підвищення ефективності роботи системи. Наведено алгоритм попереднього енергетичного аудиту СВ. Розроблено рекомендації для підвищення ефективності роботи СВ, які враховують досвід минулих років і результати комп'ютерного моделювання.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.103-05

Рубрики:

Водопровідні помпові станції та установки

Шифр НБУВ: Ж44120 Пошук видання у каталогах НБУВ 

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). Теоретические результаты послужили основой для разработки алгоритмов оптимизации системы регулирования ступенчатой подачи нагнетателя путем его перевода на холостой ход, в т. ч. глубоким дросселированием, или с полным отключением приводного двигателя, для анализа работы насосной станции на переменных режимах при покрытии неравномерных графиков ее нагрузок с оценкой затрат потребляемой энергии. Показано существенное влияние различных факторов и 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.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.103-05

Рубрики:

Водопровідні помпові станції та установки

Шифр НБУВ: Ж44120 Пошук видання у каталогах НБУВ 

За результатами проведеного енергоаудиту насосного обладнання розглянуто ряд заходів щодо підвищення ефективності роботи насосного обладнання в умовах водозабору КП "Вода" м Валки.

На основі статистичної обробки добових графіків водопостачання, шляхом застосування імовірнісного метода виокремлення апріорної інформації про характер витрати води, розроблено бездротову схему автоматичного керування насосною станцією з водонапірним баком системи водопостачання для фермерських господарств.

Розглянуто питання удосконалення контролю ефективності електроспоживання об'єктів водопостачання шляхом урахування впливу циклічних змін зовнішнього середовища. Обгрунтовано взаємозв'язок ефективності електроспоживання та водоспоживання, на яке впливають сезонні та соціальні чинники. Запропоновано процедуру виявлення циклічних змін процесу водоподачі, яка передбачає пошук подібності у добових графіках витрати води з мережі водопостачання та формування груп однотипних графіків за допомогою методів кластерного та дискримінантного аналізу. Її реалізація надає змогу визначити часовий період для збору даних щодо визначальних змінних, а також здійснити формалізований опис режиму водоподачі для планування технологічних параметрів і визначення базового рівня енергоспоживання. Для забезпечення коректного контролю ефективності електроспоживання запропоновано процедуру розпізнавання приналежності добових графіків витрати води до одного з типових класів. Використання запропонованих процедур надає змогу враховувати зміну фактичних умов функціонування насосних станцій, зумовлену впливом сезонних і соціальних чинників.

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.

Сформовано на основі статистичного аналізу експериментальних даних набір змінних, що мають вплив на ефективність електроспоживання, придатний для визначення базового рівня електроспоживання.

Розглянуто методи та моделі розрахунку прогнозу міського водоспоживання, запропоновано алгоритм прогнозування міського погодинного водоспоживання, заснований на разкладанні часового ряду на базову і залишкову складові та понятті однотипних днів. Представлений алгоритм був реалізований у вигляді програмного комплексу та пройшов багаторічну перевірку в реальних умовах, яка підтвердила його ефективність. Cередня процентна похибка погодинного прогнозу міського водоспоживання на одну добу не перевершує 5 %. Розроблена модель, а також програмний комплекс, в якому вона використовується, розрахунку прогнозу міського погодинного водоспоживання можуть бути застосовані в інформаційних службах міських комунальних підприємств, які надають послуги з постачання води населенню, що дасть цим підприємствам можливість оптимізувати свої операційні та інвестиційні рішення. Наприклад, знання погодинного попиту води протягом декількох наступних діб надає можливість оптимального управління роботою насосних станцій міста, тобто дозволяє економити витрати електроенергії в процесі закачування води в резервуари.

Наведено конструкцію пристрою для змішування рідини з повітрям, у якому за рахунок встановлення ковпачка з отворами, патрубка для підводу повітря в точці найбільшого розрідження всмоктуючого патрубка та вибору раціональних значень площ проточної частини та конусності конфузора і відсутності механічного змішувача, забезпечується малий гідравлічний опір проточної частини. Точне відсоткове співвідношення рідини і повітря забезпечується клапаном із електроуправлінням, встановленим на патрубку підводу повітря, та ротаметрами, оснащеними датчиками витрати сигнали, від яких надходять до ПК.

Сформовано кортеж визначальних змінних базового рівня електроспоживання, що характеризує режим водоподачі, придатний для моделювання електроспоживання на основі інтелектуального аналізу даних.

В системі сільськогосподарського водопостачання, що включає станцію другого підйому та некільцеву водопровідну мережу, проведено порівняльний розрахунок тиску в трубопроводі за наявності системи автоматичної стабілізації тиску та без неї.

Purpose. To substantiate the application of the artificial neural network predictors in the water-supply pump control systems for forecasting the water consumption within 24 hours. Methodology. The data for synthesis of an artificial neural network predictor have been obtained by experimental research studies on the operating water supply system. The mathematical model of the electric drive system of a pump has been created by using the object-oriented method. This model takes into consideration the nonlinearity of magnetic core characteristics of an induction motor and existence of the hydraulic network with distributed parameters at the pump exit. Using computer simulation, the following aspects were researched: the frequency regulation mode of asynchronous drive of a pump, dynamic ratings of pump drive for predicted value of water consumption and quality performance of pressure regulation. Findings. On the base of experimentally obtained data the artificial neural network predictor, which adequately forecasts the water consumption value within 24 hours, has been synthesized. The systems controlling an artificial neural network predictor pump have been synthesized; they realize different laws of the pump output pressure regulation. The laws of frequency control of water-supply pump electric drive system have been substantiated. Originality. For the first time, it is proposed to use the artificial neural network predictor in the pump control system to forecast the value of water consumption and synthesis of the control influences on the pump electric drive with taking the water consumption into consideration. Results, which demonstrate the mutual influences of processes in the water-supply network and electromagnetic processes in the electric drive with induction motor, have been obtained. Practical value. Due to consideration of the predicted value of water consumption in the offered pump control system, the efficacy of the water supply system has increased while the unproductive losses of water have decreased.

Уперше створено систему керування водопостачанням, яка передбачає зміну структури та параметрів регулятора і забезпечує підвищення якості керування. Уперше запропоновано умову зміни структури та параметрів регулятора у системі водопостачання, яка грунтується на залежності тиску у трубопроводі від споживання води та забезпечує підтримку тиску води на заданому рівні. Одержав подальший розвиток метод знаходження оптимальних режимів функціонування системи водопостачання на основі використання кусочно-неперервного сигналу керування та визначення моменту перемикання за допомогою значення відхилення функції Гамільтона від максимуму. Одержав подальший розвиток метод розрахунку коефіцієнта підсилення системи керування в усталеному режимі системи водопостачання, що забезпечує мінімізацію функціоналу якості системи керування.

Підвищено енергоефективність електроприводів насосів (ЕПН) за рахунок зниження втрат води й усунення поривів водопровідних мереж, що виникають під час пусків насосних агрегатів. Побудовано математичну та комп'ютерну модель ЕПН агрегату як електромеханогідравлічної системи з розподіленими параметрами водопровідної магістралі. Встановлено, що основною причиною частих поривів водогінних мереж є хвильові процеси, які виникають під час прямого пуску ЕПН агрегату. Визначено вплив параметрів водогінної мережі на підвищення тиску під час пуску насосних агрегатів. Встановлено залежності зміни тиску від параметрів водопровідної мережі та керування електроприводом під час пуску. Пуск частотно-регульованого електропривода за визначеними параметрами сприяє усуненню надмірного підвищення тиску у водогінних мережах.

Індекс рубрикатора НБУВ: Н761.103-05

Рубрики:

Водопровідні помпові станції та установки

Шифр НБУВ: Ж29409/А Пошук видання у каталогах НБУВ 

Дисертацію присвячено удосконаленню керування потокорозподілом у системах подачі та розподілення води комунальних водопроводів на основі застосування методики обгрунтованого визначення кількості та місць розташування контрольних вузлів, визначення фактичних витрат на ділянках мережі на основі вимірювання тисків в контрольних вузлах у реальному часі. Удосконалено програму гідравлічних розрахунків водопровідних мереж, яка враховує значення тиску, виміряного в окремих контрольних вузлах за реального часу для умов пропорційної зміни в часі вузлових відборів і постійних опорах ділянок мережі. Встановлено теоретичні залежності для визначення зон недостатнього напору в моноструктурних системах подачі та розподілення води для місцевості з різним ухилом рельєфу та розташуванням критичної точки. На основі даних залежностей визначено методики аналізу очікуваних зон недостатнього напору за зміни умов роботи мережі та розроблено рекомендації щодо визначення кількості та місць розташування контрольних вузлів під час проектування та експлуатації водопровідних мереж.