Насосная станция с частотным регулированием

 

 

Насосная станция с частотным регулированием – последнее слово техники для организации надежной, экономичной и бесперебойной работы системы водоснабжения любого объекта.

Насосная станция с частотным регулированием на объектах «Водоконала»

Технология регулирования частоты питающей сети с целью обеспечить наибольшую экономичность работы и оптимальную производительность электродвигателей насосных агрегатов сегодня широко внедряется на сооружениях «Водоконала». Сегодня разработано несколько схем частотного регулирования работы насосных станций. Все схемы работают в принципе одинаково и обеспечивают заданный уровень давления на выходе станции путем регулирования скорости вращения насосного агрегата.
В настоящее время работу большинства насосных станций регламентируют две уставки величины давления на выходе насосной станции.

Одна из них задает уровень давления на выходе насосной станции днем, а вторая – в ночном режиме. Разница между уровнем давления на выходе насосной станции днем и ночью может составлять до 30%. Экономический эффект в данном режиме работы будет создаваться вследствие исключения динамических потерь в запорно-регулирующей арматуре насосной станции. Метод регулирования по двум уставкам сегодня весьма широко распространен.

 

Регулировка работы гидроагрегатов насосных станций по динамической характеристике

На сегодняшний день существует и более эффективный метод повышения производительности насосных агрегатов и оптимизации работы насосной системы. В данном методе давление на выходе из насосной станции поддерживается в динамическом режиме, с использованием «Q-H» характеристике системы водоснабжения.

Важно. «Q-H» характеристика сети представляет собой зависимость давления воды Q в водопроводной сети от ее расхода H.
Регулировка производительности насосов по «Q-H» характеристике позволяет добиться дополнительной экономии в работе системы водоснабжения за счет уменьшения динамических потерь в магистральных и распределительных трубопроводах. Рассмотрим вопрос подробней. На рисунке приведены «Q-H» характеристики водопроводной сети и насоса.

Рис. 1 Ндень – уровень давления, поддерживаемый в дневное время суток, м.
Нночь – уровень давления, в ночное время суток, м.

 

Графики показывают, что в пределах рабочей зоны экономическая эффективность работы системы водоснабжения существенно возрастает при регулировке давления в по «Q-H» характеристике. Эффективность работы системы может на повыситься на 30-60% в зависимости от конкретной схемы построения по сравнению с широко используемой схемой.

Важно. Обратите внимание на графики. На них видно, что эффективность регулирования сильно зависит от кривизны «Q-H» характеристики оборудования, величины динамических потерь в системе водоснабжения. Чем больше динамические потери в сети, тем выше экономия при использовании системы регулирования по характеристике сети.

Внедрение частотного регулирования насосных станций

На практике, частотное регулирование насосных станций по характеристике сети в действующих сетях применяется весьма редко по следующим причинам:

1. сложность процесса сбора и анализа исходных данных, построения характеристики сети;
2. отсутствуют опробованные методики по построению «Q-H» характеристики
3. не на всех насосных станциях есть в наличии расходометры;
4. неравномерная загрузка сети водоснабжения, ее отдельных узлов;
5. сложность алгоритмов управления для построения системы частотного управления насосной станции по характеристике сети.

 

Определение экономической эффективности от внедрения насосных станций с частотным регулированием

При внедрении новых систем управления всегда стоит вопрос эффективности капиталовложений, срок окупаемости принятых технических решений. В случае частотного регулирования насосных станций по характеристике сети, экономическая эффективность внедрения данного технического решения определяется:

1. динамической характеристикой сети (эффективность регулирования растет с увеличением динамического сопротивления сети);
2. характеристикой насосного агрегата.

Алгоритм определения экономической эффективности внедрения системы частотного регулирования насосной станции можно разбить на следующие этапы:

1. Производится построение Q-H характеристики сети водоснабжения.
2. Сбор данных по изменению нагрузки сети с построением суточного графика.
3. Построение модели гидроагрегата.
4. Определение разницы в потреблении электроэнергии при работе насоса при номинальном числе оборотов электродвигателя и в случае частотного регулирования.

 

На сегодняшний день какая-либо утвержденная методика проведения энергетических расчетов при использовании частотного регулирования не существует. Проведение расчетов с использованием теории подобия насосов дает точные результаты только при расходе насоса близком к номинальному при изменении частоты вращения двигателя свыше 10-15%.
По результатам проведенных исследований разработаны математические модели гидроагрегатов и разработана методика технико-экономических расчетов. Результаты исследований и расчетов по внедрению частотного регулирования в системы управления насосных станций подтверждаются практикой.