Bu görevin yerine getirilmesi, geliştirilen teşhis metodolojisi temelinde gerçekleştirilen pompalama ünitelerinin tam ölçekli testlerine dayanmaktadır. pompa istasyonları, Şekil 2'de sunulmuştur. 14.
Pompalama ünitelerinin çalışmasını optimize etmek için, pompalama istasyonunun ekonomik verimliliğinin değerlendirilmesine olanak sağlayacak şekilde, pompalama ünitelerinin tam ölçekli testleri yoluyla verimliliklerini ve spesifik enerji tüketimini belirlemek gerekir.
Pompalama ünitelerinin verimliliği belirlendikten sonra, pompa istasyonunun verimliliği belirlenir, buradan en uygun olanı seçmeye devam etmek kolaydır. ekonomik modlar pompalama ünitelerinin işletimi dikkate alınarak
istasyonun akış hızı, kurulu pompaların standart boyutları ve izin verilen başlatma ve durdurma sayısı.
İÇİNDE ideal bir pompa istasyonunun verimliliğini belirlemek için elde edilen verileri kullanabilirsiniz
Pompanın çalışma aralığındaki 10-20 besleme noktasında çeşitli vana açma değerlerinde (% 0'dan 100'e kadar) tam ölçekli test gerektirecek pompalama ünitelerinin tam ölçekli testi sırasında doğrudan ölçümler.
Pompaların tam ölçekli testleri yapılırken, mevcut frekans motor hızıyla doğru orantılı olduğundan, özellikle frekans regülatörleri varsa pervanenin dönüş hızı ölçülmelidir.
Test sonuçlarına dayanarak gerçek özellikler oluşturulur bu özel pompalar için.
Bireysel pompa ünitelerinin verimliliğini belirledikten sonra, pompa istasyonunun bir bütün olarak verimliliği ve ayrıca pompa ünitelerinin veya çalışma modlarının en ekonomik kombinasyonları hesaplanır.
Ağın özelliklerini değerlendirmek için, istasyon çıkışındaki ana su boru hatları boyunca akış hızlarının ve basınçların otomatik olarak hesaplanmasından elde edilen verileri kullanabilirsiniz.
Bir pompalama ünitesinin tam ölçekli testi için form doldurma örneği ekte sunulmuştur. 4, gerçek pompa performansının grafikleri - ekte. 5.
Bir pompa istasyonunun çalışmasını optimize etmenin geometrik anlamı, dikkate alınan zaman aralıklarında dağıtım ağının ihtiyaçlarını (akış, basınç) en doğru şekilde karşılayan çalışan pompaları seçmektir (Şekil 15).
Bu çalışma sonucunda istasyonun büyüklüğüne, kurulu pompaların sayısına ve standart boyutlarına ve su tüketiminin niteliğine bağlı olarak elektrik tüketiminde %5-15 oranında azalma sağlanmaktadır.

Kaynak: Zakharevich, M. B.. Operasyonlarını ve inşaatlarını organize etmek için güvenli formların getirilmesine dayalı olarak su tedarik sistemlerinin güvenilirliğinin arttırılması: ders kitabı. ödenek. 2011(orijinal)

Konuyla ilgili daha fazla bilgi: Pompa istasyonlarının verimliliğinin artırılması:

1. Zakharevich, M.B. / M.B. Zakharevich, A.N. Kim, A. Yu. SPbEASU - SPb., 2011. - 6 İşletme ve inşaatlarını organize etmek için güvenli formların getirilmesine dayalı olarak su temini sistemlerinin güvenilirliğinin arttırılması: ders kitabı. fayda, 2011

Pompalama ekipmanının enerji verimli kullanımının temeli, ağ üzerinde koordineli çalışmadır; çalışma noktası pompa karakteristiğinin çalışma aralığı içinde olmalıdır. Bu gereksinimin karşılanması, pompaların yüksek verimlilik ve güvenilirlikle çalıştırılmasına olanak sağlar. Çalışma noktası pompanın ve pompanın monte edildiği sistemin özelliklerine göre belirlenir. Uygulamada, birçok su temini kuruluşu, pompalama ekipmanının verimsiz çalışması sorunuyla karşı karşıyadır. Çoğu zaman verimlilik pompa istasyonunun verimliliği önemli ölçüde düşüktür. üzerine pompalar monte edilmiştir.

Araştırmalar ortalama verimliliğin pompalama sistemleri%40 olup, pompaların %10’u verimle çalışmaktadır. %10'un altında. Bunun temel nedeni aşırı boyutlandırmadır (pompa seçimi büyük değerler sistemin çalışması için gerekenden fazla besleme ve basınç), kısma (yani bir valf) kullanılarak pompa çalışma modlarının düzenlenmesi, pompalama ekipmanının aşınması ve yıpranması. Büyük parametrelere sahip bir pompa seçmenin iki tarafı vardır.

Kural olarak, su temini sistemlerinde su tüketim programı güçlü derece günün saatine, haftanın gününe, yılın zamanına bağlı olarak değişir. Aynı zamanda istasyonun pik yüklerde normal modda maksimum su tüketimini sağlaması gerekir. Buna sıklıkla yangın söndürme sistemleri için su sağlama ihtiyacı da eklenir. Düzenleme olmadan pompa, su tüketimindeki tüm değişiklik aralığında etkili bir şekilde çalışamaz.

Pompaların, gerekli akış hızlarının geniş bir aralıkta değiştiği koşullar altında çalıştırılması, ekipmanın çoğu zaman sınırların dışında çalışmasına neden olur. çalışma alanı, düşük verim değerlerine sahip. ve düşük kaynak. Bazen verimlilik verimliliği olmasına rağmen pompa istasyonları %8-10'dur. Çalışma aralığında üzerlerine monte edilen pompaların oranı %70'in üzerindedir. Bu tür bir işlemin sonucunda tüketiciler, pompalama ekipmanının güvenilmezliği ve verimsizliği konusunda yanlış bir görüş geliştirirler. Bunun önemli bir kısmının yerli pompalardan oluştuğu göz önüne alındığında, yerli pompaların güvenilmezliği ve verimsizliği konusunda bir efsane ortaya çıkıyor. Aynı zamanda uygulama, bir dizi yerli pompanın güvenilirlik ve enerji verimliliği açısından en iyi dünya analoglarından daha aşağı olmadığını göstermektedir. Enerji tüketimini optimize etmenin birçok yolu vardır; başlıcaları Tablo 1'de gösterilmektedir.

Tablo 1. Pompalama sistemlerinin enerji tüketimini azaltma yöntemleri

Belirli bir kontrol yönteminin etkinliği büyük ölçüde sistemin özelliklerine ve zaman içindeki değişim planına göre belirlenir. Her durumda, çalışma koşullarının kendine özgü özelliklerine bağlı olarak bir karar vermek gerekir. Örneğin son dönemde pompaların frekans değiştirerek yaygın şekilde düzenlenmesi, enerji tüketiminde her zaman bir azalmaya yol açmayabilir. Bazen verir ters etki. Frekans dönüştürücünün kullanılması, pompalar, karakteristik dinamik bileşenin baskın olduğu bir ağ üzerinde çalıştığında en büyük etkiye sahiptir; boru hatlarında ve kapatma ve kontrol vanalarında kayıplar. Paralel olarak kurulan gerekli sayıda pompayı açıp kapatarak kademeli kontrolün kullanılması, ağırlıklı olarak statik bileşen içeren sistemlerde çalışırken en büyük etkiye sahiptir.

Bu nedenle, enerji tüketimini azaltacak önlemlerin uygulanmasında temel gereklilik, sistemin özellikleri ve zaman içindeki değişimidir. Enerji tasarrufu önlemlerinin geliştirilmesindeki temel sorun, işletme tesislerindeki ağ parametrelerinin neredeyse her zaman bilinmemesi ve tasarım parametrelerinden büyük ölçüde farklı olması gerçeğiyle ilgilidir. Farklılıklar, boru hatlarının korozyonu, su tedarik planları, su tüketim hacimleri vb. nedeniyle ağ parametrelerindeki değişikliklerle ilişkilidir.

Pompaların gerçek çalışma modlarını ve ağ parametrelerini belirlemek için, özel kontrol ve ölçüm ekipmanı kullanılarak doğrudan sahada ölçüm yapılması gerekli hale gelir; Hidrolik sistemin teknik denetiminin yapılması. İçin başarılı uygulama Kurulu ekipmanın enerji verimliliğini artırmaya yönelik önlemler, pompaların çalışması hakkında mümkün olduğunca eksiksiz bilgiye sahip olmak ve bunu gelecekte dikkate almak gerekir. Genel olarak, pompalama ekipmanının denetiminin birkaç spesifik ardışık aşaması ayırt edilebilir.
1. Tesiste kurulu ekipmanın bileşimi hakkında ön bilgilerin toplanması. Pompaların kullanıldığı teknolojik süreç hakkında bilgi (birinci, ikinci, üçüncü asansör istasyonları vb.)
2. Kurulu ekipmanın bileşimi, ek veri alma olasılığı, ölçüm cihazlarının mevcudiyeti, kontrol sistemi vb. Hakkında önceden alınan bilgilerin yerinde açıklığa kavuşturulması. Ön test planlaması.
3. Sahada testlerin yapılması.
4. Sonuçların işlenmesi ve değerlendirilmesi.
5. Fizibilite çalışmasının hazırlanması Çeşitli seçenekler modernizasyon.

Tablo 2. Artan enerji tüketiminin nedenleri ve azaltılmasına yönelik önlemler

Pirinç. 1. Frekans regülasyonu sırasında baskın statik bileşene sahip bir ağda pompa çalışması

Pirinç. 2. Frekans regülasyonu sırasında sürtünme kayıplarının baskın olduğu bir ağda pompanın çalışması

İlk saha ziyareti sırasında enerji tüketimi açısından "sorunlu" pompaları tespit etmek mümkündür. Tablo 2, pompalama ekipmanının verimsiz çalışmasını gösterebilecek ana işaretleri ve durumu düzeltebilecek tipik önlemleri göstererek, enerji tasarrufu önlemleri için tahmini geri ödeme süresini gösterir.

Testler sonucunda aşağıdaki bilgilerin elde edilmesi gerekmektedir:
1. Sistemin özellikleri ve zaman içindeki değişimleri (saatlik, günlük, haftalık programlar).
2. Gerçek pompa özelliklerinin belirlenmesi. Karakteristik modların her biri için pompa çalışma modlarının belirlenmesi (en uzun mod, maksimum, minimum akış).

Çeşitli modernizasyon seçeneklerinin ve kontrol yönteminin kullanımının değerlendirilmesi maliyet hesaplamalarına göre yapılır. yaşam döngüsü(LCC) ekipmanı. Herhangi bir pompalama sisteminin yaşam döngüsü maliyetlerinin ana payı enerji maliyetleridir. Bu nedenle, çeşitli seçeneklerin ön değerlendirmesi aşamasında, belirli bir güç kriterinin kullanılması gerekmektedir, yani. Pompalanan sıvının birim akış hızı başına pompalama ekipmanı tarafından tüketilen güç.

sonuçlar:
Pompalama ekipmanının enerji tüketimini azaltma görevleri, öncelikle pompanın ve sistemin koordineli çalışmasını sağlayarak çözülür. İşletmedeki pompalama sistemlerinin aşırı enerji tüketimi sorunu, bu gereksinimi karşılamaya yönelik modernizasyon ile başarılı bir şekilde çözülebilir.

Buna karşılık, herhangi bir modernizasyon önlemi, pompalama ekipmanının çalışması ve sistemin özelliklerine ilişkin güvenilir verilere dayanmalıdır. Her durumda, birkaç seçeneğin dikkate alınması gerekir ve bir seçim aracı olarak optimal seçenek Pompalama ekipmanının yaşam döngüsü maliyetini tahmin etme yöntemini kullanın.

Su pompası programının yöneticisi, fiziksel ve matematik bilimleri adayı Alexander Kostyuk;
Olga Dibrova, mühendis;
Sergey Sokolov, lider mühendis. LLC "İngiltere "Grup HMS"

Su endüstrisinde modern SCADA sistemlerinin uygulanması, işletmelere su alımı, tedariki ve dağıtımının tüm yönlerini merkezi bir kontrol sisteminden kontrol etme ve yönetme konusunda benzeri görülmemiş bir yetenek sağlar. Yurtdışındaki modern kamu hizmeti şirketleri, SCADA sisteminin bir veya birkaç izole "otomasyon adasından" oluşmaması gerektiğini, ancak coğrafi olarak dağıtılmış bir ağda çalışan ve işletmelerinin bilgi ve bilgi işlem sistemine entegre edilmiş tek bir sistem olabileceğini ve olması gerektiğini kabul ediyor. SCADA sistemini uyguladıktan sonraki bir sonraki mantıksal adım, su tedarik sisteminin proaktif (geri bildirime dayalı yerine) kontrolüne olanak tanıyan son teknoloji ürünü yazılımı kullanarak bu yatırımdan daha iyi yararlanmaktır. Bu eylemlerden kaynaklanan faydalar arasında, su ömrünün azaltılması, enerji maliyetlerinin en aza indirilmesi ve operasyonel güvenilirlikten ödün vermeden sistem performansının arttırılması yoluyla su kalitesinin iyileştirilmesi yer alabilir.

giriiş

1970'lerin ortalarından bu yana otomasyon, hazırlama, servis ve dağıtım süreçlerini istila etti. içme suyu geleneksel olarak kontrol edilen manuel olarak. Bu zamana kadar çoğu kurulumda, manuel kontrol sistemini destekleyen cihazlar olarak flaşör lambaları, kadran göstergeleri ve pasta grafik kaydediciler gibi konsol ekranları içeren basit konsollar kullanılıyordu. Daha sonra nefelometreler, partikül sayaçları ve pH metreler gibi akıllı cihaz ve analizörler ortaya çıktı. Geçerli su tedarik standartlarına uygunluğu sağlamak amacıyla kimyasal dozaj pompalarını kontrol etmek için kullanılabilirler. Nihayetinde, PLC'leri veya dağıtılmış kontrol sistemlerini kullanan tam otomatik kontrol, 1980'lerin başında yurt dışında ortaya çıktı. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte yönetim süreçleri de gelişti. Bunun bir örneği, pıhtılaştırıcı dozajı için dahili döngünün aşağısında bulunan ikincil bir kontrol döngüsü olarak akış akımı ölçerlerin kullanılmasıdır. Temel sorun, bireysel ölçüm araçlarının kullanılması teorisinin endüstride varlığını sürdürmesiydi. Kontrol sistemleri hâlâ, tek bir çıkış değişkenini kontrol etmek için bir veya daha fazla fiziksel ölçüm cihazının kablolarla birbirine bağlanması gibi tasarlanıyordu. PLC'nin temel avantajı, büyük miktarlarda dijital ve analog verileri birleştirmenin yanı sıra, bireysel ölçüm cihazlarının birleştirilmesiyle elde edilebileceklerden daha karmaşık algoritmalar oluşturma yeteneğiydi.

Sonuç olarak, su dağıtım sisteminde de aynı düzeyde kontrolün uygulanması ve elde edilmeye çalışılması mümkün hale geldi. Telemetri ekipmanındaki ilk gelişmeler, düşük veri hızları, yüksek gecikme süresi ve güvenilmez radyo veya kiralık hatlarla ilgili sorunlar nedeniyle sıkıntılıydı. Bugüne kadar bu sorunlar hala tamamen çözülmemiştir, ancak çoğu durumda son derece güvenilir paket anahtarlamalı ağların veya coğrafi olarak dağıtılmış bir telefon ağına ADSL bağlantılarının kullanılmasıyla bunların üstesinden gelinmiştir.

Tüm bunların maliyeti yüksek ancak SCADA sistemine yatırım yapmak su tesisleri için bir zorunluluktur. Amerika, Avrupa ve sanayileşmiş Asya ülkelerinde çok az kişi böyle bir sistem olmadan bir işletmeyi yönetmeye çalışıyor. SCADA ve telemetri sisteminin kurulumuyla ilgili önemli maliyetleri haklı çıkarmak zor olabilir, ancak gerçekte alternatif bu yönde mevcut olmayan.

Yaygın olarak dağıtılmış bir sistemi yönetmek için deneyimli çalışanlardan oluşan merkezi bir havuz kullanarak iş gücünü azaltmak ve kaliteyi izleme ve yönetme yeteneği en yaygın iki gerekçedir.

Yapılara PLC'lerin kurulması, gelişmiş algoritmaların oluşturulmasını mümkün kılmak için temel sağladığı gibi, geniş çapta dağıtılmış bir telemetri ve SCADA sisteminin uygulanması, su dağıtımı üzerinde daha karmaşık bir kontrole olanak tanır. Aslında sistem çapındaki optimizasyon algoritmaları artık kontrol sistemine entegre edilebiliyor. Saha uzaktan telemetri üniteleri (RTU'lar), telemetri sistemi ve tesis kontrol sistemleri, önemli enerji maliyetlerini azaltmak ve su hizmetleri için başka faydalar sağlamak üzere senkronize şekilde çalışabilir. Su kalitesi, sistem güvenliği ve enerji verimliliği alanlarında önemli ilerlemeler kaydedildi. Örnek olarak, canlı veriler ve dağıtım sistemi enstrümantasyonu kullanılarak terörist saldırılara verilen gerçek zamanlı tepkileri incelemek üzere Amerika Birleşik Devletleri'nde araştırmalar halen devam etmektedir.

Dağıtılmış veya merkezi kontrol

Akış ölçerler ve analizörler gibi enstrümantasyonlar kendi başlarına oldukça karmaşık olabilir ve çok sayıda değişken kullanarak ve değişen çıktılarla karmaşık algoritmaları yürütme kapasitesine sahip olabilir. Bunlar da çok karmaşık denetleyici telekontrol yeteneğine sahip PLC'lere veya akıllı RTU'lara iletilir. PLC'ler ve RTU'lar birbirine bağlı merkezi sistem Genellikle su idaresinin merkez ofisinde veya büyük tesislerden birinde bulunan yönetim. Bu merkezi kontrol sistemleri, çok karmaşık algoritmaları çalıştırabilen güçlü bir PLC ve SCADA sisteminden oluşabilir.

Bu durumda soru nereye kurulacağıdır. akıllı sistem veya akıllı bir sistemin çeşitli düzeylerde çoğaltılmasının tavsiye edilip edilmeyeceği. Sistemin merkezi kontrol sunucusuyla iletişim kaybından nispeten korunduğu RTU düzeyinde yerel kontrole sahip olmanın avantajları vardır. Dezavantajı ise RTU'nun yalnızca yerelleştirilmiş bilgileri almasıdır. Bunun bir örneği, operatörün suyun pompalandığı tanktaki su seviyesini veya suyun pompalandığı rezervuarın seviyesini bilmediği bir pompa istasyonudur.

Sistem ölçeğinde, RTU düzeyindeki bireysel algoritmalar, örneğin yanlış zamanda çok fazla su talep edilmesi gibi, tesis işletimi üzerinde istenmeyen sonuçlara yol açabilir. kullanılması tavsiye edilir genel algoritma. Bu nedenle en uygun yol, genel karar alma için merkezi bir sistemi yönetme yeteneğini korurken, iletişim kaybı durumunda en azından temel koruma sağlamak için yerelleştirilmiş kontrole sahip olmaktır. Basamaklı kontrol ve koruma katmanlarını kullanma fikri, mevcut iki seçenek arasında en uygun olanıdır. RTU kontrol elemanları hareketsiz durumda olabilir ve yalnızca acil bir durum meydana geldiğinde açılabilir. olağandışı koşullar veya bağlantı kesildiğinde. Ek fayda nispeten programlanamayan RTU'ların, yalnızca nispeten basit işletim algoritmalarını gerçekleştirmeleri gerektiğinden sahada kullanılabilmesidir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki birçok kamu hizmeti kuruluşu, nispeten ucuz "programlanamayan" RTU'ların kullanımının yaygın olduğu 1980'lerde RTU'lar kurdu.

Bu kavram günümüzde de kullanılmaktadır ancak yakın zamana kadar sistem çapında optimizasyona ulaşmak için çok az şey yapılmıştır. Schneider Electric, gerçek zamanlı bir kontrol programı olan ve su dağıtım sistemini otomatikleştirmek için SCADA sistemine entegre edilen yazılıma dayalı kontrol sistemleri uygular (bkz. Şekil No. 1).

Yazılım, mevcut rezervuar seviyeleri, su akışları ve ekipmanların kullanılabilirliği hakkında SCADA sisteminden canlı verileri okur ve ardından planlama dönemi için sistemdeki tesisler, tüm pompalar ve otomatik vanalar için kirli ve arıtılmış su akışları için programlar oluşturur. Yazılım bu eylemleri iki dakikadan daha kısa bir sürede gerçekleştirebilir. Özellikle talep tarafındaki yük değiştiğinde ve ekipman arızalandığında, değişen koşullara uyum sağlamak için program her yarım saatte bir yeniden başlatılır. Kontroller yazılım tarafından otomatik olarak etkinleştirilir ve en güçlü su dağıtım sistemlerinin bile işletme personeli olmadan tam otomatik kontrolüne olanak tanır. Ana görev, başta enerji kaynakları maliyetleri olmak üzere su dağıtım maliyetlerini azaltmaktır.

Optimizasyon sorunu

Dünya deneyimini incelediğimizde, su dağıtım sistemlerindeki üretim planlaması, pompa ve vanalarla ilgili sorunların çözümüne yönelik çok sayıda çalışma ve çabanın sarf edildiği sonucuna varabiliriz. Piyasaya bir çözüm getirmek için birkaç ciddi girişimde bulunulmasına rağmen, bu çabaların çoğu doğası gereği tamamen bilimsel niteliktedir. 1990'larda bir grup Amerikan kamu hizmeti kuruluşu, Amerikan Su İşleri Birliği (AWWA) Araştırma Vakfı'nın himayesinde bir Enerji ve Su Kalitesi İzleme Sisteminin (EWQMS) oluşturulmasını desteklemek için bir araya geldi. Bu proje kapsamında birçok test gerçekleştirildi. Birleşik Krallık'taki Su Araştırma Konseyi (WRC) 1980'lerde benzer bir yaklaşım kullandı. Ancak hem ABD hem de İngiltere, kontrol sistemleri altyapısının eksikliği ve sektördeki ticari teşviklerin eksikliği nedeniyle sınırlıydı, dolayısıyla ne yazık ki her iki ülke de başarılı olamadı ve tüm bu girişimler daha sonra terk edildi.

Yetkin bir mühendisin bilinçli tasarım kararları almasına olanak sağlamak için evrimsel genetik algoritmaları kullanan çeşitli hidrolik modelleme yazılım paketleri vardır, ancak bunların hiçbiri hedefe yönelik olarak değerlendirilemez. otomatik sistem Herhangi bir su dağıtım sisteminin gerçek zamanlı kontrolü.

Amerika Birleşik Devletleri'ndeki 60.000'den fazla su sistemi ve 15.000 atık su sistemi, ülke çapında yaklaşık 75 milyar kWh/yıl enerji tüketerek ülkenin en büyük elektrik tüketicileridir; bu, elektrik tüketiminin yaklaşık %3'üdür. yıllık tüketim ABD'de elektrik.

Enerji kullanımını optimize etme sorununu çözmeye yönelik çoğu yaklaşım, özellikle çok amaçlı evrimsel algoritmalar (MOEA) kullanıldığında, pompa planlama alanında uygun kararlar alınarak önemli tasarrufların elde edilebileceğini göstermektedir. Kural olarak, enerji maliyetlerindeki tasarrufun %10 ila %15 arasında, bazen daha fazla değişeceği tahmin edilmektedir.

Zorluklardan biri her zaman bu sistemleri gerçek ekipmanlara entegre etmek olmuştur. MOEA algoritmalarına dayalı çözümler, özellikle kullanılan sistemlerde her zaman nispeten düşük çözüm performansından olumsuz etkilenmiştir. daha büyük sayı Pompaların standart sistemlerle karşılaştırılması. Pompa sayısı 50 ila 100 adet aralığına ulaştığında çözümün performansı katlanarak artar. Bu, MOEA algoritmalarının işleyişindeki sorunların tasarım problemlerine atfedilmesini ve algoritmaların gerçek zamanlı otomatik kontrol sistemleri yerine öğrenme sistemlerine atfedilmesini mümkün kılar.

Önerilen herhangi bir seçenek genel çözüm Suyun en düşük maliyetle dağıtılması sorunu birçok temel bileşeni gerektirmektedir. Öncelikle çözümün değişen gerçek dünya koşullarıyla başa çıkabilecek kadar hızlı olması ve merkezi bir kontrol sistemine bağlanabilmesi gerekiyor. İkinci olarak mevcut kontrol sistemine entegre edilmiş ana koruma cihazlarının çalışmasına müdahale etmemelidir. Üçüncüsü, enerji maliyetlerini azaltma sorununu, negatif etki su kalitesi veya su temininin güvenilirliği hakkında.

Şu anda ve bu dünya deneyimiyle kanıtlanmıştır, ilgili sorun yeni, daha gelişmiş (MOEA'ya kıyasla) algoritmalar kullanılarak çözülmüştür. ABD'deki dört büyük tesisle, dağıtım maliyetlerini azaltma hedefine ulaşırken çözümlerin hızla uygulanabileceğine dair kanıtlar var.

EBMUD, yarım saatlik bloklar halinde 24 saatlik bir programı 53 saniyeden daha kısa bir sürede tamamlıyor; Maryland'deki Washington Suburban, görevi 118 saniye veya daha kısa bir sürede tamamlıyor; Kaliforniya'daki Eastern Municipal bunu 47 saniye veya daha kısa bir sürede tamamlıyor ve Kansas City'deki WaterOne daha kısa bir sürede tamamlıyor. 2 dakikadan fazla. Bu, MOEA algoritmalarına dayalı sistemlerle karşılaştırıldığında çok daha hızlıdır.

Görevleri tanımlama

Elektrik maliyetleri, su arıtma ve dağıtım sistemlerinde önemli bir maliyettir ve genellikle işçilik maliyetlerinden sonra ikinci sırada gelir. Toplam enerji maliyetleri içinde, pompalama ekipmanının çalıştırılması, bir kamu hizmeti kuruluşu tarafından satın alınan tüm elektriğin %95'ini oluşturur; geri kalanı ise aydınlatma, havalandırma ve iklimlendirmeyle ilgilidir.

Açıkçası, enerji maliyetlerinin azaltılması bu kamu hizmetleri için önemli bir etkendir, ancak bu, operasyonel risklerin artması veya su kalitesinin düşmesi pahasına değildir. Herhangi bir optimizasyon sistemi, rezervuar işletim limitleri gibi değişen marjinal koşulları hesaba katabilmelidir. teknolojik gereksinimler yapılar. Herhangi bir gerçek sistemin her zaman önemli sayıda kısıtlaması vardır. Bu sınırlamalar şunları içerir: minimum pompa çalışma süresi, minimum pompa soğuma süresi, minimum akış hızı ve maksimum ünite çıkış basıncı. vanaları kapat, yapıların minimum ve maksimum performansı, pompa istasyonlarında basınç oluşturma kuralları, önemli titreşimleri veya su darbesini önlemek için pompaların çalışma sürelerinin belirlenmesi.

Su kalitesi düzenlemelerinin oluşturulması ve ölçülmesi daha zordur çünkü bir rezervuardaki minimum işletme seviyesi gereklilikleri arasındaki ilişki, suyun yaşını azaltmak için rezervuarda düzenli su sirkülasyonu ihtiyacı ile çatışabilir. Klorun parçalanması suyun yaşıyla yakından ilgilidir ve aynı zamanda büyük ölçüde sıcaklığa bağlıdır. çevre dağıtım sisteminin tüm noktalarında gerekli düzeyde klor kalıntısı sağlamak için katı kuralların oluşturulmasını zorlaştırır.

Her uygulama projesinin ilginç bir kısmı, yazılımın optimizasyon programının çıktısı olarak "kısıtlama maliyetlerini" tanımlama yeteneğidir. Bu, bazı müşteri algılarını somut verilerle sorgulamamıza ve bu süreç aracılığıyla bazı sınırlamaları ortadan kaldırmamıza olanak tanıyor. Bu, operatörün zaman içinde ciddi kısıtlamalarla karşılaşabileceği büyük tesisler için yaygın bir sorundur.

Örneğin, büyük bir pompa istasyonunda, istasyonun inşası sırasında ortaya konan haklı sebeplerden dolayı, aynı anda üçten fazla pompanın kullanılmamasına ilişkin bir kısıtlama söz konusu olabilir.

Yazılımımızda, herhangi bir basınç kısıtlamasına uygunluğu sağlamak amacıyla gün içerisinde bir pompa istasyonu çıkışındaki maksimum akışı belirlemek için bir hidrolik sistem simülasyon şeması kullanıyoruz.

Su dağıtım sisteminin fiziksel yapısını belirledikten, yüksek basınç bölgelerini belirterek, yazılımımız tarafından otomatik olarak kontrol edilecek ekipmanları seçtikten ve üzerinde anlaşmaya varılan kısıtlamaları aldıktan sonra uygulama projesini uygulamaya başlayabilirsiniz. Buna göre üretim teknik gereksinimler müşteri (üretim öncesi tabi) ve konfigürasyon genellikle beş ila altı ay sürer ve ardından üç ay veya daha uzun süren kapsamlı testler yapılır.

Yazılım çözümlerinin olanakları

Çok karmaşık bir planlama problemini çözmek birçok kişinin ilgisini çekse de aslında kullanışlı, güvenilir ve tam otomatik bir optimizasyon aracı oluşturmak için gereken birçok adımdan yalnızca biridir. Tipik adımlar aşağıda listelenmiştir:

• Uzun vadeli ayarların seçilmesi.
• SCADA sisteminden verilerin okunması, hataların tespiti ve giderilmesi.
• Su temini ve sirkülasyonunun güvenilirliğini sağlamak için rezervuarlarda bulunması gereken hedef hacimlerin belirlenmesi.
• Gerçek zamanlı elektrik fiyatları gibi değişen üçüncü taraf verilerini okuyun.
• Tüm pompalar ve vanalar için programların hesaplanması.
• Gerektiğinde pompaları başlatmak veya vanaları açmak için SCADA sistemi için verileri hazırlayın.
• Tahmini talep, maliyetler, su arıtma tahminleri gibi analiz verilerini güncelleyin.

Bu süreçteki çoğu adımın tamamlanması yalnızca birkaç saniye sürecektir ve çözücünün yürütülmesi en uzun sürecektir ancak yukarıda belirtildiği gibi yine de etkileşimli olarak çalışacak kadar hızlı olacaktır.

Su dağıtım sistemi operatörleri, örneğin Windows üzerinde çalışan basit bir istemcide tahminleri ve çıktıları görüntüleyebilir. Aşağıdaki ekran görüntüsünde (Şekil #1), üstteki grafik talebi, ortadaki grafik rezervuardaki su seviyesini, alt sıradaki nokta ise pompa grafiğini göstermektedir. Sarı çubuklar geçerli saati gösterir; sarı sütundan önceki her şey arşivlenmiş verilerdir; ondan sonraki her şey geleceğe dair bir tahmindir. Ekran formu, çalışma pompası koşulları altında rezervuardaki su seviyesinde öngörülen artışı gösterir (yeşil noktalar).

Yazılımımız, enerji maliyetlerinin yanı sıra üretim maliyetlerini de düşürme fırsatlarını bulmak üzere tasarlanmıştır; ancak enerji maliyetlerinin baskın bir etkisi var. Enerji maliyetlerinin azaltılması söz konusu olduğunda üç ana alana bakar:

• Enerji kullanımının daha ucuz tarifeli dönemlere kaydırılması, müşterilere su temini için bir rezervuar kullanılması.
• Maksimum tüketim sırasında maliyetleri sınırlandırarak azaltmak azami sayı Bu dönemlerde pompalar.
• Bir pompanın veya pompa grubunun optimum performansa yakın çalıştırılması yoluyla su dağıtım sistemine su sağlamak için gereken elektrik enerjisinin azaltılması.

EBMUD (Kaliforniya) sonuçları

Benzer bir sistem Temmuz 2005'te EBMUD'da çalışmaya başladı. Programın ilk faaliyet yılında %12,5 oranında enerji tasarrufu sağladığı (tüketimin 2,7 milyon ABD doları olduğu bir önceki yıla kıyasla 370.000 ABD doları) bağımsız uzmanlar tarafından da doğrulandı. Çalışmamın ikinci yılında daha fazlasını almama izin verdi En iyi skorlar ve tasarruf yaklaşık %13,1'e ulaştı. Bu esas olarak elektrik yükünün üç bantlı tarife moduna aktarılmasıyla sağlandı. EBMUD, yazılımı kullanmadan önce, manuel operatör müdahalesi yoluyla enerji maliyetlerini düşürmek için önemli çabalar göstermiş ve enerji maliyetlerini 500.000 $ kadar düşürmüştü. Şirketin tüm pompaları 6 saatlik bir süre boyunca yaklaşık 32 sent/kWh'lik maksimum tarifeyle kapatmasına olanak tanıyan yeterince büyük bir basınç havuzu inşa edildi. Yazılım, pompaları, 12 sent/kWh'lik zirve periyodunun her iki tarafındaki iki kısa süreli sabit yükten, 9 sent/kWh'lik on saatlik gecelik yoğun olmayan yük oranına geçecek şekilde programladı. Elektrik maliyetindeki küçük bir farkla bile fayda önemliydi.

Her pompa istasyonunda birden fazla pompa bulunur ve bazı durumlarda aynı istasyonda farklı kapasitelerdeki pompalar kullanılır. Bu, optimizasyon programına su dağıtım sisteminde farklı akışlar oluşturmak için çok sayıda seçenek sunar. Program, hangi pompa kombinasyonunun gerekli günlük kütle dengesini sağlayacağını belirlemek için hidrolik sistem performansıyla ilişkili doğrusal olmayan denklemleri çözer. maksimum verimlilik ve minimum maliyetler. EBMUD, pompa performansını iyileştirmek için çok çaba sarf etmiş olsa da yazılımın kullanılması, akış oluşturmak için gereken toplam kWh sayısını başarıyla azalttı. Bazı pompa istasyonlarında, yalnızca doğru pompanın veya pompaların doğru zamanda seçilmesiyle verimlilik %27'den fazla artırıldı.

Kalite iyileştirmelerinin ölçülmesi daha zordur. EBMUD, su kalitesini iyileştirmek için manuel olarak uygulamaya çalıştıkları üç operasyonel kural kullandı. İlk kural, su arıtma tesisindeki akış hızını günde yalnızca iki hız değişikliğine eşitlemekti. Daha düzgün üretim akışları, optimize edilmiş kimyasal dozaj işlemlerine, tutarlı düşük bulanıklık akışlarına ve daha temiz bir tesis rezervuarı ile tutarlı klor seviyelerine olanak tanır. Yazılım artık güvenilir talep tahmini yoluyla su arıtma tesislerinde iki akış hızını tutarlı bir şekilde tespit ediyor ve bu oranları gün boyunca dağıtıyor. İkinci gereklilik ise suyun ortalama yaşını azaltmak için döngüsel rezervuarların derinliğini artırmaktı. Yazılım kütle dengesini düzenleyen bir araç olduğundan bu stratejiyi uygulamak zor olmadı. Üçüncü gereklilik en katı olanıydı. Kaskadın birden fazla rezervuarı ve farklı basınçlarda su sağlayan pompa istasyonları olduğundan, EBMUD, üst rezervuar suya ihtiyaç duyduğunda tüm pompa istasyonlarının aynı anda çalışmasını ve temiz suyun ara sudan gelen eski su yerine kaskatın tabanından gelmesini sağlamak istedi. rezervuar. Bu gereksinim de karşılandı.

WSSC Sonuçları (Pennsylvania, New Jersey, Maryland)

Optimizasyon sistemi Haziran 2006'dan bu yana şirkette faaliyet göstermektedir. WSSC, elektriğinin %80'inden fazlasını adil bir fiyata satın alarak Amerika Birleşik Devletleri'nde neredeyse benzersiz bir konumdadır. PJM pazarında (Pennsylvania, New Jersey, Maryland) faaliyet göstermektedir ve elektriği doğrudan bağımsız bir piyasa operatöründen satın almaktadır. Geriye kalan pompa istasyonları üç ayrı elektrik tedarik şirketinden farklı tarife yapıları altında faaliyet göstermektedir. Açıkçası, gerçek bir piyasada pompa planlama optimizasyon sürecinin otomatikleştirilmesi, planlamanın esnek olması ve elektrik fiyatlarındaki saatlik değişikliklere duyarlı olması gerektiği anlamına gelir.

Yazılım bu sorunu iki dakikadan daha kısa sürede çözmenize olanak tanır. Operatörler, yazılımın kurulumundan önceki yıl boyunca büyük pompa istasyonlarında yükü fiyata dayalı olarak değiştirme konusunda zaten başarılıydı. Ancak, otomasyon sisteminin başlamasından sonraki birkaç gün içinde planlamada gözle görülür iyileşmeler ortaya çıktı. İlk haftada, yalnızca pompa istasyonu başına günde yaklaşık 400 ABD Doları tutarında tasarruf gözlemlendi. İkinci haftada bu miktar günlük 570 ABD dolarına yükseldi, üçüncü haftada ise günlük 1.000 ABD dolarını aştı. Benzer etkiler diğer 17 pompa istasyonunda da elde edildi.

WSSC su dağıtım sistemi aşağıdakilerle karakterize edilir: yüksek seviye karmaşıklığı ve çok sayıda kontrolsüz basınç emniyet valfine sahip olması, su tüketiminin hesaplanması ve optimizasyon sürecini karmaşık hale getirir. Sistem depolaması günlük su kullanımının yaklaşık %17,5'i ile sınırlıdır, bu da yükü daha düşük maliyetli dönemlere kaydırma olanağını azaltır. En katı kısıtlamalar, günde 4'ten fazla pompa değişimine izin verilmeyen iki büyük su arıtma tesisiyle ilgiliydi. Zamanla, yenileme projelerinden elde edilen tasarrufları artırmak için bu kısıtlamaları kaldırmak mümkün hale geldi.

Kontrol sistemi ile etkileşim

Hem de yukarıdaki örnekler Mevcut kontrol sistemleriyle gerekli yazılım etkileşimi. EBMUD, her pompa için maksimum 6 başlatma ve durdurma döngüsüne sahip bir giriş veri tablosu içeren son teknoloji ürünü bir merkezi pompa planlama paketine zaten sahipti. Bu mevcut işlevi kullanmak ve her sorun çözüldükten sonra bu tablolardan verilerle bir pompa programı almak nispeten kolaydı. Bu, mevcut kontrol sisteminde minimum düzeyde değişiklik yapılması gerektiği anlamına geliyordu ve ayrıca rezervuarlar için mevcut taşma ve taşma koruma sistemlerinin kullanılmasının mümkün olduğunu gösterdi.

Washington'un banliyö sisteminin oluşturulması ve sisteme bağlanması daha da karmaşıktı. Merkez ofiste kurulu merkezi bir PLC yoktu. Ayrıca programlanamayan RTU'ların sahada akıllı PLC'lerle değiştirilmesine yönelik bir program da sürüyordu. SCADA sistem paketinin script diline önemli sayıda mantıksal algoritma eklenerek sorun çözüldü ek görev SCADA sistemi sunucularında veri yedeklemesinin sağlanması.

Genel otomasyon stratejilerinin kullanılması aşağıdakilerin ortaya çıkmasına neden olur: ilginç durum. Bir operatör belirli bir bölgedeki rezervuarı manuel olarak doldurursa hangi pompaların çalıştırıldığını bilir ve dolayısıyla rezervuardaki hangi su seviyelerinin izlenmesi gerektiğini de bilir. Operatör, doldurulması birkaç saat süren bir rezervuar kullanıyorsa, pompaları çalıştırdıktan sonraki birkaç saat içinde rezervuar seviyelerini izlemek zorunda kalacaktır. Bu süre zarfında iletişim kaybı yaşanırsa her halükarda pompa istasyonunu durdurarak bu durumu ortadan kaldırabilecektir. Bununla birlikte, pompalar tam otomatik bir sistem tarafından çalıştırılırsa, operatörün bunun meydana geldiğini bilmesi gerekmeyecektir ve bu nedenle sistem, sistemi korumak için otomatik yerelleştirilmiş kontrollere daha fazla bağımlı olacaktır. Bu, RTU saha ünitesindeki yerelleştirilmiş mantığın işlevidir.

Herhangi bir karmaşık yazılım projesinde olduğu gibi, nihai başarı, giriş verilerinin kalitesine ve çözümün dış müdahalelere karşı sağlamlığına bağlıdır. Herhangi bir kritik hizmet için gereken güvenlik düzeyini sağlamak için basamaklı kilitleme ve koruma cihazları katmanları gerekir.

Çözüm

Yurtdışındaki su tesislerine yönelik otomasyon ve kontrol sistemlerine yapılan büyük yatırımlar, son 20 yılda genel optimizasyon stratejilerini uygulamak için gerekli altyapıyı oluşturdu. Su hizmetleri, su verimliliğini artırmak, sızıntıları azaltmak ve genel su kalitesini iyileştirmek için bağımsız olarak daha da gelişmiş yazılımlar geliştiriyor.

Yazılım, otomasyon ve kontrol sistemlerine yapılan önemli ön yatırımların daha iyi kullanılmasıyla nasıl mali fayda elde edilebileceğinin bir örneğidir.

Deneyimlerimiz, Rusya'daki su tedarik işletmelerinde ilgili deneyimin kullanılmasının, genişletilmiş merkezi yönetim sistemlerinin inşasının, sektörün mevcut görev ve sorunlarının bir bloğunu etkin bir şekilde çözebilecek umut verici bir çözüm olduğunu iddia etmemizi sağlar.

Açıklayıcı not

Bu çalışma müfredatı, 2006002 numaralı “Gaz ve petrol boru hatları ile gaz ve petrol depolama tesislerinin inşası ve işletilmesi” uzmanlığında Kazakistan Cumhuriyeti Devlet Zorunlu Eğitim Standardına uygun olarak geliştirilmiştir ve bu nedenle uygulamaya yöneliktir. hükümet gereksinimleri“Pompa ve kompresör istasyonları” konusunda uzmanların eğitim düzeyine kadar uzanır ve gerekirse bir çalışma müfredatının hazırlanmasının temelini oluşturur.

“Ana gaz ve petrol boru hatlarının pompa ve kompresör istasyonları” konulu program, işletme teknikleri, tesislerin onarımı ve bakımı, çeşitli pompa ve kompresör istasyonlarının incelenmesini sağlar. İşletme ve onarım tekniklerini incelemek için gaz türbini, gaz motoru ve elektrikli cihazların bulunduğu kompresör atölyelerine özellikle dikkat edilir. teknik ekipman. Konuyu incelerken hem yurt içi hem de yurt dışı uygulamalardaki başarılardan ve gelişmelerden yararlanmak gerekir. Hesaplamalar yapılırken, petrol ve gazın yanı sıra gaz yoğunlaşması ve petrol ürünleri pompalama teknolojisine ilişkin çeşitli serilerin bilgileri, GOST ve ESKD'ye uymak gerekir.

Bu çalışma programını uygularken didaktik ve görsel yardımlardan, diyagramlardan, kompresör ve pompa istasyonlarındaki derslerden yararlanmak gerekir.

Gerçek çalışma programı Başarılı öğrenmeye katkıda bulunan pratik alıştırmalar sağlar Eğitim materyali Kompresör ve pompa istasyonlarının çalışmasıyla ilgili pratik problemleri çözme becerisinin kazanılması, işletme istasyonlarına geziler yapılması gerekmektedir.

Tematik plan

Konu 1. Ana boru hatlarının petrol pompalama istasyonlarında kullanılan pompa üniteleri

Teknolojik diyagramlar ve ana ekipmanlar, kompresör istasyonları ve pompa istasyonları ile pompa ünitelerinin yardımcı ekipmanları. Kompresör istasyonları ve pompa istasyonlarındaki ana bileşenler ve bloklar.

Pompaların özellikleri, pompaların ağda çalışması. Belirtilen parametrelere göre bir pompanın seçilmesi. Pompaların paralel ve seri bağlantısı. Pompaların çalışma modunu düzenleme yöntemleri. Pompaların dengesiz çalışması: Dalgalanma ve kavitasyon.

Konu 2. Petrol pompa istasyonlarının işletilmesi

CS'de gaz sıkıştırması, CS'de kontrol edilen ana parametreler. CS'nin teknolojik prensibe göre bölünmesi. Kompresör istasyonunda gerçekleştirilen işlemler. CS'nin ana grupları. Ekipman, sistem ve kompresör istasyonunun inşasını, işletmesini, bakımını ve onarımını yapan personelin ana görevleri. NPS'nin sınıflandırılması ve ana nesnelerin özellikleri. NPS'nin genel planı.

Konu 3. NPS'nin genel planı

Pompalama ünitesi. Yardımcı sistemler. Kompresör istasyonlarının ana ve yardımcı ekipmanları.

Konu 4. Petrol pompa istasyonlarının tank çiftlikleri

Pistonlu pompalar. Santrifüj pompalar. Vorteks pompaları. Takviye pompaları. Başlıca özellikleri. Vuruşlar. Basınç Güç. Yeterlik Kavitasyon rezervi.

Konu 5. Ana gaz boru hattı hakkında temel bilgiler

Turbo blok. Yanma odası. Turbo patlatıcıyı çalıştırıyorum. Turbo genişletici. Döndürme cihazları. Yağ sistemi elemanları. Düzenleyici sistemler. Gaz pompalama ünitelerinin temel modifikasyonları. JSC Nevsky Fabrikası (St. Petersburg), JSC Kazan Kompresör Fabrikası (Kazan), M.V. Fruntse (Sumy) adını taşıyan JSC SMNPO tarafından üretilen süperşarjlar.

Konu 6 Kompresör istasyonlarının sınıflandırılması Kompresör istasyonlarının amacı, yapılarının bileşimi ve master planları

PGPU işleminin özellikleri. PGPA'nın özellikleri. Uygulamalarının kapsamı. Pistonlu gaz kompresörlerinin amacı.

Konu7. Pompa ve kompresör istasyonlarında kullanılan boru hattı bağlantı parçaları

Kompresör atölyelerinin birleşimi. Blok yapıları PGPA. Blokların temel fonksiyonları. Gaz pompalama ünitesi GPU'sunun bileşimi.

Konu 8. İstasyonlara su temini.

Cihaz. Yüksek basınç türbinleri ve nozül aparatları, alçak basınç türbin tasarımı ve gaz türbini gövdeleri.

Konu 9. Atıksu istasyonları

Gaz türbini ünitelerinin yapımı. Gaz türbini ünitelerinin muhafazası için gereklilikler. Performans özellikleri.

Konu 10 İstasyonların ısı temini

Yardımcı sistem çeşitleri. Bu sistemlerin fonksiyonları.

Toplama işlevi

İstasyon işlevi

Gaz pompalama ünitelerinin yardımcı sistemleri.

Konu 11. İstasyonların havalandırılması

Su temin sistemleri hakkında temel bilgiler. Su temini kaynakları ve su alma yapıları. Drenaj ağlarının çeşitleri. Drenaj ağları için donatım.

Konu 12. Enerji besleme sistemi

Genel atölye ve ünite yağ besleme sistemleri. Acil yağ tahliyesi. Yağlama sisteminin çalışması. Hava soğutucularına dayalı yağ soğutma sistemi.

Kullanılmış literatür listesi

1. Surinoviç V.K. Teknolojik kompresör operatörü, 1986

2. Rezvin B.S. Gaz türbini ve gaz pompalama üniteleri 1986

3. Bronstein L.S. Gaz türbini ünitesinin onarımı 1987

4. Gromov V.V. Ana gaz boru hatlarının operatörü.

5. Petrol sahası ekipmanı E.I. Nedra, 1990

6. Petrol sahası makineleri ve mekanizmaları. A.G.Molchanov. Nedra, 1993

1. Pompa teorisinin temellerinin analitik incelemesi, enjeksiyon
oluşturma ve artırma sorunlarını çözmek için ekipman ve teknoloji
su temini ve dağıtım sistemlerindeki basınç (WSS) 10

1.1. Pompalar. Sınıflandırma, temel parametreler ve kavramlar.

Modern pompalama ekipmanının teknik seviyesi 10

Pompaların ana parametreleri ve sınıflandırılması 10

Su kaynağındaki basıncı artırmak için pompalama ekipmanı.... 12

Pompalardaki yeniliklerin ve iyileştirmelerin pratik uygulama açısından gözden geçirilmesi 16

1.2. SPRV 23'te süper şarj cihazlarını kullanma teknolojisi

1. Su temini sistemlerinin pompa istasyonları. Sınıflandırma 23

   Genel şemalar ve basınç arttığında pompa çalışmasını düzenleme yöntemleri 25

   Süperşarjların çalışmasının optimize edilmesi: hız kontrolü ve ekip çalışması 30

Dış ve iç su temin şebekelerinde basınç sağlama sorunları 37

40. Bölümden Sonuçlar

2. Dış ve iç mekanlarda gerekli basıncın sağlanması
su temini ağları. SPVR'nin bileşenlerinin seviyede arttırılması
ilçe, mahalle ve dahili ağlar 41

2.1. Pompalama uygulamasında genel gelişim yönleri

su temin ağlarında basıncı arttırma ekipmanları 41

ben 2,2". Su temin şebekelerinde gerekli basınçların sağlanması görevleri

SPRV'nin kısa açıklaması (St. Petersburg örneğini kullanarak)

İlçe ve blok ağları düzeyinde artan baskı sorunlarının çözümünde deneyim 48

2.2.3. İç ağlarda artan baskı sorunlarının özellikleri 55

2.3. Güçlendirme bileşenlerinin optimizasyon probleminin beyanı

Bölge, blok ve iç ağlar düzeyinde SPVR 69

2.4. Bölüm “.._” ile ilgili sonuçlar 76

3. Pompalama ekipmanının optimizasyonu için matematiksel model

SPRV'nin periferik seviyesinde 78

3.1. Pompalama ekipmanı parametrelerinin statik optimizasyonu

ilçe, blok ve iç ağlar düzeyinde 78

Optimum sentez problemlerini çözerken bölgesel su temini ağının yapısının genel açıklaması." 78

Tek tip su tüketimi için enerji maliyetlerinin en aza indirilmesi „ 83

3.2. Çevredeki pompalama ekipmanı parametrelerinin optimizasyonu
su tüketim rejimini değiştirirken normal su tüketimi seviyesinde 88

Enerji maliyetlerini en aza indirme probleminde çok modlu modelleme ( genel yaklaşımlar) 88

Süper şarj cihazının hızını (tekerlek hızı) düzenleme yeteneği ile enerji maliyetlerinin en aza indirilmesi 89

2.3. durumlarda enerji maliyetlerinin en aza indirilmesi

kademeli frekans düzenlemesi (kontrol) 92

Pompa parametrelerinin optimizasyonu için simülasyon modeli
çevresel seviyedeki ekipman SPRV 95

3.4. Bölüm Sonuçları

4". Parametre optimizasyonu problemlerini çözmek için sayısal yöntemler
pompalama ekipmanı 101

4.1. Optimum sentez problemlerini çözmek için ilk veriler, 101

Zaman serisi analiz yöntemlerini kullanarak su tüketim rejiminin incelenmesi _ 101

Su tüketiminin zaman serisindeki düzenliliklerin belirlenmesi 102

Giderlerin frekans dağılımı ve katsayılar

Su tüketimindeki düzensizlikler 106

4.2. Pompalama performans özelliklerinin analitik gösterimi
ekipman, 109

Bireysel üfleyicilerin performansının modellenmesi dostum 109

Pompa istasyonlarının bir parçası olarak süperşarjörlerin çalışma özelliklerinin tanımlanması 110

4.3. Amaç fonksiyonunun optimumunu bulma 113

Gradyan yöntemlerini kullanarak optimum arama 113

Modifiye edilmiş Hollaid planı. 116

4.3.3. Bir optimizasyon algoritmasının bilgisayarda uygulanması 119

4.4. Bölüm 124: Sonuçlar

5. Güçlendirici bileşenlerin karşılaştırmalı etkinliği

Yaşam döngüsü maliyet değerlendirmesine dayalı LCS

(parametreleri ölçmek için MIC kullanma) 125

5.1. Karşılaştırmalı etkinliği değerlendirme metodolojisi

SPRV 125'in çevresel alanlarında artan bileşenler

5.1.1. Pompalama ekipmanının yaşam döngüsü maliyeti., 125

SPRV 129'un artan bileşenlerinin etkinliğini değerlendirmek için toplam indirimli maliyetleri en aza indirme kriteri

Pompalama ekipmanının parametrelerini periferik seviyede optimize etmek için ekspres modelin amaç fonksiyonu C1IPB 133

5.2. Çevre birimlerindeki güçlendirme bileşenlerinin optimizasyonu
Yeniden yapılanma ve modernizasyon sırasında SPRV bölümleri 135

MIK 136 mobil ölçüm kompleksi kullanan su temini kontrol sistemi

MIC 142 kullanılarak PNS pompalama ekipmanının parametrelerinin ölçülmesi sonuçlarının uzman değerlendirmesi

Parametrik denetim verilerine dayalı PNS pompalama ekipmanının yaşam döngüsü maliyetinin simülasyon modeli 147

5.3. Optimizasyonun uygulanmasına ilişkin organizasyonel sorunlar

kararlar (nihai hükümler) 152

5.4. Bölüm Sonuçları 1 54

Yaygındır sonuçlar.” 155

Mirasların bir listesi var mı? 157

Ek 1. Bazı kavramlar, işlevsel bağımlılıklar ve
Pompa seçerken gerekli olan özellikler 166

Ek 2. Araştırma programının tanımı

SPRV mikro bölgesinin optimizasyon modelleri 174

Ek 3. Optimizasyon problemlerinin çözümü ve yapımı

simülasyon modelleri LCCD Tablo işlemcisi 182'yi kullanan NS

Çalışmaya giriş

Su temini ve dağıtım sistemi (WSS), suyun tedarik edilen tesislerin bölgesine taşınmasını, bölge genelinde dağıtımını ve tüketiciler tarafından seçim noktalarına teslim edilmesini sağlayan su tedarik yapılarının ana sorumlu kompleksidir. Su temin sisteminin ana yapısal unsurlarından biri olan enjeksiyon (yükseltme) pompa istasyonları (PS, PNS), büyük ölçüde su tedarik sisteminin bir bütün olarak operasyonel yeteneklerini ve teknik seviyesini belirler ve ayrıca ekonomik göstergeleri de önemli ölçüde belirler. operasyonu.

Yerli bilim adamları konunun gelişimine önemli katkılarda bulundular: N.N.Abramov, M.M.Andriyashev, A.G.Evdokimov, Yu.A.Ilyin, S.N.Karambirov, V.Ya.Karelin, A.M.Kurganov , A.P. Merenkov, L.F. Moshnin, E.A. Preger, S.V. , A.D. Tevyashev, V.Ya. Khasilev, P.D. Khorunzhiy, F. ALIevslev ve diğerleri.

Rus kamu hizmeti şirketlerinin su tedarik ağlarında baskı sağlama konusunda karşılaştığı sorunlar kural olarak benzerdir. Ana ağların durumu, bölgesel ve blok ağlar düzeyinde karşılık gelen basınç düşüşünü telafi etme görevinin ortaya çıkması sonucunda basıncı azaltma ihtiyacına yol açtı. PNS'nin bir parçası olarak pompaların seçimi genellikle geliştirme beklentileri dikkate alınarak yapıldı; performans ve basınç parametreleri fazla tahmin edildi. Pompaların vanalar yardımıyla kısılarak istenilen özelliklere getirilmesi, aşırı enerji tüketimine yol açması yaygınlaşmıştır. Pompalar zamanında değiştirilmiyor; çoğu düşük verimle çalışıyor. Ekipmanın aşınması ve yıpranması, verimliliği ve operasyonel güvenilirliği artırmak için pompa istasyonunun yeniden inşa edilmesi ihtiyacını daha da artırdı.

Öte yandan, şehirlerin gelişmesi ve özellikle kompakt yapılarla birlikte binaların yüksekliğindeki artış, yüksek binaların (HPE) süperşarjörlerle donatılması da dahil olmak üzere yeni tüketiciler için gerekli baskıların sağlanmasını gerektiriyor. Su şebekesinin terminal bölümlerinde çeşitli tüketiciler için gerekli basıncı oluşturmak, su temin sisteminin verimliliğini arttırmanın en gerçekçi yollarından biri olabilir.

Bu faktörlerin birleşimi, belirleme görevinin belirlenmesinin temelini oluşturur. optimal parametreler Gerçek maliyetlerin belirsizliği ve eşitsizliği koşullarında, girdi baskılarının mevcut sınırlamaları altında PYS. Sorunu çözerken, pompa gruplarının sıralı çalışmasının ve bir grup içinde birleştirilen pompaların paralel çalışmasının birleştirilmesiyle ilgili sorular ortaya çıkıyor. optimum hizalama değişken frekanslı sürücüye (VFD) sahip paralel bağlı pompaların çalıştırılması ve sonuçta gerekli parametreleri sağlayan ekipmanın seçimi özel sistem su tedarik etmek Dikkate alınması gereken önemli değişiklikler son yıllar pompalama ekipmanı seçimine yönelik yaklaşımlarda - hem fazlalığın ortadan kaldırılması hem de mevcut ekipmanın teknik seviyesi açısından.

Tezde tartışılan konuların alaka düzeyi, modern koşullarda yerli ticari kuruluşların ve bir bütün olarak toplumun enerji verimliliği sorununa verdiği önemin artmasıyla belirlenmektedir. Bu sorunu çözmenin acil ihtiyacı Federal Kanunda yer almaktadır. Rusya Federasyonu 23 Kasım 2009 tarih ve 261-FZ sayılı “Enerji tasarrufu ve enerji verimliliğinin arttırılması ve Rusya Federasyonu'nun bazı yasal düzenlemelerinde değişiklik yapılması hakkında.”

Artan elektrik tarifeleri nedeniyle artmaya devam eden su temini maliyetlerinin belirleyici kısmını su temin sistemlerinin işletme maliyetleri oluşturmaktadır. Enerji yoğunluğunu azaltmak için güç kaynağı sisteminin optimize edilmesine büyük önem verilmektedir. Yetkili tahminler %30 ile %50 arasında değişmektedir % Pompalama sistemlerinin enerji tüketimi, pompalama ekipmanı ve kontrol yöntemleri değiştirilerek azaltılabilir.

Bu nedenle, projelerin hazırlanması sırasında da dahil olmak üzere, ağın çevresel bölümlerindeki enjeksiyon ekipmanı parametrelerinin optimize edilmesine olanak tanıyan metodolojik yaklaşımların iyileştirilmesi, modeller geliştirilmesi ve karar verme için kapsamlı destek sağlanması anlamlı görünmektedir. Gerekli basıncın pompalama üniteleri arasında dağıtılması ve üniteler içinde, dağıtım dikkate alınarak pompalama ünitelerinin optimal sayısı ve tipinin belirlenmesi

8 eşit besleme, çevresel ağ seçeneklerinin analizini sağlayacaktır. Elde edilen sonuçlar bir bütün olarak kontrol sisteminin optimizasyon problemine entegre edilebilir.

İşin amacı araştırma ve geliştirmedir optimal çözümler Metodolojik, matematiksel ve teknik (teşhis) destek de dahil olmak üzere yeniden inşa ve inşaatın hazırlanması sürecinde SPRV'nin çevresel bölümleri için hidrofor pompalama ekipmanı seçerken.

Hedefe ulaşmak için aşağıdaki görevler çözüldü:

modern pompaların ve kontrol yöntemlerinin yetenekleri, VFD'lerle sıralı ve paralel çalışmanın bir kombinasyonu dikkate alınarak hidrofor pompalama sistemleri alanındaki uygulamanın analizi;

sınırlı kaynak koşullarında SPRV'nin takviye pompalama ekipmanını optimize etmek için metodolojik bir yaklaşımın (kavram) belirlenmesi;

su temin ağının çevresel bölümleri için pompalama ekipmanı seçimi problemini resmileştiren matematiksel modellerin geliştirilmesi;

tezde önerilen matematiksel modellerin incelenmesi için sayısal yöntemlere yönelik algoritmaların analizi ve geliştirilmesi;

yeni pompa istasyonlarının yeniden inşası ve tasarımı sorunlarını çözmek için ilk verileri toplamaya yönelik bir mekanizmanın geliştirilmesi ve pratik olarak uygulanması;

Pompa istasyonu ekipmanının dikkate alınan seçeneği için yaşam döngüsü maliyetlerinin oluşturulmasına yönelik bir simülasyon modelinin uygulanması.

Bilimsel yenilik. Su temininin çevresel modellemesi kavramı, su temini sistemlerinin enerji yoğunluğunun azaltılması ve “çevresel” pompalama ekipmanının yaşam döngüsü maliyetinin azaltılması bağlamında sunulmaktadır.

Kontrol sisteminin çevresel elemanlarının yapısal ilişkisi ve çok modlu işleyişi dikkate alınarak, pompa istasyonlarının parametrelerinin rasyonel seçimi için matematiksel modeller geliştirilmiştir.

PNS'nin (pompalama üniteleri) bir parçası olarak süperşarjörlerin sayısını seçme yaklaşımı teorik olarak haklıdır; Süperşarjör sayısına bağlı olarak PNS yaşam döngüsü maliyet fonksiyonuna ilişkin bir çalışma yürütülmüştür.

Periferik alanlardaki yapay sinir ağlarının optimal konfigürasyonlarını incelemek için, birçok değişkenli fonksiyonların ekstremumlarını aramaya yönelik, gradyan ve rastgele yöntemlere dayalı özel algoritmalar geliştirilmiştir.

Mevcut hidrofor pompalama sistemlerinin teşhisi için, 81817 numaralı “Su temini kontrol sistemi” faydalı modelinde patentli bir mobil ölçüm kompleksi (MIC) oluşturulmuştur.

Yaşam döngüsü maliyetlerinin simülasyon modellemesine dayalı olarak pompa istasyonları için pompalama ekipmanının en uygun versiyonunun seçilmesine yönelik bir metodoloji belirlendi.

Çalışma sonuçlarının pratik önemi ve uygulanması. Taksonometrik bölünme, operasyonel, tasarım ve teknolojik özellikler dikkate alınarak, su tedarik sistemlerinde basıncı arttırmak için modern pompalama ekipmanlarının rafine bir sınıflandırmasına dayanarak hidrofor kurulumları ve Ш 1С için pompa tipinin seçilmesine ilişkin öneriler verilmiştir.

Güç kaynağı sisteminin çevresel bölümlerinin PNS'sinin matematiksel modelleri, öncelikle enerji yoğunluğu açısından "rezervleri" tanımlayarak yaşam döngüsünün maliyetini azaltmayı mümkün kılar. Optimizasyon problemlerinin çözümünü belirli değerlere getirmeyi mümkün kılan sayısal algoritmalar önerilmiştir.