Повна версія

Головна arrow Товарознавство arrow Водопостачання і водовідведення

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Регульовані приводи

При визначенні потужності насоса і підборі електродвигуна керуються такими розрахунками. Споживана потужність (потужність на валу) насоса (в Вт):

де ρ - щільність, кг / м3; Q - подача, м3 / с; Н - напір, м; ηΗ - повний коефіцієнт корисної дії, приймається по паспорту насоса.

Потужність електродвигуна (у Вт) визначають за формулою

де К - коефіцієнт запасу потужності двигуна. Його слід приймати при потужності до 4 кВт - 1,3; від 4 до 20 кВт - 1,25; від 20 до 40 кВт - 1,2; понад 40 кВт - 1,15; для великих насосів - 1,05 ... 1,15.

Для приводу відцентрових насосів, що встановлюються на насосних станціях систем водопостачання та водовідведення, як правило, застосовують асинхронні і рідше синхронні електродвигуни змінного трифазного струму.

При виборі електродвигунів до насосів необхідно визначати наступні електромеханічні параметри: потужність, напруга, кількість обертів і виконання двигуна. Крім того, повинні бути прийняті до уваги можливості регулювання і коефіцієнт потужності cos φ.

Кожен двигун характеризується основними номінальними даними. Номінальний режим роботи двигуна відповідає даним, зазначеним у його паспорті.

При роботі двигуна в номінальному режимі він має максимальний ККД.

Асинхронні двигуни випускають на різні напруги: 127, 220, 380, 500, 660, 3000, 6000, 10000 В.

Витрата електроенергії на перекачування чистих і стічних вод з урахуванням оборотного водопостачання в Росії оцінюється в 120 ... 130 млрд кВт • год / рік. Частка електроенергії в експлуатаційних витратах водопровідно-каналізаційних підприємств становить 40 ... 50% (і до 70 ... 80% при використанні підземних вод). З'ясовні тому почастішали вимоги експлуатуючих організацій передбачати регульовані електроприводи в проектах по новим і реконструюється насосним станціям, у тому числі каналізаційним. Однак не завжди підтверджується доцільність використання частотного регулювання, наприклад на каналізаційних насосних станціях (КНС). Б. С. лезнь (ГНЦ РФ ВАТ "НДІ ВОДГЕО") рекомендує використовувати системи автоматичного керування з регульованим електроприводом (РЕП) у тих випадках, коли:

  • - Насосна водопровідна установка подає воду безпосередньо в мережу (насосні станції II, III підйомів, станції підкачки і т.п.);
  • - Обсяг прийомних резервуарів каналізаційних та інших насосних станцій не перевищує звичайних розмірів, тобто їх місткість не перевищує 5 ... 10-хвилинної подачі найбільш великого насоса;
  • - Діапазон коливання водоспоживання і припливу досить великий (не менше 15 ... 20% максимальної подачі);
  • - Динамічна складова водоподачі достатньо велика (не менше 20 ... 30% загальної висоти підйому рідини);
  • - В окремих випадках, наприклад для забезпечення рівномірного режиму роботи очисних споруд;
  • - При використанні насосних агрегатів потужністю 75 ... 100 кВт і вище.

Застосування частотного приводу для насосів потужністю 300 ... 400 кВт і вище зазвичай важко, оскільки вони оснащуються високовольтними електродвигунами, а це різко ускладнює і здорожує їх установку через необхідність використовувати додатково понижуючий і підвищує трансформатори.

Синхронна частота обертання асинхронного двигуна - насамперед функція кількості полюсів і частоти:

При додатку нагружающего моменту присутній ковзання між фактичною і синхронної швидкістю. Его ковзання зазвичай невелика, в середньому вона становить 1 ... 3% синхронної швидкості. Змінити швидкість в двигуні можна, зміни частоту струму перетворювачем частоти (ПЧТ). Частотні перетворювачі, також звані частотно-регульованими приводами, встановлюють, щоб поліпшити управління виробничим процесом і заощадити енергію.

РЕП викликає втрати на гармоніках в двигуні. Це відбувається через недосконалу синусоїдальної хвилі від РЕП, який управляє двигуном. Ці втрати змушують двигун нагріватися, що веде до зниження робочих характеристик двигуна при роботі з РЕП. Втрати на гармоніках, вироблені сучасними РЕП, варіюються в межах 5 ... 10%, в результаті чого ККД двигуна падає ще на 0,5 ... 1%.

Для порівняння споживання енергії між насосами, керованими РЕП, і насосами з дросельним регулюванням підрахуємо, скільки необхідно енергії, щоб перекачати 1 м3 води [кВт / м3] в даній системі. Тоді питома енергія

де N - потужність, кВт; t - час, год; V - перекаченние об'єм води, м3; Q - подача, м3 / ч.

Закони подоби свідчать, що подача пропорційна швидкості робочого колеса в певній точці на характеристиці насоса. Напір пропорційний квадрату швидкості, в той час, як потужність є кубічної функцією швидкості. Коли швидкість зменшується, гідравлічний ККД насоса залишається постійним.

За законами подібності

де η - гідравлічний ККД.

В насосних установках знаходять застосування регульовані приводи з багатошвидкісними (двохшвидкісними) електродвигунами, з індукторні муфтами ковзання, з гідромуфтами, приводи але схемою асинхронно-вентильного каскаду, приводи на базі вентильного електродвигуна і частотні приводи.

Багатошвидкісні двигуни використовують в тих випадках, коли застосовувати плавне регулювання не потрібно, наприклад при ступінчастому графіку водоспоживання, а також при відсутності плавно регульованих приводів. Вони дозволяють збільшити число можливих комбінацій напірних характеристик насосних агрегатів без збільшення числа насосів.

При вод з індукторні муфтами ковзання переважно використовують в системах автоматизованого управління насосних установок, обладнаних горизонтальними насосними агрегатами порівняно невеликої потужності (40 ... 250 кВт). Цей привід відноситься до групи приводів, що працюють з втратами ковзання.

Привід з гідромуфтами за своїми енергетичними характеристиками аналогічний приводу з індукторні муфтами ковзання. Привід за схемою асинхронно-вентильного каскаду набув поширення в горизонтальних насосних агрегатах середньої та великої потужності (250 ... 1600 кВт). На відміну від приводів з індукторні муфтами ковзання і гідромуфтами в цьому приводі втрати ковзання не втрачаються, а рекуперірует в живильну електромережу.

Привід на базі вентильного двигуна використовують в агрегатах великої потужності (1600 ... 5000 кВт), особливо вертикального виконання.

Частотний привід застосовують головним чином в низьковольтних агрегатах потужністю 40 ... 250 кВт. Ці приводи працюють без втрат ковзання, проте відрізняються порівняно високою вартістю і складністю конструкції.

Застосування РЕП в системах автоматичного управління (САУ) насосних установок дозволяє привести у відповідність режим їх роботи з водоспоживанням або припливом стічних вод. Завдяки цьому стабілізуються тиск у водопровідній мережі і рівень води в приймальних ємностях каналізаційних насосних станцій або резервуарах систем водопостачання, економиться енергія, скорочуються витоку і непродуктивні витрати води, з'являється можливість збільшити одиничну потужність насосних агрегатів і відповідно зменшити їх число.

РЕП використовують зазвичай в насосних установках, оснащених агрегатами досить великої потужності (75 ... 100 кВт і вище), що характеризуються нерівномірністю подачі і великий динамічної висотою підйому води, тобто великою крутизною графічних характеристик водоводів і мережі.

У САУ водопровідних насосних станцій, що працюють в безбаштову водопровідну мережу, регульованим параметром зазвичай є тиск в диктує точці (точках) водопровідної мережі. У тих випадках, коли насосна станція розташована поблизу споживачів або коли падіння тиску в трубопроводах між диктує точкою і колектором насосної станції мало залежить від витрати води, в якості параметра регулювання приймають тиск на напірному колекторі станції. У САУ насосних станцій, що подають воду в резервуари, в окремих випадках, як параметр регулювання приймають рівень води в приймальному резервуарі. З економічних міркувань регульованим електроприводом зазвичай обладнують один з агрегатів у групі з двох-трьох насосів. В якості регульованого приймають найбільш великий насос з найбільш пологої графічної характеристикою, що перешкоджає утворенню мертвих зон в процесі регулювання.

Оснащувати всі встановлені на станції насосні агрегати регульованим електроприводом необхідно тільки в тих випадках, коли зміна кутової швидкості обертання регульованих агрегатів виводить нерегульовані агрегати в зону ненормальних режимів роботи: низьких ККД, кавітації або помпажа. При одночасній роботі регульованих і нерегульованих насосних агрегатів САУ забезпечує їх взаємодію: змінює кутову швидкість обертання регульованих агрегатів, включає або відключає в потрібний момент нерегульовані агрегати, обмежує з енергетичних і технологічними показниками допустимий діапазон зміни кутової швидкості обертання регульованих агрегатів. При роботі декількох насосних установок, що подають воду у водопровідну мережу труб цілого району, САУ підтримує оптимальне середньозважене значення ККД групи насосних станцій.

Системи автоматизації можуть бути як локальними, так і входити до складу АСУ технологічними процесами подачі та розподілу води (АСУ ТП ПРВ). У цих системах електронно-обчислювальні машини (ЕОМ), за допомогою яких виробляють аналіз інформації, яка збирається по каналах телемеханіки від насосних станцій, водоводів, резервуарів і розподільних мереж і виконують розрахунки по оптимізації режимів роботи системи подачі та розподілу води.

Інформація про технологічні та електричних параметрах (тиск, витрата і рівень води, електричний струм, напруга) в пристроях телемеханіки та автоматики перетвориться в малопотужні уніфіковані електричні аналогові й релейні сигнали. Регулюють режим роботи насосних установок зазвичай по пропорційно- інтегральному закону (ПІ-закону). Для завдання необхідного значення параметра регулювання в систему автоматизації вводять задають пристрою. Для реалізації команд, надходили з системи автоматизації, агрегати та інше обладнання оснащують додатковими механізмами. В насосних установках набули поширення мікропроцесорні пристрої і промислові комп'ютери, які дозволяють легко і швидко перенастроювати закони регулювання при зміні динамічних характеристик керованого об'єкта.

Наявність РЕП знижує аварійність в системах водоподачі та водовідведення завдяки зменшенню кількості включень і відключень насосного агрегату і більш плавного характеру змін подачі води і напорів в системі. Застосування РЕП в насосних установках сприятливо і з екологічної точки зору, так як сприяє зменшенню надходження стічних вод у систему водовідведення за рахунок скорочення витоків і непродуктивних витрат води. При правильно обраних об'єктах впровадження застосування РЕП окупається в насосних установках систем водоподачі за 1 ... 2 роки, а в системах водовідведення - за 3 ... 4 роки.

 
<<   ЗМІСТ   >>