Енергоефективна система електропривода насосної станції
Автор: Чухрай Віталій Ігорович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Енергетична безпека
Інститут: Інститут енергетики та систем керування
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Основною складовою системи водопостачання є насосна станція, на якій, крім помп, розміщено допоміжне обладнання, яке забезпечує безперебійну та надійну подачу води споживачу. Описано особливості робочих процесів насосної станції, яка містить в своєму складі помпи, електропривод цих помп та трубопроводи. основним завданням помп є подача визначеного об’єму води за певний час при визначеному тиску, який необхідно підтримувати в заданому діапазоні. Приведено робочі характеристики існуючих помп зроблено загальний огляд електроприводів змінного струму, які використовуються для обертання даних помп. [3] Приведено опис розрахунку напірно-вихідної характеристики мережі, яка має параболічну форму. Цей розрахунок містить складову статичного натиску, який необхідний для переміщення рідини на певну висоту, по відношенню до розміщення помпи і втрати тиску в подаючому трубопроводі. Описано роботу комплексу гідравлічного транспортування з врахування нестаціонарних процесів при зміні технологічних характеристик. Причинами таких змін є різні види роботи джерел та споживачів електроенергії, вимикання та вмикання деяких ділянок трубопроводів, запірно-регулюючої апаратури, також коливання температури як зовнішнього середовища, так і внутрішнього. Розраховано величину необхідного тиску та витрат помпу вальної станції. Для цього визначено норму розрахункової подачі води на основі графіку питного водоспоживання населення в день максимального продуктивності з врахуванням існуючого рівня подачі. Для реалізації заданої продуктивності подачі води та розрахункової швидкості подачі вибрано помпи в кількості двох. Враховуючи ці фактори розраховано потужність на валу помпи та необхідну потужність привідного електродвигуна. Для надійної роботи системи подачі води теж вибрано резервний агрегат. Для зміни подачі води в різний час доби, коли коливається споживання води, вибрано спосіб регулювання шляхом зміни швидкості обертання помпи. При такому способі отримується якісна та економічно вигідна робота помп. При виборі проаналізовано різноманітні способи керування в роботі помпувальних станцій.[4] Проведено огляд різноманітних способів регулювання швидкості привідного двигуна помпи, які включають перемикання кількості пар полюсів, каскадні схеми, керування за допомогою використання силових напівпровідникових перетворювачів (широтно-імпульсні, керовані випрямлячі, автономні інвертори напруги та струму. перетворювачі частоти). Обґрунтовано вибір перетворювача частоти з ланкою постійного струму в порівнянні з безпосереднім перетворювачем частоти. Приведено функціональну силову електричну схему керування електродвигунами насосної станції в складі двох робочих та однієї резервної помпи. Схема живлення, яка запропонована, використовує два способи запуску асинхронного двигуна: за використання перетворювача частоти та пристрою плавного пуску. Вибрано пристрій плавного пуску з властивістю керуванням крутним моментом. Такий пристрій ліквідовує гідроудар в момент пуску та зупинки в системах водопостачання, зменшує механічний знос і продовжує термін служби помп. Описано систему керування технологічними процесами насосної станції з обґрунтуванням впровадження автоматизованої системи керування. При цьому забезпечується висока ефективність відповідно до умов сучасної ринкової економіки. Для забезпечення регулювання водопостачання залежно від темпу споживання в систему керування введено давач тиску. Проведено аналіз дослідження динамічних характеристик електроприводів при використанні трьох методів пуску: прямого простою подачею напруги на статор асинхронного двигуна, частотний пуск двигуна та пуск через пристрій плавного пуску. Моделювання математичне проводилось при використанні програмних можливостей застосунку MATLAB, в середовищі Simulink. Результати моделювання показують задовільні динамічні характеристики при застосуванні частотного пуску двигуна та запуску через пристрій плавного пуску. Приведено висновки результатів проектування розробленої системи електроприводу насосної станції. Об’єкт дослідження – автоматизований електропривід станції подачі води. Предмет дослідження – статичні та динамічні показники електро¬механічної системи в насосної станції. Мета дослідження – спроектувати електромеханічну систему насосної станції Ключові слова: насосна станція, система електроприводу, відцентровий насос, стабілізація тиску, напір, подача, водоспоживання. Перелік використаних літературних джерел 1. Андрюшенко О.А. Электронные программируемые реле серий EASY и MFD-Titan:Учебное пособие / О.А. Андрюшенко, В.А. Водичев; [Издание 2-е исправленное]. – Одесса: 2006. – 227 с. 2. Бобух А.О. Автоматизовані системи керування технологічними процесами: Навч. посібник. / А.О. Бобух. – Харків: ХНАМГ, 2006. – 185 с. 3. Бурштинський М. В. Програмовані електронні реле керування: Навч. Посібник / М. В. Бурштинський, В.І. Крецула, М.В. Хай. – Львів: Видавництво НУ "Львівська політехніка", 2008. – 228 с. 4. Залуцкий Э.В. Насосные станции: курсовое проектирование / Э.В. Залуцкий, А.И. Петрухно; – Київ: Высшая школа, 1987. – 167 с. 5. Тітов Ю. П. Насосні станції водопостачання і водовідведення: навчально-методичний посібник / Ю.П. Тітов, М.М. Яковенко. – Харків, 2004. – 203 с. 6. Титов Ю.П. Методические указания для самостоятельных работ по насосам и воздуходувным станциям. – Харьков, ХИИГХ, 1989. 7. Хоружий П.Д. Расчет гидравлического взаимодействия водопроводных сооружений. Львов: Вища школа, из-во при Львов. ун-те, 1983. 8. Косінов В.П. Встановлення оптимального числа робочих насосів для забезпечення експлуатаційної надійності системи «Насосна станція – водовід» при умові аварії на водопроводі. Гідротехніка: зб. наук. праць. Рівне: НУВГП, 2014. Вип1 С. 98-104. 9. Каталог насосів: URL: http:fairway.cjm.ua/src/frontend/elfinder/files/katalog%20sahgidromash.pdf. 10. ДБН В.2.5-74:2013. Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. Основні положення проектування. Чинний від 2014-01-01. Київ:, 2013. 213 с.