Способ обеспечения надежности насосных станций

 

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано в насосных станциях с центробежными насосами. Задачей изобретения является повышение надежности насосных станций без увеличения числа резервных насосов. Предлагается использовать нагрузочное резервирование (возможность повышения производительности) насосных агрегатов за счет повышения частоты их вращения путем применения повышающего преобразователя частоты тока. После отказа насоса скорость вращения агрегатов оставшихся работоспособными, повышают до обеспечения заданной производительности станции. После восстановления отказавшего насоса скорость вращения всех насосов снижают до номинального значения. Таким образом, обеспечивается требуемая надежность насосной станции без увеличения числа установленных насосных агрегатов. Кроме того увеличивается способность насосной станции работать при пиковых сверхрасчетных нагрузках, при том же количестве рабочих агрегатов. 1 ил.

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при строительстве или реконструкции насосных станций систем водоснабжения и водоотведения, оборудованных центробежными насосами.

Известен способ плавного уменьшения производительности насосных агрегатов путем изменения (уменьшения по сравнению с номинальным значением) частоты их вращения, а также устройство для его осуществления [1].

Наиболее близким аналогом является широко применяемый способ обеспечения надежности насосных агрегатов путем создания структурного резерва [2]. Он включает в себя создание насосной станции структурного резерва (дополнительно к требуемому количеству рабочих насосов устанавливают и подключают к общей системе резервные насосные агрегаты), средств восстановления, отключение отказавшего насосного агрегата от системы и включение резервного агрегата, восстановление работоспособности отказавшего насосного агрегата с последующим включением восстановленного агрегата в систему.

Недостатком этого способа является то, что его реализация возможна только при наличии дополнительно установленных насосных агрегатов.

Насосная станция, осуществляющая этот способ, включает в себя рабочие и резервные насосные агрегаты, трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы, электросиловой щит и автоматическую систему управления (АСУ). При этом АСУ может включать в себя понижающие преобразователи частоты тока (ПЧТ), служащие для плавного включения насосов и уменьшения их производительности при неполных нагрузках [3].

Задачей изобретения является повышение надежности насосных станций путем применения нагрузочного резервирования (возможности повышения производительности насосных агрегатов за счет повышения частоты их вращения.

Для решения поставленной задачи предлагается следующий способ. После отключения отказавшего насосного агрегата от системы скорости вращения оставшихся работоспособных агрегатов повышает путем нагрузочного резервирования с использованием повышающего преобразователя частоты тока до обеспечения заданной производительности станции, а после включения в систему восстановленного агрегата скорость вращения всех насосов системы снижают до номинального значения.

Отличительными признаками заявленного способа являются: - использование не структурного, а нагрузочного резервирования (нагрузочное резервирование - способность насосных агрегатов в определенных доступных пределах воспринимать форсированную нагрузку); - повышение скорости вращения насосных агрегатов, оставшихся работоспособными после отключения от системы отказавшего насоса, до такого форсированного значения, которое обеспечивает требуемые рабочие характеристики станции; - снижение скорости вращения насосных агрегатов до номинального значения после включения в систему восстановленного насоса.

Совместное применение перечисленных отличительных признаков в заявляемом способе позволяет получить один новый и один сверх эффект.

Новый эффект заключается в обеспечении требуемой надежности насосной станции без увеличения числа установленных насосных агрегатов.

Сверхэффект заключается в увеличении способности насосной станции работать при пиковых сверхрасчетных нагрузках, при том же количестве рабочих агрегатов.

На чертеже показано устройство насосной станции.

Она включает в себя рабочие насосные агрегаты 1, трубопроводы 2, запорно-регулирующую арматуру 3, контрольно-измерительные приборы 4, электросиловой щит 5 автоматическую систему управления (АСУ) 6. При этом АСУ содержит понижающий 7 и повышающий 8 преобразователи частоты тока (ПЧТ), причем последний снабжен трехфазным повышающим трансформатором 9.

Отличительными признаками устройства являются: - снабжение АСУ повышающим ПЧТ 8; - снабжение повышающего ПЧТ трехфазным повышающим трансформатором 9 (только для случая подключения электродвигателей насосов по схеме "Звезда").

Заявляемый способ в такой насосной станции осуществляется следующим образом.

В зависимости от требуемой производительности работает один, два или три агрегата 1. Когда происходит отказ одного из них, соответствующие ему датчики 4 подают сигнал в АСУ 6, которая посредством запорной арматуры 3 отключает неработоспособный насос. Критической ситуация будет в момент максимальной производительности станции, когда необходимы все три агрегата. В этом случае АСУ 6 для поддержания требуемой производительности посредством повышающего ПЧТ 8 выводит оставшиеся насосы на форсированный режим с более высоким числом оборотов электродвигателя. После восстановления отказавшего агрегата или снижения требуемой от насосной станции производительности АСУ 6 снижает частоту тока, а следовательно, и число оборотов насосов до номинального значения.

В случае, если электродвигатели насосных агрегатов подключены по схеме "Звезда", повышающий ПЧТ 5 снабжен повышающим трансформатором 9 с коэффициентом трансформации равным , первичные обмотки которого присоединены к выходу повышающего ПЧТ 8, а вторичные - к электродвигателям насосных агрегатов.

Подтверждением решения поставленной задачи является следующее.

Расчеты и проведенные стендовые испытания показали, что при повышении частоты тока f от 50 до 57,24 Гц суммарная производительность двух насосов равна суммарной производительности трех параллельно работающих насосов при f = 50 Гц. Следует отметить, что потребляемая электрическая мощность при нагрузочном способе резервирования не увеличивается. Для повышения частоты тока в качестве базового может быть использован полупроводниковый ПЧТ типа ЭКТ-2Д завода "Преобразователь" г. Запорожье (регулировка по частоте от 5 до 62,5 Гц). Чем больше количество насосов на станции, тем легче осуществить заявляемый способ (минимальное количество - три агрегата).

Проведенные исследования надежности работы насосов в форсированном режиме позволяют сделать вывод о том, что они могут работать в таких условиях в течение десятков часов, без какого-либо ощутимого снижения моторесурса благодаря заложенной в них при проектировании конструктивной избыточности.

Формула изобретения

Способ обеспечения надежности насосных станций, включающий создание резерва, средств восстановления, отключение отказавшего насосного агрегата от системы, восстановление его работоспособности с последующим включением восстановительного агрегата в систему, отличающийся тем, что после отключения отказавшего насосного агрегата от системы скорость вращения оставшихся работоспособных агрегатов повышают путем нагрузочного резервирования с использованием повышающего преобразователя частоты тока до обеспечения заданной производительности станции, а после включения в систему восстановленного агрегата скорость вращения всех насосов системы снижают до номинального значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к добыче подземных вод и мелиорации с помощью водозаборных скважин

Изобретение относится к системам городского водоснабжения

Изобретение относится к системам городского водоснабжения и позволяет повысить экономичность работы за счет снижения избыточных напоров в условиях неравнозначного изменения напоров в заданных точках сети

Изобретение относится к системам водоснабжения, может быть использовано для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения населенных мест, промышленных и сельскохозяйственных предприятий и позволяет повысить надежность работы системы

Изобретение относится к гидроэнергетическим устройствам, а именно к насосным установкам для систем водоснабжения

Изобретение относится к устройствам для управления насосными агрегатами в различных отраслях народного хозяйства и позволяет повысить качество управления

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к способам управления насосных станций, работающих на водонапорную сеть

Изобретение относится к водоснабжению ,в частности, к системам управления насосными агрегатами первого подъема, подающими воду в общие приемные резервуары

Изобретение относится к области водоснабжения, в частности, к устройству систем управления водонапорными башнями (башен Рожновского)

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к способу управления насосной станцией, работающей на водонапорную сеть, и может быть использовано в водоснабжении

Изобретение относится к области водоснабжения и может быть использовано в фермерских хозяйствах, приусадебных участках, для автономного водоснабжения коттеджей, ферм с прилегающими поселками, для орошения садов, полей

Изобретение относится к области тепловодоснабжения промышленных и жилых объектов

Изобретение относится к устройствам для забора жидкостей, в частности в железнодорожном транспорте

Изобретение относится к водоподъемным башенным установкам с насосными агрегатами

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации. Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл. Способ энергосбережения в системах водоснабжения заключается в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, при этом в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов. Создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора у всех потребителей, определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Выделяют в распределительной сети зоны c требуемым минимальным напором. Снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса из условия обеспечения требуемого минимального напора потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Повторяют этап снижения требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса из условий обеспечения требуемых минимальных напоров потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора на входе в зону и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Формируют множество пар значений затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса, множество дополнительных пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса. И определяют заданное значение минимального напора воды на выходе насоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх