Способы управления работой насосной станции. - Назначение и виды насосных станций

Тема использования регулируемого электропривода насосных станций в системах коммунального и промышленного водоснабжения в последнее время является предметом пристального внимания со стороны многих эксплуатирующих организаций. В насосных станциях часто используются насосы типа ЭВЦ, которые напрямую подключены к питающей сети и эксплуатируются с постоянной частотой вращения. При этом функции энергосбережения и ресурсосбережения (экономии электроэнергии, перекачиваемой жидкости или воды) невозможно реализовать в принципе, так как регулировка подачи жидкости осуществляется следующими способами:

    1) Дросселированием трубопровода; 2) Перепуском части потока жидкости из выходного патрубка насоса во входной; 3) Ступенчатое регулирование.

Дросселирование - весьма распространенный способ управления работой насосной станции. Регулирование напора происходит за счет изменения поперечного сечения трубопровода при помощи таких устройств как: шибер, дроссель-клапан, задвижка и т. п. При этом рост давления на выходе насоса при закрытии задвижки приводит к сокращению срока службы запорных устройств, уплотнений, что в свою очередь приводит к увеличению утечек и потерям перекачиваемой жидкости. Другим недостатком этого способа является очень низкий КПД и однонаправленность (только в сторону уменьшения) напора насосной станции.

Перечисленные выше недостатки имеет и второй способ. Перепуск происходит за счет отведения части потока жидкости с выхода насоса на его вход, так достигается управление напором. При этом энергия, затрачиваемая на циркуляцию жидкости по холостому кругу, не создает полезной работы, что еще больше снижает КПД насосной станции.

Третий способ позволяет обеспечить непрерывное и качественное поддержание напора при изменении потребления жидкости. Однако ступенчатое регулирование вызывает частые пуски и остановки двигателей, что уменьшает срок эксплуатации оборудования и требует наличия промежуточного резервуара для аккумулирования и сглаживания колебаний подачи насосной станции. Данный способ характеризуется простотой управления, так как не требует дополнительных регулирующих устройств. КПД насосных станций с таким управлением очень низкий, так как электроприводы работают не в оптимальном режиме. Броски сетевых токов при пуске и остановки, которые приводят к выходу из строя электродвигателей - являются дополнительными факторами, направленными на сокращение насосных станций с рассмотренными выше способами регулирования. Увеличить срок службы насосов в несколько раз, а также получить существенную экономию электроэнергии (стать высокотехнологичным и энергосберегающим) можно всего лишь управляя скоростью вращения двигателя, которое достигается с помощью частотно-регулируемого электропривода. В зависимости от мощности насосы питаются от трехфазной сети 380 В или высоковольтным (средневольтным) питанием 3-10 кВ. Существует достаточно широкий класс трехфазных преобразователей частоты для электродвигателей на 380 В, а вот управлять высоковольтным двигателем с помощью преобразователя частоты можно лишь двумя способами:

    1) через транзисторные высоковольтные преобразователи частоты - прямоточные. Эти преобразователи имеют диапазон регулирования по скорости и высокий КПД. Недостаток - высокая цена и большой срок поставки. 2) по двухтрансформаторной схеме, которая включает следующие компоненты: 1) понижающий трансформатор; 2) трехфазный преобразователь частоты; 3) синусный фильтр; 4) повышающий трансформатор.

Дросселирование напорной задвижкой.

Регулированием частоты вращения насоса его рабочие параметры приводятся в соответствие с режимом работы водопроводной или канализационной сети. Чтобы изменить частоту вращения насоса, его оснащают регулируемым приводом, то есть подключают электродвигатель насоса через преобразователь частоты. Значение частоты вращения насоса, с которой он должен работать в тот или иной момент времени, определяется АСУ, то есть режимом работы насосной установки. До сих пор наиболее распространенным способом регулирования остается дросселирование напорной задвижкой. Достоинство - простота реализации, а существенным недостатком - неэкономичность. На рисунке 8 приведен график совместной работы насосного агрегата и сети в случае управления изменением параметров сети в случае управления изменением параметров сети. Характеристика сети при этом зависит от степени открытия задвижки (кривая 2 - задвижка открыта, кривая 2' - степень открытия уменьшена). Рабочая точка движется по характеристике насоса.

дросселирование задвижкой

Рисунок 8. Дросселирование задвижкой

Насосная становка работает с повышенным напором из-за увеличения гидравлического сопротивления системы трубопроводов. Повышение напора в результате изменения гидравлического сопротивления не является постоянным, а зависит от расхода жидкости, то есть влияет на значение динамической составляющей напора, развиваемого насосной установкой, изменяет крутизну характеристики трубопровода. При работе насосной установки с подачей меньше расчетной возникает несоответствие между напором, развиваемым насосом, и напором, требуемым для подачи того или иногоколичества жидкости, то есть превышение напора насоса. Сравнение характеристики центробежных насосов и трубопроводов показывает, что при уменьшении подачи требуемый напор также уменьшается, а развиваемый насосом напор увеличивается. Разность этих напоров и есть превышение напора сверх требуемого. Из графика совместной работы насоса и трубопровода (рисунок 9) видно, что значение превышения напора тем больше, чем круче характеристики насоса и трубопровода, и чем меньше фактическая отдача насоса по сравнению с расчетной. На превышение напора нерационально расходуется дополнительная мощность. Итак, наилучшим является режим работы, при котором развиваемый насосом напор равен напору, требуемому для подачи воды. Такой режим, в частности, может быть реализован при управлении частотой вращения насоса с использованием частотно - регулируемого электропривода.

регулирование режима работы центробежного насоса изменение частоты вращения рабочего колеса

Рисунок 9. Регулирование режима работы центробежного насоса изменение частоты вращения рабочего колеса

Характеристика насоса зависит от частоты вращения вала электродвигателя. Кривая 1 соответствует номинальной частоте вращения и промышленной частоте сети 50 Гц, кривая 1' - пониженной частоте. Степень открытия задвижки не изменяется. Принципиальным отличием этого метода является движение рабочей точки по характеристике трубопровода 2. Насос работает с переменным напором от Н до Нс'. Очевидно, что в таком режиме работы развиваемый насосом напор меньше, чем в предыдущем. Следовательно, и расход электроэнргии на перекачку одного и того же объема жидкости меньше. Более того, созданный насосом напор, полностью расходуется на перекачку рабочей жидкости по сети трубопроводов (Нн=Нс), а значит излишняя потеря напора и соответственно перерасход электроэнергии минимальны.

Похожие статьи




Способы управления работой насосной станции. - Назначение и виды насосных станций

Предыдущая | Следующая