WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СИСТЕМ ПОДДЕРЖАНИЯ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ ...»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный технический университет»

На правах рукописи

Мухортов Иван Сергеевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ГРУППЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ СИСТЕМ ПОДДЕРЖАНИЯ

ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ

Специальность 05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Абакумов А.М.

Самара – 2014 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………..……………....4

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ……………………………….16

1.1. Краткий обзор работ по исследованию процессов перекачки жидкости центробежными насосами……………………………………………..……………..16

1.2. Особенности эксплуатации центробежных насосов на станциях системы ППД………………………………………………………………………….…………21

1.3. Обзор работ по моделированию процессов перекачки жидкости центробежными насосами…………………………………………………..………..22

1.4. Современное состояние проблемы энергетической эффективности электроприводов центробежных насосов……………………………………….......26



1.5. Выводы……………………………………………………………………………30

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ

РЕЖИМОВ РАБОТЫ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ СТАНЦИЙ СИСТЕМ ППД....32

2.1. Математическая модель энергетических характеристик в статических режимах работы электроприводов насосных агрегатов………………...………….34

2.2. Математическая модель энергетических характеристик в динамических режимах работы электроприводов насосных агрегатов………………………...….44

2.3. Математическая модель для исследования энергетических характеристик насосов при использовании ЧРП……..……………………………………………...51

2.4. Выводы…………………………………………………………………………....61

3. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НАСОСНЫХ

СТАНЦИЙ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

НАСОСНЫХ ГРЕГАТОВ……………………………………………………….……63

3.1. Постановка задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов……………………………………………………………………63 3.1.1. Случай дискретного регулирования подачи…………………………….63 3.1.2. Случай частотного регулирования подачи…………………….………..64

3.2. Обоснование и выбор методики решения оптимизационной задачи…...…….64

3.3 Методика решения задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов …………………………………………………………………...70 3.3.1. Случай дискретного регулирования подачи…………….……………......70 3.3.2. Случай регулирования подачи с помощью ЧРП……….…………...……77

3.4. Выводы……………………………………………………………………………85

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ СИСТЕМ ППД………………………………………...87

4.1. Оценка эффективности оптимизации режимов работы группы электроприводов центробежных насосов при дискретном регулировании…...….87

4.2. Оценка эффективности оптимизации режимов работы группы электроприводов центробежных насосов при сочетании дискретного регулирования с частотным……………...……………………………………….......92

4.3. Выводы……………………………………………………………………………95 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………….97 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК……………………………………………....102 ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………...113 ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы В ряде районов России нефтяные месторождения находятся в стадии поздней разработки. К таким, например, относится большинство месторождений ЮгоВостока Республики Татарстан. Легко извлекаемые запасы нефти исчерпаны, и нефтедобывающие предприятия вынуждены активно применять методы увеличения нефтеотдачи пласта (МУН). Одним из самых распространенных МУН является закачка воды в пласт с целью повышения давления. Реализация данного метода требует наличия технологического комплекса по подготовке, транспортировке и закачке воды в пласт. На рисунке 1 изображена схема водоснабжения для заводнения пластов. Система водоснабжения состоит обычно из нескольких звеньев, к которым относятся водозаборные сооружения, напорные станции первого и второго подъемов, кустовые насосные станции, закачивающие воду непосредственно в нагнетательные скважины.

Рисунок 1 – Схема водоснабжения для заводнения пластов.

1 – водозаборное устройство; 2, 6 – станция 1-го и 2-го подъема; 3, 5 – буферные емкости;

4 – станция водоподготовки; 7 – КНС; 8 – нагнетательные скважины.

Между отдельными звеньями системы водоснабжения предусматривают промежуточные буферные емкости для запаса воды, обеспечивающие непрерывность работы системы при остановках: порывах водоводов, остановках скважин. Назначением кустовых насосных станций (КНС) является закачка подготовленной жидкости в продуктивные пласты. Количество КНС, их размещение на территории месторождения, а также мощность агрегатов, устанавливаемых в них, определяют в соответствии с проектом разработки месторождения и технико-экономическими расчетами. С целью уменьшения гидравлических потерь в трубопроводах при закачке жидкости в пласт, а также во избежание попадания большого количества взвешенных механических примесей (продуктов коррозии) в призабойную зону пласта, КНС размещаются вблизи нагнетательных скважин.

Электроснабжение этой системы осуществляется от трансформаторной подстанции 35/6 кВ с двумя трансформаторами (рисунок 2).

Рисунок 2 – Типовая однолинейная схема электроснабжения насосной станции.

При рассмотрении насосных станций в работе применены следующие термины и определения. Насосом называется гидравлическая машина, создающая напорное перемещение жидкости при сообщении ей энергии. Совокупность насоса, электрического привода и передаточного механизма (редуктора, муфты, шкива и т.п.) называется насосным агрегатом. Комплекс оборудования, состоящий из трубопроводов, одного или нескольких насосных агрегатов, регулирующей и запорной арматуры, аппаратуры управления и защиты, а также контрольно-измерительной аппаратуры и обеспечивающий требуемый режим работы насосов образует насосную установку. Насосной станцией называется сооружение, включающее в себя одну или несколько насосных установок, вспомогательные системы и оборудование, а также производственные и бытовые помещения, обеспечивающие работоспособность объекта в целом, [60].

Основными параметрами, характеризующими режим работы насосной установки, являются напор и подача. Подача – объем жидкости, перекачиваемый насосной установкой за единицу времени. Напор – разность удельных энергий жидкости в напорном и всасывающем патрубках насоса, необходимая для преодоления сил трения в трубопроводе и подъема жидкости на заданную высоту [60].

В рассмотренных в работе насосных станциях второго подъема применяют синхронные двигатели мощностью 2500 кВт и асинхронные двигатели мощностью 200 – 1600 кВт напряжением 6 – 10 кВ, при этом суммарная мощность одной станции второго подъема составляет порядка 2-3 МВт, а затраты на электроэнергию при тарифах 2013 года – 16 млн. рублей в год.

Повышение эффективности функционирования систем поддержания пластового давления (ППД), предназначенных для повышения нефтеотдачи посредством закачки воды в пласт, в подразделениях ОАО «Татнефть»

основывается на инновационных научно-технических разработках, связанных с применением оптимальных технологий водоподготовки и транспортировки жидкости.

Совершенствование систем подготовки и транспортировки воды предполагает, в частности, создание систем оптимального управления насосными агрегатами конкретных станций. Повышение энергоэффективности технологического процесса перекачки воды осуществляется за счет минимизации и исключения непроизводственных потерь энергетических ресурсов, в частности, снижения потребления электрической энергии.

Известно несколько определений термина «Энергоэффективность», приведенные ниже. Энергетическая эффективность — характеристики, отражающие отношение полезного эффекта от использования энергетических ресурсов к затратам энергетических ресурсов, произведенным в целях получения такого эффекта, применительно к продукции, технологическому процессу, юридическому лицу, индивидуальному предпринимателю [105].





Эффективное использование энергии – достижение экономически и социально оправданного уменьшения использования энергетических ресурсов на единицу продукции или услуг при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдении требований к охране окружающей природной среды [7].

Энергоэффективность — эффективное (рациональное) использование энергетических ресурсов. Использование меньшего количества энергии для обеспечения того же уровня энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производстве. Достижение экономически оправданной эффективности использования топливно-энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологии и соблюдении требований к охране окружающей среды [25]. В настоящей работе термин «Энергоэффективность» понимается в соответствии с последним определением, наиболее полно отражающим все аспекты проведенного исследования.

Основная доля потребления электроэнергии системами ППД приходится на электродвигатели центробежных насосов станций подготовки и транспортировки воды. В качестве основного показателя энергоэффективности в работе рассматривается потребление электроэнергии электроприводами насосных агрегатов при выполнении требований по реализации технологического процесса.

Для повышения энергетической эффективности работы данных объектов необходим анализ энергетических и гидравлических процессов в системе «электропривод–насос–трубопровод» на основе экспериментальных исследований динамических и статических характеристик объекта, разработки математических моделей, ориентированных на оптимизацию электропотребления в стационарных и переходных режимах работы электропривода центробежных насосов. С учетом непосредственной оценки (измерений) основных параметров технологического процесса: энергопотребления, расхода и напора жидкости могут быть построены модели, соответствующие реальным объектам, так как эксплуатируемый парк насосного оборудования имеет высокую степень физического износа, и большинство агрегатов подвергались неоднократному капитальному ремонту. Энергетические характеристики взаимосвязанной системы «электропривод–насос–трубопровод» определяются свойствами каждого из элементов. Указанные обстоятельства определяют необходимость исследования энергетических характеристик насосных агрегатов с учетом специфических особенностей их режимов работы и требований технологического процесса.

Для решения задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосного оборудования систем ППД необходима разработка приемлемых по точности аналитических моделей зависимостей расхода электрической энергии от напора и подачи жидкости на выкидном коллекторе насосной станции с учетом различных воздействий и разработка на их основе методики оптимизации режимов работы группы электроприводов насосов в зависимости от энергетической эффективности каждого агрегата. В настоящее время опубликован целый ряд научных работ, направленных на совершенствование процессов управления работой электроприводов отдельных насосов, однако, недостаточно внимания уделялось вопросам оптимизации стационарных режимов работы группы электроприводов насосных агрегатов станций ППД.

В частности, отсутствуют методики, позволяющие определять последовательность ввода в работу электроприводов или группы электроприводов насосов из числа имеющихся на станции с учетом эффективности насосных станций и отдельных их элементов, которая изменяется в процессе эксплуатации вследствие физического износа электродвигателей и насосов, загрязнения поверхностей трубопроводов и других внешних воздействий.

Таким образом, несмотря на известные достижения в указанной области, сохраняет актуальность научно-техническая задача разработки проблемноориентированных математических моделей процесса транспортировки воды в сложной взаимосвязанной системе, какой является насосная станция систем ППД, и создания на их основе оптимальных алгоритмов управления стационарными режимами работы электроприводов станции, обеспечивающих минимизацию энергозатрат в процессе транспортировки жидкости по трубопроводам.

Объектом исследования являются электроприводы насосов станций систем ППД, оснащенные центробежными насосами с высоковольтными электродвигателями мощностью от 200 до 1600 кВт.

Предметом исследования являются энергетические характеристики и анализ режимов работы группы электроприводов насосов станций систем ППД.

Целью настоящей работы является повышение энергетической эффективности группы электроприводов насосных станций систем поддержания пластового давления с учетом технологических требований на базе разработки математических моделей процессов перекачки жидкости, ориентированных на расчет энергетических показателей, и оптимизации режимов работы электроприводов центробежных насосов по критерию потребления электроэнергии.

Основные задачи

исследования:

проведение экспериментальных исследований элементов взаимосвязанной системы «электропривод-насос-трубопровод» с целью получения их фактических технических и энергетических характеристик;

разработка и адаптация математических моделей процессов перекачки жидкости, ориентированных на расчет энергетических показателей нерегулируемых и регулируемых электроприводов насосов;

разработка методик выбора оптимального по критерию электропотребления варианта включения нерегулируемых и регулируемых электроприводов насосов в работу с учетом их энергетической эффективности;

оценка эффективности оптимизации режимов работы системы «электропривод-насос-трубопровод» по критерию минимума энергозатрат.

Основные методы научных исследований. При проведении работы использованы методы теории электропривода математического моделирования, целочисленного программирования и математического анализа. Натурные экспериментальные исследования проводились в реальных условиях эксплуатации.

Научную новизну работы определяют следующие разработки и положения:

Математические модели процессов перекачки жидкости, 1.

ориентированные на расчет энергетических показателей, отличающиеся учетом специфики работы электроприводов группы параллельно включенных насосов, имеющих различные мощности и изменяющиеся в процессе эксплуатации технические характеристики.

Методики выбора оптимального по критерию электропотребления 2.

варианта включения электроприводов группы насосов в работу с учетом их энергетической эффективности и требований технологического задания по напору и производительности для насосов с нерегулируемыми и регулируемыми электроприводами.

Методика и результаты оценки эффективности оптимизации режимов 3.

работы насосов с нерегулируемыми и регулируемыми электроприводами по критерию минимума энергозатрат.

Практическая ценность работы заключается в том, что результаты приведенного в ней исследования группы электроприводов насосных агрегатов станций ППД, работающих в условиях переменной подачи, позволяют исключить непроизводительное потребление электроэнергии, оценить варианты комплектации насосов станций ППД ЧРП для принятия технически обоснованного решения, выбрать оптимальный режим работы электропривода насосных агрегатов (сочетание насосов и скорость вращения электродвигателей насосов, оборудованных ЧРП) по критерию минимума энергозатрат, в соответствии с технологическими требованиями по подаче жидкости и напору.

Достоверность полученных результатов исследований определяется корректным использованием соответствующего математического аппарата, подробной оценкой и научным обоснованием принятых допущений и подтверждается результатами экспериментальных исследований.

Реализация результатов работы. Результаты диссертации приняты к использованию в ООО «Диагностика-Энергосервис» г. Альметьевск при проведении работ по энергетическому обследованию насосных станций, и в виде рекомендаций по оптимизации энергопотребления центробежными насосами системы ППД переданы в подразделения ОАО «Татнефть».

Апробация работы. Положения диссертации и ее разделы докладывались на XI Молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», г.

Азнакаево 2011 г., на Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: состояние, проблемы, перспективы", г. Оренбург 2012 г., на III Международной научно-практической конференции «Эффективное и качественное снабжение и использование электроэнергии», г. Екатеринбург 2013 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, четыре из которых входят в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК.

На защиту выносятся:

1. Научно обоснованные математические модели процессов перекачки жидкости, ориентированные на расчет энергетических показателей, отличающиеся учетом специфики работы электроприводов группы параллельно включенных насосов, имеющих различные мощности и изменяющиеся в процессе эксплуатации технические характеристики.

2. Методики выбора оптимального по критерию электропотребления варианта включения группы электроприводов насосов в работу с учетом их энергетической эффективности и требований технологического задания по напору и производительности для насосов с нерегулируемыми и регулируемыми электроприводами.

3. Методика и результаты оценки эффективности оптимизации режимов работы насосов, оборудованных и необорудованных частотно-регулируемым электроприводом (ЧРП), по критерию минимума энергозатрат.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Работа содержит 138 страниц, 33 рисунка, 11 таблиц. Список использованной литературы включает 120 наименований. В общее количество листов входят 5 приложений на 26 страницах.

Содержание работы.

Во введении обосновываются актуальность и цель настоящей работы.

Сформулированы задачи исследования, приведены краткая информация об объекте исследования, использованных для этого методах, сведения о научной новизне, практической значимости, достоверности и внедрении результатов работы. А также представлены сведения о ее апробации и публикациях, в которых освещено содержание диссертации.

В первой главе приводится обзор научных работ и анализируется современное состояние проблемы энергетической эффективности электроприводов насосных агрегатов водоперекачивающих станций и установок.

В работах, посвященных исследованиям систем перекачки жидкости, расчетам насосов как элементов систем водоснабжения, разработке конструкций новых насосных установок и реконструкции существующих, даются рекомендации по выбору насосных агрегатов и конструкций насосов, удовлетворяющих заданным технологическим условиям, приводится последовательность расчета насосных установок при проектировании систем водоснабжения различных потребителей, а также при модернизации насосных станций в том числе в части замены электропривода.

Вопросы регулирования работы насосной установки – изменения ее основных технологических переменных: подачи Q и напора H, широко освещены в научно-технической литературе. Управление подачей центробежных насосов чаще всего осуществляется дискретно: дросселированием, включениемотключением и пускорегулирующими устройствами.

В промышленности основным потребителем электроэнергии является электропривод, характерной особенностью которого является то, что стоимость электроэнергии, расходуемой ежегодно средним двигателем, в пять раз превышает цену самого двигателя.

Методы математического моделирования процессов перекачки жидкости центробежными насосами в системах водоподготовки и водораспределения не учитывают фактическое техническое состояние насосов и электроприводов, которые зачастую имеют высокую степень физического износа и периодически ремонтируются.

Для насосных станций, оборудованных насосными агрегатами с нерегулируемыми и регулируемыми электроприводами, нерешенной остается задача выбора оптимального по критерию электропотребления варианта включения насосов в работу с учетом требований технологического задания по напору и производительности.

Во второй главе разработано математическое описание статических и динамических режимов работы группы электроприводов насосных агрегатов станций систем ППД, ориентированное на расчет энергетических показателей.

При работе насосной установки в режиме дискретного регулирования (с подачей меньше расчетной) возникает разность между напором, развиваемым насосом, и напором, требуемым для подачи того или иного количества жидкости

– превышение напора насоса Н. Сравнение характеристик трубопроводов и центробежных насосов показывает, что при снижении подачи требуемый напор также уменьшается, а развиваемый насосом напор увеличивается. Превышение напора, возникающего при работе насосной установки с подачей меньше расчетной, влечет за собой непроизводительные потери мощности.

Для насосных станций, работающих с частыми переключениями режимов подачи жидкости, дополнительно учтены потери энергии в динамических режимах, возникающие при переходе от одного временного интервала работы к другому, обусловленные пуском электродвигателей насосов, которые будут поддерживать следующий режим, и оценено их влияние на выбор оптимального режима.

Приведено математическое описание энергетических процессов при перекачке жидкости для случаев, когда хотя бы один насос, задействованный для достижения заданного режима, оборудован ЧРП. Для ЧРП насосов получены функциональные зависимости потребляемой мощности, КПД и относительной частоты вращения ротора двигателя, требуемой для достижения технологических условий, от величины изменения подачи жидкости.

В третьей главе сформулированы задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов по критерию минимума расхода электроэнергии при дискретном и частотном способах регулирования подачи жидкости, обеспечивающих требуемую производительность насосной станции, с учётом фактических энергетических характеристик каждого из насосных агрегатов.

Разработана методика решения комбинаторной оптимизационной задачи выбора включаемых электроприводов насосных агрегатов станций систем ППД, работающих в условиях переменной подачи, по критерию минимума расхода электроэнергии с учетом технологических ограничений по требуемому расходу и напору.

Разработана методика решения комбинаторной оптимизационной задачи выбора режимов работы электропривода и сочетания насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом. Данное решение позволяет минимизировать капитальные затраты на внедрение ЧРП при достижении высоких энергетических показателей.

Научно обосновано количественное определение скорости вращения электродвигателей насосов, оборудованных ЧРП, для достижения оптимального режима работы при совместной работе с нерегулируемыми насосами.

В четвертой главе проведены экспериментальные исследования на действующих насосных станциях системы ППД, оценена адекватность разработанных моделей и методик. Получены фактические энергетические характеристики насосных агрегатов.

В результате проведенных исследований насосных станций доказана техническая и экономическая эффективность использования оптимизированных в соответствии с разработанными методиками режимов работы электроприводов насосных агрегатов систем ППД при дискретном регулировании.

Проведена оценка влияния потерь электроэнергии в переходных процессах на выбор оптимальных режимов работы электроприводов насосных агрегатов при дискретном регулировании.

Доказана техническая и экономическая эффективность оптимизации режимов работы насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

1.1. Краткий обзор работ по исследованию процессов перекачки жидкости центробежными насосами Современная практика разработки нефтяных месторождений проходит в условиях применения систем поддержания пластового давления путем закачки воды в пласт. Это позволяет обеспечивать сохранение на естественном уровне пластовой энергии, применять интенсивные системы разработки месторождений, создавать условия для более полного извлечения нефти [35, 69, 70, 81, 98, 99, 101].

Особенностью рассматриваемых насосных станций систем ППД является наличие электроприводов группы параллельно включенных насосов, имеющих различные мощности, а их фактические технические характеристики изменяются в процессе эксплуатации.

Исследованиями систем перекачки жидкости, расчетами насосов как элементов систем водоснабжения, разработкой конструкций новых насосных установок и реконструкцией существующих занимались ученые Карелин В.Я., Минаев А.В., Лобачев П.В., Ломакин А.А., Михайлов А.К., Якубчик П.П. и др. По результатам исследований даются рекомендации по выбору насосных агрегатов и конструкций насосов, удовлетворяющих заданным технологическим условиям [32, 42, 55, 57, 64, 65, 74, 75, 80, 92, 114, 108, 119].

В работах [4, приводится 23, 26, 64, 65, 75, 114, 107, 108] последовательность расчета насосных установок при проектировании систем водоснабжения различных потребителей, а также при модернизации насосных станций.

Вопросы регулирования работы насосных агрегатов – изменения их основных параметров: подачи Q и напора H, освещены в работах Абрамова Н.Н., Малюшенко В.В., Михайлова А.К., Сташинова Ю.П., Толпарова Д.В., Яковлева В.В. и др. Принято выделять следующие способы регулирования [5, 23, 26, 74, 95, 103, 114, 109, 115, 118, 119].

Дроссельное регулирование – наиболее распространенный, простой и надежный способ, осуществляемый при помощи дросселя (задвижки), обычно расположенного вблизи насоса на его напорной линии. По мере закрытия задвижки происходит увеличение сопротивления, что, соответственно, приводит к уменьшению подачи. Изменением положения дроссельного органа получается любая подача, соответствующая полному открытию. Данный способ регулирования неэкономичен, так как сопровождается потерями напора, создаваемого насосом, в дроссельном органе а, следовательно, снижением КПД зарегулированной установки. Отмечено, что при дроссельном регулировании регулирующий орган (задвижка) быстро изнашивается и возникает опасность его неплотного закрытия при остановке насоса вследствие больших значений местной скорости. По причине опасности возникновения кавитации дроссельное регулирование на всасывающей линии не нашло практического применения.

Регулирование перепуском (байпасирование). При данном способе требуемая подача системы достигается путем перепуска части подачи насоса из напорной линии на всасывание. С точки зрения энергоэффективности такой способ регулирования допустим для насосов с частотой вращения более 250 об/мин и для вихревых насосов, мощность которых падает с увеличением подачи.

Для центробежных насосов с частотой вращения менее 250 об/мин регулирование байпасом дополнительно нагружает двигатель и вызывает увеличение потребляемой мощности. Частным случаем данного способа регулирования является использование рециркуляционных линий для защиты насосов от перегрева жидкости или помпажа.

Саморегулирование – изменение давления на входе. В условиях кавитации на входе, например при работе конденсатных насосов на тепловых электростанциях, каждому значению давления на входе (кавитационного запаса) соответствует свое значение напора.

Данный метод имеет ряд преимуществ:

малая потребляемая мощность, простота, отсутствие дросселирования напора.

Недостатком является постоянная работа насоса в условиях кавитации, что влечет за собой износ и разрушение рабочих органов. Аналогично может быть осуществлено регулирование работы насоса путем дросселирования на всасывании.

Регулирование путем изменения характеристики насоса. Для реализации данного способа в конструкции насосного агрегата должна быть предусмотрена возможность воздействия на насос с целью изменения его характеристики.

Регулирование изменением частоты вращения насоса. Этот способ реализуется с применением частотно-регулируемого электропривода (ЧРП).

Напорные характеристики насоса H=f(Q) представляют собой конгруэнтные кривые (рис. 3) и при изменении частоты вращения n1 рабочая точка, перемещаясь по характеристике сети, дает различные значения подачи Qi.

–  –  –

где Sf – гидравлическое фиктивное сопротивление насоса, S – гидравлическое сопротивление трубопровода, Нf – фиктивный напор при нулевой подаче, edn – номинальный КПД электродвигателя.

Оценка эффективности и состояния нового и существующего оборудования позволяет прогнозировать срок службы и износ оборудования, оценить экономическую эффективность вложения средств и определить направления дальнейшей модернизации [23].

1.2. Особенности эксплуатации центробежных насосов на станциях системы ППД Насосы являются одной из самых распространенных разновидностей машин. Они применяются для подачи воды с системах водоснабжения и орошения, для отвода воды из осушительных систем, в системе технического водоснабжения тепловых и атомных электростанций, в технологических процессах химической, нефтяной и других отраслей промышленности. Они находят применение не только как самостоятельные машины или агрегаты, но и как узлы сложных машин и установок [57, 64, 74, 109, 116].

К насосам системы ППД предъявляются следующие требования:

- обеспечение необходимого объёма закачки воды в нагнетательные скважины в соответствии с предусмотренной проектом разработки месторождения схемой закачки;

- обеспечение необходимого давления воды на устье нагнетательной скважины для обеспечения поддержания пластового давления на расчетном уровне и обеспечения вытеснения нефти в направлении добывающих скважин;

высокий КПД насоса с целью обеспечения минимального энергопотребления при максимальной производительности насоса;

- рабочие органы насоса должны быть изготовлены из материалов, стойких к агрессивному воздействию перекачиваемой среды (сточные либо пластовые воды, а также воды, содержащие растворенный сероводород);

- продолжительный межремонтный период с целью минимизации затрат на поддержание насоса в рабочем состоянии.

Насосные станции оснащены, в основном, центробежными горизонтальными насосами: ЦНС 25-1400; ЦНС 40-1000…1400; ЦНС 45-1900; ЦНС 63-1000…1900;

ЦНС 80-1000…1800; ПЭ 90-1400…1900; ЦНС 180…1900; ЦНС 180-1080…1920;

ГНУ-320-1000…1600; ГНУ-500-1000…1600; ГНУ-750-1000; ГНУ-500ГНУ-1000-1100…1820; ГНУ-1500-1200…2000.

Индивидуальные насосы используют:

- с погружным электродвигателем (УЭЦН);

- с электродвигателем, размещённым на устье скважины (УНЦВ, УНЦСВ);

- в технологии межскважинной перекачки путём закачки пластовой воды из водозаборных скважин в нагнетательные скважины;

- в передвижных насосных установках (ПНУ).

Обеспечение надежности работающих объектов нефтяной промышленности является одной из важнейших задач в связи с тем, что отказы наносят большой экономический, а порой и экологический ущерб, связанный с затратами на ремонт, с недоотпуском или потерями продукции. Надежность как техническое понятие – свойство устройств, сооружений, систем и объектов в целом, а также изделий (продуктов) выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения нормируемых (расчетных) эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования [55, 57, 109, 116].

Вопросам организации ремонта и эксплуатации насосов посвящены работы Дмитриева В.Д., Краснова В.И., Жильцова А.М., Набережнева В.В., Кузнецова В.Л., Малюшенко В.В. и др.

1.3. Обзор работ по моделированию процессов перекачки жидкости центробежными насосами Исследованию процессов перекачки жидкости центробежными насосами посвящены работы таких ученых, как Бородацкий Е.Г., Копырин В.С., Ключев В.И., Терехов В.М., Лезнов Б.С. и др. [12, 47, 51, 53, 54, 60, 71, 89, 97]. Для анализа режимов работы насосных установок используются характеристики насосов и трубопроводов. Характеристиками насоса называются зависимости напора, мощности, КПД от подачи насоса при определенной частоте вращения рабочего колеса. В пределах рекомендуемых подач характеристики Q-Н центробежных насосов описываются уравнением квадратичной параболы:

Н p Н f S f Q2, где Нf – фиктивный напор при нулевой подаче; Sf - гидравлическое фиктивное сопротивление насоса.

Фиктивные параметры определяются по каталожным данным насоса.

Характеристика трубопровода описывается уравнением:

H c Н st SQ 2, где Нс – напор в начале трубопровода; S– гидравлическое сопротивление трубопровода; Нst – статический напор, обусловленный разностью геодезических отметок подачи и приема жидкости [60].

Расчетам электрического привода как элемента технологической цепи транспортировки жидкости посвящены работы [24, 36, 37 40, 44, 45, 46, 51, 52, 60, 63, 67, 76, 77, 88, 111]. Электрический двигатель вращательного движения является источником момента. Взаимосвязь момента, развиваемого двигателем, и f (M ) скорости вращения определяет механические характеристики электродвигателя (электропривода). Момент сопротивления движению Мс, создаваемый на рабочем органе машины, является функцией скорости.

Зависимость момента сопротивления на валу рабочей машины от скорости M c f ( ) (Мс и приведены к валу двигателя) называется механической характеристикой рабочей машины. Для турбомеханизмов (центробежных и осевых насосов, вентиляторов и компрессоров) момент на валу механизма существенно зависит от скорости.

Уравнение движения электропривода:

d M Mc J.

dt В этом уравнении все моменты приложены к валу двигателя, а момент инерции отражает инерционности всех масс, связанных с валом J электродвигателя и совершающих вместе с ним механическое движение [88].

Основные результаты сводятся к рекомендациям по выбору оптимального варианта мощности и конструкции электропривода, обеспечивающего заданные технологические требования [10, 16, 19, 47].

Вопросы регулирования координат электропривода применительно к насосным агрегатам освещены в работах Белова М.П., Вешеневского С.Н., Ильинского Н.Ф., Ключева В.И., Москаленко В.В., Онищенко Г.Б. и др. [9, 10, 19, 24, 30, 33, 37, 46, 52, 53, 56, 88, 93, 94, 113].

В работе [77] рассмотрено регулирование следующих переменных электропривода.

Регулирование скорости движения исполнительных органов. Может быть достигнуто тремя способами: механический (изменение передаточного числа или радиуса приведения механической части при постоянной скорости вращения), электрический (воздействие на двигатель при неизменных параметрах механической передачи) и комбинированный (сочетает в себе электрический и механический способы). Основное применение в современном электроприводе получил электрический способ вследствие его экономичности, широких регулировочных возможностей, простоты и удобства использования в общей схеме автоматизации технологических процессов.

Регулирование положения. Перемещение и установка исполнительных органов в заданное положение носит название позиционирования, а обеспечивающие эти операции электроприводы называются позиционными.

Позиционирование обеспечивается соответствующим регулированием положения вала двигателя и может осуществляться по двум вариантам. В случаях невысоких требований к точности позиционирование осуществляется с помощью путевых или конечных выключателей. При необходимости обеспечения высокой точности позиционирование реализуется в замкнутой системе «преобразователь-двигатель»

с использованием обратных связей по току, скорости и положению.

Регулирование момента и тока двигателей. Производится системой управления двигателя за счет изменения подводимого к нему напряжения с помощью преобразователей электроэнергии или включением в его цепи добавочных резисторов. При этом регулирование тока и момента осуществляется только в переходном (динамическом) режиме работы электропривода, поскольку в установившемся режиме ток и момент двигателей определяются их механической нагрузкой.

Применительно к электроприводу насосных установок экономически наиболее выгодным способом является электрическое регулирование частоты вращения электродвигателя [97].

Анализ потерь электроэнергии в электроприводе приведен в работах [37, 40, 60, 76, 77, 88]. Рассмотрены вопросы снижения потерь энергии в установившихся и переходных режимах электропривода. В установившихся режимах рекомендуется снижение мощности электроприводов, обеспечение их полной (номинальной загрузки), ограничение холостого хода. Для снижения потребления реактивной мощности рекомендуется понижение напряжения у асинхронных двигателей, систематически работающих с малой загрузкой, применение синхронных двигателей вместо асинхронных (если это возможно по условиям технологического процесса), использование компенсирующих устройств.

Определение энергетических показателей работы электропривода для переходных режимов является не менее важной задачей, чем для установившегося режима [76].

В общем случае потери энергии за время переходного процесса определяются с помощью следующего выражения:

tP tP tP tP A Pdt ( K V )dt Kdt Vdt AK AV, где AK и AV – потери энергии, обусловленные соответственно постоянными и переменными потерями мощности. В.В. Москаленко выделяет два основных способа снижения потерь электроэнергии в переходных процессах: уменьшение момента инерции электропривода и регулирование в переходных процессах скорости идеального холостого хода двигателей.

В известных источниках рассматривается математическое моделирование процессов перекачки жидкости для отдельно взятых насосов и не учитывается фактическое техническое состояние насосов и электроприводов. Особенностью насосных станций систем ППД является наличие электроприводов группы параллельно включенных и разнородных по мощности насосов, а их фактические технические характеристики изменяются в процессе эксплуатации, что обусловлено высокой степенью физического износа и периодическим проведением ремонтов.

1.4. Современное состояние проблемы энергетической эффективности режимов работы электроприводов центробежных насосов Задача снижения энергоемкости производственных установок и технологических комплексов является одним из приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира. Это обусловлено такими факторами, как ограниченные запасы основных (не возобновляемых) энергетических ресурсов, непрерывный рост сложности и стоимости их добычи, глобальные проблемы экологии.

Энергосбережение является наиболее дешевым и безопасным средством по сравнению с увеличением энергогенерирующих мощностей, так как затраты на экономию 1 кВт мощности обходятся в 4—5 раз дешевле, чем стоимость вновь вводимого 1 кВт мощности [15].

Особенно эффективным мероприятием является экономия электроэнергии, так как сбережение ее единицы соответствует эквивалентной экономии 2–3 единиц первичного топлива. При этом экономятся не только большие объемы первичных энергоресурсов, но и высвобождается энергетическое оборудование, транспортные средства и человеческий труд.

Для нашей страны особенно актуальна проблема экономии энергоресурсов.

Внутренний валовый продукт (ВВП) России составляет около 3% от мирового, а выработка электроэнергии составляет 1 трлн. кВт*ч в год, что выше 5% мирового объема ее производства. Первичных энергоресурсов в России потребляется более 1 млрд. тонн условного топлива, что составляет около 7% мирового потребления.

Таким образом, расход электроэнергии на единицу ВВП выше среднемирового в 1,8 раз, а первичных энергоресурсов – более чем в 2 раза [28].

Сложившееся положение во многом объясняется устаревшим оборудованием и технологиями, и выжидательной позицией собственников, которые не торопятся выделять финансовые средства на внедрение энергосберегающих мероприятий, имеющих не достаточно быструю окупаемость, и модернизацию оборудования.

Г.Г. Гоппе и Ю.Ф. Мухопад в [28] признают недостаточную активность наших научных учреждений и проектных организаций в разработке новых энергосберегающих мероприятий и технологий, а также слабый уровень внедрения уже отработанных и хорошо показавших себя на практике технических решений.

Основные потери относятся к сфере энергопотребления, в которой следует сконцентрировать основные усилия по энергосбережению. В процессе транспортировки, распределения и потребления электроэнергии имеют место ее непроизводительные потери, которые складываются из неизбежных и дополнительных.

Дополнительные потери обусловлены [7]:

- несовершенством системы электроснабжения;

- передачей реактивной мощности;

- ухудшением качества электроэнергии;

- технологическими потерями;

- недостатками в организации производства.

В промышленности основным потребителем электроэнергии является электропривод, характерной особенностью которого является то, что стоимость электроэнергии, расходуемой ежегодно средним двигателем, в пять раз превышает цену самого двигателя. Вопросам энергосбережения в электроприводе посвящены работы Андрижиевского А.А., Браславского И.Я., Ильинского Н.Ф. и др. [7, 13, 14, 38, 49, 68, 79, 91, 117]. По результатам исследований выделены основные подходы к повышению эффективности электроприводов.

Мощность двигателя должна соответствовать нагрузке. Если двигатель перегружен, он быстро выходит из строя, если недогружен – снижаются его КПД и коэффициент мощности. Использование более качественных конструкционных материалов в статорах и роторах уменьшит постоянную составляющую активных потерь на 2-5%. Энергетически эффективные двигатели дают наибольший выигрыш при нагрузке около 70%. Их стоимость во многих случаях не превышает цену обыкновенных моторов.

В случае переменной нагрузки или частых простоев электродвигателей следует применять системы управления пускорегулирующими устройствами или включением-отключением.

Среди прочих методов управления электроприводом особое место занимает частотное регулирование скорости вращения. Оценке энергетической эффективности использования ЧРП в промышленности и быту посвящены работы Андронова А.Л., Браславского И.Я., Ветлицына Ю.А., Ветлицына А.М., Гоппе Г.Г., Мухопада Ю.Ф., Зайцева А.И., Ильинского Н.Ф., Куликовой Л.В., Лазарева Г.И. и др. [8, 13, 14, 22, 28, 38, 39, 41, 59, 90, 120].

Сразу же после изобретения короткозамкнутых асинхронных электродвигателей была доказана возможность управления частотой их вращения.

Реализовать эту возможность удалось лишь с появлением силовых полупроводниковых приборов – сначала тиристоров, а позднее биполярных транзисторов с изолированным затвором транзисторов (IGBT). В настоящее время во всем мире широко реализуется частотный способ управления асинхронной машиной, которая сегодня рассматривается не только с точки зрения экономии энергии, но и с точки зрения совершенствования управления технологическим процессом [58].

Эффективность применения ЧРП можно охарактеризовать важными интегральными показателями. Коэффициент удельной экономии электроэнергии, учитывающий вклад 1 кВт установленной мощности регулируемого электропривода в экономию электроэнергии, можно определить как E KE, PED где E – экономия электроэнергии (кВт*ч/год); РED – установленная мощность двигателя (кВт).

Если KE 800, то оснащение механизмов собственных нужд ЧРП, как правило, оказывается целесообразным [34].

Принципы энергоэффективного управления электроприводами центробежных насосов и прочих турбомеханизмов рассматриваются такими учеными, как Ильинский Н.Ф., Бородацкий Е.Г., Ковалев В.З., Лазарев Г.И., Лезнов Б.С., Лысенко О.А. и др. [8, 22, 39, 48, 49, 59, 60, 61, 62, 72, 79, 102, 104].

Управление подачей центробежных насосов чаще всего осуществляется дросселированием, включением-отключением и пускорегулирующими устройствами. Данные способы имеют разную эффективность [15]. При номинальной подаче жидкости центробежными насосам, потребляемая электроприводом мощность имеет максимальное значение независимо от метода регулирования. При уменьшении подачи возможно снижение потребления электроэнергии относительно исходной номинальной мощности двигателя. При этом снижение электропотребления при дроссельном регулировании незначительно по сравнению с использованием пускорегулирующих устройств.

Небольшая энергетическая эффективность регулирования дросселированием объясняется тем, что изменение расхода жидкости компенсируется потерями в системе.

Способ регулирования включением-отключением не всегда применим, особенно при частом изменении нагрузки, так как двигатели в течение суток могут запускаться и останавливаться ограниченное количество раз из-за электродинамических и тепловых перегрузок. Эта проблема преодолима с помощью устройств плавного пуска, которые минимизируют пусковой ток.

Наиболее эффективным способом регулирования является изменение частоты вращения, что обеспечивает согласованность работы электродвигателя и нагрузки с практически постоянным КПД при значительном снижении потребляемой мощности по сравнению с дросселированием.

В статье [28] показана высокая энергетическая эффективность управления производительностью турбомеханизмов с помощью частотно-управляемого асинхронного электропривода. Предложены дополнительные возможности экономии электроэнергии за счет улучшения характеристик трубопроводной магистрали и согласования их с характеристиками насоса. Показано, что внедрение энергосберегающих способов управления насосными агрегатами более чем в 25 раз экономически выгоднее, чем ввод новых генерирующих мощностей.

В работе [21] рассмотрены вопросы снижения потерь электроэнергии и повышения технологической эффективности системы ППД на основе оптимизации управления многомашинным комплексом КНС, состоящим из n одинаковых основных и m одинаковых подпорных насосов. Предложена методика определения оптимального состава работающих насосных агрегатов КНС и мощности электродвигателей при частотном регулировании, с использованием которой определяется необходимое число и последовательность включения в работу насосных агрегатов, обеспечивающих минимальный удельный расход электроэнергии на закачку планового объема воды. Предложена методика выбора оптимальной стратегии управления многомашинным комплексом системы ППД в соответствии с плановыми заданиями на закачку воды по годам разработки месторождения при частотном управлении насосными агрегатами КНС.

В рассмотренных работах нерешенной остается задача выбора оптимального по критерию электропотребления варианта включения группы электроприводов насосов в работу с учетом требований технологического задания по напору и производительности для насосных станций первого и второго водоподъема, оборудованных разнородными по мощности насосными агрегатами с нерегулируемыми и регулируемыми электроприводами.

1.5. Выводы Произведен анализ методов математического моделирования процессов 1.

перекачки жидкости центробежными насосами, рассмотрены применяемые в настоящее время способы повышения эффективности электроприводов турбомеханизмов. Показано, что степень разработки математических моделей энергопотребления процессов перекачки жидкости центробежными насосами в системах водоподготовки и водораспределения не отвечает условиям эксплуатации неоднократно отремонтированного насосного оборудования, имеющего высокую степень физического износа, так как фактические характеристики таких насосных установок систем ППД значительно отличаются от паспортных.

Показано, что, несмотря на полученные рядом авторов результаты в 2.

области математического моделирования и улучшения энергетических показателей группы электроприводов насосных установок, проблема выбора оптимального по критерию электропотребления варианта включения в работу группы нерегулируемых и регулируемых электроприводов насосов, имеющих различные мощности, для станций систем ППД остается актуальной.

2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАТИЧЕСКИХ И

ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ СТАНЦИЙ СИСТЕМ ППД

Типовая насосная станция второго водоподъема для перекачки жидкости после водоочистных сооружений (ВОС) включает в себя установку из нескольких расположенных параллельно насосных агрегатов (рис. 4). Из водозаборного трубопровода жидкость поступает в приемный коллектор, откуда попадает в центробежные насосы. Пройдя нососы и дистанционно управляемые задвижки, вода попадает в коллектор-распределитель. Из распределительного коллектора через задвижки и расходомеры вода направляется потребителям – КНС.

… 1 2 n Рисунок 4 – Типовая технологическая схема насосной станции второго водоподъема n – количество насосных агрегатов на станции Каждый агрегат (рис. 5) представляет собой центробежный насос, приводимый в движение электрическим двигателем. Насосы типа ЦНС центробежные горизонтальные секционные однокорпусные многоступенчатые с односторонним расположением рабочих колёс, с автоматической разгрузкой осевого усилия ротора гидравлической пятой. Предназначены для перекачивания чистых и промысловых вод температурой до 45°С, воды поверхностных и подземных источников после механической очистки. Выпускаются в исполнении с проточной частью из стали 20Х13-для перекачивания чистой и промысловой воды без сероводорода с содержанием механических примесей не более 0,1% по массе, размером твёрдых частиц не более 0,1 мм.; в коррозионно-стойком исполнении с проточной частью из стали 12Х18Н12М3ТЛ - для перекачивания воды с содержанием сероводорода до 300 мг/л с наличием механических примесей не более 0,1% по массе, размером твёрдых частиц не более 0,2 мм.

Применяются для закачивания воды в нефтеносные пласты с целью искусственного поддержания пластового давления при добыче нефти.

Рисунок 5 – Технологическая схема насосного агрегата По результатам энергетических обследований насосных станций второго водоподъема систем ППД выявлен ряд характерных особенностей режимов их работы и энергопотребления, которые обусловливают необходимость уточнения существующих математических моделей. В частности, отмечается изменение характеристик насосного агрегата – напора, мощности, КПД – в процессе его длительной эксплуатации. Данный эффект обусловлен увеличением срока эксплуатации насосного и приводного оборудования путем проведения капитальных и текущих ремонтов.

В целом же эффективность стационарного режима работы насосного агрегата зависит от его режима работы и фактических энергетических характеристик электропривода и насоса.

Индивидуальное управление насосами электротехнических комплексов систем поддержания пластового давления позволяет говорить о необходимости поиска такой конфигурации включаемых агрегатов, при которой выполнение технологических требований по подаче и напору жидкости обеспечивались бы с минимальным расходом электроэнергии. Что является комбинаторной оптимизационной задачей выбора включаемых насосных агрегатов. Для корректной постановки данной задачи необходимо определение зависимости потребления электроэнергии от режимов работы группы электроприводов насосной установки, а, следовательно, построить математическую модель процессов перекачки жидкости, учитывающую фактические характеристики насосов и электропривода и ряд других факторов, приводящих, как правило, к снижению энергетической эффективности насосных агрегатов.

2.1. Математическая модель энергетических характеристик в статических режимах работы электроприводов насосных агрегатов Энергетическая характеристика взаимосвязанной системы «электроприводнасос-трубопровод» в значительной степени зависит от характеристик самих насосов и трубопровода. По технологическим требованиям система ППД должна обеспечивать поддержание текущих значений расхода Q(t) и напора H(t) на заданном уровне Qz(t) и напора Hz(t) с допустимой погрешностью :

Q(t ) Qz (t ) q ; H (t ) H z (t ) h. (2.1) На большинстве существующих установок управление режимами осуществляется включением необходимого числа k агрегатов из общего числа n.

Поскольку добиться выполнения условий (2-1) при дискретном регулировании удается лишь в частных случаях, в качестве допустимых альтернативных вариантов решения технологической задачи рассматриваются варианты, соответствующие выполнению условий Q(t ) Qz (t ) q ; H (t ) H z (t ) h. (2.2)

–  –  –

Характеристика трубопровода описывается уравнением [60]:

H c Н st SQ2, где Нс – напор в начале трубопровода; S– гидравлическое сопротивление трубопровода; Нst – статический напор, обусловленный разностью геодезических отметок подачи и приема жидкости. Гидравлическое сопротивление трубопровода и статический напор определяются аналогично фиктивным параметрам насоса на основе экспериментальных данных или по проектным данным трубопровода.

Параметры рабочего режима системы «насос – трубопровод» определяются точкой пересечения Q-Н характеристик насоса и трубопровода (рис. 6). В случае включения одного насоса по выражению (2.4) вычисляется напор, достигаемый данным насосом при необходимой подаче. При параллельной работе насосов для определения параметров рабочего режима решается система уравнений для их QН характеристик при одинаковом напоре и рассчитывается эквивалентная характеристика насосов. В случае последовательного включения насосов система уравнений рассматривается для одинаковой подачи.

При работе насосной установки с подачей меньше расчетной (введение дросселя в напорную линию) возникает разность между напором, развиваемым насосом, и напором, требуемым для подачи того или иного количества жидкости

– превышение напора насоса Н. Сравнение характеристик центробежных насосов и трубопровода показывает, что при уменьшении подачи требуемый напор также уменьшается, а развиваемый насосом напор увеличивается.

–  –  –

Рисунок 7 – Напор, развиваемый насосами при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 8 – Подача жидкости насосами при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 9 – Мощность, потребляемая электроприводами насосов при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Характеристика трубопровода, аппроксимированная на основании экспериментальных данных (работа агрегатов №2 и №3 при задвижках в положении №1), имеет следующий вид:

H c 98,46 2,15 10 4 Q 2.

Рабочие характеристики насосов, аппроксимированные на основании экспериментальных данных, имеют следующий вид:

- насос №1: H1 245,26 2,80 10 4 Q1 ;

–  –  –

Рисунок 10 – Фактические рабочие характеристики насосов и трубопровода Анализ графиков на рис. 10, показывает, что модель хорошо описывает зависимости напора, развиваемого насосами, от расхода жидкости с учетом фактических энергетических характеристик агрегатов. При этом отклонения от номинальных параметров насосов свидетельствуют об их изменениях вследствие сверхнормативного срока эксплуатации и проведения ремонтов.

Рисунок 11 – Суточный график нагрузки насосной станции Суточный график нагрузки насосной станции второго водоподъема, рассмотренной в примере 1, приведен на рис. 11. Режимы работы насосных агрегатов, фактически применяемые оператором насосной станции, обозначим 1м (j=1) альтернативным вариантом включения насосных агрегатов для достижения каждого из пяти режимов, которые выглядят следующим образом.

Режим водоподачи №1:

Технологические требования Qz 396 м3/ч, Hz 132 м.

Режим достигается дросселированием подачи насоса №1, в соответствии с рабочей характеристикой данного насоса развиваемый напор составляет:

H1 245,26 2,80 10 4 Q1 245,26 2,80 10 4 396 2 201,2 м.

–  –  –

Рисунок 12 – Величина требуемого напора и его превышение Аналогично рассчитаны остальные режимы работы электроприводов насосных агрегатов исследуемой станции, фактически применяемые оператором, результаты расчета представлены на рис. 12 – рис. 13. Режим водоподачи №2 достигается дросселированием подачи насосов №1 и №2; режим №3 – дросселированием подачи насосов №1, №2 и №4; режим №4 – дросселированием подачи насоса №2; режим №5 – дросселированием подачи насосов №1, №2 и №4.

Рисунок 13 – Количество бесполезно теряемой электроэнергии за год из-за превышения напора, тыс кВт*ч Суммарные потери электроэнергии из-за превышения напора для рассмотренной в примере 1 насосной станции составляют 965425 кВтч в год.

–  –  –

R1, R2’– параметры Г-образной схемы замещения асинхронного двигателя, Ом;

М ср – средний, неизменный за время переходного процесса, момент двигателя, Н*м; Мс – момент сопротивления нагрузки, Н*м; J– момент инерции, приведенный к валу двигателя, кгм2; 0 – скорость холостого хода, рад/с.

Средний, неизменный за время переходного процесса, момент двигателя определяется на основании паспортных характеристик [77]:

М ср (М пуск М max ) / 2.

–  –  –

Рисунок 14 – Напор, развиваемый насосами при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 15 – Подача жидкости насосами при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 16 – Мощность, потребляемая электроприводами насосов при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Суточный график нагрузки насосной станции второго водоподъема, рассмотренной в примере 2, приведен на рис. 17. Варианты достижения требуемых режимов работы насосных агрегатов, приведенные ниже, обозначим 1м (j=1) альтернативным вариантом включения насосных агрегатов, которые выглядят следующим образом.

Режим водоподачи №1:

Технологические требования Qz 102 м3/ч, Hz 228,5 м. Режим достигается включением насосного агрегата №3.

Количество бесполезно теряемой электроэнергии из-за превышения напора в сутки в соответствии с (2-5):

P T1 22,1110 221,1 кВтч.

–  –  –

W211 0,28 106 A11 0,072 кВт*ч.

Таким образом, суммарные потери электроэнергии с учетом переходных режимов составят:

W11 P T1 W211 22,11 10 0,072 221,172 кВт*ч.

Аналогично произведены расчеты энергетических характеристик для остальных динамических режимов работы электроприводов насосов рассматриваемой станции. Результаты приведены на рис. 18 - рис. 19.

Рисунок 18 – Суточные потери электроэнергии W1 – потери из-за превышения напора, W2 – потери в переходных процессах Рисунок 19 – Годовые потери электроэнергии с учетом потерь в динамических режимах работы электроприводов насосных агрегатов, тыс. кВт*ч Суммарные потери электроэнергии из-за превышения напора с учетом потерь в динамических режимах работы электроприводов насосных агрегатов для рассмотренной в примере 2 станции составляют 421159 кВт*ч в год.

–  –  –

Рисунок 20 – Мощность, потребляемая электродвигателем при использовании ЧРП взамен дросселирования На рис. 20 показано снижение мощности при использовании ЧРП в сравнении дискретным регулированием. Так, например, для получения половины полного расхода при частотном регулировании скорости будет затрачено около 13% полной мощности, а при дискретном регулировании дросселирующей задвижкой - около 75%. При этом экономия составит примерно 60% [112].

Применение ЧРП на вентиляторах и насосах обеспечивает интегральное снижение потребляемой мощности на 25-40% и позволяет повысить мощность энергоблока за счет исключения в водяных и воздушных трактах дросселей и заслонок в среднем на 1-2%.

В состав ЧРП (рис. 21) входят стандартный или специальный асинхронный или синхронный электродвигатель, тиристорный или транзисторный преобразователь частоты, согласующий трансформатор либо реактор, коммутационная и пускорегулирующая аппаратура. Для решения проблемы электромагнитной совместимости с сетью в состав комплексной поставки ЧРП иногда могут входить фильтро-компенсирующие устройства.

Рисунок 21 – Структурная схема частотно-регулируемого электропривода 1 – сетевой кабель, 2 – предохранители сети, 3 - автоматический выключатель, 4 - дроссель сетевой, 5 - фильтр радиопомех, 6 – частотный преобразователь, 7 - резистор тормозной, 8 синус (L- R- C) фильтр, 9 - реле тепловое, 10 - кабель двигателя, 11 - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 12 – заземление Как видно из рис. 21, ЧРП нужно рассматривать в совокупности с источником электроснабжения, кабелями сети, коммутационными аппаратами, кабелями двигателя и управления, заземлением, фильтрами, дополнительными устройствами, а также условиями их монтажа на объекте и режимами работы всего оборудования [27].

Переход от нерегулируемого асинхронного электропривода насосов в системах водоснабжения позволяет экономить до 25% электроэнергии. Указанная экономия достигается за счет исключения ненужных избытков давления (напора), закладываемых при проектировании системы, и возникающих в процессе работы при росте напора в водоснабжающих трубопроводах, при изменениях расхода и т.п.

В известных источниках [112] целесообразность применения ЧРП вместо дискретного регулирования оценивается по заданным диаграммам требуемого расхода при расчетном цикле работы механизмов следующим образом.

Регистрируются номинальные данные насоса Qnom, м3/ч, Нnom, м, nom и двигателя Рed.nom., кВт, nnom, об/мин, ed.nom. На действующей установке расчетным путем устанавливается мощность Р, кВт, потребляемая двигателем, и производительность Q, м3/час, при полностью открытом положении задвижки или заслонки (Рmax и Qmax), далее в ряде промежуточных точек и строятся зависимости Q Р, кВт от относительного расхода Q* (рис. 20).

Qmax

Определяется требуемая мощность преобразователя частоты Рfc, кВт:

Pfc = (1,1-1,2)Pmax.

Строится зависимость потребляемой мощности Р, кВт, от относительного расхода Q*, при частотном регулировании скорости по формуле P = Pmax(Q*)3 и (рис. 20). Разница Р - экономия мощности при частотном регулировании скорости вращения электродвигателя.

Энергия, сэкономленная за цикл (год) W, определяется:

l W Pi ti, i 1 где l - число участков цикла с разными Pi.

Выше рассмотрена математическая модель энергетических характеристик для отдельно взятых насосов, не учитывающая фактическое техническое состояние насосов и электроприводов. В то время как особенностью насосных станций систем ППД является наличие электроприводов группы параллельно включенных насосов.

Для математических моделей (2-3) – (2-10) введено условие, что все включаемые насосы работают с номинальной частотой вращения и регулируются исключительно дискретно.

Далее приводится математическое описание энергетических характеристик электроприводов насосных агрегатов для случаев, когда хотя бы один насос, задействованный для достижения i-го режима, оборудован ЧРП:

n hvk 1, k 1

–  –  –

Рисунок 22 – Напор, развиваемый насосами при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 23 – Подача жидкости насосами при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 24 – Мощность, потребляемая электроприводами насосов при двух различных положениях дросселирующего органа (задвижки) Рисунок 25 – Суточный график нагрузки насосной станции Суточный график нагрузки насосной станции второго водоподъема, рассмотренной в примере 3, приведен на рис. 25. Рассмотрим вариант оснащения частотно-регулируемым приводом насосного агрегата №1 (v=1). Варианты достижения требуемых режимов работы насосных агрегатов, приведенные ниже, обозначим 1-м (j=1) альтернативным вариантом включения насосных агрегатов, которые в соответствии с моделью (2.11) – (2.13) выглядят следующим образом.

Режим водоподачи №2:

Технологические требования Qz = 440 м3/ч, Hz = 140 м. Режим достигается включением насосов №1 и №4.

Относительная частота вращения двигателя насоса №1, требуемая для достижения технологических требований:

–  –  –

Рисунок 26 – Суммарная мощность, потребляемая электроприводами насосов в 1-м (j=1) альтернативном варианте включения, кВт На примере проиллюстрировано, что один и тот же электродвигатель и насос (таблица 2.7, насосный агрегат №1), оборудованный ЧРП при работе в различных режимах, в том числе и совместно с насосами без ЧРП, имеют различные КПД и, соответственно, потребляемую мощность.

2.4. Выводы Разработаны математические модели энергопотребления 1.

взаимосвязанной системы «электропривод-насос-трубопровод» насосной станции системы ППД, функционально ориентированные на расчет потерь электроэнергии в статических и динамических режимах работы электроприводов с учетом фактических характеристик различных по мощности насосов их электроприводов при регулировании подачи жидкости дросселированием и изменением частоты вращения с помощью ЧРП.

Получены функциональные зависимости относительной частоты 2.

вращения ротора двигателя, требуемой для достижения технологических условий, потребляемой мощности и КПД насоса, оборудованного ЧРП, от изменения подачи жидкости.

3. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ

3.1. Постановка задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов 3.1.1. Случай дискретного регулирования подачи Задача оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов при дискретном регулировании – математические модели (2.3) – (2.5) – заключается в выборе из множества допустимых альтернатив варианта, обеспечивающего минимум функционала (2.3) при выполнении требований технологического задания (2.1).

Как показывает практика, насосные станции систем ППД работают достаточно длительное время в одном режиме подачи жидкости и реальный суточный график требуемого расхода Qz(t) может быть с достаточной точностью заменен ступенчатым, состоящим из l интервалов длительностью Ti c постоянными значениями Qzi, i {1,2...l} (рис. 27).

–  –  –

С учетом потерь энергии в переходных процессах – математическая модель (2.6) – (2.10), задача оптимизации сводится к выбору из множества допустимых альтернатив для каждого i-го временного интервала варианта включения насосных агрегатов, обеспечивающего минимум потерь электроэнергии:

Wij min.

3.1.2. Случай частотного регулирования подачи Комбинаторная оптимизационная задача выбора включаемых насосных агрегатов, оборудованных и не оборудованных ЧРП и работающих в условиях переменной подачи – математическая модель (2.11) – (2.13), сводится к минимизации функционала (2.11): Pij (Qvij ) min при условии соблюдения

–  –  –

Если p=n, то есть все переменные должны быть целыми числами, то модель определяет полностью целочисленную задачу. В противном случае, то есть когда pn, имеет место частично целочисленная задача. В зависимости от конкретного содержания задачи оптимизация целевой функции (3.1) может иметь смысл максимизации или минимизации. Кроме того, любая задача целочисленного программирования может включать ограничения в виде неравенств и равенств.

Практическое использование моделей математического программирования, как правило, связано с принятием плановых решений в сложных ситуациях. Часто встречаются условия, когда модели планирования содержат целочисленные переменные. Задачи упорядочения, календарного планирования и выбора маршрута являются частными случаями комбинаторных задач.

Комбинаторная оптимизационная задача состоит в отыскании среди конечного множества альтернатив одной, которой отвечает экстремальное значение принятой целевой функции.

Решение задач дискретной оптимизации связано с трудностями принципиального характера. Полный перебор точек допустимого множества, как правило, неосуществим из-за слишком большого объёма вычислительной работы [100]. Из–за дискретности допустимого множества неприменимы многие приёмы, разработанные в математическом программировании, например, движение по направлению градиента или антиградиента, переход из одной вершины многогранного множества допустимых точек в другую и т.д. Поэтому для решения задач дискретной оптимизации разработаны специальные методы.

В настоящее время известны два основных подхода к отысканию точного оптимального решения задач целочисленного программирования [18].

1. Методы отсечения. Известно несколько вариантов данного метода решения целочисленных задач. Среди них основным является метод целочисленных форм, он предназначен для моделей, являющихся полностью целочисленными. Исходным моментом является поиск оптимального решения соответствующей задачи линейного программирования, получаемой в результате отбрасывания условий целочисленности. На каждой итерации вводится линейное ограничение, удовлетворяющее целочисленному решению исходной задачи, но при этом исключающее текущее нецелочисленное решение. Процесс вычисления прекращается, при достижении любого целочисленного решения. Сходимость обеспечивается за конечное, но иногда очень большое число итераций.

2. Методы возврата. Название методов «возврат» определяет специфичный способ составления и решения цепочки задач. В данной группе методов также известны различные разновидности. Первый метод, называющийся методом «ветвей и границ» предназначен для поиска решения не полностью целочисленных задач. Как и в методах отсечения, решения задачи начинается с поиска оптимального решения соответствующей регулярной задачи линейного программирования. Далее формируется семейство связанных, но отличных задач линейного программирования. Метод частичного (неявного) перебора, как правило, применяется к задачам, включающим в себя булевы целочисленные переменные. Ввиду такой особой структуры задачи процедуры вычисления существенно упрощаются.

Для решения поставленных выше комбинаторных оптимизационных задач выбора вариантов включения электроприводов насосных агрегатов станций ППД применим метод частичного (неявного) перебора, который в общем виде описывается следующим образом:

n cjxj Минимизировать (3.5) j 1 при ограничениях n aij x j bi, i 1, 2,...,m, (3.6) j 1 где условия целочисленности сведены к 0, xj j 1, 2,..., n. (3.7) 1, В приведенном ниже алгоритме использовано условие (3.7), вследствие чего расчеты ограничиваются действиями сложения (и вычитания). Поэтому данный метод иногда называют аддитивным алгоритмом.

Если принять во внимание лишь условие (3.7), то существует 2 n возможных подборов значений (x 1, х 2,…, х п ). Очевидно, многие из них неприемлемы из-за линейных ограничений (3.7) и только очень малое число среди них является оптимальным. Рассмотрим некоторое подмножество x j, в котором каждому xj соответствует определенное числовое значение (нуль или единица). Подобное подмножество носит название частичного решения. Не входящие в частичное решение переменные xj называются свободными переменными. Дополнением соответствующего частичного решения называется любой конкретный выбор числовых значений свободных переменных. В случае если частичное решение имеет s переменных, то существует 2 n-s дополнений. В алгоритме частичного перебора каждая задача главного списка соответствует частичному решению, а допустимые дополнения создают ветви дерева.

Положим, что установлена нижняя оценка оптимального значения целевой функции и известно допустимое решение, задающее эту нижнюю оценку. В таком случае, при условии получения некоторого частичного решения, отсутствует необходимость дальнейшего ветвления, при возможности какимлибо образом показать, что допустимого дополнения, имеющего значение целевой функции и превышающего текущую нижнюю оценку, не существует. В этом случае считается, что частичное решение прозондировано. В ходе зондирования частичного решения, которое содержит s переменных, неявным образом перебирается 2 n-s возможных «назначений», удовлетворяющих условию (3.7).

При данном частичном решении значения остальных переменных необходимо выбирать так, чтобы дополнение заданного решения было оптимальным.

В случае отсутствия таких значений остальных переменных, дающих допустимое решение, или если полученные оптимальные значения этих переменных приводят к худшему решению, чем получено ранее, оптимального решения, содержащего заданное частичное решение, не существует.

На любой итерации t известна нижняя оценка х t 0 оптимального значения целевой функции. Значение х 1 0 можно выбрать точно так же, как в методе ветвей и границ [18]. Помимо этого, имеется главный список задач, в котором каждой задаче соответствует определенное частичное решение. На первой итерации главный список содержит две задачи, которые получены в результате выбора x h, причем принимается, что частичное решение одной задачи x h = 0, а другой x k = 1.

На итерации t осуществляются следующие шаги.

Шаг 1. Закончить вычисления, если главный список пуст. В ином случае выбрать задачу из главного списка и исключить ее из него.

Шаг 2. При возможности найти свободные переменные, имеющие определенные значения при любом допустимом дополнении, когда значение целевой функции превосходит х t 0, соответствующим образом расширить выбранное частичное решение. В частности, для любой свободной переменной xk в случае, когда

–  –  –

xk 0, если aik 0, и xk 1, если aik 0.

Если можно определить, что не существует допустимого дополнения, значение целевой функции которого превосходит х t 0, то есть

–  –  –

Положить х t+1 = х t 0 и вернуться к шагу 1. Иначе перейти к шагу 3.

Шаг 3. Если частичное (расширенное) решение является полным (т.е.

содержит в себе все п переменных), зафиксировать его, принять х t+1 равным соответствующему значению целевой функции и вернуться к шагу 1. В противном случае перейти к шагу 4.

Шаг 4. Взять любую свободную переменную x k, не входящую в частичное (расширенное) решение. Внести в основной список две задачи. В одной из них принять x k = 0 в частичном (расширенном) решении, в другой положить x k = 1.

Принять х t+1 = х t 0 и вернуться к шагу 1.

Если при завершении выполнения операций алгоритма зафиксировано допустимое решение, дающее х t 0, то это решение является оптимальным. В противном случае допустимого решения не существует. Алгоритм должен обеспечивать сходимость за конечное число итераций [18].

3.3. Методика решения задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов 3.3.1. Случай дискретного регулирования подачи В случае дискретного управления подачей насосов для нахождения оптимальных значений напора, развиваемого насосами, H1…Hn и соответствующих расходов жидкости Q1…Qn, при которых для каждого насоса в i-ом временном интервале для j-го альтернативного варианта совместной работы без учета потерь в переходных процессах P min, необходимо решить ij

–  –  –

Далее для каждого i-го временного интервала выбирается минимальное значение потребляемой электроэнергии.

Произведем количественную оценку потерь в переходных процессах применительно к типовой насосной станции второго водоподъема, исходные данные для расчета которой приведены в примере 2.

–  –  –

Массив данных, содержащий сведения о потребляемой мощности для j-го альтернативного варианта совместной работы насосов в i-ом временном интервале для рассмотренного примера выглядит следующим образом Pij, кВт:

113 264 526 - Жирным шрифтом в массиве выделены значения, полученные в приведенных выше расчетах. Прочерк означает невозможность достижения требуемой производительности при j-м сочетании насосов. Варианты включения насосных агрегатов, при которых ни один из пяти режимов не может быть достигнут, опущены.

3.4. Выводы

1. Сформулированы задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов по критерию минимума расхода электроэнергии при дискретном и частотном способах регулирования подачи жидкости, обеспечивающих требуемую производительность насосной станции, с учётом фактических энергетических характеристик каждого из насосных агрегатов.

2. Разработана методика решения комбинаторной оптимизационной задачи выбора включаемых электроприводов насосных агрегатов станций систем ППД, работающих в условиях переменной подачи, по критерию минимума расхода электроэнергии с учетом технологических ограничений по требуемому расходу и напору.

3. Разработана методика решения комбинаторной оптимизационной задачи выбора режимов работы электропривода и сочетания насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом. Данное решение позволяет минимизировать капитальные затраты на внедрение ЧРП при достижении высоких энергетических показателей.

4. Научно обосновано количественное определение скорости вращения электродвигателей насосов, оборудованных ЧРП, для достижения оптимального режима работы при совместной работе с нерегулируемыми насосами.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ СИСТЕМ ППД

Для оценки энергетической эффективности использования оптимизированных режимов работы группы электроприводов насосных агрегатов проведено сравнение потребления электроэнергии для варианта включения насосных агрегатов, фактически применяемого оператором насосной станции повседневно, с потреблением электроэнергии при использовании оптимизированных режимов. Данные по фактическому годовому потреблению электрической энергии получены на основании показаний, снятых при помощи измерителя параметров качества электрической энергии (ПКЭ) Ресурс-UF2MВП15-5 [73].

Применяемый измеритель ПКЭ в комплексе с расходомерами и датчиками давления станции позволяет параллельно получить необходимые исходные данные для расчета потерь электроэнергии при пуске двигателей.

Электропотребление для оптимизированного варианта включения группы электроприводов насосных агрегатов вычислено в соответствии с приведенной методикой. Результаты замеров пересчитаны на годовой интервал с допущением о неизменности суточного графика подачи жидкости.

4.1. Оценка эффективности оптимизации режимов работы группы электроприводов центробежных насосов при дискретном регулировании Оценка эффективности оптимизации режимов работы группы электроприводов центробежных насосов при дискретном регулировании проведена для типовой насосной станции II водоподъема, по данным расчетов примера 1. Результаты оптимизации представлены в таблица 4.1 и на рис. 31 и подтверждаются результатами экспериментальных замеров (Приложение Г). Как следует из приведенных результатов, за счет оптимизации включения насосного оборудования непроизводительный расход электрической энергии, на рассмотренном объекте, возможно снизить на 692,1 тыс. кВтч в год, что при средних тарифах на электроэнергию 2013 г. для среднего напряжения (6 кВ) - 3 руб/кВт составляет 2076,3 тыс. рублей в год.

Таблица 4.1 – Оптимальные варианты достижения требуемой производительности

–  –  –

Ежегодные затраты на электрическую энергию до проведения оптимизации составляют 9539,4 тыс. рублей, а в случае применения оптимальных вариантов включения насосных агрегатов – 5973,6 тыс. рублей. Следовательно, использование оптимизированных режимов на рассмотренном объекте позволит сэкономить до 37,4% от суммарного годового потребления электроэнергии. При этом непроизводительный расход электрической энергии снизится до уровня 298,9 тыс. кВтч в год.

–  –  –

Ежегодные затраты на электрическую энергию до проведения оптимизации составляют 18636,5 тыс. рублей, а в случае применения оптимальных вариантов включения насосных агрегатов, оборудованных и не оборудованных ЧРП – 12768,0 тыс. рублей. Следовательно, использование оптимизированных режимов Обозначение (ч) после номера насоса означает его включение с ЧРП на рассмотренном объекте позволит сэкономить до 31,5% от суммарного годового потребления электроэнергии.

–  –  –

Рисунок 34 – Соотношение затрат на комплектацию насосов ЧРП и стоимости сэкономленной электроэнергии.

Полученные результаты позволяют оценить целесообразность вариантов комплектации насосов ЧРП для принятия технически обоснованного решения (в том числе и о поэтапной модернизации) в соответствии с экономической стратегией и финансовым положением предприятия.

4.3. Выводы Проведены экспериментальные исследования на действующих 1.

насосных станциях системы ППД, оценена адекватность разработанных моделей и методик. Получены фактические энергетические характеристики насосных агрегатов.

В результате проведенных исследований насосных станций доказана 2.

техническая и экономическая эффективность использования оптимизированных в соответствии с разработанными методиками режимов работы электроприводов насосных агрегатов систем ППД при дискретном регулировании.

Проведена оценка влияния потерь электроэнергии в переходных 3.

процессах на выбор оптимальных режимов работы электроприводов насосных агрегатов при дискретном регулировании. Итоговая доля потерь электрической энергии при переходных процессах в суммарных годовых потерях составляет порядка 0,072-0,336 тыс. кВтч или 0,09-0,89%, а в среднем для рассмотренного примера 0,11%.

Доказана техническая и экономическая эффективность оптимизации 4.

режимов работы насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом. В частности, расход электрической энергии, на рассмотренном объекте, возможно снизить на 1956,5 тыс. кВтч в год и сэкономить до 31,5% от суммарного годового потребления электроэнергии, что составляет 5869,5 тыс. рублей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ По результатам диссертационной работы сделаны следующие выводы.

Разработаны математические модели энергопотребления 1.

взаимосвязанной системы «электропривод-насос-трубопровод» насосной станции системы ППД, функционально ориентированные на расчет потребления электроэнергии в статических и динамических режимах работы электроприводов с учетом фактических характеристик различных по мощности насосов их электродвигателей при дискретном регулировании и изменением частоты вращения с помощью ЧРП.

Установлена взаимосвязь изменения подачи жидкости, относительной 2.

частоты вращения двигателя, требуемой для достижения технологических условий, потребляемой мощности и КПД насоса, оборудованного частотнорегулируемым электроприводом.

Сформулированы задачи оптимизации режимов работы 3.

электроприводов насосных агрегатов по критерию минимума расхода электроэнергии при дискретном и частотном способах регулирования подачи жидкости, обеспечивающих требуемую производительность насосной станции, с учётом фактических энергетических характеристик каждого из насосных агрегатов.

Разработана методика решения комбинаторной оптимизационной 4.

задачи выбора включаемых электроприводов насосных агрегатов станций систем ППД, работающих в условиях переменной подачи, по критерию минимума расхода электроэнергии с учетом технологических ограничений по требуемому расходу и напору.

Разработана методика решения комбинаторной оптимизационной 5.

задачи выбора режимов работы электропривода и сочетания насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотнорегулируемым электроприводом. Данное решение позволяет минимизировать капитальные затраты на внедрение ЧРП при достижении высоких энергетических показателей.

Научно обосновано количественное определение скорости вращения 6.

электродвигателей насосов, оборудованных ЧРП, необходимого для достижения оптимального режима работы при совместной работе с нерегулируемыми насосами.

Проведены экспериментальные исследования на действующих 7.

насосных станциях системы ППД, оценена адекватность разработанных моделей и методик. Получены фактические энергетические характеристики насосных агрегатов.

В результате проведенных исследований группы электроприводов 8.

насосных станций доказана техническая и экономическая эффективность использования оптимизированных в соответствии с разработанными методиками режимов работы электроприводов насосных агрегатов систем ППД при дискретном регулировании.

Проведена оценка влияния потерь электроэнергии в переходных 9.

процессах на выбор оптимальных режимов работы электроприводов насосных агрегатов при дискретном регулировании. Итоговая доля потерь электрической энергии при переходных процессах в суммарных годовых потерях составляет порядка 0,072-0,336 тыс. кВтч или 0,09-0,89%, а в среднем для рассмотренного примера 0,11%.

Доказана техническая и экономическая эффективность оптимизации 10.

режимов работы насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом. В частности, расход электрической энергии, на рассмотренном объекте, возможно снизить на 1956,5 тыс. кВтч в год и сэкономить до 31,5% от суммарного годового потребления электроэнергии, стоимость которой составляет 5869,5 тыс. рублей.

Проведенное исследование по повышению энергетической эффективности группы электроприводов насосных агрегатов систем ППД позволяет на основе математических моделей энергопотребления взаимосвязанной системы «электропривод-насос-трубопровод» насосной станции системы ППД, функционально ориентированных на расчет потерь электроэнергии в статических и динамических режимах работы электроприводов с учетом фактических характеристик различных по мощности насосов их электродвигателей при дискретном регулировании и регулировании изменением частоты вращения с помощью ЧРП, создавать оптимальные алгоритмы управления стационарными режимами работы группы электроприводов насосной станции, обеспечивающие минимизацию энергетических затрат в процессе транспортировки жидкости по трубопроводам, с учетом технологических требований. При этом оптимизация режимов работы может производиться в два этапа: первый – без замены электропривода насосов (минимизируется непроизводительный расход электроэнергии из-за превышения напора при дискретном регулировании), второй

– модернизация насосных агрегатов путем внедрения ЧРП. Второй этап включает в себя решение подзадач выбора оптимальных сочетаний нерегулируемых и регулируемых электроприводов насосов, а также определения частоты вращения последних, обеспечивающей минимум электропотребления при условии соблюдения технологических требований по подаче и напору жидкости.

В результате диссертационного исследования получено научное обоснование для принятия решения о комплектации насосов станций ППД ЧРП, в том числе о достаточном количестве таких приводов с привязкой к конкретным агрегатам.

Таким образом, обеспечивается возможность оценить варианты комплектации насосов ЧРП в соответствии с экономической стратегией и финансовым положением предприятия, в качестве основного критерия принимается срок возврата инвестиций.

Результаты исследования рекомендуется применять при проведении энергетического обследования насосных станций по перекачке жидкости в следующей последовательности:

- инструментальное обследование с целью получения исходных данных о фактических характеристиках насосных агрегатов;

- построение математической модели энергопотребления взаимосвязанной системы «электропривод-насос-трубопровод» насосной станции системы ППД, функционально ориентированной на расчет потребления электроэнергии в статических и динамических режимах работы электроприводов с учетом фактических характеристик различных по мощности насосов их электроприводов при регулировании подачи жидкости дросселированием и изменением частоты вращения с помощью ЧРП;

- решение комбинаторной оптимизационной задачи выбора включаемых электроприводов насосных агрегатов при дискретном регулировании, по критерию минимума расхода электроэнергии с учетом технологических ограничений по требуемому расходу и напору в соответствии с приведенной методикой;

- решение комбинаторной оптимизационной задачи выбора режимов работы группы электроприводов и сочетания насосных агрегатов при наличии на одной станции насосов с нерегулируемым и частотно-регулируемым электроприводом в соответствии с приведенной методикой;

- выдача рекомендаций по оптимизации режимов работы электроприводов насосов и их модернизации путем внедрения ЧРП.

Перспективным направлением дальнейшей разработки темы является построение программно-аппаратного комплекса для автоматического управления работой группы электроприводов насосных станций систем ППД. Комплекс должен обеспечивать оптимальный алгоритм управления включением и отключением насосов с точки зрения минимизации электропотребления, а при наличии ЧРП и поддержание оптимальной частоты вращения двигателя необходимой для выполнения технологических требований по напору и подаче жидкости. Данный алгоритм управления может быть построен на основе разработанных в ходе исследования математических моделей энергопотребления взаимосвязанной системы «электропривод-насос-трубопровод» насосной станции системы ППД, функционально ориентированной на расчет потерь электроэнергии в статических и динамических режимах работы электроприводов с учетом фактических характеристик различных по мощности насосов их электроприводов при дискретном регулировании электроприводов насосов и регулировании изменением частоты вращения с помощью ЧРП. При этом получение исходных данных можно реализовать при помощи датчиков давления и расхода жидкости, и средств измерения потребления электроэнергии. Разработка подобного комплекса позволит создать интеллектуальную систему управления группой электроприводов центробежных насосов систем поддержания пластового давления с точки зрения минимизации энергетических затрат при безусловном соблюдении требований технологии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Абакумов А.М., Мухортов И.С. Оптимизация режимов работы электроприводов насосов систем поддержания пластового давления // Вестник СамГТУ. Сер. Технические науки.– 2012. – №3 (35). – С. 163-169.

2. Абакумов А.М., Мухортов И.С. Анализ эффективности оптимизации режимов работы насосов систем поддержания пластового давления // Вестник СамГТУ.

Сер. Технические науки.– 2013. – №2 (38). – С. 140-143.

3. Абакумов А.М., Мухортов И.С., Билалов Ф.Ф. Оптимизация режимов совместной работы регулируемых и нерегулируемых электроприводов насосов систем поддержания пластового давления // Вестник СамГТУ. Сер.

Технические науки.– 2013. – №4 (40). – С. 143-148.

4. Абрамов Н.Н. Водоснабжение. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп.– М.: Стройиздат, 1974.– 480 с.

5. Абрамов Н.Н. Теория и методика расчета систем подачи и распределения воды.– М.: Стройиздат, 1972.– 288 с.

6. Алексеев Ю.В., Шабанов В.А., Кабаргина О.В. Снижение потерь электроэнергии в сети при замене нерегулируемого привода центробежных насосов на частотно-регулируемый // Нефтегазовое дело, 2010.

7. Андрижиевский А.А. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб.

пособие / А.А. Андрижиевский, В.И. Володин.– 2-е изд., испр.– Мн.: Высш.

шк., 2005.– 294 с.

8. Андронов А.Л. Энергосбережение в системах водоснабжения средствами частотного регулирования электропривода // Электроэнергия и будущее цивилизации: Матер. Междунар. научн.-техн. конф.– 19–21 мая 2004 г., Томск, 2004.– с. 251–253.

9. Аранчий Г.В. Тиристорные преобразователи частоты для регулируемых электроприводов.– М.: "Энергия", 1968.– 128 с.: ил.

10. Белов М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для студ. высш. учеб.

заведений / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов.– 3-е изд., испр.– М.:

Издательский центр "Академия", 2007.– 576 с.

11. Белов М.П., Бугаев В.Л. Моделирование системы управления насосами насосной станции // Известия СПбГЭТУ "ЛЭТИ".– 2008, №7. – с. 35-41.

12. Бородацкий Е.Г., Бородацкая В.В., Копырин В.С. Математическая модель насосной станции системы водооборота глиноземного производства.

Материалы международной науч.-техн. конф. "Наука и новые технологии в энергетике".– Павлодар: ПГУ, 2002.

13. Браславский И. Я. О возможностях энергосбережения при использовании регулируемых асинхронных электроприводов // Электротехника.– 1998.– № 8.– с. 2-5.

14. Браславский И.Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И.Я.

Браславский, З.Ш. Ишматов, В.Н. Поляков.– М.: Academa, 2004.– 202 с.

15. Браславский И.Я., Ишматов З.Ш., Поляков В.Н. Реализация энергосберегающих технологий на основе регулируемых асинхронных электроприводов // Электроинформ.— Львов, 2003.— № 1.— С. 11—14.

16. Браславский И.Я., Зюзев А.М., Трусов Н.П. Сравнительный анализ способов регулирования подачи центробежных насосов // Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод.– 1983, №2 (112).

17. Булгаков А.А. Частотное управление асинхронными двигателями.– М.: Наука, 1966.– 300с.

18. Вагнер Г. Основы исследования операций. Том 2.– М.: Издательство «Мир», 1973.– 488с.

19. Васильев П.Д., Ветлицын Ю.А. Выбор вариантов системы регулирования электропривода насоса на примере насосной станции 3-го подъёма города Волжского Волгоградской области.– Труды VI межд. симпоз. 29.11-02.12.05, Казань: Изд. КГУ, 2006.

20. Васильев Ф.П. Методы оптимизации.– М.: Факториал Пресс, 2002.– 367c.

21. Велиев Н.К. Разработка методики минимизации потерь электроэнергии в многомашинном комплексе технологической системы поддержания пластового давления: автореф. дис. на соискание ученой степени канд. техн.

наук: 05.09.03 / Велиев Мустафа Кярамович.– Т., 2014. – 24 с.

22. Ветлицын Ю. А., Ветлицын А. М. О минимуме затрат энергии для работы центробежных насосов // Вестник Псковского государственного университета.

Серия: Естественные и физико-математические науки. 2008. №6. С.135-145.

23. Ветлицын Ю. А., Ветлицын А. М. Технологическая и энергетическая эффективность модернизации насосных станций системы водоотведения // Вестник Псковского государственного университета. Серия: Естественные и физико-математические науки.– 2010.– №10.– с. 150-156.

24. Вешеневский С.Н. Характеристики двигателей в электроприводе. Изд. 6-е, испр.– М.: "Энергия", 1977.– 432 с.: ил.

25. Википедия. Свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Энергоэффективность#cite_note-2.html.

26. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. Справочник / Б.Н. Репин, С.С. Запорожец, В.Н. Ереснов и др., Под ред. Б.Н. Репина.– М.:

Высш. шк., 1995.– 431 с.: ил.

27. ВРД 39-1.10-052-2001 Методические указания по выбору и применению асинхронного частотно-регулируемого электропривода мощностью до 500 кВт. – М: Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий – ВНИИГАЗ, 2001. – 40 с.

28. Гоппе Г.Г. Мухопад Ю.Ф. Методы и средства энергосберегающего управления турбомеханизмами // Сб. науч. трудов. Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте. И.: изд-во ИрГУПС, 2009.– Вып. 16.– с. 72-94.

29. Гришин А.П., Гришин В.А. Коэффициент полезного действия частотнорегулируемого электронасоса // ВИЭСХ "Научные труды. Том 89. М.:

ВИЭСХ.– 2004. с.118-127".

30. Грузов В.Л., Сабинин Ю.А. Асинхронные маломощные приводы со статическими преобразователями.– Л.: "Энергия", 1970.– 136 с.

31. Дитрих Я. Проектирование и конструирование: Системный подход.–М.: Мир, 1981.–456с.

32. Елисеев Б.М. Расчет деталей центробежных насосов.— М.: Машиностроение, 1975.— с. 22-25.

33. Загорский А.Е. Регулируемые электрические машины переменного тока.– М.:

Энергоатомиздат, 1992.– 288 с.

34. Зайцев А.И., Лядов Ю.С. Регулируемый электропривод и его роль в энергосбережении//Электротехнические комплексы и системы управления.– 2006.– №2.– с. 35-37.

35. Зейгман Ю.В. Эксплуатация систем ППД при разработке нефтяных месторождений. Учебное издание, УГНТУ, издательство «Нефтегазовое дело», 2007 г.

36. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. Том 2.– М.: Издательский дом МИЭ, 2006.–– 532 с.

37. Ильинский Н.Ф. Основы электропривода: Учеб. пособие для вузов.– 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Издательство МЭИ, 2003.– 224 с.: ил.

38. Ильинский Н.Ф. Энергосбережение в электроприводе / Н.Ф. Ильинский, Ю.В.

Рожанковский, А.О. Горнов. – М.: Высшая школа, 1989. – 127 с.

39. Ильинский Н.Ф. Энергосбережение в центробежных машинах средствами электропривода. // Н.Ф. Ильинский.– Вестник МЭИ, № 1.– 1995.

40. Ильинский Н.Ф., Москаленко В.В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение.– М.: Издательский центр «Академия», 2008.– 208 с.

41. Ильичёв А.С., Надеев А.И., Надеев М.А. Эффективность применения частотно-регулируемого привода // Наука – производству. – 2001. – № 4. – С.

20–22.

42. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции.– М.: Стройиздат, 1986.– 320с.

43. Касьянов В. М. Гидромашины и компрессоры. — М.: Недра, 1981.— 297с.

44. Кисаримов Р.А. Электропривод: справочник.– М.: ИП РадиоСофт, 2008.– 352 с.: ил.

45. Клюев В.В. Теория электропривода.– М.: Энергоатомиздат, 2001.

46. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов.– 2-е изд. перераб. и доп.– М.: Энергоатомиздат, 2001.– 704 с.: ил.

47. Ключев В.И., Терехов В.М. Электропривод и автоматизация общепромышленных механизмов: Учебник для вузов.– М.: Энергия, 1980.– 360 с.: ил.

48. Ковалев В.З., Бородацкий Е.Г. Эффективное использование энергии в насосных установках нефтеперекачивающих станций//Промышленная энергетика.– №1–. 2000.

49. Ковалев В.З., Мельников В.Ю., Бородацкий Е.Г. Энергосберегающие алгоритмы управления взаимосвязанным электроприводом центробежных турбомеханизмов.– Омск: ОмГТУ, 2000.– 118 с.: ил.

50. Ковалёв М.М. Дискретная оптимизация (целочисленное программирование).– Минск, Изд-во БГУ, 1977.– 192 с.

51. Коломиец А.П. и др. Электропривод и электрооборудование / А.П. Коломиец, Н.П. Кондратьева, И.Р. Владыкин, С.И. Юран.– М.: КолосС, 2008.– 328 с.: ил.

52. Копылов, И. П. Математическое моделирование электрических машин.– М., 1994.– 327 с.

53. Копырин В.С., Бородацкий Е.Г. Автоматизация насосной станции с применением частотно-регулируемого электропривода // Силовая электроника.– 2006, №2.– с. 20-23.

54. Костышин В.С. Моделирование режимов работы центробежных насосов на основе электрогидравлической аналогии.– Ивано-Франковск, 2000.– 163 с.

55. Краснов В.И., Жильцов А.М., Набережнев В.В. Ремонт центробежных и поршневых насосов нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий: Справ, изд.– М.: Химия, 1996. — 320 с.: ил.

56. Кудрявцев А.В., Ладыгин А.Н. Современные преобразователи частоты в электроприводе. – М.: МЭИ, 1998. – 27 с.

57. Кузнецов В.Л. и др. Ремонт крупных осевых и центробежных насосов:

Справочник / В.Л. Кузнецов, И.В. Кузнецов, Р.А. Очилов.– М.:

Энергоатомиздат, 1996.– 240 с.: ил.

58. Куликова Л.В., Андронов А.Л. Теоретические аспекты эффективности внедрения систем с частотно-регулируемым электроприводом // Ползуновский альманах.– 2004.– №1.– с. 104-109.

59. Лазарев Г.И. Частотно-регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок – эффективная технология энерго- и ресурсосбережения на тепловых электростанциях // Силовая электроника.– 2007.– №3 С. 41-48.

60. Лезнов Б.С. Экономия электроэнергии в насосных установках.– М.:

Энергоатомиздат, 1991.– 144с.

61. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках.– М: ИК Ягорба Биоинформсервис, 1998.– 180 с.

62. Лезнов Б.С., Воробьёв С.В. Энергетические основы использования регулируемого электропривода в насосных установках // Водоочистка.

Водоподготовка. Водоснабжение.– 2012. – №10.– С. 14-31.

63. Лихачев В.Л. Электродвигатели асинхронные.– М.: Солон-Р.– 2002. – 304 с.

64. Лобачев П.В. Насосы и насосные станции: Учебник для техникумов.– 2-е изд., перераб. и доп.– М.: Стройиздат, 1983.– 191 с.: ил.

65. Ломакин A.A. Центробежные и осевые насосы. М.: Машиностроение, 1976.с.

66. Лотов А.В., Поспелова И.И. Многокритериальные задачи принятия решений:

Учебное пособие.– М.: МАКС Пресс, 2008.– 197 с.

67. Лотоцкий К.В. Электрические машины и основы электропривода.– М.:

Издательство "Колос", 1964.– 495 с.

68. Луговой А. В. К теории энергосбережения средствами промышленного электропривода // Электротехника. — 1999. — № 5.— С. 62—67.

69. Лысенко В.Д. Разработка малопродуктивных нефтяных месторождений / В.Д.

Лысенко, В.И. Грайфер.- М.: ООО “Недра-Бизнесцентр”, 2001. - 562 с.: ил.

70. Лысенко В.Д. Теория разработки нефтяных месторождений. - М.: Недра, 1993.

71. Лысенко О.А., Солодянкин А.С. Исследование динамических характеристик электромеханического комплекса: центробежный насос – асинхронный двигатель // Омский научный вестник.– Омск, 2010.– № 2(90).– C. 148–151.

72. Лысенко О.А. Кузнецов Е.М. Энергоэффективные режимы работы установок центробежных насосов// Вестник Югорского государственного университета.– 2012.– №2 (25).– с.79-86.

73. Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. - М.: ВНИИМС, 2000, 38 с.

74. Малюшенко В.В., Михайлов А.К. Энергетические насосы. Справочное пособие.– М.: Энергоиздат, 1981.– 200 с.

75. Михайлов А.К., Малюшенко В.В., Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование.– М.: Машиностроение, 1977.– 288 с.: ил.

76. Москаленко В.В. Автоматизированный электропривод: Учебник для вузов.– М.: Энергоатомиздат, 1986.– 416 с.: ил.

77. Москаленко В.В. Электрический привод.– М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 368 с.

78. Мощинский Ю.А., Аунг Вин Тут. Обобщённая математическая модель частотно-регулируемого асинхронного двигателя с учётом потерь в стали. // “Энергетика”.– 2007.– №4.

79. Муравлева О.О., Вехтер Е.В., Жарикова Т.В. Оценка влияния энергетических характеристик асинхронного двигателя на энергосбережение насосного агрегата // Известия ТПУ.– 2005.– №1.

80. Мурашко, А.А. Совершенствование методики расчета напряженнодеформированного состояния проточной части центробежных насосов с учетом эксплуатационных параметров // Молодёжь и наука: Сборник материалов VIII Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных, посвященной 155-летию со дня рождения К. Э.

Циолковского.— Красноярск: Сибирский федеральный ун-т, 2012.

81. Муслимов P.X., Абдулмазитов Р.Г. Совершенствование технологии разработки малоэффективных нефтяных месторождений Татарии.- Казань:

Таткнигоиздат, 1989.

82. Мухортов И.С. Математическая модель оценки энергетической эффективности работы электропривода центробежных насосов систем поддержания пластового давления // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики.– 2013.– № 7-8.– С. 135-137.

83. Мухортов И.С. Математическая модель оценки эффективности работы электропривода центробежных насосов систем поддержания пластового давления. Сб. докл. 3-й Междунар. научн.-практ. конф. «Эффективное и качественное снабжение и использование электроэнергии».– Екатеринбург:

УрФУ, 2013.– с. 75–77.

84. Мухортов И.С. Оптимизация режимов работы электроприводов насосов систем поддержания пластового давления. Труды Всерос. научн.-техн. конф.

"Энергетика: состояние, проблемы, перспективы" / М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюдж. образоват. учреждение высш. проф.

образования "Оренбург. гос. ун-т".– Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012.– 500 с.: ил. - Имен. указ.: с. 499-500.

85. Мухортов И.С., Билалов Ф.Ф. Оптимизация работы электропривода центробежных насосов для перекачки технологической жидкости в динамических режимах. Сб. докл. 3-й Междунар. научн.-практ. конф.

«Эффективное и качественное снабжение и использование электроэнергии».– Екатеринбург: УрФУ, 2013.– с. 85–86.

86. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем.– М.: Мир, 1990.– 208 с., ил.

87. Надеев А.И., Романенко Н.Г., Мащенко А.И., Кузьмин Г.Ю., Кладов О.Н., Арапов А.В. Энергосберегающее управление электроприводами насосных агрегатов // Вестник АГТУ. Серия: Морская техника и технология.– 2011.– №2.– с. 111-116.

88. Онищенко Г.Б. Электрический привод.– М.: РАСХН, 2003.– 320. ил.

89. Онищенко Г.Б., Юньков М.Г. Электропривод турбомеханизмов.– М.:

Энергия, 1972.– 240 с.

90. Попов М., Левчук Ю. Регулируемый электропривод как средство энергосбережения и повышения надежности оборудования // Энергетика региона. — Екатеринбург, 2000. — № 5(6). — с. 36—37.

91. Радин В.И. Электрические машины. Асинхронные машины / В.И. Радин, Д.Э.

Брускин, А.Е. Зорохович.– М. Высшая школа, 1988.– 328 с.: ил.

92. Рахмилевич 3.3. Насосы в промышленности.- М.: Химия, 1990.— 240с.

93. Сандлер А.С., Сарбатов Р.С. Электроприводы с полупроводниковым управлением, под ред. М.Г. Чиликина, Преобразователи частоты для управления асинхронными двигателями.– М.–Л.: Изд-во "Энергия", 1966.– 144 с.

94. Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием.– М.: Academa, 2006.– 265 с.

95. Сташинов Ю.П., Боченков Д.А. К пересчету напорной характеристики центробежного насоса при изменении частоты вращения рабочих колес // Горное оборудование и электромеханика.– 2008, №12.– с. 18 – 20.

96. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы: Теория, конструирование и применение.— М.: Машиностроение, 1960.— 468 с.

97. Степанов В.М. Терешина О.В. Пахомова О.В. Сравнение способов регулирования подачи параллельно работающих центробежных насосов // Материалы IV Международной конференции по проблемам горной промышленности, строительства и энергетики.– Тула: ТГУ, 2008.– с. 185-191.

98. Сургучев М.Л. Вторичные и третичные методы увеличения нефтеотдачи пластов. - М.: Недра, 1985.

99. Сургучев М.Л. Методы извлечения остаточной нефти / М.Л. Сургучев, А.Т.

Горбунов, Д.П. Забродин и др.– М.: Недра, 1991.– 347с.

100. Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации:

Учеб. пособие. – 2-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.– 368 с.

101. Токарев М.А. Анализ эффективности применения методов повышения нефтеотдачи на крупных объектах разработки / М.А. Токарев, Э.Р. Ахмерова, А.А. Газизов, И.З. Денисламов // Учеб. пособие. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2001. – 115с.

102. Толпаров Д.В. Эффективность использования насосов со встроенными преобразователями частоты в системах вентиляции, отопления и водоснабжения // Оборудование - регион.– 2006.– №3.– с. 23.

103. Толпаров Д. В., Дементьев Ю. Н. Анализ систем управления насосных станций // Известия ТПУ.– 2007.– №4.

104. Тысивский И.В., Гриценко К.Г., Червяков В.Д. Ресурсосберегающее управление электроприводами насосов системы коммунального водоснабжения//Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика: Вестник ХГПУ.– 1998.– с. 237-238.

105. Федеральный закон Российской Федерации № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»: [федер. закон: принят Гос. Думой 23 нояб. 2009 г.: по состоянию на 28 дек. 2013 г.]. – Режим доступа: http://base.garant.ru/12171109.html.

106. Финкельштейн Ю.Ю. Приближённые методы и прикладные задачи дискретного программирования.– М.: Наука, 1976.– 265с.

107. Хельманн Д. Вопросы оптимального проектирования мощных центробежных насосов тепловых электрических станций // Вестник ЮУрГУ.

Сер. Машиностроение.– 2005, №1.– с. 25-31.

108. Чебаевский В.Ф. Проектирование насосных станций и испытание насосных установок.– М.: Колос, 2000.– 376 с.

109. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры: Учебник для теплоэнергетических специальностей вузов.– 2-е изд. перераб. и доп.– М.:

Энергоатомиздат, 1984.– 416 с.: ил.

110. Черноруцкий И.Г. Методы принятия решений.– СПб.: БХВ – Петербург, 2005.– 416 с.

111. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов.– 6-е изд., доп. и перераб.– М.: Энергоиздат, 1981.– 576 с.: ил.

112. Шакарян. Ю.Г. Инструкция по расчету экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода. – М: АО ВНИИЭ, МЭИ, 1997 г. – 12 с.

113. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. — Екатеринбург: УРО РАН, 2000.– 654 с.

114. Щербин С.А., Семёнов И.А., Щербина Н.А. Машины для нагнетания жидкостей и газов. Учебное пособие.– Ангарск: Издательство Ангарской государственной технической академии, 2009.– 55 с.

115. Эгильский И.С. Автоматизированные системы управления технологическими процессами подачи и распределения воды.– Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988.– 216 с.: ил.

116. Эксплуатация систем водоснабжения, канализации и газоснабжения:

Справочник / Под ред. В.Д. Дмитриева, Б.Г. Мишукова.– 3-е изд. перераб. и доп.– Л.: Стройиздат, 1988.– 383 с.: ил.

117. Энергосберегающая технология электроснабжения народного хозяйства: В 5 кн.: Практ. пособие/Под ред. В.А. Веникова. Кн. 2. Энергосбережение в электроприводе/Н.Ф. Ильинский, Ю.В. Рожанковский, А.О. Горнов.– М.:

Высш. шк., 1989.– 127 с: ил.

118. Яковлев В.В., Мизерный В.И. Способы регулирования насосных агрегатов при организации их работы на приток // Материалы IX Международной научно-технической студенческой конференции.– Донецк: ДонНТУ, 2010.– 193 с.

119. Якубчик П.П. Насосы и насосные станции. Учебное пособие.– СПб.: СПб.

ПГУПС, 1997.– 107 с.

120. World pumps: ind. journal: Jukka Tolvanen: Saving energy with variable speed drives.– 2008, June. – Elsevier Ltd., 2008.

ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение А Приложение Б Приложение В Приложение Г

Похожие работы:

«Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования города Москвы «Московский городской педагогический университет» Кабанов Игорь Сергеевич ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТНОГО ПОВЕДЕНИЯ У ДЕТЕЙ ДОШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА, ВОСПИТЫВАЮЩИХСЯ В РАЗЛИЧНЫХ СОЦИАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ сп...»

«Гура Дмитрий Андреевич РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ ТАХЕОМЕТРОВ В УСЛОВИЯХ ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ОЦЕНКИ И ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УГЛОВ Специальность 25.00.32 – Геодезия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар 2016 Общая характеристик...»

«Федеральная служба земельного кадастра России РосНИИземпроект ПРЕДОСТАВЛЕНИЕ ЗЕМЕЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА, ПРОМЫШЛЕННОСТИ, ТРАНСПОРТА, ЛИНИЙ СВЯЗИ И ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ (Практическое пособие для разработки землеустроительной документации) ИЗДАНИЕ ТРЕТЬЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ...»

«ХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ. 2007. №3. С. 47–53. УДК 676.1.022.1:688.743.54 ПОЛУЧЕНИЕ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ СОЛОМЫ РИСА А.Р. Галимова1, А.В. Вураско1*, Б.Н. Дрикер1, Л.А. Земнухова2, Г.А. Федорищева2...»

«БАРТАЛЕВ Сергей Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ И ДИНАМИКИ ЛЕСОВ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ СПУТНИКОВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ Специальность 01.04.01 Приборы и методы экспериментальной физики Авторефера...»

«УДК 378.02:37.016 DOI: 10.17223/19996195/35/15 СТРУКТУРИРОВАНИЕ ПРЕДМЕТНО-ТЕМАТИЧЕСКОГО СОДЕРЖАНИЯ ТЕКСТОВ ДЛЯ ИНОЯЗЫЧНОГО РЕФЕРЕНТНОГО ЧТЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ОБЩЕПРОФЕССИОНАЛЬНЫМ ДИСЦИПЛИНАМ Т.В. Мощанская Аннотация. Рассматриваются вопросы стр...»

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ по выполнению дополнительного раздела Информационный марк...»

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н.Э. БАУМАНА А.Н.Вилков Курс лекций «Методология проведения научного эксперимента» МГТУ имени Н.Э. Баумана МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИ...»

«ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ, АНАЛИЗА И ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ МЕХАНООБРАБОТКИ Секирин А. И. Донецкий национальный технический университет, г. Донецк кафедра автоматизированных систем управления E-mail: alx@kita.dgtu.donetsk.ua Abstrac...»

«Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации ПРОТОКОЛ № 33-2008 тридцать третьего заседания Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации г. Баку 03 – 06 июня 2008 г. В работе тридцать третьего заседания Ме...»

«Теплофизика и аэромеханика, 2012, том 19, № 6 УДК 536.2 Анализ нестационарного метода измерения интегрального коэффициента излучения 1,2 1 1 3 В.А. Архипов, И.К. Жарова, В.Д. Гольдин, Н.И. Куриленко, Г.Я. Мамонтов НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета Институт...»

«Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет Ассоциация московских вузов Утверждаю Проректор по УМР и МД Гагин В.И. «_»2009 г. ОТЧЕТ о выполнении подраздела мероприятий по социальному об...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Утверждаю Проректор по учебной работе И. Э. Вильданов “ ” _ 201г. РАБО...»

«ISSN 2307-6593 ПРОБЛЕМЫ ПРАКТИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ: совершенствование механизма взаимодействия вузов с работодателями Материалы IX Всероссийской научно-практической конференции МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФГБОУ В...»

«Старченко Николай Викторович ИНДЕКС ФРАКТАЛЬНОСТИ И ЛОКАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ХАОТИЧЕСКИХ ВРЕМЕННЫХ РЯДОВ 05.13.18 – Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ 01.01.03 – математическая физика диссертация на соискан...»

«ЕСТЕСТВЕННОЕ И ИСКУССТВЕННОЕ: ПРОТИВОСТОЯНИЕ ПРОДОЛЖАЕТСЯ. Захаров А. С., Михайлова Т.Л. Нижегородский Государственный Технический Университет им. Р.Е.Алексеева Нижний Новгород, Россия NATURAL AND ARTIFICIAL: THE OPPOSITION CONTINUES. Zakharov A. S., Michailova T.L. Ni...»

«Материалы ІII республиканской научно-практической конференции В.Т. Чепиков ОБЪЕКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙИ СУБЪЕКТИВНОЛИЧНОСТНЫЙ КОМПОНЕНТЫ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ В качестве элементов процесса образования нами выделены следующие: цель и содержание образования...»

«Бородин Алексей Евгеньевич Межпроцедурный контекстно-чувствительный статический анализ для поиска ошибок в исходном коде программ на языках Си и Си++ Специальность 05.13.11 – математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой ст...»

«Пьянов Н. А. Консультации по теории государства и права : Тема Государственная власть и ее механизм. Вопросы государственной власти всегда были и остаются в центре внимания науки теории государства и права, однако в учебной литературе пока не получили должного отражения. Между тем знание этих вопросов необходимо студентам как д...»

«НЕКОММЕРЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ «АССОЦИАЦИЯ МОСКОВСКИХ ВУЗОВ» «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ» НАУЧНО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ «ТАКТИКА И НЕОТЛОЖНАЯ ТЕРАПИЯ БОЛЕВОГО СИНДРОМА» Москва 2010г. СОДЕ...»

«ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ НАСЕЛЕНИЯ ПО УРОВНЮ ДОХОДОВ: СОДЕРЖАНИЕ, ПОКАЗАТЕЛИ, ПРИЧИНЫ И МЕХАНИЗМЫ ОПТИМИЗАЦИИ THE DIFFERENTIATION OF POPULATION ACCORDING TO PERSONAL INCOME LEVEL: SUBJECT MATTER, INDICATORS, CAUSES AND...»

«Информационно-методический материал «Общее собрание механизм принятия решений собственниками помещений в многоквартирном доме» ПРОЕКТ ОБЩЕЕ СОБРАНИЕ – МЕХАНИЗМ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ СОБСТВЕННИКАМИ ПОМЕЩЕНИЙ В МНОГОКВАРТИРНОМ ДОМЕ СОДЕРЖАНИЕ...»

«В Е С Т Н. М О С К. УН-ТА. С Е Р. 3, Ф И З И К А. А С Т Р О Н О М И Я. 1991. Т. 32, № 5 УДК 538.221 ИМПУЛЬСНОЕ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЕ ПЛЕНОК ФЕРРИТОВ-ГРАНАТОВ 0. С. Колотов, В. А. Погожев (кафедра общей физики для физического факультета) Дан краткий обзор работ, посвященных проблеме импульсного перемагничивания пленок ферритов-гранатов. Гла...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ, НГУ) Утверждаю: «_»201г. М...»

«ЕВРАЗИЙСКОЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СООБЩЕСТВО КОМИССИЯ ТАМОЖЕННОГО СОЮЗА РЕШЕНИЕ от 9 декабря 2011 г. N 874 О ПРИНЯТИИ ТЕХНИЧЕСКОГО РЕГЛАМЕНТА ТАМОЖЕННОГО СОЮЗА О БЕЗОПАСНОСТИ ЗЕРНА Список изменяющих документов (в ред. решений Коллегии Евразийской экономической комиссии от 20.11.2012 N 227, от 18.07.2014...»










 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.