УДК 628.11/.12:658.26:004.02
DOI 10.35776/VST.2023.04.03
Баранчикова Н. И., Епифанов С. П., Дытте А. Г.
Гидравлический расчет групповых водозаборов из подземных скважин, оборудованных насосами с частотными преобразователями
Аннотация
Применение частотных преобразователей на групповых водозаборах из подземных источников в системах водоснабжения направлено на экономию электроэнергии, организацию эффективных режимов, повышение технологичности управления, однако без достаточного обоснования не всегда приводит к желаемому результату. Одной из причин этого является отсутствие расчета с помощью эффективной математической модели, описывающей движение воды в водоносных горизонтах, скважинах, водоподъемных трубах и сборных коллекторах с учетом всех необходимых ограничений, в том числе на параметры режима при использовании частотных преобразователей на части или на всех погружных насосах. Модель представлена в виде задачи оптимизации, в которой целевая функция является суммарной потребляемой мощностью всеми погружными насосами, участвующими в работе. Предлагаемая оптимизационная модель позволяет описывать режимы функционирования групповых водозаборов от границы контура питания водозабора до резервуаров. Все ограничения задачи оптимизации можно разделить на три непересекающиеся группы: балансовые, технологические и режимные. Вычислив расходы электроэнергии по всем значимым режимам в течение года и сравнив их с затратами при существующих режимах без использования частотных преобразователей, можно сделать обоснованный вывод о целесообразности применения частотного электропривода, в том числе на один или несколько погружных насосов. Предложенная модель позволяет осуществлять организацию не только эффективных, но и технологически допустимых режимов.
Ключевые слова
преобразователь частоты , водозаборная скважина , водоносный пласт , погружной насос , пьезометрический напор , задача потокораспределения , задача оптимизации , потребляемая мощность , групповой водозабор
|
bbk 000000
УДК 628.144:532.542
Епифанов С. П., Зоркальцев В. И.
Задача потокораспределения с нефиксированными узловыми отборами
Аннотация
Рассматривается модель потокораспределения в системах подачи и распределения воды с нефиксированными узловыми отборами. Модель дает более точные характеристики потокораспределения не только в нормальных, но и в аварийных режимах. Предлагаемые зависимости узловых расходов от напоров в узлах позволяют получать более реальную величину отборов воды у потребителей. Приводится алгоритм решения задачи потокораспределения в виде системы нелинейных алгебраических уравнений, а также пример, в котором демонстрируются различия в результатах расчета потокораспределения при фиксированных и нефиксированных узловых отборах воды.
Ключевые слова
водоснабжение , утечки воды , трубопроводная система , потокораспределение , нефиксированный узловой отбор , пьезометрический напор
|
УДК 628.1/.2:621.65
Епифанов С. П., Баранчикова Н. И., Куртин А. В.
Математическое моделирование совместной работы
насосных агрегатов, в том числе с частотным регулированием
Аннотация
Применение насосных агрегатов с частотными преобразователями с целью экономии электроэнергии и организации эффективных режимов работы в системах водоснабжения и водоотведения, иногда без достаточного обоснования, не всегда приводит к желаемому результату. Одной из причин этого является отсутствие простой математической модели, описывающей потокораспределение в технологических трубопроводах насосных станций, с учетом всех ограничений на параметры режима работы при использовании частотных преобразователей на части или на всех насосных агрегатах. Сама задача потокораспределения должна представляться в виде задачи оптимизации, в которой целевая функция может быть суммарной потребляемой мощностью всеми участвующими в работе насосными агрегатами. Такая оптимизационная модель позволяет описывать режимы работы как параллельно, так и последовательно соединенных насосов. Найдя затраты электроэнергии по всем значимым режимам в течение года и сравнив их с существующими режимами без использования частотных преобразователей, можно сделать обоснованный вывод о целесообразности применения частотного электропривода, в том числе на один или несколько насосных агрегатов. Предложенная модель позволяет осуществлять организацию не только эффективных, но и технологически допустимых режимов. На основе полученных результатов расчета задачи оптимизации при нескольких режимах можно построить аппроксимирующие функции суммарной подачи насосной станции от потерь напора в дросселирующих устройствах и использовать их в случае выхода из строя расходомеров или их отсутствия.
Ключевые слова
давление , преобразователь частоты , пьезометрический напор , центробежный насос , насосный агрегат , задача потокораспределения , задача оптимизации , потребляемая мощность , параллельная и последовательная работа насосов
|
bbk 000000
УДК 628.144:532.542
Баранчикова Н. И., Епифанов С. П., Зоркальцев В. И., Куртин А. В., Обуздин С. Ю.
Потокораспределение в системах подачи и распределения воды с автоматическими регуляторами давления
Аннотация
Рассматривается задача потокораспределения в произвольных трубопроводных системах, в том числе в системах подачи и распределения воды с автоматическими регуляторами давления. Для повышения надежности функционирования систем часто устанавливают регуляторы давления «после себя» (редукционные клапаны) и «до себя» (резервуарные, перепускные клапаны). На водопроводных сетях г. Иркутска в последние годы были установлены регуляторы давления производства фирмы Bermad, что позволило снизить и стабилизировать давление в некоторых зонах. Но есть зоны, которые имеют питание от нескольких водоводов с различным давлением в местах подключения, поэтому иногда происходит полное закрытие некоторых регуляторов (чаще меньших диаметров), либо возможен переворот потока, и вода движется через регулятор в обратном направлении. При этом регулятор не выполняет свою функцию. Математическое моделирование таких крайних ситуаций очень важно, так как именно они существенно усложняют эксплуатацию систем подачи и распределения воды. Предложены математические модели автоматических регуляторов давления «до себя», «после себя» и перепада давления с учетом их исполнения: нормально открыты или нормально закрыты. Приведена математическая постановка задачи потокораспределения в системах подачи и распределения воды с регуляторами давления. Решена актуальная для практики задача потокораспределения в трубопроводных системах с автоматическими регуляторами в постановке, описывающей различные ситуации работы автоматических регуляторов. Предложен простой и эффективный метод решения поставленной задачи потокораспределения, который не требует вычисления производных и имеет достаточно быструю сходимость. На основании численных экспериментов можно предположить, что число итераций незначительно зависит от размерности задачи (числа узлов и дуг), но существенно зависит от разброса значений гидравлических сопротивлений и в меньшей степени – узловых отборов.
Ключевые слова
давление , математическая модель , трубопроводная система , потокораспределение , пьезометрический напор , системы подачи и распределения воды
|
|
