Оптимизация насосных станций систем водоснабжения на уровне районных, квартальных и внутридомовых сетей

• Автор: Штейнмиллер, Олег Адольфович
• Шифр специальности: 05.23.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 186 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Аналитический обзор основ насосной теории, нагнетательного

оборудовании и технологии решения задач создания и повышения напора в системах подачи и распределения воды СПРВ

1.1. Насосы. Классификация, основные параметры и понятия.

Технический уровень современного насосного оборудования

1.1.1. Основные параметры и классификация насосов

1.1.2. Насосное оборудование для повышения напора в водоснабжении

1.1.3. Обзор новаций и усовершенствований насосов с точки зрения практики их применения.

1.2. Технология применения нагнетателей в СПРВ

1.2.1. Насосные станции систем водоснабжения. Классификация.

1.2.2. Общие схемы и способы регулирования работы насосов при
повышении напора.
1.2.3. Оптимизация работы нагнетателей регулирования скорости и
совместная работа
1.3. Проблемы обеспечения напоров в наружных и внутренних
водопроводных сетях
1.4. Выводы но главе
2. Обеспечение потребного напора в наружных и внутренних
водопроводных сетях. Повысительиые компоненты СПРВ на уровне районных, квартальных и внутренних сетей
2.1. Общие направления развития в практике применения насосного
оборудования для повышения напора в водопроводных се тях
2.2. Задачи обеспечения потребных напоров в водопроводных сетях
2.2.1. Краткая характеристика СПРВ на примере СПб
2.2.2. Опыт решения задач повышения напора на уровне районных и
квартальных сетей.
2.2.3. Особенности задач повышения напора во внутренних сетях
2.3. Постановка задачи оптимизации повысительных компонентов
СПРВ на уровне районных, квартальных и внутренних сетей
2.4. Выводы по главе.
3. Математическая модель оптимизации насосного оборудования
на периферийном уровне СПРВ
3.1. Статическая оптимизация параметров насосного оборудования
на уровне районных, квартальных и внутренних сетей
3.1.1. Общее описание структуры районной водопроводной сети при
решении задач оптимального синтеза.
3.1.2. Минимизация энергетических затрат на один режим
водопотребления.
3.2. Оптимизация параметров насосного оборудования на периферийном уровне СПРВ при изменении режима водопотребления
3.2.1. Полирежимное моделирование в задаче минимизации
энергетических затрат общие подходы.
3.2.2. Минимизация энергетических затрат при возможности
регулирования скорости частоты вращения колеса нагнетателя
3.2.3. Минимизация энергетических затрат в случае
каскадночастотного регулирования управления
3.3. Имитационная модель для оптимизации параметров насосного
оборудования на периферийном уровне СПРВ
3.4. Выводы по главе.
4. Численные методы решения задач оптимизации параметров
насосного оборудования.
4.1. Исходные данные для решения задач оптимального синтеза
4.1.1. Изучение режима водопотребления методами анализа временных
4.1.2. Определение регулярностей временного ряда водопотребления
4.1.3. Частотное распределение расходов и коэффициенты
. неравномерности водопогребления
4.2. Аналитическое представление рабочих характеристик насосного
оборудования.
4.2.1. Моделирование рабочих характеристик отдельных нагнетателей .
4.2.2. Идентификация рабочих характеристик нагнетателей в составе
насосных станций
4.3. Поиск оптимума целевой функции
4.3.1. Оптимальный поиск с использованием градиентных методов
4.3.2. Модифицированный план Холланда
4.3.3. Реализация оптимизационного алгоритма на ЭВМ
4.4. Выводы по главе.
5. Сравнительная эффективность повысительных компонентов
СПРВ на основе оценки стоимости жизненного цикла
с применением МИК для измерения параметров.
5.1. Методология оценки сравнительной эффективности
повысительных компонентов на периферийных участках СПРВ
5.1.1. Стоимость жизненного цикла насосного оборудования
5.1.2. Критерий минимизации совокупных дисконтированных затрат для оценки эффективности повысительных компонентов СПРВ
5.1.3. Целевая функция экспрессмодели для оптимизации параметров насосного оборудования на периферийном уровне СПРВ.
5.2. Оптимизация повысительных компонентов на периферийных
участках СПРВ при реконструкции и модернизации.
5.2.1. Система контроля подачи воды с использованием мобильного измерительного комплекса МИК.
5.2.2. Экспертная оценка результатов измерения параметров насосного оборудования ПНС с использованием МИК
5.2.3. Имитационная модель стоимости жизненного цикла насосного оборудования НС на основе данных параметрического аудита
5.3. Организационные вопросы реализации оптимизационных
решений заключительные положения.
5.4. Выводы по главе
Общие выводы.
Список литературы


Последовательное изложение насосной теории понятия, функциональные зависимости и характеристики, существенные при выборе насосов доступно в литературе. Однако, принимая во внимание использование ряда понятий, зависимостей и характеристик в работе, в Приложении 1 представлены те из них, которые необходимы для лучшего понимания ее сути. Там же с целью дальнейшего определения нагнетателей представлены способы группировки насосов по конструктивным, технологическим и эксплуатационным признакам. Напор одноступенчатых центробежных насосов, серийно выпускаемых отечественной промышленностью , достигал 0 м, подача м3с. Многоступенчатые насосы развивали напор до м при подаче 0,1 м3с. КПД в зависимости от конструкции менялся в пределах 0,,9 у крупных одноступенчатых насосов, и 0,, у высоконапорных многоступенчатых. В поиске ответов на эти вопросы предлагается опереться на производственную грорамму концерна ОКиЫОГОБ Грундфос, имеющего производственные мощности в России единственного из входящих в десятку крупнейших производителей насосов 0 рис. В году на заводе под Москвой начат выпуск насосов, в том числе используемых в СПРВ СЯ, ИКЛВ, ТР. Рынок насосного оборудования год крупнейших производителей
1. Рис. Реализация насосов в г. Марка хорошо известна в России благодаря профессиональной системе поддержки, за последние лет накоплен реальный опыт применения этих насосов. Документация производителя на русском языке дает возможность анализа параметров и условий применения. Производственная программа Грундфос включает широкую номенклатуру насосов по типам и диапазонам параметров, применяемых для повышения напора в водоснабжении, что позволяет уточнить классификацию соответствующего насосного оборудования с учетом его характеристик, на базе таксонометрического деления, а также эксплуатационных, конструктивных и технологических признаков см. Таблица 1. Н макс. КПД, 7, макс. ИВ Е, Ж Е консольные насосы расход, 0макс. Н макс. КПД, , макс. Н макс. КПД, ч, макс. ГВС в системах охлажденеия, вентиляции и кондиционирования, где перекачиваемой среды ниже, чем окружающая 1 в системах водоподготовки и повышения давления воды в качестве повысительного насоса. Таблица 1. ВМ, ВМВ бустерные модули расход, макс. Н макс. Е, I, , многоступенчатые центробежные насосы расход, умакс. Зч напор, макс. КПД, т макс. СН, СНЫ, СН1 Е, СНШ многоступенчатые горизонтальные центробежные насосы с удлиненным валом электродвигателя расход, д макс. Н макс. Я макс. Принимая во внимание ограничения на объем работы, подробно рассмотрены существенные особенности лишь некоторых насосов, указанных в табл. Подготовленный материал может представлять, по мнению автора, интерес, т. Грундфос, поля характеристик которых частично перекрываются. Разрозненный характер имеющейся в каталогах информации затрудняет сопоставление и сравнительный анализ возможностей при выборе насосов для конкретных приложений. На основе перечня насосов из табл. КПД. Наибольший интерес для целей работы представляют насосы 3х типов 1МККГВ п. ТР п. СЯ п. Максимальные параметры обеспечиваются насосами Н5 п. П. используемыми на станциях 2го подъема в больших городах, которые не связаны с прямой подачей потребителям и работают устойчиво но расходу и напору. Поэтому важен максимум КПД в рабочей точке, в зоне которой и будет находиться система. Для этого рабочие колеса подрезаются под заданную точку,, определяется необходимая мощность электродвигателя Пример выбора диаметра колеса и мощности электродвигателя представлен в каталоге 1. Унифицированные стандартные насосы МВ и ТК п. П динамически разгружены, рабочие колеса закрытого типа с пространственными лопатками, гидравлически сбалансированы от осевой нагрузки. Это повышает срок службы, улучшает КПД и снижает уровень шума и вибраций. Стандартно колеса и корпус изготовлены из серого чугуна. Можно применить колесо из бронзы или нержавеющей стали, что влияет на коррозионную стойкость и гидравлические ограничения изза возможной эрозийной коррозии при высоких скоростях. На чугунные детали насосов ЫВ и ИК мод.