Optimisation du programme de travail de l'exploitation des stations de pompage. Le programme de travail de base du module (discipline) « Exploitation des stations de pompage et de compression. Liste recommandée de thèses

1. Revue analytique des fondamentaux de la théorie du pompage, injection
équipement et technologie pour résoudre les problèmes de création et d'amélioration
pression dans les systèmes d'approvisionnement et de distribution d'eau (SPRS) 10

1.1. Pompes. Classification, paramètres de base et concepts.

Le niveau technique de la modernité équipement de pompage 10

Paramètres de base et classification des pompes 10

Équipement de pompage pour augmenter la pression dans l'alimentation en eau .... 12

Revue des innovations et améliorations des pompes du point de vue de leur application 16

1.2. Technologie pour l'utilisation des surpresseurs dans le SPRV 23

Stations de pompage des systèmes d'approvisionnement en eau. Classement 23

Régimes généraux et des moyens de réguler le fonctionnement des pompes avec une pression croissante 25

Optimisation du ventilateur : contrôles de vitesse et collaboration 30

Problèmes de fourniture de pression dans les réseaux d'alimentation en eau externes et internes 37

Conclusions mais chapitre 40

2. Garantir la pression requise en externe et interne
réseaux d'eau. Accroître les composantes du PDS au niveau
réseaux départementaux, trimestriels et internes 41

2.1. Orientations générales de développement dans la pratique de l'utilisation du pompage

équipements pour augmenter la pression dans les réseaux d'alimentation en eau 41

je 2.2". Les tâches consistant à assurer la pression requise dans le réseau d'alimentation en eau

une brève description de SPRV (sur l'exemple de Saint-Pétersbourg)

Expérience dans la résolution de problèmes de pression croissante au niveau des réseaux de district et trimestriels 48

2.2.3. Caractéristiques des tâches de pression croissante dans les réseaux internes 55

2.3. Énoncé du problème d'optimisation des composants de suralimentation

SPRS au niveau des réseaux départementaux, trimestriels et internes 69

2.4. Conclusions sur le chapitre „.._. 76

3. Modèle mathématique pour l'optimisation des équipements de pompage

au niveau périphérique 78

3.1. Optimisation statique des paramètres de l'équipement de pompage

au niveau des réseaux départementaux, trimestriels et internes 78

Description générale de la structure du réseau d'approvisionnement en eau du district dans la résolution des problèmes de synthèse optimale.". 78

Minimisation des coûts énergétiques pour un mode de consommation d'eau „ 83

3.2. Optimisation des paramètres des équipements de pompage en périphérie
au niveau nominal du système d'alimentation en eau avec un changement du mode de consommation d'eau 88

Modélisation polymode dans le problème de la minimisation des coûts énergétiques (approches générales) 88

Minimisation des coûts énergétiques avec la possibilité de contrôler la vitesse (vitesse des roues) du compresseur 89

2.3. Minimisation des coûts énergétiques en cas

régulation de fréquence en cascade (contrôle) 92

Modèle de simulation pour optimiser les paramètres de pompage
équipements au niveau périphérique SPRV 95

3.4. Conclusions du chapitre

4. Méthodes numériques pour résoudre les problèmes d'optimisation des paramètres
équipement de pompage 101

4.1. Données initiales pour résoudre des problèmes de synthèse optimale, 101

Étudier le régime de consommation d'eau par des méthodes d'analyse de séries temporelles _ 101

Détermination de la régularité des séries temporelles de consommation d'eau 102

Répartition fréquentielle des coûts et coefficients

Consommation d'eau inégale 106

4.2. Représentation analytique des performances de pompage
équipement, 109

Modélisation des performances des ventilateurs individuels tyat 109

Identification des performances des surpresseurs dans les stations de pompage 110

4.3. Recherche de la fonction objectif optimale 113

Recherche optimale à l'aide des méthodes de gradient 113

Le plan modifié de Hollaid. 116

4.3.3. Implémentation de l'algorithme d'optimisation sur un ordinateur 119

4.4. Chapitre 124 Conclusions

5. Efficacité comparative des composants de suralimentation

PWV basé sur les coûts cycle de la vie

(en utilisant MIC pour mesurer les paramètres) 125

5.1. Méthodologie d'évaluation de l'efficacité comparative

booster les composants dans les zones périphériques du SPRV 125

5.1.1. Coût du cycle de vie des équipements de pompage., 125

Le critère de minimisation des coûts totaux actualisés pour l'évaluation de l'efficacité des composantes incrémentales du PDS 129

Fonction objective du modèle express d'optimisation des paramètres des équipements de pompage au niveau périphérique C1IPB 133

5.2. Optimisation des composants boost sur les périphériques
Sections SPRV pendant la reconstruction et la modernisation 135

Système de contrôle de l'alimentation en eau à l'aide d'un complexe de mesure mobile MIK 136

Évaluation experte des résultats de la mesure des paramètres de l'équipement de pompage PNS à l'aide du MIC 142

Modèle de simulation du coût du cycle de vie des équipements de pompage PNS basé sur des données d'audit paramétriques 147

5.3. Problèmes organisationnels de mise en œuvre de l'optimisation

décisions (dispositions finales) 152

5.4. Conclusions du chapitre 1 54

Général conclusion.„ 155

Est-ce que la liste des geratures 157

Annexe 1. Quelques concepts, dépendances fonctionnelles et
caractéristiques indispensables au choix des pompes 166

Annexe 2. Description du programme d'études

modèles d'optimisation du microdistrict SPRV 174

Annexe 3. Résolution des problèmes d'optimisation et construction

modèles de simulation LCCD N.-É. à l'aide du tableur 182

Introduction au travail

Le système d'approvisionnement et de distribution d'eau (WDS) est le principal complexe responsable des installations d'approvisionnement en eau qui assure le transport de l'eau sur le territoire des installations alimentées, la distribution sur tout le territoire et la livraison aux lieux de sélection par les consommateurs. Les stations de pompage d'injection (surpression) (PS, PNS), en tant que l'un des principaux éléments structurels du système d'approvisionnement en eau, déterminent en grande partie les capacités opérationnelles et le niveau technique du système d'approvisionnement en eau dans son ensemble, et déterminent également de manière significative la performance économique de son fonctionnement.

Une contribution significative au développement du sujet a été apportée par des scientifiques nationaux: N.N. Abramov, M.M. Andriyashev, A.G. Evdokimov, Yu.A. Ilyin, S.N. , A.P. Merenkov, L.F. Moshnin, E.A. Preger, S.V. Sumarokov, A.D. Tevyashev, V.Ya .

Les problèmes de fourniture de pression dans les réseaux d'approvisionnement en eau auxquels sont confrontés les services publics russes sont, en règle générale, homogènes. L'état des réseaux principaux a conduit à la nécessité de réduire la pression, à la suite de quoi la tâche s'est posée de compenser la chute de pression correspondante au niveau des réseaux de district et trimestriels. La sélection des pompes dans le cadre du PNS a souvent été faite en tenant compte des perspectives de développement, les performances et les paramètres de pression étant surestimés. Il est devenu courant d'amener les pompes aux caractéristiques requises par étranglement à l'aide de vannes, entraînant une consommation excessive d'électricité. Les pompes ne sont pas remplacées à temps, la plupart d'entre elles fonctionnent avec un faible rendement. L'usure de l'équipement a exacerbé le besoin de reconstruction du PNS pour augmenter l'efficacité et la fiabilité.

D'autre part, le développement des villes et l'augmentation de la hauteur des bâtiments, notamment dans le cas des bâtiments compactés, nécessitent de fournir la pression nécessaire aux nouveaux consommateurs, notamment en équipant les immeubles de grande hauteur (HPE) de surpresseurs. La création de la pression requise pour divers consommateurs dans les sections terminales du réseau d'approvisionnement en eau peut être l'un des moyens les plus réalistes d'améliorer l'efficacité du système d'approvisionnement en eau.

La combinaison de ces facteurs est à la base de la formulation du problème de détermination des paramètres optimaux de la centrale nucléaire avec les limitations existantes des pressions d'entrée, dans des conditions d'incertitude et d'irrégularité des débits réels. Lors de la résolution du problème, les questions se posent de combiner le fonctionnement séquentiel des groupes de pompes et le fonctionnement parallèle des pompes combinées au sein du même groupe, ainsi que la combinaison optimale du fonctionnement des pompes connectées en parallèle avec variateur de fréquence (VFD) et, finalement, la sélection de l'équipement qui fournit les paramètres requis d'un système d'approvisionnement en eau particulier. Les changements importants intervenus ces dernières années dans les approches de sélection des équipements de pompage doivent être pris en compte - à la fois en termes d'élimination de la redondance et en termes de niveau technique des équipements disponibles.

La pertinence des questions examinées dans la thèse est déterminée par l'importance accrue que, dans les conditions modernes, les entités économiques nationales et la société dans son ensemble attachent au problème de l'efficacité énergétique. La nécessité urgente de résoudre ce problème est inscrite dans la loi fédérale de la Fédération de Russie du 23 novembre 2009 n ° 261-FZ "sur les économies d'énergie et l'amélioration de l'efficacité énergétique et sur la modification de certaines actes législatifs Fédération Russe".

Les coûts de fonctionnement du SPRS constituent une part importante du coût de l'approvisionnement en eau, qui continue d'augmenter en raison de la croissance des tarifs de l'électricité. Afin de réduire l'intensité énergétique, une grande importance est attachée à l'optimisation du PRS. Selon des estimations faisant autorité de 30% à 50 % Les coûts énergétiques des systèmes de pompage peuvent être réduits en changeant l'équipement de pompage et les méthodes de contrôle.

Il apparaît donc pertinent d'améliorer les approches méthodologiques, de développer des modèles et une aide à la décision globale permettant d'optimiser les paramètres des équipements d'injection des tronçons périphériques du réseau, y compris dans la préparation des projets. La répartition de la pression requise entre unités de pompage, ainsi que de déterminer au sein des nœuds, le nombre et le type optimaux d'unités de pompage, en tenant compte de la distribution

8 même alimentation, fournira une analyse des options de réseau périphérique. Les résultats obtenus peuvent être intégrés au problème d'optimisation du PDS dans son ensemble.

Le but du travail est la recherche et le développement solutions optimales lors du choix d'un équipement de pompage de surpression pour les sections périphériques du système d'approvisionnement en eau dans le processus de préparation de la reconstruction et de la construction, y compris un soutien méthodologique, mathématique et technique (diagnostic).

Pour atteindre l'objectif, les tâches suivantes ont été résolues dans le travail:

analyse de la pratique dans le domaine des systèmes de pompage de surpression, en tenant compte des capacités des pompes modernes et des méthodes de contrôle, une combinaison de fonctionnement séquentiel et parallèle avec VFD ;

détermination d'une approche méthodologique (concept) pour optimiser les équipements de pompage de surpression du SPRV dans des conditions de ressources limitées ;

développement de modèles mathématiques formalisant le problème du choix des équipements de pompage des tronçons périphériques du réseau d'adduction d'eau ;

analyse et développement d'algorithmes pour les méthodes numériques pour l'étude des modèles mathématiques proposés dans la thèse;

développement et mise en œuvre pratique d'un mécanisme de collecte de données initiales pour résoudre les problèmes de reconstruction et de conception de nouveaux PNS;

la mise en oeuvre modèle de simulation formation du coût du cycle de vie pour l'option considérée de l'équipement PNS.

Nouveauté scientifique. Le concept de modélisation périphérique de l'approvisionnement en eau est présenté dans le contexte de la réduction de l'intensité énergétique du système d'approvisionnement en eau et de la réduction du coût du cycle de vie des équipements de pompage "périphériques".

Des modèles mathématiques ont été développés pour le choix rationnel des paramètres des stations de pompage, en tenant compte de la relation structurale et du caractère multimodal du fonctionnement des éléments périphériques du PRS.

Approche théoriquement étayée du choix du nombre de surpresseurs dans le PNS (unités de pompage) ; une étude de la fonction coût du cycle de vie du PNS en fonction du nombre de surpresseurs a été réalisée.

Des algorithmes spéciaux ont été développés pour rechercher les extrema de fonctions de nombreuses variables, basés sur des méthodes de gradient et aléatoires, pour étudier les configurations optimales du NS dans les zones périphériques.

Un complexe de mesure mobile (MIC) pour le diagnostic des systèmes de pompage de surpression existants a été créé, breveté dans le modèle d'utilité n° 81817 "Système de contrôle de l'alimentation en eau".

Méthodologie de choix définie la meilleure optionÉquipement de pompage PNS basé sur la simulation du coût du cycle de vie.

Signification pratique et mise en œuvre des résultats des travaux. Des recommandations sont données sur le choix du type de pompes pour les installations de surpression et Sh 1S sur la base d'une classification mise à jour des équipements de pompage modernes pour augmenter la pression dans les systèmes d'alimentation en eau, en tenant compte de la division taxonométrique, des caractéristiques opérationnelles, de conception et technologiques.

Les modèles mathématiques du PNS des sections périphériques du SPWS permettent de réduire le coût du cycle de vie en identifiant des « réserves », principalement en termes d'intensité énergétique. Des algorithmes numériques sont proposés qui permettent d'amener la solution de problèmes d'optimisation à des valeurs spécifiques.

Optimisation des équipements de pompage de surpression dans les systèmes d'approvisionnement en eau

O. A. Steinmiller, Ph.D., directeur général de ZAO Promenergo

Les problèmes de pression dans les réseaux d'approvisionnement en eau des villes russes sont généralement homogènes. L'état des réseaux principaux a conduit à la nécessité de réduire la pression, à la suite de quoi la tâche s'est posée de compenser la chute de pression au niveau des réseaux de district, trimestriels et intra-maison. Le développement des villes et l'augmentation de la hauteur des maisons, notamment dans le cas des bâtiments compactés, nécessitent de fournir la pression nécessaire aux nouveaux consommateurs, notamment en équipant des surpresseurs. unités de pompage(PNU) les immeubles de grande hauteur (DPE). La sélection des pompes dans le cadre des stations de pompage de surpression (PSS) a été effectuée en tenant compte des perspectives de développement, les paramètres de débit et de hauteur ont été surestimés. Il est courant d'amener les pompes aux caractéristiques requises par des vannes d'étranglement, ce qui entraîne une consommation excessive d'électricité. Les pompes ne sont pas remplacées à temps, la plupart d'entre elles fonctionnent avec un faible rendement. L'usure de l'équipement a exacerbé le besoin de reconstruction du PNS pour augmenter l'efficacité et la fiabilité.

La combinaison de ces facteurs conduit à la nécessité de déterminer les paramètres optimaux du PNS avec les restrictions existantes sur les pressions d'entrée, dans des conditions d'incertitude et de débits réels inégaux. Lors de la résolution d'un tel problème, les questions se posent de combiner le fonctionnement séquentiel de groupes de pompes et le fonctionnement en parallèle de pompes combinées au sein d'un groupe, ainsi que de combiner le fonctionnement de pompes connectées en parallèle avec variateur de fréquence (VFD) et, finalement , la sélection de l'équipement qui fournit les paramètres requis d'un système particulier. Les changements importants intervenus ces dernières années dans les approches de sélection des équipements de pompage doivent être pris en compte - à la fois en termes d'élimination de la redondance et en termes de niveau technique des équipements disponibles.

La pertinence particulière de ces questions est déterminée par l'importance accrue de la résolution des problèmes d'efficacité énergétique, qui a été confirmée dans la loi fédérale de la Fédération de Russie du 23 novembre 2009 n ° 261-FZ "sur les économies d'énergie et l'efficacité énergétique et sur les amendements à Certains actes législatifs de la Fédération de Russie".

L'entrée en vigueur de cette loi est devenue le catalyseur d'un enthousiasme généralisé solutions standards réduire la consommation d'énergie, sans évaluer leur efficacité et leur faisabilité sur un lieu particulier de mise en œuvre. L'une de ces solutions pour les entreprises de services publics consistait à équiper l'équipement de pompage existant dans les systèmes d'approvisionnement et de distribution d'eau avec VFD, qui est souvent moralement et physiquement usé, a des caractéristiques excessives et fonctionne sans tenir compte des modes réels.

L'analyse des résultats techniques et économiques de toute modernisation (reconstruction) envisagée nécessite du temps et des qualifications de personnel. Malheureusement, les dirigeants de la plupart des services d'eau municipaux connaissent une pénurie des deux, alors que, dans des conditions de sous-financement extrême constant, ils doivent rapidement maîtriser les fonds miraculeusement obtenus alloués au «rééquipement» technique.

Par conséquent, réalisant l'ampleur de l'orgie de l'introduction irréfléchie de VFD sur les pompes des systèmes d'alimentation en eau de surpression, l'auteur a décidé de présenter cette question pour une discussion plus large par des spécialistes impliqués dans les questions d'approvisionnement en eau.

Les principaux paramètres des pompes (soufflantes), qui déterminent la plage de changement des modes de fonctionnement des stations de pompage (PS) et PPU, la composition de l'équipement, les caractéristiques de conception et les indicateurs économiques, sont la pression, le débit, la puissance et le facteur d'efficacité (COP ). Pour les tâches d'augmentation de la pression dans l'alimentation en eau, il est important de relier les paramètres fonctionnels des ventilateurs (débit, pression) avec ceux de puissance :

où p est la masse volumique du liquide, kg/m3 ; d - accélération en chute libre, m/s2 ;

O - débit de la pompe, m3/s ; H - tête de pompe, m; Р - pression de la pompe, Pa; N1, N - puissance utile et puissance de la pompe (venant à la pompe via la transmission du moteur), W; Nb N2 - puissance du moteur d'entrée (consommée) et de sortie (émise pour la transmission).

Le rendement de la pompe n h prend en compte tous les types de pertes (hydrauliques, volumétriques et mécaniques) liées à la conversion de l'énergie mécanique du moteur en énergie d'un fluide en mouvement par la pompe. Pour évaluer l'ensemble pompe avec le moteur, on considère l'efficacité de l'unité na, qui détermine la faisabilité du fonctionnement lorsque les paramètres de fonctionnement (pression, débit, puissance) changent. La valeur de l'efficacité et la nature de son changement sont essentiellement déterminées par l'objectif de la pompe et les caractéristiques de conception.

La variété de conception des pompes est grande. Sur la base de la classification complète et logique adoptée en Russie, basée sur les différences de principe de fonctionnement, dans le groupe des pompes dynamiques, nous distinguons les pompes à palettes utilisées dans les installations d'approvisionnement en eau et d'assainissement. Les pompes à palettes fournissent un débit régulier et continu avec un rendement élevé, ont une fiabilité et une durabilité suffisantes. Le fonctionnement des pompes à palettes est basé sur l'interaction de la force des aubes de la roue avec l'écoulement autour du fluide pompé, les différences dans le mécanisme d'interaction dues à la conception entraînent une différence dans les performances des pompes à palettes, qui sont divisées dans le sens d'écoulement en centrifuge (radial), diagonal et axial (axial).

Compte tenu de la nature des tâches envisagées, les pompes centrifuges présentent le plus grand intérêt, dans lesquelles, lorsque la roue tourne, chaque partie du liquide de masse m située dans le canal interpale à une distance r de l'axe de l'arbre sera affecté par la force centrifuge Fu :

où w est la vitesse angulaire de l'arbre, rad./s.

Méthodes de régulation des paramètres de fonctionnement de la pompe

Tableau 1

plus la vitesse n et le diamètre de la roue D sont grands.

Les principaux paramètres des pompes - débit Q, hauteur R, puissance N, rendement I] et vitesse p - sont dans une certaine relation, qui se reflète dans les courbes caractéristiques. La caractéristique (caractéristique énergétique) de la pompe est une dépendance exprimée graphiquement des principaux indicateurs d'énergie par rapport à l'alimentation (à vitesse de roue constante, viscosité et densité du fluide à l'entrée de la pompe), voir fig. une.

La courbe caractéristique principale de la pompe (caractéristique de fonctionnement, courbe de fonctionnement) est un graphique de la dépendance de la tête développée par la pompe au débit H \u003d f (Q) à vitesse constante n \u003d const. La valeur maximale du rendement qmBX correspond au débit Qp et à la pression Hp au point de régime optimal P de la caractéristique Q-H (Fig. 1-1).

Si la caractéristique principale a une branche ascendante (Fig. 1-2) - un intervalle de Q \u003d 0 à 2b, alors on l'appelle ascendante, et l'intervalle est une zone de fonctionnement instable avec des changements soudains d'alimentation , accompagné d'un fort bruit et d'un coup de bélier. Les caractéristiques qui n'ont pas de branche croissante sont dites stables (Fig. 1-1), le mode de fonctionnement est stable en tout point de la courbe. "Une courbe stable est nécessaire lorsque deux pompes ou plus doivent être utilisées en même temps", ce qui est économiquement logique dans les applications de pompage. La forme de la caractéristique principale dépend du facteur de vitesse de la pompe ns - plus elle est grande, plus la courbe est raide.

Avec une caractéristique plate stable, la tête de pompe change légèrement lorsque le débit change. Des pompes à caractéristiques plates sont nécessaires dans les systèmes où, à pression constante, une large régulation de l'alimentation est requise, ce qui correspond à la tâche d'augmenter la pression dans les sections d'extrémité du réseau d'alimentation en eau

Sur le PNS trimestriel, ainsi que dans le PNU des swaps locaux. Pour la partie travaillante de la caractéristique Q-H, la dépendance est commune :

où a, b sont des coefficients constants sélectionnés (a>>0, b>>0) pour une pompe donnée dans la caractéristique Q-H, qui a une forme quadratique.

Les pompes sont connectées en série et en parallèle. Lorsqu'elles sont installées en série, la hauteur totale (pression) est supérieure à celle développée par chacune des pompes. L'installation parallèle fournit plus de débit que chaque pompe séparément. Les caractéristiques générales et les relations de base pour chaque méthode sont illustrées à la fig. 2.

Lorsqu'une pompe avec une caractéristique Q-H fonctionne sur un système de canalisation (conduites adjacentes et un autre réseau), une pression est nécessaire pour surmonter la résistance hydraulique du système - la somme des résistances des éléments individuels qui résistent à l'écoulement, ce qui affecte finalement la pression pertes. En général, on peut dire :

où ∆H - perte de charge sur un élément (section) du système, m ; Q - débit de fluide traversant cet élément (section), m3/s ; k - coefficient de perte de charge, en fonction du type d'élément (section) du système, C2 / M5

La caractéristique du système est la dépendance de la résistance hydraulique au débit. Le fonctionnement conjoint de la pompe et du réseau est caractérisé par un point de bilan matière et énergétique (le point d'intersection des caractéristiques du système et de la pompe) - un point de travail (mode) de coordonnées (Q, i / i) , correspondant au débit et à la pression actuels lorsque la pompe fonctionne sur l'installation (Fig. 3) .

Il existe deux types de systèmes : fermé et ouvert. Dans les systèmes fermés (chauffage, climatisation, etc.), le volume de liquide est constant, la pompe est nécessaire pour surmonter la résistance hydraulique des composants (conduites, appareils) lors du mouvement technologiquement nécessaire du transporteur dans le système.

La caractéristique du système est une parabole de sommet (Q, H) = (0, 0).

Les systèmes ouverts sont intéressants pour l'approvisionnement en eau, transportant du liquide d'un point à un autre, dans lequel la pompe fournit la pression requise aux points d'analyse, surmontant les pertes par frottement dans le système. Il ressort des caractéristiques du système que plus le débit est faible, plus les pertes par frottement de l'ANT sont faibles et, par conséquent, la consommation d'énergie.

Il existe deux types de systèmes ouverts : avec une pompe en dessous du point d'analyse et au-dessus du point d'analyse. Considérons un système ouvert du 1er type (Fig. 3). Pour alimenter du réservoir n° 1 au repère zéro (bassin inférieur) vers le réservoir n° 2 supérieur (bassin supérieur), la pompe doit fournir la hauteur de levage géométrique H, et compenser les pertes par frottement de l'AHT en fonction du débit.

Caractéristique du système

Parabole de coordonnées (0 ; ∆Н,).

Dans un système ouvert du 2ème type (Fig. 4)

l'eau sous l'influence de la différence de hauteur (H1) est livrée au consommateur sans pompe. La différence de hauteur entre le niveau de liquide actuel dans le réservoir et le point d'analyse (H1) fournit un certain débit Qr. La pression due à la différence de hauteur est insuffisante pour fournir le débit requis (Q). Par conséquent, la pompe doit ajouter une tête H1 pour surmonter complètement la perte de charge ∆H1.La caractéristique du système est une parabole avec le début (0 ; -H1). Le débit dépend du niveau dans le réservoir - lorsqu'il diminue, la hauteur H diminue, la caractéristique du système se déplace vers le haut et le débit diminue. Le système répond au problème de manque de pression d'entrée dans le réseau (pression équivalente à R) pour assurer la fourniture de la quantité d'eau requise à tous les consommateurs avec la pression requise.

les besoins du système évoluent dans le temps (la caractéristique du système change), la question se pose de régler les paramètres de la pompe pour répondre aux besoins actuels. Un aperçu des méthodes de modification des paramètres de la pompe est donné dans le tableau. une.

Avec la commande des gaz et la commande de dérivation, une diminution et une augmentation de la consommation d'énergie peuvent se produire (en fonction de la caractéristique de puissance de la pompe centrifuge et de la position des points de fonctionnement avant et après l'action de commande). Dans les deux cas, l'efficacité finale est considérablement réduite, la consommation d'énergie relative par unité d'alimentation du système augmente et une perte d'énergie improductive se produit. La méthode de correction du diamètre de la roue présente un certain nombre d'avantages pour les systèmes à caractéristique stable, tandis que la coupe (ou le remplacement) de la roue vous permet d'amener la pompe au mode de fonctionnement optimal sans coûts initiaux importants, et l'efficacité diminue légèrement. Cependant, la méthode n'est pas applicable rapidement, lorsque les conditions de consommation et, par conséquent, l'approvisionnement changent de manière continue et significative pendant le fonctionnement. Par exemple, lorsqu'"une installation de pompage d'eau alimente directement le réseau en eau (stations de pompage des 2e, 3e ascenseurs, stations de pompage, etc.)" et qu'il est conseillé de contrôler en fréquence l'entraînement électrique à l'aide d'un convertisseur de fréquence (FCT) , qui fournit un changement de vitesse de la roue (vitesse de la pompe).

Sur la base de la loi de proportionnalité (formule de conversion), il est possible de construire un certain nombre de caractéristiques de pompe dans la plage de changement de vitesse de rotation à partir d'une caractéristique Q-H (Fig. 5-1). Recalcul des coordonnées (QA1, HA) d'un certain point A de la caractéristique Q-H, qui a lieu à la vitesse nominale n, pour les fréquences n1

n2.... non, conduira aux points A1, A2.... Ai appartenant aux caractéristiques correspondantes Q-H1 Q-H2...., Q-Hi

(Figure 5-1). A1, A2, Ai -, forment la parabole dite des modes semblables avec un sommet à l'origine, décrite par l'équation :

Une parabole de modes similaires est le lieu des points qui déterminent, à différentes vitesses (vitesses), les modes de fonctionnement de la pompe, similaires au mode au point A. Recalcul du point B de la caractéristique Q-H à une vitesse de rotation n aux fréquences n1 n2 non, donnera des points B1, B2, Bi définissant la parabole correspondante de régimes similaires (0B1 B) (Fig. 5-1).

Sur la base de la position initiale (lors de la dérivation des formules dites de recalcul) sur l'égalité de l'efficacité naturelle et du modèle, on suppose que chacune des paraboles de ces modes est une ligne d'efficacité constante. Cette disposition est à la base de l'utilisation du VFD dans les systèmes de pompage, qui est représenté par beaucoup comme presque le seul moyen d'optimiser les modes de fonctionnement des stations de pompage. En effet, avec un VFD, la pompe ne maintient pas un rendement constant même sur des paraboles de tels modes, car avec une augmentation de la vitesse de rotation n, le débit augmente et, proportionnellement aux carrés des vitesses, les pertes hydrauliques dans le circuit d'écoulement de la pompe. En revanche, les pertes mécaniques sont plus prononcées à bas régime, lorsque la puissance de la pompe est faible. Le rendement atteint son maximum à la valeur calculée de la vitesse de rotation n0. Avec les autres n, plus petit ou plus grand n0, l'efficacité de la pompe diminue à mesure que l'écart augmente n de n0. En tenant compte de la nature du changement d'efficacité avec un changement de vitesse, en marquant sur les caractéristiques des points Q-H1, Q-H2, Q-Hi avec des valeurs d'efficacité égales et en les reliant avec des courbes, on obtient le so -appelé caractéristique universelle(Fig. 5-2), qui détermine le fonctionnement de la pompe à vitesse variable, le rendement et la puissance de la pompe pour n'importe quel point de mode.

En plus de réduire l'efficacité de la pompe, il faut tenir compte de la diminution de l'efficacité du moteur due au fonctionnement de l'onduleur, qui a deux composantes : d'une part, les pertes internes du convertisseur de fréquence et, d'autre part, les pertes aux harmoniques dans le moteur électrique régulé (dues à l'imperfection de l'onde de courant sinusoïdale pendant le VFD). L'efficacité d'un onduleur moderne à la fréquence nominale du courant alternatif est de 95 à 98%, avec une diminution fonctionnelle de la fréquence du courant de sortie, l'efficacité de l'onduleur diminue (Fig. 5-3).

Les pertes dans les moteurs dues aux harmoniques produites par le VFD (allant de 5 à 10 %) entraînent un échauffement du moteur et une détérioration correspondante des performances, par conséquent, l'efficacité du moteur chute de 0,5 à 1 % supplémentaires.

Une image généralisée des pertes "constructives" de l'efficacité de l'unité de pompage pendant VFD, conduisant à une augmentation de la consommation d'énergie spécifique (sur l'exemple de la pompe TPE 40-300/2-S), est illustrée à la fig. 6 - la réduction de la vitesse à 60% de la vitesse nominale réduit la de 11% par rapport à la vitesse optimale (aux points de fonctionnement sur la parabole de modes similaires avec un maximum d'efficacité). Dans le même temps, la consommation d'électricité est passée de 3,16 à 0,73 kW, soit de 77% (la désignation P1, [("Grundfos") correspond à N1, en (1)]. L'efficacité avec une diminution de la vitesse est fournie par une diminution de la puissance utile et, par conséquent, consommée.

Conclusion. La diminution de l'efficacité de l'unité due aux pertes "constructives" entraîne une augmentation de la consommation d'énergie spécifique même lorsqu'elle fonctionne à proximité de points d'efficacité maximale.

Plus encore, la consommation énergétique relative et l'efficacité de la régulation de vitesse dépendent des conditions de fonctionnement (type de système et paramètres de ses caractéristiques, position des points de fonctionnement sur les courbes de pompage par rapport au rendement maximal), ainsi que de la critère et conditions de régulation. Dans les systèmes fermés, la caractéristique du système peut être proche d'une parabole de modes similaires, passant par les points d'efficacité maximale pour différentes vitesses, car les deux courbes ont uniquement un sommet à l'origine. À systèmes ouverts La caractéristique d'approvisionnement en eau du système présente un certain nombre de caractéristiques qui entraînent une différence significative dans ses options.

Premièrement, le pic de la caractéristique, en règle générale, ne coïncide pas avec l'origine des coordonnées en raison de la composante de charge statique différente (Fig. 7-1). La charge statique est plus souvent positive (Fig. 7-1, courbe 1) et est nécessaire pour élever l'eau à la hauteur géométrique dans le système de type 1 (Fig. 3), mais elle peut aussi être négative (Fig. 7-1 , courbe 3) - lorsque le reflux à l'entrée du système de type 2 dépasse la charge géométrique requise (Fig. 4). Bien que la charge statique nulle (fig. 7-1, courbe 2) soit également possible (par exemple, si la contre-pression est égale à la charge géométrique requise).

Deuxièmement, les caractéristiques de la plupart des systèmes d'approvisionnement en eau changent constamment au fil du temps.. Cela fait référence aux déplacements du haut de la caractéristique du système le long de l'axe de pression, ce qui s'explique par des changements dans l'amplitude du remous ou l'amplitude de la pression géométrique requise. Pour un certain nombre de systèmes d'approvisionnement en eau, en raison du changement constant du nombre et de l'emplacement des points de consommation réels dans l'espace du réseau, la position du point déterminant dans le champ change, ce qui signifie un nouvel état du système, qui est décrit par une nouvelle caractéristique avec une courbure différente de la parabole.

En conséquence, il est évident que dans, dont le fonctionnement est assuré par une pompe, en règle générale, il est difficile de régler la vitesse de la pompe en fonction sans ambiguïté de la consommation d'eau actuelle (c'est-à-dire clairement en fonction de la consommation actuelle caractéristiques du système), tout en maintenant la position des points de fonctionnement de la pompe (avec un tel changement de vitesse) à une parabole fixe de régimes similaires passant par des points avec une efficacité maximale.

Une diminution particulièrement significative de l'efficacité pendant VFD conformément aux caractéristiques du système se manifeste dans le cas d'une composante de pression statique significative (Fig. 7-1, courbe 1). Étant donné que la caractéristique du système ne coïncide pas avec la parabole de tels modes, alors lorsque la vitesse diminue (en réduisant la fréquence du courant de 50 à 35 Hz), le point d'intersection des caractéristiques du système et de la pompe sera décaler sensiblement vers la gauche. Un décalage correspondant des courbes d'efficacité conduira à la zone des valeurs inférieures (Fig. 7-2, points "framboise").

Ainsi, les potentiels d'économie d'énergie pour VFD dans les systèmes d'approvisionnement en eau varient considérablement. L'évaluation de l'efficacité du VFD en termes d'énergie spécifique par pompage est indicative.

1 m3 (Fig. 7-3). Par rapport au contrôle discret de type D, le contrôle de la vitesse a du sens dans un système de type C - avec une tête géométrique relativement petite et une composante dynamique importante (perte par frottement). Dans un système de type B, les composantes géométriques et dynamiques sont importantes, le contrôle de la vitesse est efficace à un certain intervalle d'alimentation. Dans un système de type A avec une grande hauteur de levage et une faible composante dynamique (moins de 30 % de la pression requise), l'utilisation d'un VFD n'est pas pratique du point de vue des coûts énergétiques. Fondamentalement, la tâche d'augmenter la pression aux extrémités du réseau d'alimentation en eau est résolue dans les systèmes type mixte(type B), qui exige une justification substantielle de l'utilisation de VFD pour améliorer l'efficacité énergétique.

En principe, le contrôle de la vitesse permet d'élargir la plage des paramètres de fonctionnement de la pompe vers le haut à partir de la caractéristique nominale Q-H. Certains auteurs proposent donc de choisir une pompe équipée d'un convertisseur de fréquence de manière à assurer le maximum de temps de son fonctionnement à la caractéristique nominale (avec un maximum d'efficacité). En conséquence, à l'aide de VFD, avec une diminution du débit, la vitesse de la pompe diminue par rapport à la valeur nominale, et avec une augmentation, elle augmente (à une fréquence de courant supérieure à la valeur nominale). Cependant, outre la nécessité de prendre en compte la puissance du moteur électrique, on constate que les fabricants de pompes passent sous silence la question de l'application pratique du fonctionnement à long terme des moteurs de pompe avec une fréquence de courant nettement supérieure à le nominal.

L'idée d'un contrôle en fonction des caractéristiques du système, qui réduit la surpression et la surconsommation d'énergie correspondante, est très séduisante. Mais il est difficile de déterminer la pression requise à partir de la valeur actuelle du débit changeant en raison de la variété des positions possibles du point dictant dans l'état actuel du système (lorsque le nombre et l'emplacement des points de consommation dans le réseau, comme ainsi que le débit en eux) et le haut de la caractéristique du système sur l'axe de la pression (Fig. 8- un). Avant de application de masse moyens d'instrumentation et de transmission de données, seule une « approximation » de la régulation par caractéristique est possible sur la base d'hypothèses propres au réseau qui précisent un ensemble de points déterminants ou limitent par le haut la caractéristique du système en fonction du débit. Un exemple d'une telle approche est la régulation à 2 positions (jour/nuit) de la pression de sortie dans le PNS et le PNU.

Compte tenu de la variabilité importante de l'emplacement du sommet de la caractéristique du système et de la position actuelle dans le champ du point dictant, ainsi que de son incertitude dans le schéma du réseau, nous devons conclure qu'aujourd'hui la plupart des systèmes d'approvisionnement en eau spatiaux utiliser le contrôle de la pression constante (Fig. 8 -2, 8-3). Il est important que lorsque le débit Q diminue, les surpressions soient partiellement conservées, qui sont d'autant plus importantes, plus à gauche du point de fonctionnement, et la diminution du rendement avec une diminution de la vitesse de la roue, en règle générale , augmentera (si le rendement maximum correspond au point d'intersection de la caractéristique de la pompe à fréquence nominale et de la pression constante de consigne).

Reconnaissant le potentiel de réduction de la puissance d'entrée et de sortie dans le contrôle de la vitesse pour mieux répondre aux besoins du système, il est nécessaire de déterminer l'efficacité réelle d'un VFD pour un système particulier en comparant ou en combinant cette méthode avec d'autres méthodes efficaces de réduction des coûts énergétiques , et principalement avec une réduction correspondante des débits d'alimentation et / ou de la hauteur par pompe avec une augmentation de leur nombre.

Un exemple illustratif d'un circuit de pompes connectées en parallèle et en série (Fig. 9), offrant un nombre important de points de fonctionnement dans une large gamme de pressions et de débits.

Avec une augmentation de la pression dans les sections des réseaux d'alimentation en eau proches des consommateurs, des questions se posent quant à la combinaison d'un fonctionnement séquentiel de groupes de pompes et d'un fonctionnement parallèle de pompes combinées au sein d'un même groupe. L'utilisation de VFD a également soulevé des questions sur la combinaison optimale du fonctionnement d'un certain nombre de pompes connectées en parallèle avec le contrôle de fréquence

Lorsqu'ils sont combinés, un confort élevé pour les consommateurs est assuré grâce à démarrage en douceur/ arrêt et tête stable, ainsi qu'une diminution de la puissance installée - souvent, le nombre de pompes de secours ne change pas et la consommation électrique nominale par pompe est réduite. La puissance du PCT et son prix sont également réduits.

En substance, il est clair que la combinaison (Fig. 10-1) vous permet de couvrir la partie nécessaire de la zone de travail du champ. Si la sélection est optimale, alors dans la majeure partie de la zone de travail, et principalement sur la ligne de pression constante contrôlée (pression), l'efficacité maximale de la plupart des pompes et de l'unité de pompage dans son ensemble est assurée. Le sujet de discussion du fonctionnement conjoint de pompes connectées en parallèle en combinaison avec un VFD est souvent la question de l'opportunité d'équiper chaque pompe de son propre convertisseur de fréquence.

Une réponse sans ambiguïté à cette question ne sera pas assez précise. Bien sûr, ceux qui prétendent qu'équiper chaque pompe d'un PST augmente l'espace possible pour l'emplacement des points de fonctionnement à installer ont raison. Ils peuvent également avoir raison de croire que lorsque la pompe fonctionne dans une large gamme d'alimentations, le point de fonctionnement n'est pas à l'efficacité optimale, et lorsque 2 de ces pompes fonctionnent à une vitesse réduite, l'efficacité globale sera plus élevée (Fig. 10-2). Ce point de vue est partagé par les fournisseurs de pompes équipées de convertisseurs de fréquence intégrés.

À notre avis, la réponse à cette question dépend du type spécifique de caractéristiques du système, des pompes et de l'installation, ainsi que de l'emplacement des points de fonctionnement. Avec un contrôle de pression constant, aucune augmentation de l'espace de point de fonctionnement n'est nécessaire, et donc une installation équipée d'un seul VST dans le boîtier de commande fonctionnera de la même manière qu'une installation avec chaque pompe équipée d'un VST. Pour assurer une plus grande fiabilité technologique, il est possible d'installer un deuxième PCT dans l'armoire - un de secours.

Avec une sélection appropriée (l'efficacité maximale correspond au point d'intersection de la caractéristique principale de la pompe et de la ligne de pression constante), l'efficacité d'une pompe fonctionnant à fréquence nominale (dans la zone d'efficacité maximale) sera supérieure à l'efficacité totale de deux pompes identiques fournissant le même point de fonctionnement lorsque chacune d'elles est à vitesse réduite (Figure 10-3). Si le point de fonctionnement se situe en dehors des caractéristiques d'une (deux, etc.) pompes, alors une (deux, etc.) pompe fonctionnera en mode "réseau", ayant un point de fonctionnement à l'intersection des caractéristiques de la pompe et de la constante ligne de pression (avec une efficacité maximale). Et une pompe fonctionnera avec le VST (ayant un rendement inférieur), et sa vitesse sera déterminée par l'exigence d'alimentation actuelle du système, garantissant que le point de fonctionnement de l'ensemble de l'installation est correctement localisé sur la ligne à pression constante.

Il est conseillé de sélectionner la pompe de manière à ce que la ligne de pression constante, qui détermine également le point de fonctionnement avec une efficacité maximale, croise l'axe de pression le plus haut possible par rapport aux lignes caractéristiques de la pompe déterminées pour les vitesses réduites. Cela correspond à la déclaration ci-dessus sur l'utilisation de pompes à caractéristiques stables et plates (si possible, avec un coefficient de vitesse inférieur ns) lors de la résolution de problèmes d'augmentation de la pression dans les sections d'extrémité du réseau de pompes.

Dans la condition "une pompe en fonctionnement...", toute la plage de débit est fournie par une pompe (en fonctionnement en ce moment) Avec vitesse réglable, par conséquent, la plupart du temps, la pompe fonctionne avec un débit inférieur au débit nominal et, par conséquent, à un rendement inférieur (Fig. 6, 7). Actuellement, il y a une forte intention du client de se limiter à deux pompes dans l'installation (une pompe en marche, une en veille) afin de réduire les coûts initiaux.

Les coûts d'exploitation affectent le choix dans une moindre mesure. Parallèlement, à des fins de « réassurance », le client insiste souvent sur l'utilisation d'une pompe dont la valeur nominale de refoulement dépasse le débit calculé et/ou mesuré. Dans ce cas, l'option choisie ne correspondra pas aux régimes réels de consommation d'eau sur une période significative de la journée, ce qui entraînera une consommation excessive d'électricité (due à une efficacité moindre dans la plage d'approvisionnement la plus "fréquente" et large), réduira la fiabilité et la durabilité des pompes (dues à l'atteinte fréquente d'au moins 2" de la plage de débit admissible, pour la plupart des pompes - 10 % de la valeur nominale), réduiront le confort de l'approvisionnement en eau (en raison de la fréquence des arrêts et démarrer la fonction). Par conséquent, tout en reconnaissant la validité "externe" des arguments du client, il faut accepter comme un fait la redondance de la plupart des pompes de surpression sur l'intérieur, ce qui conduit à un très faible rendement des unités de pompage. L'utilisation de VFD dans ce cas ne fournit qu'une partie des économies possibles en fonctionnement.

La tendance à utiliser deux PNU de pompage (un - de travail, un - de réserve) se manifeste largement dans la construction de nouveaux logements, car. ni les organismes de conception ni de construction et d'installation ne s'intéressent pratiquement à l'efficacité opérationnelle des équipements d'ingénierie des logements en cours de construction, le principal critère d'optimisation est le prix d'achat tout en garantissant le niveau du paramètre de contrôle (par exemple, débit et pression à un seul dictant indiquer). La plupart des nouveaux bâtiments résidentiels, compte tenu de l'augmentation du nombre d'étages, sont équipés de PNU. La société dirigée par l'auteur ("Promenergo") fournit des PNU à la fois fabriqués par "" et sa propre production basée sur des pompes Grundfos (connues sous le nom de MANS). La statistique des livraisons de Promenergo sur ce segment depuis 4 ans (Tableau 2) permet de constater la prédominance absolue de deux FPU de pompage, notamment parmi les centrales à VFD, qui seront principalement utilisées dans les réseaux d'alimentation en eau potable, et principalement les bâtiments résidentiels.

A notre avis, l'optimisation de la composition du PPU, tant en termes de coûts d'électricité qu'en termes de fiabilité, pose la question de l'augmentation du nombre de pompes en fonctionnement (avec une diminution de l'alimentation de chacune d'entre elles). L'efficacité et la fiabilité ne peuvent être assurées que par une combinaison de contrôle progressif et régulier (de fréquence).

Une analyse de la pratique des systèmes de pompage de surpression, prenant en compte les capacités des pompes modernes et des méthodes de contrôle, tenant compte des moyens limités, a permis de proposer, comme approche méthodologique d'optimisation du PNS (PNU), le concept de modélisation périphérique de l'alimentation en eau dans le cadre de la réduction de l'intensité énergétique et du coût du cycle de vie des équipements de pompage. Des modèles mathématiques ont été développés pour sélectionner rationnellement les paramètres des stations de pompage, en tenant compte de la relation structurelle et de la nature multimodale du fonctionnement des éléments périphériques du système d'approvisionnement en eau. La solution modèle permet de justifier l'approche de choix du nombre de soufflantes dans le PNS, qui est basée sur l'étude de la fonction de coût du cycle de vie en fonction du nombre de soufflantes dans le PNS. Lors de l'étude d'un certain nombre de systèmes d'exploitation utilisant le modèle, il a été constaté que dans la plupart des cas, le nombre optimal de pompes de travail dans le PNS est de 3 à 5 unités (sous réserve de l'utilisation de VFD).

Littérature

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3. Karttunen E. Approvisionnement en eau II : par. du finnois / E. Kartunen ; Association des ingénieurs civils de Finlande RIL g.u. - Saint-Pétersbourg : Nouveau magazine, 2005 - 688 p.

4. Kinebas AK Optimisation de l'approvisionnement en eau dans la zone d'influence de la station de pompage Uritskaya de Saint-Pétersbourg / A.K. Kinébas, M.N. Ipatko, Yu.V. Ruksin et al.//VST. - 2009. - N° 10, partie 2. - p. 12-16.

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7. Nikolaev V. Potentiel d'économie d'énergie à charge variable des compresseurs à palettes/V. Nikolaev//Plomberie. - 2007. - N° 6. - p. 68-73 ; 2008. - N° 1. - p. 72-79.

8. Équipement de pompage industriel. - M. : Grundfos LLC, 2006. - 176 p.

9. Steinmiller O.A. Optimisation des stations de pompage des réseaux d'adduction d'eau au niveau des réseaux départementaux, trimestriels et intra-maison : résumé de la thèse. dis. ... cand. technologie. Sciences / O.A. Steinmiller. - Saint-Pétersbourg : GASU, 2010. - 22 p.

COMMUNICATION RAPIDE

1. Examen analytique des principes fondamentaux de la théorie du pompage, de l'équipement de pompage et de la technologie pour résoudre les problèmes de création et d'augmentation de la pression dans les systèmes d'approvisionnement et de distribution d'eau (WDS).

1.1. Pompes. Classification, paramètres de base et concepts. Le niveau technique des équipements de pompage modernes.

1.1.1. Paramètres de base et classification des pompes.

1.1.2. Équipement de pompage pour augmenter la pression dans l'approvisionnement en eau.,

1.1.3. Un aperçu des innovations et des améliorations des pompes du point de vue de leur pratique d'application.

1.2. Technologie pour l'utilisation de superchargeurs dans SPRV.

1.2.1. Stations de pompage des systèmes d'approvisionnement en eau. Classification.

1.2.2. Schémas généraux et méthodes de régulation du fonctionnement des pompes à pression croissante.

1.2.3. Optimisation des performances du ventilateur : contrôle de la vitesse et synergie.

1.3. Problèmes de mise sous pression dans les réseaux d'alimentation en eau externes et internes.

1.4. Conclusions mais chapitre.

2. Assurer la pression requise dans les réseaux d'alimentation en eau externes et internes. Accroître les composantes du SPRS au niveau des réseaux de district, trimestriels et internes.

2.1. Orientations générales de développement dans la pratique de l'utilisation d'équipements de pompage pour augmenter la pression dans les réseaux d'approvisionnement en eau.

2.2. Problèmes de fourniture de la pression requise dans les réseaux d'approvisionnement en eau.

2.2.1. Brève description du SPRV (sur l'exemple de Saint-Pétersbourg).

2.2.2. Expérience dans la résolution de problèmes de pression croissante au niveau des réseaux de district et trimestriels.

2.2.3. Caractéristiques des problèmes de pression croissante dans les réseaux internes.

2.3. Énoncé du problème d'optimisation des composants de suralimentation

SPRS au niveau des réseaux départementaux, trimestriels et internes.

2.4. Conclusions du chapitre.

3. Modèle mathématique d'optimisation des équipements de pompage au niveau périphérique du SPRS.

3.1. Optimisation statique des paramètres des équipements de pompage au niveau des réseaux départementaux, trimestriels et internes.

3.1.1. Description générale de la structure du réseau d'approvisionnement en eau du district en résolvant des problèmes de synthèse optimale.

3.1.2. Minimisation des coûts énergétiques pour un mode de consommation d'eau.

3.2. Optimisation des paramètres de l'équipement de pompage au niveau périphérique du système d'alimentation en eau lors du changement de mode de consommation d'eau.

3.2.1. Modélisation multimodale dans le problème de la minimisation des coûts énergétiques (approches générales).

3.2.2. Minimisation des coûts énergétiques avec la possibilité de contrôler la vitesse (vitesse des roues) du compresseur.

3.2.3. Minimisation des coûts énergétiques en cas de régulation de fréquence en cascade (contrôle).

3.3. Modèle de simulation pour optimiser les paramètres des équipements de pompage au niveau périphérique du PRS.

3.4. Conclusions du chapitre.

4". Méthodes numériques pour résoudre les problèmes d'optimisation des paramètres des équipements de pompage.

4.1. Données initiales pour résoudre des problèmes de synthèse optimale.

4.1.1. Etude du régime de consommation d'eau par les méthodes d'analyse des séries temporelles.

4.1.2. Détermination de la régularité des séries temporelles de consommation d'eau.

4.1.3. Répartition fréquentielle des coûts et coefficients d'inégale consommation d'eau.

4.2. Représentation analytique des performances des équipements de pompage.

4.2.1. Modélisation des performances des ventilateurs individuels

4.2.2. Identification des performances des surpresseurs dans la composition des stations de pompage.

4.3. Recherche de la fonction objectif optimale.

4.3.1. Recherche optimale à l'aide de méthodes de gradient.

4.3.2. Plan Holland modifié.

4.3.3. Implémentation de l'algorithme d'optimisation sur un ordinateur.

4.4. Conclusions du chapitre.

5. Efficacité comparative des composants de renforcement du PDS basée sur l'évaluation du coût du cycle de vie en utilisant le MIC pour la mesure des paramètres).

5.1. Méthodologie d'évaluation de l'efficacité comparative des composants de renforcement dans les zones périphériques du SPWS.

5.1.1. Coût du cycle de vie des équipements de pompage.

5.1.2. Critère de minimisation des coûts totaux actualisés pour évaluer l'efficacité des composantes incrémentales du PDS.

5.1.3. Fonction objective du modèle express d'optimisation des paramètres des équipements de pompage au niveau périphérique du PDS.

5.2. Optimisation des composants élévateurs dans les sections périphériques du système d'approvisionnement en eau lors de la reconstruction et de la modernisation.

5.2.1. Système de contrôle de l'alimentation en eau à l'aide d'un complexe de mesure mobile MIK.

5.2.2. Expertise des résultats de la mesure des paramètres de l'équipement de pompage du PNS à l'aide du MIC.

5.2.3. Modèle de simulation du coût du cycle de vie des équipements de pompage PNS basé sur des données d'audit paramétriques.

5.3. Problèmes organisationnels de mise en œuvre des solutions d'optimisation (dispositions finales).

5.4. Conclusions du chapitre.

Liste recommandée de thèses

Méthodes d'économie d'énergie pour sélectionner les paramètres et optimiser le contrôle d'un groupe de soufflantes à palettes dans des processus technologiques non stationnaires 2008, docteur en sciences techniques Nikolaev, Valentin Georgievich
Méthodes d'économie d'énergie pour contrôler les modes de fonctionnement des unités de pompage des systèmes d'approvisionnement en eau et d'assainissement 2010, docteur en sciences techniques Nikolaev, Valentin Georgievich
Améliorer les méthodes de calcul des systèmes d'approvisionnement et de distribution d'eau dans des conditions d'information initiale multimodale et incomplète 2005, docteur en sciences techniques Karambirov, Sergey Nikolaevich
Contrôle automatique des flux de matériaux dans les systèmes de support de vie d'ingénierie 1999, candidat des sciences techniques Abdulkhanov, Nail Nazimovich
Développement de modèles de diagnostic fonctionnels et structurels pour l'optimisation des systèmes d'approvisionnement et de distribution d'eau 2006, candidat des sciences techniques Selivanov, Andrey Sergeevich

Introduction à la thèse (partie du résumé) sur le thème "Optimisation des stations de pompage des systèmes d'approvisionnement en eau au niveau des réseaux de district, trimestriels et intra-maison"

Une contribution significative au développement du sujet a été apportée par des scientifiques nationaux: N.N. Abramov, M.M. Andriyashev, A.G. Evdokimov, Yu.A. P. Merenkov, L. F. Moshnin, E. A. Preger, S. V. Sumarokov, A. D. Tevyashev, V. L. Khasilev, P. D. Khorunzhiy, F. A. Shevelev et autres

La combinaison de ces facteurs est la base pour définir la tâche de détermination des paramètres optimaux du PNS dans les limites existantes des pressions d'entrée, dans des conditions d'incertitude et de débits réels inégaux. Lors de la résolution du problème, les questions se posent de combiner le fonctionnement séquentiel des groupes de pompes et le fonctionnement parallèle des pompes combinées au sein du même groupe, ainsi que la combinaison optimale du fonctionnement des pompes connectées en parallèle avec variateur de fréquence (VFD) et, finalement, la sélection de l'équipement qui fournit les paramètres requis d'un système d'approvisionnement en eau particulier. Les changements importants intervenus ces dernières années dans les approches de sélection des équipements de pompage doivent être pris en compte - à la fois en termes d'élimination de la redondance et en termes de niveau technique des équipements disponibles.

La pertinence des questions examinées dans la thèse est déterminée par l'importance accrue que, dans les conditions modernes, les entités économiques nationales et la société dans son ensemble attachent au problème de l'efficacité énergétique. La nécessité urgente de résoudre ce problème est inscrite dans la loi fédérale de la Fédération de Russie du 23 novembre 2009 n ° 261-FZ "sur les économies d'énergie et l'augmentation de l'efficacité énergétique et sur les modifications de certains actes législatifs de la Fédération de Russie".

Les coûts de fonctionnement du SPRS constituent une part importante du coût de l'approvisionnement en eau, qui continue d'augmenter en raison de la croissance des tarifs de l'électricité. Afin de réduire l'intensité énergétique, une grande importance est attachée à l'optimisation du PRS. Selon des estimations faisant autorité, de 30% à 50% des coûts énergétiques des systèmes de pompage peuvent être réduits en changeant l'équipement de pompage et les méthodes de contrôle.

Il apparaît donc pertinent d'améliorer les approches méthodologiques, de développer des modèles et une aide à la décision globale permettant d'optimiser les paramètres des équipements d'injection des tronçons périphériques du réseau, y compris dans la préparation des projets. La répartition de la pression requise entre les unités de pompage, ainsi que la détermination au sein des nœuds, du nombre et du type optimaux d'unités de pompage, compte tenu du débit calculé, fourniront une analyse des options pour le réseau périphérique. Les résultats obtenus peuvent être intégrés au problème d'optimisation du PDS dans son ensemble.

Le but du travail est d'étudier et de développer des solutions optimales lors du choix d'équipements de pompage de surpression pour les sections périphériques du système d'approvisionnement en eau dans le processus de préparation de la reconstruction et de la construction, y compris un soutien méthodologique, mathématique et technique (diagnostic). Pour atteindre l'objectif, les tâches suivantes ont été résolues dans le travail : analyse de la pratique dans le domaine des systèmes de pompage de surpression, en tenant compte des capacités des pompes modernes et des méthodes de contrôle, une combinaison de fonctionnement séquentiel et parallèle avec VFD ; détermination d'une approche méthodologique (concept) pour optimiser les équipements de pompage de surpression du SPRV dans des conditions de ressources limitées ; développement de modèles mathématiques formalisant le problème du choix des équipements de pompage des tronçons périphériques du réseau d'adduction d'eau ; analyse et développement d'algorithmes pour les méthodes numériques pour l'étude des modèles mathématiques proposés dans la thèse; développement et mise en œuvre pratique d'un mécanisme de collecte de données initiales pour résoudre les problèmes de reconstruction et de conception de nouveaux PNS; mise en œuvre d'un modèle de simulation pour la formation du coût du cycle de vie pour l'option considérée de l'équipement PNS.

Des algorithmes spéciaux pour la recherche d'extrema de fonctions de nombreuses variables basés sur des méthodes de gradient et aléatoires ont été développés pour étudier les configurations optimales du NS dans les zones périphériques.

La méthodologie de choix de l'option optimale pour l'équipement de pompage PNS est déterminée sur la base d'une modélisation de simulation du coût du cycle de vie.

Signification pratique et mise en œuvre des résultats des travaux. Des recommandations sont données sur le choix du type de pompes pour les installations de surpression et les PNS sur la base d'une classification mise à jour des équipements de pompage modernes pour augmenter la pression dans les systèmes d'approvisionnement en eau, en tenant compte de la division taxonométrique, des caractéristiques opérationnelles, de conception et technologiques.

Un outil opérationnel spécial de collecte et d'évaluation des données initiales (MIC) a été développé, qui est utilisé pour étudier les systèmes d'approvisionnement en eau existants en vue de leur reconstruction.

Des recommandations ont été élaborées sur l'examen des systèmes d'alimentation en eau de surpression existants utilisant le MIC et le choix d'équipements pour le PNS (choix d'une solution de conception) à partir de stations de pompage automatique de petite taille (MANS).

Les résultats de la R&D ont été mis en œuvre dans un certain nombre d'installations publiques d'approvisionnement en eau, y compris PNS et MANS dans des immeubles de grande hauteur.

1 : REVUE ANALYTIQUE DES BASES DE LA THÉORIE DE POMPAGE, DE L'ÉQUIPEMENT D'INJECTION ET DE LA TECHNOLOGIE POUR RÉSOUDRE LES PROBLÈMES DE CRÉATION ET D'AUGMENTATION DE LA HAUTEUR DANS LES SYSTÈMES D'APPROVISIONNEMENT ET DE DISTRIBUTION D'EAU (WSS)

La partie la plus complexe et la plus coûteuse des systèmes d'approvisionnement en eau modernes est le système d'approvisionnement en eau, qui se compose de nombreux éléments en interaction hydraulique. Il est donc naturel qu'au cours du dernier quart de siècle des développements significatifs aient eu lieu dans ce domaine et que des changements importants se soient produits, tant dans< плане конструктивного совершенствования насосной техники, так и в плане развития технологии создания и повышения напора.

Thèses similaires dans la spécialité "Approvisionnement en eau, assainissement, systèmes de construction pour la protection des ressources en eau", code 05.23.04 VAK

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Régulation économe en énergie du mode de fonctionnement des principales installations de drainage des mines et des mines au moyen d'un entraînement électrique 2010, candidat des sciences techniques Bochenkov, Dmitry Aleksandrovich

Conclusion de la thèse sur le thème "Approvisionnement en eau, assainissement, systèmes de construction pour la protection des ressources en eau", Steinmiller, Oleg Adolfovich

CONCLUSION GÉNÉRALE

1. Les innovations techniques dans le domaine des équipements de pompage ont créé les conditions de changements qui affectent les pratiques d'exploitation en termes de fiabilité et d'économies d'énergie. D'autre part, la conjonction d'un certain nombre de facteurs (l'état des réseaux et des équipements, le développement territorial et en hauteur des villes) a conduit à la nécessité d'une nouvelle approche de la reconstruction et du développement des systèmes d'approvisionnement en eau. L'analyse des publications et l'expérience pratique accumulée sont devenues la base pour définir la tâche de déterminer les paramètres optimaux de l'équipement de pompage de surpression.

2. Le concept de modélisation périphérique est proposé comme un développement de l'idée de redistribution de la charge entre les parties principale et de distribution du système afin de minimiser les pertes hors production et les coûts énergétiques. La stabilisation de la surpression aux extrémités du réseau d'approvisionnement en eau réduira l'intensité énergétique du système d'approvisionnement en eau.

3. Des modèles d'optimisation sont proposés pour le choix rationnel des équipements de pompage de surpression pour les tronçons périphériques du réseau avec l'implication du CHC. La méthodologie développée prend en compte la nature multimodale du fonctionnement, les méthodes de contrôle du fonctionnement des soufflantes et leur disposition dans la composition du NS, l'interaction des éléments individuels du système, en tenant compte de la rétroaction, ainsi qu'un variété de fonctions cibles qui reflètent l'efficacité énergétique du système ou son attrait pour l'investissement.

4. L'étude des modèles d'optimisation et la vérification des résultats de simulation du fonctionnement des systèmes de pompage de suralimentation ont permis d'étayer théoriquement l'approche de choix du nombre et des paramètres des surpresseurs dans la composition des PNS (unités de pompage) basée sur le principe de la minimisation de la coût actualisé du cycle de vie (LIC) de l'équipement de pompage. Une étude a été réalisée sur la dépendance de la fonction LCSI des groupes de pompage sur le nombre de soufflantes.

5. Des algorithmes spéciaux pour la recherche d'extrema de fonctions de nombreuses variables ont été développés pour résoudre de vrais problèmes d'optimisation des stations de pompage dans les zones périphériques, combinant les caractéristiques des approches gradient et stochastique pour étudier les espaces de recherche. Un algorithme basé sur une modification du plan reproducteur de Hollande permet de résoudre les problèmes considérés sans introduire d'hypothèses simplificatrices et en remplaçant le caractère discret de l'espace solutions possiblesà continu.

6. Un MIC a été créé pour diagnostiquer les systèmes de pompage de surpression existants, breveté dans un modèle d'utilité (n ° 81817), qui fournit l'exhaustivité et la fiabilité nécessaires des données initiales pour résoudre les problèmes de synthèse optimale des éléments du PRS. Des recommandations ont été élaborées pour l'inspection des systèmes d'alimentation en eau de surpression existants à l'aide de MIC.

7. Une technique a été développée pour choisir la variante optimale de l'équipement de pompage pour le PNS sur la base de la simulation LCCB. Une combinaison d'approches méthodologiques, mathématiques et techniques de travail vous permet de rechercher une solution et d'effectuer une évaluation comparative des compresseurs existants et nouveaux en termes d'efficacité, de calculer la période de récupération des investissements.

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1 APPROUVÉ par le Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 0 an.

2 CONTENU 1. Buts et objectifs de l'étude de la discipline But de l'enseignement de la discipline Tâches de l'étude de la discipline Communication interdisciplinaire Exigences pour les résultats de la maîtrise de la discipline Volume de la discipline et types de travail pédagogique Contenu de la discipline Sections de la discipline et types de cours en heures (plan de cours thématique) Contenu des sections et des sujets du cours magistral Cours pratiques Études de laboratoire Travail indépendant Matériel pédagogique et méthodologique sur la discipline Littérature de base et complémentaire, ressources d'information Liste des aides visuelles et autres, des lignes directrices et du matériel pour l'enseignement technique aides pédagogiques Matériel de test et de mesure... 11

3 1.1. Le but de l'enseignement de la discipline 1. Les buts et objectifs de l'étude de la discipline de la formation de connaissances sur les principaux types de pompes, compresseurs, équipement technologique; formation de compétences dans la conception, la construction et l'exploitation de stations de pompage et de soufflage, de systèmes d'approvisionnement en eau et d'assainissement. 1.. Tâches d'étude de la discipline préparation des bacheliers pour la conception, la production et la technologie, activité scientifique et exploitation des stations de pompage et de soufflage des réseaux d'adduction d'eau et d'assainissement Communication interdisciplinaire La discipline « Pompes et stations de pompage » fait référence à la partie variable du cycle professionnel. Profil "Approvisionnement en eau et assainissement", la partie principale. La discipline "Stations de pompage et de soufflage" s'appuie sur les connaissances acquises lors du développement des disciplines : "Mathématiques", "Physique", "Hydraulique", "Mécanique théorique", "Architecture", "Dessin", "Résistance des matériaux" , « Matériaux de construction », « Géodésie de l'ingénierie », « Génie électrique ». Exigences relatives aux connaissances, aptitudes et compétences d'entrée des étudiants. L'étudiant doit : Savoir : de base événements historiques, fondamentaux du système juridique, documents réglementaires et techniques dans le domaine de l'activité professionnelle; lois fondamentales des mathématiques supérieures, de la chimie, de la physique, de l'hydraulique, de l'électrotechnique, de la mécanique théorique, de la résistance des matériaux ; Être capable de : acquérir de manière autonome des connaissances supplémentaires dans la littérature pédagogique et de référence ; appliquer les connaissances acquises dans l'étude des disciplines précédentes; utiliser un ordinateur personnel ; Posséder : les compétences nécessaires pour résoudre des problèmes mathématiques ; méthodes de recherche graphique-analytique; méthodes de définition et de résolution de problèmes d'ingénierie. Disciplines pour lesquelles la discipline « Pompes et stations de pompage » est la précédente : disciplines du profil : « Réseaux d'adduction d'eau », « Réseaux d'assainissement », « Installations de traitement et de prise d'eau », « Élimination et épuration des eaux Eaux usées", "Équipement sanitaire des bâtiments et des structures", "Approvisionnement en chaleur et en gaz avec les bases de l'ingénierie thermique", "Fondamentaux de l'approvisionnement en eau et de l'assainissement industriels", "Fondamentaux de l'assainissement industriel", "Fonctionnement des structures d'approvisionnement en eau et d'assainissement systèmes », « Reconstruction des structures des systèmes d'approvisionnement en eau et d'assainissement » .

4 1.4. Exigences pour les résultats de la maîtrise de la discipline Le processus d'étude de la discipline "Chauffage" vise la formation des compétences suivantes: possession d'une culture de pensée, capacité à généraliser, analyser, percevoir des informations, se fixer un objectif et choisir des moyens pour y parvenir (OK-1); la capacité de construire logiquement correctement, raisonnablement et clairement un discours oral et écrit (OK-); la capacité d'utiliser des documents juridiques réglementaires dans leurs activités (OK-5); utiliser les lois fondamentales des sciences naturelles dans les activités professionnelles, appliquer des méthodes analyse mathematique et modélisation, recherche théorique et expérimentale (PC-1); la capacité d'identifier l'essence des sciences naturelles des problèmes qui se posent au cours de l'activité professionnelle, de les impliquer dans la solution de l'appareil physique et mathématique approprié (PC-); possession des principales méthodes, méthodes et moyens d'obtention, de stockage, de traitement de l'information, compétences pour travailler avec un ordinateur comme moyen de gestion de l'information (PC-5); connaissances cadre réglementaire dans le domaine des études d'ingénierie, principes de conception des bâtiments, des structures, des systèmes et équipements d'ingénierie, de la planification et du développement des zones peuplées (PC-9); possession de méthodes pour effectuer des relevés d'ingénierie, de la technologie pour la conception de pièces et de structures conformément aux termes de référence à l'aide de progiciels standards de calcul appliqué et de graphisme (PC-10); la capacité de mener une étude de faisabilité préliminaire des calculs de conception, d'élaborer la documentation technique de conception et de travail, de rédiger les travaux de conception terminés, de surveiller la conformité des projets développés et de la documentation technique avec la mission, les normes, les spécifications et autres documents réglementaires (PC-11) ; maîtrise de la technologie, des méthodes de mise au point et de développement des procédés technologiques industrie de construction, production matériaux de construction, produits et structures, machines et équipements (PC-1); la capacité de préparer une documentation sur la gestion de la qualité et les méthodes standard de contrôle de la qualité des processus technologiques sur les sites de production, l'organisation des lieux de travail, leur équipement technique, le placement de l'équipement technologique, de surveiller le respect de la discipline technologique et de la sécurité environnementale (PC-13); connaissance de l'information scientifique et technique, expérience nationale et étrangère dans le domaine d'activité (PC-17); possession de modélisation mathématique basée sur des packages standard d'automatisation de la conception et de la recherche, méthodes de mise en place et de conduite d'expériences selon des méthodes spécifiées (PC-18); la capacité de rédiger des rapports sur les travaux effectués, de participer à la mise en œuvre des résultats de la recherche et des développements pratiques (PC-19); connaissance des règles et de la technologie d'installation, de réglage, d'essai et de mise en service des structures, des systèmes d'ingénierie et des équipements des chantiers de construction, des échantillons de produits fabriqués par l'entreprise (PK-0); possession de méthodes d'essais expérimentaux d'équipements et de support technologique (PC-1). À la suite de la maîtrise de la discipline, l'étudiant doit : Connaître : les types et conceptions des principaux équipements des stations de pompage et de soufflage ; types et conceptions de structures de stations de pompage et de soufflage;

5 bases de la conception et de la construction des stations de pompage et de soufflage. Être capable de: il est raisonnable de prendre des décisions de conception sur la composition de l'équipement technologique des stations de pompage et de soufflage en tant qu'éléments d'un système pour lequel les exigences des consommateurs sont fixées pour la fiabilité et les conditions de l'eau, de l'alimentation en air et des modes de fonctionnement. Posséder: les compétences d'installation, de construction et d'exploitation des principaux équipements et installations technologiques des stations de pompage et de soufflage.

6. Le volume de la discipline et les types de travail d'étude Type de travail d'étude Unités de crédit totales (heures) Intensité de travail totale de la discipline 68 Cours en classe: 40 cours magistraux 0 cours pratiques (PT) 0 cours de séminaire (SZ) - travaux de laboratoire (LR) - autres types d'études en présentiel - épreuve de contrôle intermédiaire Travail autonome : 8 étude du cours théorique (TO) - projet de cours - implantation et travail graphique (RGR) - résumé 8 tâches - devoirs autres types de travaux autonomes - Type d'épreuve de contrôle intermédiaire (test , examen) test

7 3. Le contenu de la discipline 3.1. Sections de la discipline et types de cours en heures (plan de cours thématique) p / p Modules et sections de la discipline Pompes Objectif, principe de fonctionnement et portée des pompes de différents types Processus de fonctionnement des pompes à palettes Caractéristiques du fonctionnement des pompes à palettes, exploitation conjointe de pompes et de réseaux 4. Conceptions de pompes utilisées pour l'approvisionnement en eau et l'assainissement Stations de pompage Types de stations de pompage pour les systèmes d'approvisionnement en eau et d'assainissement Stations de pompage d'approvisionnement en eau Stations de pompage pour les systèmes d'assainissement Cours, unités de crédit (heures) PZ ou SZ, crédit unités (heures) LR, unités de crédit (heures) Self. travail, unités de crédit (heures) Compétences mises en œuvre PC-1, PC-5, PC-9, PC-10, PC-11, PC-1 PC-13, PC-17, PC-18, PC-19, PC- 0, PC PC-1, PC-5, PC-9, PC-10, PC-11, PC PC-13, PC-17, PC-18, PC-19, PC-0, PC-1 Contenu total de sections et sujets du cours magistral sujets du cours magistral Contenu du cours Nombre d'heures (unités de crédit) Travail indépendant Paramètres de base et classification Étude des pompes théoriques. Avantages et inconvénients du cours. Étude du résumé 1 de pompes de différents types. Plans de cours. Travailler avec l'appareil et le principe de fonctionnement de la littérature spécialisée. pompes à palettes, pompes à friction, préparation pour les pompes volumétriques actuelles. certification (RSE). Pression et tête développées par 1 pompe centrifuge. Puissance et efficacité de la pompe. Même

8 Cinématique du mouvement des fluides dans les corps de travail d'une pompe centrifuge. Équation de base d'une pompe centrifuge. Ressemblance de 1 pompes. Formules de conversion et même facteur de vitesse. Hauteur d'aspiration de la pompe. Cavitation dans les pompes. Hauteurs d'aspiration admissibles. 4 Caractéristiques des pompes centrifuges. Façons d'obtenir 1 caractéristiques. Joint La même caractéristique du fonctionnement de la pompe et du pipeline. Test de la pompe. 5 Fonctionnement des pompes en parallèle et en série 1. Conceptions de pompes : centrifuges, axiales, diagonales, forées, vortex. Volumétrique et pompes à vis. Le même 6 Classification et types de stations de pompage Mise en place de stations d'écriture. La composition de l'équipement et travail de contrôle locaux pour le pompage et les soufflantes (résumé). gares. sept Caractéristiques spécifiques stations de pompage d'eau. L'étude du cours théorique. Elaboration du résumé Les principales solutions constructives du cours. Travail à partir des bâtiments des stations de pompage. Nomination par littérature spéciale .. et caractéristiques de conception des stations de pompage -1er et -ème ascenseur. Préparation à la certification actuelle (CSR Classification des stations de pompage des systèmes d'égouts. Schémas de l'appareil, objectif. Caractéristiques de conception des stations de pompage des systèmes d'égouts. Détermination de la capacité des réservoirs de réception. Placement des unités de pompage. Caractéristiques de la construction du pompage stations d'assainissement Fonctionnement des soufflantes et stations de pompage Indicateurs technico-économiques des stations de pompage Total : 0 Test écrit (résumé) Idem Idem

9 3.3. Cours pratiques p/n de la section discipline Nom des cours pratiques Volume en heures Nomination et caractéristiques techniques des pompes Classification et caractéristiques des pompes. Travail partie 1 1 caractéristiques des pompes. Caractéristiques stables et instables des pompes. Caractéristiques douces, normales, fortement décroissantes. Détermination de la pente de la caractéristique. Fonctionnement conjoint des pompes et des canalisations Construire une caractéristique commune du fonctionnement des pompes et 1 canalisations. Caractéristique graphique Pipeline Q-H. Construction de la caractéristique Q-H réduite d'une pompe centrifuge. Détermination du point de fonctionnement de la pompe dans le système de tuyauterie. Modifications des caractéristiques énergétiques d'une pompe centrifuge 3 1 avec modification du diamètre et de la vitesse de la roue de la pompe Champs de travail des caractéristiques Q-H de la pompe. Formules de calcul. 4 1 Détermination de la hauteur d'aspiration géométrique de la pompe (partie 1) Détermination de la hauteur d'aspiration géométrique de la pompe lorsque la pompe est installée au-dessus du niveau de liquide dans le réservoir récepteur, en dessous du niveau de liquide dans le réservoir récepteur (la pompe est installée sous le remplissage), dans le cas où le liquide dans le réservoir de réception est en surpression. 5 1 Détermination de la hauteur d'aspiration géométrique de la pompe (h) Détermination de la hauteur d'aspiration géométrique de la pompe en tenant compte du repère géodésique de l'installation de la pompe et en tenant compte de la température de l'eau pompée. Sélection des équipements principaux des stations de pompage d'eau 67 Calcul de l'alimentation de la station de pompage du ème ascenseur selon les courbes de consommation d'eau pas à pas et intégrale. Influence de la capacité de 4 réservoirs de régulation de pression sur le mode de fonctionnement de la station de pompage. Détermination de la pression calculée de la station de pompage et du nombre de pompes de travail et de secours. 7 Mode de fonctionnement de la station de pompage des eaux usées Calcul du débit et de la pression de la station de pompage et de la capacité du réservoir récepteur. Choix des unités de travail et de réserve. Construction d'un graphique d'afflux et de pompage horaires, calcul de la fréquence de mise en marche des pompes en fonction de la capacité du réservoir de réception. Détermination de la marque de l'axe de la pompe sous la condition de son fonctionnement sans cavitation 8. Détermination de la marque de l'axe de la pompe. Vérification de la réserve de cavitation. 9 Voyage d'étude aux stations de pompage Total : 0

10 3.4. Cours de laboratoire p / p section de la discipline travail de laboratoire Volume en heures 3.5. Travail indépendant Pour que les étudiants acquièrent des compétences pratiques dans le choix d'équipements spéciaux hydromécaniques et la conception de structures de pompage d'eau, il est prévu de réaliser un projet de cours. Le résultat d'un travail indépendant est la rédaction d'un résumé. Ce type de travail dure 8 heures. L'organisation du travail indépendant est réalisée conformément au calendrier du processus éducatif et du travail indépendant des étudiants.

11 4. Matériel pédagogique et méthodique sur la discipline 4.1. Littérature de base et complémentaire, sources d'information a) Littérature de base 1. Karelin V.Ya., Minaev A.V. Pompes et stations de pompage. M.: LLC "Bastet", Shevelev F.A., Shevelev A.F. Tableaux de calcul hydraulique des conduites d'eau. M. : Bastet LLC, Lukinykh A.A., Lukinykh N.A. Tableaux pour le calcul hydraulique des réseaux d'égouts et des siphons selon la formule d'acad. N.N. Pavlovsky. M.: LLC "Bastet", Conception d'une station de pompage d'égout: manuel / b.m. Grishin, M.V. Bikunova, Sarantsev V.A., Titov E.A., Kochergin A.S. Penza : PGUAS, 01. b) littérature complémentaire 1. Somov M.A., Zhurba M.G. Approvisionnement en eau. Moscou : Stroyizdat, Voronov Yu.V., Yakovlev S.Ya. Évacuation de l'eau et traitement des eaux usées. Moscou: Maison d'édition DIA, Manuel du constructeur. Installation de systèmes externes d'alimentation en eau et d'assainissement. / éd. A.K. Pereshivkina/. Moscou : Stroyizdat, approvisionnement en eau et assainissement. Réseaux et structures externes. Éd. Repina B.N. M. : Maison d'édition ASV, 013. c) Logiciel 1. un ensemble de tests électroniques 170 questions ;. cours magistraux électroniques "Stations de pompage et de soufflage" ; 3. Programmez AUTOCAD, RAUCAD, MAGICAD ; d) bases de données, informations et références moteurs de recherche 4. catalogues électroniques de pompes ; 5. échantillons projets standards stations de pompage; 6. Moteurs de recherche : YANDEX, MAIL, GOOGLE, etc. 7. Sites Internet : etc. base technique discipline comprend: un laboratoire avec un support pour les travaux de laboratoire, équipé de l'instrumentation, de l'équipement et des unités de pompage nécessaires. cours d'informatique pour effectuer des travaux de laboratoire à l'aide de simulateurs Matériel d'essai et de mesure Matériel d'essai et de mesure: une liste de questions pour l'examen et des billets d'examen. Un exemple de tâches de test typiques pour la discipline « Pompes et stations de pompage » : 1. Que prend en compte le facteur d'efficacité ? a) le degré de fiabilité de la pompe ; b) tous types de pertes liées à la conversion par la pompe de l'énergie mécanique du moteur en énergie d'un fluide en mouvement ; c) les pertes dues au débordement de l'eau à travers les interstices entre le carter et la roue. La bonne réponse est b. Quelle est la tête de pompe ? a) le travail effectué par la pompe par unité de temps ; b) augmentation de l'énergie spécifique du liquide dans la zone allant de l'entrée de la pompe à la sortie de celle-ci ; c) l'énergie spécifique du liquide à la sortie de la pompe.

12 Bonne réponse b. 3. La tête de pompe est mesurée a) en mètres de la colonne de liquide pompée par la pompe, m ; b) en m 3 / s; c) en m 3. La bonne réponse est a. 4. Quel est le débit volumétrique de la pompe ? a) le volume de liquide fourni par la pompe par unité de temps ; b) la masse de fluide pompée par la pompe par unité de temps ; c) le poids du liquide pompé par unité de temps. Bonne réponse A. 5. Quelles pompes appartiennent au groupe dynamique ? a) pompes centrifuges ; b) pompes à pistons ; c) pompes à piston. Bonne réponse A. 6. Quelles pompes appartiennent au groupe à déplacement positif ? a) centrifuge ; b) tourbillon ; c) piston. Bonne réponse C. 7. Le fonctionnement de quelles pompes est basé sur le principe général de l'interaction de la force des aubes de la roue avec le flux du liquide pompé qui les entoure ? a) diaphragmatique ; b) piston ; c) centrifuge, axial, diagonal. Bonne réponse C. 8. Le corps de travail principal d'une pompe centrifuge ? a) turbine b) arbre ; c) corps de pompe. Bonne réponse A. 9. Sous l'influence de quelle force le liquide est-il éjecté de la roue d'une pompe centrifuge ? a) sous l'influence de la gravité ; b) sous l'action de la force centrifuge ; c) sous l'influence de la force de Cariolis. Bonne réponse b. 10. Selon la disposition de l'unité de pompage (emplacement de l'arbre), les pompes centrifuges sont divisées en a) à un étage et à plusieurs étages ; b) avec alimentation unilatérale et alimentation bilatérale ; c) horizontale et verticale. Bonne réponse C.

Direction de la préparation PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline B3.V.DV.3. "Pompes et stations de pompage" (index et nom de la discipline conformément à la norme fédérale d'enseignement de l'enseignement professionnel supérieur et au programme) 08.03.01 Construction (code et nom

APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 0 an PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Eau et assainissement (nom de la discipline selon le cursus) Programme de recyclage

APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 20 PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Reconstruction des réseaux d'adduction d'eau et d'assainissement (nom de la discipline selon le cursus) Programme

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APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 0 PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Equipement sanitaire des bâtiments (nom de la discipline conformément au cursus) Programme de reconversion

EXEMPLE DE PROGRAMME DU MODULE INGENIERIE SYSTEMES DES BATIMENTS ET STRUCTURES (TGV, VIV, GENIE ELECTRIQUE GENERALE ET ALIMENTATION, ET TRANSPORT VERTICAL) Recommandé pour la direction de préparation de la spécialité 270800

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PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline B3.V.DV.1.2 "Fondamentaux de l'approvisionnement en eau et de l'assainissement des établissements" (index et nom de la discipline conformément à la norme fédérale d'enseignement de l'enseignement professionnel supérieur et au programme) Direction de la préparation 08.03.01

APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 0 an PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Métrologie, normalisation et certification (nom de la discipline selon le cursus) Programme de reconversion

APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 20 PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Distribution de chaleur et de gaz et ventilation (nom de la discipline selon le cursus) Programme de reconversion

APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 20 PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Sécurité des bâtiments et ouvrages en conditions naturelles et naturalo-technogènes difficiles (nom de la discipline selon

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APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 20 PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Chauffage urbain (nom de la discipline selon le cursus) Programme de reconversion

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PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline B3.V.DV.2.2 "Exploitation des systèmes et installations d'approvisionnement en eau et d'assainissement" (index et nom de la discipline conformément à la norme fédérale d'enseignement de l'enseignement professionnel supérieur et au programme) Direction de la formation

2 Approbation du PAR pour exécution au cours de la prochaine année universitaire

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Ministère de l'Éducation et des Sciences du R oblast d'A strakhan A O U A O V P O A S trakhan S r a k h a n i n g e n i n e r n i o n i s t o r i t e l in s t i t u t » TRAVAIL

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APPROUVÉ Vice-recteur aux affaires académiques S.A. Boldyrev 20 PROGRAMME DE TRAVAIL de la discipline Géodésie de l'ingénieur (nom de la discipline selon le cursus) Programme de reconversion Institut/Faculté

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avril 2001

Dans l'une des publications ("Logement et services communaux", N 3/2001), qui traitait de questions l'efficacité économique l'introduction des technologies de l'information dans les entreprises du réseau d'ingénierie, nous avons brièvement évoqué l'optimisation de la gestion opérationnelle des stations de pompage et la régulation des réserves d'eau dans les réservoirs. En particulier, il a été noté que dans la structure du coût de l'approvisionnement en eau, la part du lion revient à l'électricité, et la réduction des coûts en optimisant les modes de fonctionnement des unités de pompage permet d'obtenir des économies très importantes. Le but de cet article est de couvrir cette question plus en détail.

Le problème de l'optimisation de la gestion des régimes d'approvisionnement en eau comporte plusieurs composants, dont chacun est assez isolé et peut donner un bon effet économique, et lorsqu'ils sont considérés ensemble, ils sont capables d'amener le processus technologique à un niveau qualitativement nouveau. Considérons ces composants.

Gestion des unités de pompage. Il existe plusieurs types de contrôle de débit qui sont utilisés dans la pratique : allumer/éteindre des groupes de pompes et des unités individuelles (contrôle discret) ; étranglement et recirculation du flux ; l'utilisation d'un entraînement électrique à vitesse variable. Chaque unité de pompage a sa propre caractéristique débit-pression réelle, . dont chaque point correspond à une valeur passeport de la consommation électrique du moteur électrique. C'est le choix d'une combinaison d'unités de pompage en fonctionnement et de mode de régulation, en fonction des caractéristiques hydrauliques du réseau et des débits requis, qui détermine la position du point de fonctionnement courant, et, par conséquent, la valeur courante de la consommation électrique de chaque unité et de l'ensemble de la station de pompage dans son ensemble. Par conséquent, le critère d'optimisation est d'assurer le mode de fonctionnement spécifié de la station de pompage en termes de débits et de pressions à la consommation d'énergie la plus faible possible, en tenant compte de toutes les méthodes de contrôle disponibles. Il y a deux problèmes principaux : l'identification et le "recalcul" caractéristiques réelles unités de pompage (en règle générale, elles ne correspondent pas aux unités de passeport et, de plus, elles changent avec le temps en raison de l'usure naturelle), ainsi que le calcul et la construction de la caractéristique globale «débit-pression-puissance» pour un groupe de pompes en fonctionnement selon les caractéristiques connues de chacune d'elles. Ces deux problèmes peuvent être facilement résolus s'il existe des instruments de mesure pour effectuer de temps en temps des tests grandeur nature des unités de pompage, ainsi que des logiciels informatiques appropriés. En soi, l'optimisation de la régulation ne pose pas de difficultés fondamentales - des méthodes et des algorithmes pour résoudre de tels problèmes sont développés depuis longtemps et testés dans la pratique, il suffit de connaître et de pouvoir appliquer ces méthodes. Le résultat de la résolution du problème d'optimisation à chaque instant spécifique est le développement de recommandations pour la mise en œuvre d'un tel ensemble d'actions de contrôle (allumer / éteindre les unités, changer la position de la vanne d'étranglement, changer la vitesse du moteur électrique moteurs), qui traduit le point de fonctionnement actuel des caractéristiques globales de la station de pompage à une valeur qui correspond au minimum de la consommation d'énergie électrique réalisable des entraînements de la pompe. Avec la disponibilité de moyens techniques de télémétrie et de télécommande, ces actions de contrôle optimales peuvent être effectuées automatiquement, avec un certain intervalle de temps spécifié. En l'absence de moyens de télécontrôle reçus de Programme d'ordinateur les recommandations sont réalisées par le dispatching du personnel en mode "manuel" habituel, et l'optimisation proprement dite est effectuée chaque fois que les paramètres de fonctionnement requis changent de manière significative. Un effet secondaire bénéfique dans ce cas est la conservation et la possibilité d'analyser le journal électronique des valeurs des paramètres de fonctionnement de la station de pompage et de "l'historique" des actions de contrôle.

Gestion des réserves d'eau dans les réservoirs sur la base de données statistiques et de prévisions de consommation d'eau. Les spécialistes de notre société ont créé un modèle mathématique unique pour prédire la consommation d'eau sur la base des données accumulées sur l'approvisionnement et les niveaux d'eau dans les réservoirs. Le « point culminant » du modèle est un compte rendu particulier des jours dits « irréguliers », dont la description « ne rentre pas » dans le cadre des séries temporelles calendaires habituelles. Leur particularité réside dans le fait qu'elles se répètent d'année en année, tombant à chaque fois sur des jours de la semaine différents (fériés officiels et non officiels et transferts de jours ouvrables liés), voire sur des semaines et des mois différents (notamment les fêtes religieuses , comme Pâques). Le modèle de prévision mathématique prend également en compte les données météorologiques et certains autres facteurs qui affectent de manière significative la consommation d'eau. (Les répartiteurs connaissent l'effet "Stirlitz", qui est apparu pour la première fois lors de la première du film "Seventeen Moments of Spring", lorsque pendant les heures de la manifestation à la télévision, la consommation d'eau dans les villes est tombée à presque zéro, alors que généralement le soir il y a un pic de consommation d'eau - au lieu de "laver - laver" les gens se sont assis devant les téléviseurs sans lever les yeux. En conséquence, à certains endroits, il y a eu des débordements de réservoirs avec inondation des territoires adjacents). La base pour résoudre le problème de la prévision de la consommation d'eau est une archive à long terme de données de mesure horaires, pour l'accumulation desquelles un journal informatique automatisé spécial est fourni. Les données de ce journal peuvent être saisies à la fois automatiquement, par télémécanique (si elles sont disponibles et fonctionnelles), et en mode "manuel", sur la base des rapports quotidiens provenant des stations de pompage sous forme de documents papier, électroniques ou fac-similé. Sur la base des données de prévision, il est possible de planifier efficacement le chargement des stations de pompage du deuxième ascenseur pour assurer les réserves nécessaires dans les réservoirs d'eau propre, car les valeurs actuelles des niveaux d'eau dans ceux-ci, ainsi que les données de prévision sur l'eau consommation, permettent de former une "tâche" raisonnable pour le programme d'optimisation des modes de fonctionnement des stations de pompage (voir plus haut). La précision de la prévision dépend bien sûr de manière significative de la durée de la période pour laquelle les données archivées sont accumulées, du type de prévision et du temps de « délai », mais dans tous les cas, elle est assez élevée. Ainsi, sur la base des archives de données à long terme du Mosvodokanal MGP, dans le service de répartition central duquel le modèle décrit est exploité, les indicateurs suivants de précision des prévisions ont été atteints : le pourcentage d'erreur absolu moyen est d'environ 1,3 % pour les données mensuelles, moins supérieur à 5 % pour les données de prévision quotidiennes et d'environ 2,5 % pour une prévision horaire. En plus de la prévision proprement dite, la présence d'une archive de données vous permet de créer des rapports analytiques et des graphiques de toute complexité - à la fois en temps et en corrélation.

Modélisation des modes hydrauliques du réseau d'adduction d'eau, prenant en compte les irrégularités de charge quotidiennes. Avec un certain degré de conventionnalité, une alternative au problème de prévision de la consommation d'eau à partir d'archives de mesures réelles peut être le problème de la modélisation horaire de la distribution des débits dans un réseau d'adduction d'eau. Il s'agit d'un problème de calcul hydraulique classique, mais avec un ajout non négligeable. Si pour un calcul hydraulique classique, comme données initiales pour les consommateurs, la charge calculée est fixée sous la forme d'une valeur moyenne journalière ou maximale de prélèvement d'eau, alors dans le problème considéré, pour chaque consommateur, la charge dite « journalière programme de consommation d'eau" est également défini (ou plutôt, l'un des nombreux types existants graphiques des dénivellations quotidiennes). Dans ce cas, un calcul hydraulique horaire du réseau peut être effectué, à la suite duquel un calendrier de remplissage des réservoirs est établi. Il est à noter qu'à des fins de gestion opérationnelle, utiliser cette méthode peu opportun en raison d'éventuels écarts importants des paramètres réels de consommation d'eau par rapport aux valeurs calculées. Cependant, en tant qu'outil de calcul de vérification dans la conception à long terme des régimes et schémas d'approvisionnement en eau, la conception de nouveaux raccordements, l'analyse des caractéristiques qualitatives et quantitatives des régimes hydrauliques dans le système d'approvisionnement en eau, une telle modélisation semble être très utile.

Tous les modèles mathématiques et algorithmes décrits ci-dessus sont mis en œuvre par les spécialistes de notre société sous la forme d'un système informatique et graphique spécialisé (IGS) "Une eau". C'est assez complexe progiciel, qui intègre plusieurs sous-systèmes à des fins fonctionnelles différentes et est destiné à être exploité par le personnel des services de répartition centraux et régionaux des entreprises municipales d'approvisionnement en eau. Dans diverses compositions fonctionnelles IGS "AnWater" a été mis en œuvre dans les services d'eau de plusieurs grandes villes de Russie et a été testé par des opérations industrielles pendant de nombreuses années.

En conclusion, quelques mots sur les deux plus grands services d'eau du pays. Création de systèmes de technologie de l'information d'une classe telle que IGS "AnWater" , accumulant de nombreuses solutions à forte intensité scientifique, des modèles mathématiques complexes, des connaissances et des méthodes du domaine appliqué, et nécessitant une vérification et un débogage minutieux et approfondis, est impossible sans l'intérêt et le soutien du personnel de l'entreprise cliente. Les employés et chefs de services du MGP "Mosvodokanal" et de ses succursales (Northern Waterworks, Département de production des unités de régulation), puis du SUE "Vodokanal de Saint-Pétersbourg" pendant plusieurs années, ont patiemment et soigneusement fouillé dans le produit logiciel en cours de développement et implémenté "depuis les roues" , nous a bombardés de commentaires et de souhaits, nous obligeant finalement à rendre le système non pas de la manière dont il était plus facile pour nous du point de vue des développeurs, mais de la manière qui était correcte et pratique du point de vue de vue de fonctionnement. Le personnel des Vodokanals de Moscou et de Saint-Pétersbourg, avec qui nous avons dû travailler en contact permanent pendant le développement et la mise en œuvre, a fait preuve d'une tolérance et d'une bonne volonté maximales, et les hautes qualifications professionnelles des employés ont bien sûr joué un rôle dans l'élaboration du exigences du sujet pour le système. Grâce à la coopération avec ces deux entreprises IGS "AnWater" et continue maintenant de s'améliorer et de "se développer" avec de nouvelles tâches, mais même dans sa forme actuelle, ce système est devenu un produit de haute qualité à part entière, qui n'existe pratiquement pas dans le monde aujourd'hui en termes de composition fonctionnelle et de caractéristiques mathématiques des modèles. Profitant de cette occasion, des pages du magazine, au nom de l'ITC "Potok", je voudrais exprimer ma gratitude au personnel de MSE "Mosvodokanal", ses branches (SVS, PURU) et SUE "Vodokanal de St. Saint-Pétersbourg" pour leur contribution au développement des technologies intelligentes domestiques, leur souhaitons plein succès et leur souhaitons une coopération future, dont tout le monde bénéficiera en fin de compte.

Optimisation du programme de travail de l'exploitation des stations de pompage. Le programme de travail de base du module (discipline) « Exploitation des stations de pompage et de compression. Liste recommandée de thèses

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