Робоча програма – оптимізація роботи насосних станцій. Базова робоча програма модуля (дисципліни) «експлуатація насосних та компресорних станцій. Рекомендований список дисертацій

1. Аналітичний огляд основ насосної теорії, нагнітального
обладнанні та технології вирішення завдань створення та підвищення
напору в системах подачі та розподілу води (СПРВ) 10

1.1. Насоси. Класифікація, основні параметри та поняття.

Технічний рівень сучасного насосного обладнання 10

Основні параметри та класифікація насосів 10

Насосне обладнання для підвищення напору у водопостачанні.

Огляд новацій та удосконалень насосів з точки зору практики їх застосування 16

1.2. Технологія застосування нагнітачів у СПРВ 23

Насосні станції систем водопостачання. Класифікація 23

Загальні схемита способи регулювання роботи насосів при підвищенні напору 25

Оптимізація роботи нагнітачів: регулювання швидкості та спільна робота 30

Проблеми забезпечення напорів у зовнішніх та внутрішніх водопровідних мережах 37

Висновки та розділ 40

2. Забезпечення потрібного напору у зовнішніх та внутрішніх
водопровідних мереж. Підвищувальні компоненти СПРВ на рівні
районних, квартальних та внутрішніх мереж 41

2.1. Загальні напрямки розвитку на практиці застосування насосного

обладнання для підвищення напору у водопровідних мережах 41

л 2.2". Завдання забезпечення потрібних напорів у водопровідних сет

коротка характеристикаСПРВ (з прикладу СПб)

Досвід вирішення завдань підвищення напору на рівні районних та квартальних мереж 48

2.2.3. Особливості завдань підвищення тиску у внутрішніх мережах 55

2.3. Постановка задачі оптимізації підвищувальних компонентів

СПРВ на рівні районних, квартальних та внутрішніх мереж 69

2.4. Висновки за розділом „.._. 76

3. Математична модель оптимізації насосного обладнання

на периферійному рівні СПРВ 78

3.1. Статична оптимізація параметрів насосного обладнання

на рівні районних, квартальних та внутрішніх мереж 78

Загальний опис структури районної водопровідної мережі під час вирішення завдань оптимального синтезу.". 78

Мінімізація енергетичних витрат на один режим водоспоживання „83

3.2. Оптимізація параметрів насосного обладнання на периферії
ном рівні СПРВ при зміні режиму водоспоживання 88

Полірежиме моделювання у задачі мінімізації енергетичних витрат (загальні підходи) 88

Мінімізація енергетичних витрат за можливості регулювання швидкості (частоти обертання колеса) нагнітача 89

2.3. Мінімізація енергетичних витрат у разі

каскадно-частотного регулювання (управління) 92

Імітаційна модель для оптимізації параметрів насосного
обладнання на периферійному рівні СПРВ 95

3.4. Висновки на чолі

4". Чисельні методи вирішення задач оптимізації параметрів
насосного обладнання 101

4.1. Вихідні дані для вирішення задач оптимального синтезу, 101

Вивчення режиму водоспоживання методами аналізу часових рядів _ 101

Визначення регулярностей тимчасового ряду водоспоживання 102

Частотний розподіл витрат та коефіцієнти

Нерівномірності водоспоживання 106

4.2. Аналітичне представлення робочих характеристик насосного
обладнання, 109

Моделювання робочих характеристик окремих нагнітачів тіт 109

Ідентифікація робочих характеристик нагнітачів у складі насосних станцій 110

4.3. Пошук оптимуму цільової функції 113

Оптимальний пошук з використанням градієнтних методів 113

Модифікований план Холлаїду. 116

4.3.3. Реалізація оптимізаційного алгоритму на ЕОМ 119

4.4. Висновки за розділом 124

5. Порівняльна ефективність підвищувальних компонентів

СПРВ на основі оцінки вартості життєвого циклу

(Із застосуванням МІК для вимірювання параметрів) 125

5.1. Методологія оцінки порівняльної ефективності

підвищувальних компонентів на периферійних ділянках СПРВ 125

5.1.1. Вартість життєвого циклу насосного обладнання., 125

Критерій мінімізації сукупних дисконтованих витрат для оцінки ефективності підвищувальних компонентів СПРВ 129

Цільова функція експрес-моделі для оптимізації параметрів насосного обладнання на периферійному рівні C1IPB 133

5.2. Оптимізація підвищувальних компонентів на периферійних
дільницях СПРВ при реконструкції та модернізації 135

Система контролю подачі води з використанням мобільного вимірювального комплексу МІК 136

Експертна оцінка результатів вимірювання параметрів насосного обладнання ПНР з використанням МІК 142

Імітаційна модель вартості життєвого циклу насосного обладнання ПНР на основі даних параметричного аудиту 147

5.3. Організаційні питання реалізації оптимізаційних

рішень (заключні положення) 152

5.4. Висновки на чолі 1 54

Загальнівисновки.„ 155

Чи список гератури 157

Додаток 1. Деякі поняття, функціональні залежності та
характеристики, суттєві при виборі насосів 166

Додаток 2. Опис програми для дослідження

оптимізаційних моделей СПРВ мікрорайону 174

Додаток 3. Розв'язання задач оптимізації та побудова

імітаційних моделей LCCDНС за допомогою табличного процесора 182

Введення в роботу

Система подачі та розподілу води (СПРВ) є головним відповідальним комплексом споруд водопостачання, що забезпечує транспортування води на територію об'єктів, що постачаються, розподіл по території та доставку до місць відбору споживачами. Нагнітальні (підвищувальні) насосні станції (НС, ПНР), як один з основних структурних елементів СПРВ, багато в чому задають експлуатаційні можливості та технічний рівень системи водопостачання в цілому, а також суттєво визначають економічні показники її роботи.

Значний внесок у розробку тематики висіли вітчизняні вчені: М.М.Абрамов, М.М.Андріяшев, А.Г.Євдокимов, Ю.А.Ільїн, С.М.Карамбіров, В.Я.Карелін, А.М.Курганов , А.П.Меренков, Л.Ф.Мошнін, Е.А.Прегер, С.В.Сумароков, А.Д.Тевяшев, В.Я.Хасилєв, П.Д.Хорунжий, Ф.АЛІєвслев та ін.

Проблеми при забезпеченні напорів у водопровідних мережах, які стоять перед російськими комунальними підприємствами, зазвичай однорідні. Стан магістральних мереж призвело до необхідності зниження тиску, внаслідок чого постало завдання компенсувати відповідне падіння натиску на рівні районних та квартальних мереж. Підбір насосів у складі ПНР найчастіше проводився з урахуванням перспектив розвитку, параметри продуктивності та напору завищувалися. Поширеним став виведення насосів на потрібні характеристики дроселювання за допомогою засувок, що призводить до перевитрати електроенергії. Заміна насосів вчасно не провадиться, більшість з них працює з низьким ККД. Знос обладнання загострив необхідність реконструкції ПНР для підвищення ККД та надійності роботи.

З іншого боку, розвиток міст і збільшення висотності будинків, особливо при забудові ущільнювачів, вимагають забезпечення потрібних напорів для нових споживачів, у тому числі за рахунок оснащення нагнітачами будинків підвищеної поверховості (ДПЕ). Створення напору, необхідного для різних споживачів, в кінцевих ділянках водопровідної мережі, може бути одним з найбільш реальних шляхів підвищення ефективності СПРВ.

Сукупність зазначених факторів є підставою постановки задачі визначення оптимальних параметрів ПИС при обмеженнях вхідних напорів, в умовах невизначеності і нерівномірності фактичних витрат. При вирішенні задачі постають питання поєднання послідовної роботи груп насосів та паралельної роботи насосів, об'єднаних у межах однієї групи, а також оптимального суміщення роботи паралельно з'єднаних насосів з частотним регулюванням приводу (ЧРП) та, зрештою, підбору обладнання, що забезпечує потрібні параметри конкретної системи водопостачання. Слід зважати на значні зміни останніх років у підходах до підбору насосного обладнання - як у плані виключення надмірності, так і в технічному рівні доступного обладнання.

Актуальність аналізованих у дисертації питань визначається зростанням значення, яке в сучасних умовах вітчизняні господарюючі суб'єкти і суспільство в цілому надають проблемі еієргоефективності. Нагальну необхідність вирішення цієї проблеми закріплено у Федеральному Законі Російської Федерації від 23.11.2009 р. № 261-ФЗ "Про енергозбереження та про підвищення енергетичної ефективності та про внесення змін до окремих законодавчі актиРосійської Федерації".

Експлуатаційні витрати СПРВ становлять визначальну частину витрат на водопостачання, яка продовжує збільшуватися через зростання тарифів на електроенергію. З метою зниження енергоємності велике значення надається оптимізації СПРВ. За авторитетними оцінками від 30% до 50 % енерговитрат насосних систем може бути скорочено за рахунок зміни насосного обладнання та способів керування.

Тому актуальним є вдосконалення методологічних підходів, розробка моделей та комплексного забезпечення прийняття рішень, що дозволяють оптимізувати параметри нагнітального обладнання периферійних ділянок мережі, у тому числі при підготовці проектів. Розподіл потрібного натиску між насосними вузлами, а також визначення в межах вузлів, оптимального числа та типу насосних агрегатів з урахуванням роз-

8 парної подачі, забезпечать аналіз варіантів периферійної мережі. Отримані результати можуть бути інтегровані у завдання оптимізації СПРВ загалом.

Досягнення мети у роботі вирішувалися такі:

аналіз практики у сфері підвищення насосних систем з урахуванням можливостей сучасних насосів та методів регулювання, поєднання послідовної та паралельної роботи з ЧРП;

визначення методичного підходу (концепції) оптимізації підвищення насосного обладнання СПРВ в умовах обмеженості ресурсів;

розробка математичних моделей, що формалізують завдання вибору насосного обладнання периферійних ділянок водопровідної мережі;

аналіз та розробка алгоритмів чисельних методів для дослідження запропонованих у дисертації математичних моделей;

розробка та практична реалізація механізму збору вихідних даних для вирішення завдань реконструкції та проектування нових ПНР;

реалізація імітаційної моделіформування вартості життєвого циклу за розглянутим варіантом обладнання ПНР.

Наукова новизна. Подано концепцію периферійного моделювання подачі води в контексті скорочення енергоємності СПРВ та зниження вартості життєвого циклу "периферійного" насосного обладнання.

Розроблено математичні моделі для раціонального вибору параметрів насосних станцій з урахуванням структурного взаємозв'язку та полірежимного характеру функціонування периферійних елементів СПРВ.

Теоретично обґрунтовано підхід до вибору числа нагнітачів у складі ПНР (насосних установок); проведено дослідження функції вартості життєвого циклу ПНР залежно від кількості нагнітачів.

Розроблено спеціальні алгоритми пошуку екстремумів функцій багатьох змінних, засновані на градієнтних і випадкових методах, для дослідження оптимальних конфігурацій НС на периферійних ділянках.

Створено мобільний вимірювальний комплекс (МІК) для діагностики діючих підвищительпих насосних систем, запатентований у корисній моделі № 81817 "Система контролю подачі води".

Визначено методику вибору оптимального варіантанасосного обладнання ПНР на базі імітаційного моделювання вартості життєвого циклу.

Практична значимість та реалізація результатів роботи.Надано рекомендації щодо вибору типу насосів для підвищильних установок та Ш 1С на основі уточненої класифікації сучасного насосного обладнання для підвищення напору в системах водопостачання з урахуванням таксонометричного поділу, експлуатаційних, конструктивних та технологічних ознак.

Математичні моделі ПНР периферійних ділянок СПРВ дозволяють знизити вартість життєвого циклу за рахунок виявлення "резервів", насамперед у частині енергоємності. Запропоновано чисельні алгоритми, що дозволяють доводити до конкретних значень розв'язання оптимізаційних завдань.

Оптимізація підвищення насосного обладнання в системах водопостачання

О. А. Штейнміллер, к.т.н., генеральний директор ЗАТ "Променерго"

Проблеми у забезпеченні напорів у водопровідних мережах російських міст, зазвичай, однорідні. Стан магістральних мереж призвело до необхідності зниження тиску, внаслідок чого постало завдання компенсувати падіння натиску на рівні районних, квартальних та внутрішньобудинкових мереж. Розвиток міст та збільшення висотності будинків, особливо при ущільнювальній забудові, вимагають забезпечення потрібних натисків для нових споживачів, у тому числі за рахунок оснащення підвищальними. насосними установками(ПНУ) будинків підвищеної поверховості (ДПЕ). Підбір насосів у складі підвищильних насосних станцій (ПНР) проводився з урахуванням перспектив розвитку, параметри подачі та напору завищувалися. Поширено виведення насосів на потрібні характеристики дроселювання засувками, що призводить до перевитрати електроенергії. Заміна насосів вчасно не провадиться, більшість з них працює з низьким ККД. Знос обладнання загострив необхідність реконструкції ПНР для підвищення ККД та надійності роботи.

Сукупність зазначених факторів призводить до необхідності визначення оптимальних параметрів ПНР при наявних обмеженнях вхідних напорів, в умовах невизначеності та нерівномірності фактичних витрат. При вирішенні такої задачі постають питання поєднання послідовної роботи груп насосів та паралельної роботи насосів, об'єднаних у межах групи, а також суміщення роботи паралельно з'єднаних насосів з частотним регулюванням приводу (ЧРП) та, зрештою, підбору обладнання, що забезпечує потрібні параметри конкретної системи. Слід зважати на значні зміни останніх років у підходах до підбору насосного обладнання - як у плані виключення надмірності, так і в технічному рівні доступного обладнання.

Особлива актуальність зазначених питань визначається зростанням значення рішення проблем енергоефективності, що отримало підтвердження в Федеральному законі РФ від 23.11.2009 р. № 261-ФЗ «Про енергозбереження і про підвищення енергетичної ефективності і про внесення змін в окремі законодавчі акти Російської Федерації».

Набуття чинності цим законом стало каталізатором повсюдного захоплення стандартними рішеннямизниження енергоспоживання, без оцінки їх ефективності та доцільності у конкретному місці впровадження. Одним з таких рішень для комунальних підприємств стало оснащення ЧРП наявного насосного обладнання в системах подачі та розподілу води, що найчастіше морально і фізично зношене, що має надмірні характеристики, що експлуатується без урахування фактичних режимів.

Аналіз техніко-економічних результатів будь-якої запланованої модернізації (реконструкції) потребує часу та кваліфікації персоналу. На жаль, керівники більшості муніципальних водоканалів відчувають дефіцит і того й іншого, коли в умовах постійного крайнього недофінансування доводиться оперативно освоювати кошти, що дивом дісталися, виділені для технічного «переозброєння».

Тому, усвідомлюючи, яких масштабів досягла вакханалія бездумного впровадження ЧРП на насосах підвищувальних систем водопостачання, автор вирішив подати це питання для ширшого обговорення фахівцями з питань водопостачання.

Основними параметрами насосів (нагнітачів), що визначають діапазон зміни режимів роботи насосних станцій (НС) та ПНУ, склад обладнання, конструктивні особливості та економічні показники, є натиск, подача, потужність та коефіцієнт корисної дії (ККД). Для завдань підвищення напору у водопостачанні важливий зв'язок функціональних параметрів нагнітачів (подача, напір) з потужністю:

де р – щільність рідини, кг/м3; д - прискорення вільного падіння, м/с2;

- подача насоса, м3/с; Н – напір насоса, м; Р – тиск насоса, Па; N1, N - корисна потужність і потужність насоса (що надходить до насоса через передачу від двигуна), Вт; Nb N2 - вхідна (споживана) та вихідна (видається для передачі) потужності двигуна.

ККД насоса n h враховує всі види втрат (гідравлічних, об'ємних і механічних), пов'язаних з перетворенням насосом механічної енергії двигуна в енергію рідини, що рухається. Для оцінки насоса у збиранні з двигуном розглядається ККД агрегату na , що визначає доцільність експлуатації при зміні робочих параметрів (напору, подачі, потужності). Значення ККД та характер його зміни суттєво визначаються призначенням насоса та конструктивними особливостями.

Конструктивна різноманітність насосів велика. Спираючись на прийняту в Росії повну та логічну класифікацію, засновану на відмінностях у принципі дії, у групі динамічних насосів виділимо лопатеві насоси, що використовуються на спорудах водопостачання та каналізації. Лопатеві насоси забезпечують плавну і безперервну подачу при високих ККД, мають достатню надійність і довговічність. Робота лопатевих насосів заснована на силовій взаємодії лопатей робочого колеса з обтікаючим потоком рідини, що перекачується, відмінності механізму взаємодії в силу конструкції призводять до відмінності експлуатаційних показників лопатевих насосів, які розділяються по напрямку потоку на відцентрові (радіальні), діагональні і осьові.

З урахуванням характеру розглянутих завдань найбільший інтерес представляють відцентрові насоси, в яких при обертанні робочого колеса на кожну частину рідини масою т, що знаходиться в міжлопатевому каналі на відстані від осі валу, буде діяти відцентрова сила Fu:

де w - кутова швидкість валу, рад./с.

Методи регулювання робочих параметрів насоса

Таблиця 1

чим більша частота обертання п і діаметр робочого колеса D.

Основні параметри насосів - подача Q, напір Я, потужність N, ККД I] та частота обертання п - знаходяться у певній залежності, яка відображається характеристичними кривими. Характеристика (енергетична характеристика) насоса - графічно виражена залежність основних енергетичних показників від подачі (при постійній частоті обертання робочого колеса, в'язкості та густини середовища на вході в насос), див. рис. 1.

Основною характеристичною кривою насоса (робочою характеристикою, робочою кривою) є графік залежності насосу, що розвивається, напору від подачі H=f(Q) при постійній частоті обертання п = const. Максимальному значенню ККД qmBX відповідають подача Qp і напір Нр оптимальної режимної точці Р- характеристики Q-H (рис. 1-1).

Якщо основна характеристика має висхідну гілку (рис. 1-2) – інтервал від Q = 0 до 2б, то вона називається висхідною, а інтервал – областю нестійкої роботи з раптовими змінами подачі, що супроводжуються сильним шумом та гідравлічними ударами. Характеристики, що не мають зростаючої гілки, називаються стабільними (рис. 1-1), режим роботи – стійкий у всіх точках кривої. "Стабільна крива необхідна, коли потрібно використовувати два або кілька насосів одночасно", що з економічних міркувань доцільно в насосних додатках. Форма основної характеристики залежить від коефіцієнта швидкохідності насоса ns - чим він більший, тим крутіше крива.

При стабільній пологій характеристиці напір насоса змінюється незначно. Насоси з пологими характеристиками необхідні в системах, де при постійному натиску потрібно регулювання подачі в широких межах, що відповідає задачі підвищення напору в кінцевих ділянках водопровідної мережі

На квартальних ПНР, а також у складі ПНУ місцевих підкачок. Для робочої частини характеристики Q-H поширена залежність:

де а, b - підбираються постійні коефіцієнти (a>>0, b>>0) для даного насоса в межах характеристики Q-H, що має квадратичний вигляд.

У роботі застосовуються послідовне та паралельне підключення насосів. При послідовній установці сумарний тиск (тиск) більше, ніж розвиває кожен з насосів. Паралельна установка забезпечує більше витрат, ніж кожен насос окремо. Загальна характеристика та основні співвідношення для кожного способу наведено на рис. 2.

p align="justify"> При роботі насоса з характеристикою Q-H на трубопровідну систему (прилеглі водоводи і подальша мережа) потрібен напір для подолання гідравлічного опору системи - суми опорів окремих елементів, які чинять опір потоку, що позначається в результаті на втратах напору. Загалом можна стверджувати:

де ∆Н - втрати напору одному елементі (ділянці) системи, м; Q - витрати рідини, що проходить через цей елемент (ділянка), м3/с; k - коефіцієнт втрат напору, який залежить від виду елемента (ділянки) системи, C2/М5

Характеристика системи – залежність гідравлічного опору від витрати. Спільна робота насоса та мережі характеризується точкою матеріальної та енергетичної рівноваги (точкою перетину характеристик сисистеми та насоса) – робочою (режимною) точкою з координатами (Q,i/i), що відповідають поточній подачі та натиску при роботі насоса на систему (рис. 3) .

Розрізняють два типи систем: закриті та відкриті. У закритих системах (опалення, кондиціювання тощо) обсяг рідини постійний, насос необхідний подолання гідравлічного опору складових (трубопроводів, пристроїв) при технологічно необхідному переміщенні носія у системі.

Характеристика системи – парабола з вершиною (Q, Н) = (0, 0).

У водопостачанні інтерес представляють відкриті системи, що транспортують рідину з однієї точки в іншу, в яких насос забезпечує потрібний напір у точках розбору, долаючи втрати на тертя в системі. З характеристики системи ясно - чим менша витрата, тим нижче втрати на тертя АНТ і, відповідно, споживана потужність.

Розрізняють два типи відкритих систем: з насосом нижче за точку розбору і вище за точку розбору. Розглянемо відкриту систему 1-го типу (рис. 3). Для подачі з резервуару № 1 на нульовій позначці (нижній басейн) у верхній резервуар № 2 (верхній басейн) насос повинен забезпечити геометричну висоту підйому Н і компенсувати втрати на тертя АНТ, що залежать від витрати.

Характеристика системи

Парабола з координатами (0; ∆Н,).

У відкритій системі 2-го типу (рис. 4)

вода під впливом перепаду висот (H1) доставляється споживачеві без насоса. Різниця висот поточного рівня рідини в резервуарі та точки розбору (H1) забезпечує деяку витрату Qr. Зумовлений перепадом висот напір недостатній для забезпечення необхідної витрати (Q). Тому насос повинен додати напір Н1 щоб повністю подолати втрати на тертя ∆Н1 Характеристика системи – парабола з початком (0; -H1). Витрата залежить від рівня в резервуарі - при його зниженні висота Н зменшується, характеристика системи зрушується нагору і витрата знижується. Система відображає завдання нестачі вхідного тиску в мережі (підпір, еквівалентний Яг) для забезпечення необхідної кількості води всім споживачам з необхідним напором.

Потреби системи змінюються в часі (змінюється характеристика системи), постає питання регулювання параметрів насоса з метою відповідності поточним вимогам. Огляд методів зміни параметрів насоса наведено у табл. 1.

При дросельному регулюванні та регулюванні байпасом може відбуватися як зниження, так і збільшення споживаної потужності (залежить від характеристики потужності відцентрового насоса та положення робочих точок до регулюючого впливу та після нього). В обох випадках підсумковий ККД значно знижується, відносна споживана потужність на одиницю подачі в систему збільшується, відбувається непродуктивна втрата енергії. Метод корекції діаметра робочого колеса має низку переваг для систем зі стабільною характеристикою, при цьому зрізання (або заміна) колеса дозволяє вивести насос на оптимальний режим роботи без істотних початкових витрат, а ККД зменшується незначно. Однак метод не застосовується оперативно, коли умови споживання і, відповідно, подачі безперервно та суттєво змінюються протягом роботи. Наприклад, коли «насосна водопровідна установка подає воду безпосередньо в мережу (насосні станції 2-го, 3-го підйомів, станції підкачування і т.п.)» і коли доцільно частотне регулювання електроприводу за допомогою перетворювача частоти струму (ПЧТ), що забезпечує зміну частоти обертання робочого колеса (швидкість насоса).

Ґрунтуючись на законі пропорційності (формули перерахунку), можна за однією характеристикою Q-H побудувати ряд характеристик насоса в діапазоні зміни частоти обертання (рис. 5-1). Перерахунок координат (QA1, HA) певної точки А характеристики Q-H, що має місце при номінальній частоті обертання nдля частот n1

n2.... ni, приведе до точок А1, А2.... Аi належним характеристикам Q-Н1 Q-H2...., Q-Hi

(Рис. 5-1). А1 , А2, Аi - утворюють так звану параболу подібних режимів з вершиною на початку координат, що описується рівнянням:

Парабола подібних режимів - геометричне місце точок, що визначають при різних частотах обертання (швидкості) режими роботи насоса, подібні до режиму в точці А. Перерахунок точки У характеристики Q-H при частоті обертання nна частоти n1 n2 ni, дасть крапки В1, В2, Вiвизначальні відповідну параболу подібних режимів (0B1 B) (рис. 5-1).

На основі вихідного положення (при виведенні про формул перерахунку) про рівність натурного і модельного ККД передбачається, що кожна з парабол подібних режимів є лінією постійного ККД. Це становище - основа використання в насосних системах ЧРП, що представляється багатьма чи не єдиним способом оптимізації режимів насосних станцій. Насправді при ЧРП насос не зберігає сталості ККД навіть на параболах подібних режимів, оскільки зі збільшенням частоти обертання п зростають швидкості потоку і пропорційно квадратам швидкостей гідравлічні втрати в проточній частині насоса. З іншого боку, механічні втрати позначаються сильніше за малих значень швидкості, коли потужність насоса мала. ККД досягає максимуму при розрахунковому значенні частоти обертання п0. За інших n, менших чи більших n0ККД насоса буде зменшуватися в міру збільшення відхилення nвід n0. З урахуванням характеру зміни ККД при зміні швидкості, відзначаючи на характеристиках Q-Н1, Q-H2, Q-Ні точки з рівними значеннями ККД та з'єднуючи їх кривими, отримаємо так звану універсальну характеристику(рис. 5-2), що визначає роботу насоса при змінній частоті обертання, ККД та потужності насоса для будь-якої режимної точки.

Крім зниження ККД насоса слід врахувати зниження ККД двигуна внаслідок роботи ПШТ, Що має дві складові: по-перше, внутрішні втрати ПЧТ і, по-друге, втрати на гармоніках в регульованому електродвигуні (зумовлені недосконалістю синусоїдальної хвилі струму при ЧРП). ККД сучасного ПЧТ при номінальній частоті змінного струму становить 95-98%, при функціональному зниженні частоти вихідного струму ККД ПЧТ знижується (рис. 5-3).

Втрати в двигунах на гармоніках, вироблених при ЧРП (варіюються від 5 до 10%), призводять до нагрівання двигуна та відповідного погіршення характеристик, в результаті ККД двигуна падає ще на 0,5-1%.

Узагальнена картина «конструктивних» втрат ККД насосного агрегату при ЧРП, що призводять до зростання питомого енергоспоживання (з прикладу насоса ТРЕ 40-300/2-S), представлена на рис. 6 - зниження швидкості до 60% від номінальної зменшує на 11% відносно оптимального (при робочих точках на параболі подібних режимів з максимальним ККД). У цьому споживання електроенергії знизилося з 3,16 до 0.73 кВт, тобто. на 77% (позначення P1, [(«Грундфос») відповідає N1, в (1)]. Ефективність при зниженні швидкості забезпечується зменшенням корисної і, відповідно, споживаної потужності.

Висновок. Зниження ККД агрегату у зв'язку з «конструктивними» втратами призводить до зростання питомого енергоспоживання навіть під час роботи поблизу точок із максимальним ККД.

Ще більшою мірою відносні енерговитрати та ефективність регулювання швидкості залежать від умов експлуатації (типу системи та параметрів її характеристики, положення робочих точок на насосних кривих щодо максимуму ККД), а також від критерію та умов регулювання. У закритих системах характеристика системи може бути близька до параболі подібних режимів, що проходить через максимальні точки ККД для різних частот обертання, т.к. обидві криві однозначно мають вершину на початку координат. У відкритих системахВодопостачання характеристика системи має ряд особливостей, що призводять до суттєвої різниці її варіантів.

По-перше, вершина характеристики, як правило, не збігається з початком координат через різну статичну складову напору (рис. 7-1). Статичний натиск частіше позитивний (рис. 7-1, крива 1) і необхідний для підйому води на геометричну висоту в системі 1-го типу (рис. 3), але може бути і негативним (рис. 7-1, крива 3) - коли підпір на вході до системи 2-го типу перевищує потрібний геометричний напір (рис. 4). Хоча нульовий статичний натиск (рис. 7-1, крива 2) також можливий (наприклад, при рівності підпору потрібному геометричному натиску).

По-друге, характеристики більшості систем водопостачання постійно змінюються у часі. Це відноситься до переміщень вершини характеристики системи осі напору, що пояснюється змінами величини підпору або величини потрібного геометричного напору. Для низки систем водопостачання в силу постійної зміни кількості та розташування фактичних точок споживання у просторі мережі відбувається зміна положення диктуючої точки в полі, що означає новий стан системи, що описується новою характеристикою з іншого кривизною параболи.

У результаті очевидно, що в роботі якого забезпечується одним насосом, як правило, важко регулювати швидкість насоса в однозначній відповідності з поточним водоспоживанням (тобто чітко за актуальною характеристикою системи), зберігаючи положення робочих точок насоса (при такій зміні швидкості) на фіксовану параболу подібних режимів, що проходить через точки з максимальним ККД.

Особливо суттєво зниження ККД при ЧРП відповідно до характеристики системи проявляється у разі значної статичної напірної складової (рис. 7-1, крива 1). Так як характеристика системи не збігається з параболою подібних режимів, то при зниженні швидкості (за рахунок зниження частоти струму з 50 до 35 Гц) точка перетину характеристик системи та насоса відчутно зміститься вліво. Відповідне усунення на кривих ККД приведе до зони менших значень (рис. 7-2, «малинові» крапки).

Таким чином, потенціали енергозбереження при ЧРП у системах водопостачання суттєво відрізняються. Показовою є оцінка ефективності ЧРП з питомої енергії на перекачування

1 м3 (рис. 7-3). У порівнянні з дискретним керуванням типу D регулювання швидкості має сенс у системі типу С - з відносно малим геометричним натиском і значною динамічною складовою (втратами на тертя). У системі типу В геометрична та динамічна складові значні, регулювання швидкості ефективне на певному інтервалі подач. У системі типу А з великою висотою підйому та малою динамічною складовою (менше 30% від потрібного напору) застосування ЧРП сточки зору енергетичних витрат є недоцільним. В основному завдання підвищення натиску на кінцевих ділянках водопровідної мережі вирішується в системах змішаного типу(Типу В), що вимагає предметного обґрунтування застосування ЧРП для підвищення енергоефективності.

Регулювання швидкості дозволяє розширити діапазон робочих параметрів насоса вгору від номінальної характеристики Q-H. Тому деякі автори пропонують підбирати оснащений ПЧТ насос, щоб забезпечити максимальний час його роботи на номінальній характеристиці (з максимумом ККД). Відповідно, за допомогою ЧРП при зниженні подачі швидкість насоса знижується щодо номінальної, а при збільшенні - зростає (при частоті струму вище від номіналу). Однак крім необхідності враховувати потужність електродвигуна зауважимо, що виробники насосів обходять мовчанням питання практичного застосування тривалої роботи насосних двигунів із частотою струму, що суттєво перевищує номінальну.

Дуже приваблива ідея управління за характеристикою системи, що знижує надлишкові напори та відповідний перевитрата енергії. Але визначати потрібний натиск за поточним значенням мінливої витрати важко через різноманіття можливих положень диктуючої точки в сіюсекундному стані системи (при зміні кількості та розташування місць споживання в мережі, а також витрати в них) та вершини характеристики системи на осі напору (рис. 8- 1). До масового застосуваннязасобів КВП і передачі даних можлива лише «апроксимація» управління за характеристикою на основі приватних для мережі припущень, що задають набір точок, що диктують, або обмежують зверху характеристику системи в залежності від витрати . Приклад такого підходу - 2-позиційне регулювання (день/ніч) вихідного тиску у ПНР та ПНУ.

Зважаючи на значну мінливість щодо розташування вершини характеристики системи та за поточним положенням у полі диктуючої точки, а також її невизначеності на схемі мережі, доводиться зробити висновок, що на сьогоднішній день у більшості просторових систем водопостачання застосовується управління за критерієм постійного тиску (рис. 8). -2, 8-3). Важливо, що при зниженні витрати Q частково зберігаються надлишкові напори, які тим більше, ніж лівіше робоча точка, а зниження ККД при зменшенні частоти обертання робочого колеса, як правило, посилиться (у разі відповідності максимуму ККД точці перетину характеристики насоса при номінальній частоті та лінії встановленого постійного тиску).

Визнаючи можливості скорочення споживаної та корисної потужності при регулюванні швидкості з метою кращої відповідності потребам системи, необхідно визначати реальну ефективність ЧРП для конкретної системи, зіставляючи або поєднуючи цей спосіб з іншими дієвими методами зниження енерговитрат, і в першу чергу з відповідним зменшенням номіналів подачі та/ напору для одного насос зі збільшенням їх кількості.

Показовим є приклад схеми паралельно і послідовно з'єднаних насосів (рис. 9), що забезпечує значну кількість робочих точок у широкому діапазоні напорів і подач .

При підвищенні натиску на ділянках мереж водопостачання, наближених до споживачів, постають питання поєднання послідовної роботи груп насосів та паралельної роботи насосів, об'єднаних у межах однієї групи. Застосування ЧРП також поставило питання оптимального поєднання роботи ряду паралельно з'єднаних насосів з частотним регулюванням

При суміщенні забезпечується висока комфортність для споживачів за рахунок плавного пуску/ зупинки та стабільного напору, а також зниження настановної потужності - часто кількість резервних насосів не змінюється, а номінальне значення споживаної потужності в розрахунку на один насос знижується. Також знижуються потужність ПШТ та її ціна.

По суті розгляду зрозуміло, що поєднання (рис. 10-1) дозволяє перекрити необхідну частину робочої зони поля. Якщо підбір оптимальний, то на більшій частині робочої зони, і в першу чергу на лінії постійного тиску (напору), що контролюється, забезпечується максимальний ККД більшості насосів і насосної установки в цілому. Предметом обговорення спільної роботи паралельно з'єднаних насосів у поєднанні з ЧРП часто стає питання доцільності оснащення кожного насоса своїм ПЧТ.

Однозначна відповідь на це питання буде недостатньо точною. Звичайно, мають рацію, що стверджують, що оснащення кожного насоса ПЧТ збільшує можливий простір розташування робочих точок для установки. Можуть бути праві і вважають, що при роботі насоса в широкому діапазоні подач робоча точка не знаходиться в оптимумі ККД, а при роботі 2 таких насосів зі зниженою швидкістю загальний ККД буде вище (рис. 10-2). Цієї точки зору дотримуються постачальники насосів, оснащених вбудованими ПШТ.

На думку, відповідь це питання залежить від конкретного виду характеристик системи, насосів і установки, і навіть від розташування робочих точок. При управлінні постійного тиску збільшення простору розташування робочих точок не потрібно, і тому установка, оснащена одним ПЧТ в щиті управління, працюватиме аналогічно установці, кожен насос якої оснащений ПЧТ. Для забезпечення вищої технологічної надійності можна встановити в шафу другий ПЧТ - резервний.

При правильному підборі (максимум ККД відповідає точці перетину основної характеристики насоса і лінії постійного тиску) ККД одного насоса, що працює на номінальній частоті (в зоні максимуму ККД), буде вищим від загального ККД двох таких же насосів, що забезпечують ту ж робочу точку при роботі кожного з них зі зниженою швидкістю (рис. 10-3). Якщо робоча точка лежить за межами характеристики одного (двох і т.д.) насоса, тоді один (два і т.д.) насос працюватиме в «мережевому» режимі, маючи робочу точку на перетині характеристики насоса і лінії постійного тиску ( з максимальним ККД). А один насос працюватиме з ПЧТ (маючи при цьому нижчий ККД), і його швидкість визначатиметься поточною вимогою системи подачі, забезпечуючи відповідну локалізацію робочої точки всієї установки на лінії постійного тиску.

Доцільно так підбирати насос, щоб лінія постійного тиску, що визначає і робочу точку з максимальним ККД, перетиналася з напірною віссю якомога вище щодо ліній характеристик насоса, визначених для знижених швидкостей. Це кореспондується з зазначеним вище положенням про застосування при вирішенні задач підвищення напору в кінцевих ділянках мережі насосів зі стабільними та пологими характеристиками (по можливості з нижчим коефіцієнтом швидкохідності ns).

За умови «один насос робочий...» весь діапазон подачі забезпечується одним насосом (робочим в даний момент) з регульованою швидкістютому більшу частину часу насос працює з подачею менше номінальної і, відповідно, при нижчому ККД (рис. 6, 7). В даний час є суворий намір замовника обмежитися двома насосами у складі установки (один насос робочий, один - резервний) з метою зниження початкових витрат.

Експлуатаційні витрати впливають на вибір меншою мірою. При цьому нерідко замовник з метою «перестрахування» наполягає на застосуванні насоса, номінальне значення подачі якого перевищує розрахункову та/або виміряну витрату. У такому разі обраний варіант не відповідатиме реальним режимам водоспоживання на значному інтервалі часу доби, що призведе до перевитрати електроенергії (через нижчий ККД у найбільш «частому» і широкому діапазоні подачі), знизить надійність і довговічність роботи насосів (через частого виходу на мінімум 2„ін допустимого діапазону подачі, для більшості насосів - 10% від номінального значення), зменшить комфортність водопостачання (через періодичність функції зупинки та старту). В результаті визнаючи «зовнішню» обґрунтованість аргументів замовника, доводиться прийняти як факт надмірність більшості нововстановлюваних підвищення насосівна внутрішніх, що призводить до дуже низького ККД насосних агрегатів. Використання ЧРП у своїй дає лише частину можливої економії експлуатації.

Тенденція застосування двох насосних ПНУ (один – робітник, один – резервний) широко проявляється у новому житловому будівництві, т.к. ні проектні, ні будівельно-монтажні організації практично не зацікавлені в експлуатаційній ефективності інженерного обладнання житла, що зводиться, головним критерієм оптимізації є закупівельна ціна при забезпеченні рівня контрольного параметра (наприклад, подачі і напору в єдиній диктуючій точці). Більшість нових житлових будинків, з урахуванням зростання поверховості, оснащується ПНУ. Очолювана автором компанія («Променерго») здійснює постачання ПНУ як виробництва « », так і виробництва на базі насосів «Грундфос» (відомих під найменуванням МАНС). Статистика поставок «Променерго» у цьому сегменті за 4 роки (табл. 2) дозволяє відзначити абсолютну перевагу двох насосних ПНУ, особливо серед установок із ЧРП, які в основному будуть використані в системах господарсько-питного водопостачання, і насамперед житлових будівель.

На нашу думку, оптимізація складу ПНУ, як щодо витрат на електроенергію, так і щодо надійності роботи, ставить питання про збільшення кількості робочих насосів (при зниженні подачі кожного з них). Ефективність та надійність можуть бути забезпечені лише поєднанням ступінчастого та плавного (частотного) регулювання.

Аналіз практики підвищення насосних систем з урахуванням можливостей сучасних насосів та методів регулювання, зважаючи на обмеженість ресурсів, дозволив запропонувати як методичний підхід оптимізації ПНР (ПНУ) концепцію периферійного моделювання подачі води в контексті скорочення енергоємності та вартості життєвого циклу насосного обладнання. Для раціонального вибору параметрів насосних станцій з урахуванням структурного взаємозв'язку та полірежимного характеру функціонування периферійних елементів системи подачі води розроблено математичні моделі. Модельне рішення дозволяє обґрунтувати підхід до вибору числа нагнітачів у складі ПНР, в основі чого лежить дослідження функції вартості життєвого циклу в залежності від кількості нагнітачів у складі ПНР. При дослідженні моделі ряду діючих систем встановлено, що у більшості випадків оптимальне число робочих насосів у складі ПНС становить 3-5 одиниць (за умови застосування ЧРП).

Література

1. Березін С.Є. Насосні станції з занурювальними насосами: розрахунок та конструювання/С.Є. Березин. - М.: Будвидав, 2008.

160 с.

2. Карелін В.Я. Насоси та насосні станції / В.Я. Карелін, А.В. Мінаєв.

М.: Будіз-дат, 1986. - 320 с.

3. Карттунен Е. Водопостачання II: пров. з фінського/Е. Карттунен; Асоціація інженерів-будівельників Фінляндії RIL г.в. – СПб.: Новий журнал, 2005 – 688 с.

4. Кінебас А.К. Оптимізація подачі води у зоні впливу Урицької насосної станції Санкт-Петербурга/ А.К. Кінебас, М.М. Іпатко, Ю.В. Рук-син та ін//ВСТ. – 2009. – № 10, ч. 2. – с. 12-16.

5. Красильников А. Автоматизовані насосні установки з каскадно-частотним керуванням у системах водопостачання Електронний ресурс]/А. Красильникова/Будівельна інженерія. - Електрон, дан. - [М.], 2006. - №2. - Режим доступу: http://www.archive-online.ru/read/stroing/347.

6. Лезнов Б.С. Енергозбереження та регульований привід у насосних та повітродувних установках/Б.С. Лезнів. - М: Енергоатом-видав, 2006. - 360 с.

7. Миколаїв В. Потенціал енергозбереження при змінному навантаженні лопатевих нагнітачів/В. Ніколаєв//Сантехніка. – 2007. – № 6. – с. 68-73; 2008. – № 1. – с. 72-79.

8. Промислове насосне встаткування. – М.: ТОВ «Грундфос», 2006. – 176 с.

9. Штейнміллер О.А. Оптимізація насосних станцій систем водопостачання на рівні районних, квартальних та внутрішньобудинкових мереж: автореф. дис. ... канд. техн. наук/О.А. Штейнміллер. – СПб.: ДАСУ, 2010. – 22 с.

ШВИДКИЙ ЗВ'ЯЗОК

1. Аналітичний огляд основ насосної теорії, нагнітального обладнання та технології вирішення завдань створення та підвищення напору в системах подачі та розподілу води (СПРВ).

1.1. Насоси. Класифікація, основні параметри та поняття. Технічний рівень сучасного насосного обладнання.

1.1.1. Основні параметри та класифікація насосів.

1.1.2. Насосне обладнання для підвищення напору у водопостачанні.

1.1.3. Огляд новацій та удосконалень насосів з погляду практики їх застосування.

1.2. Технологія застосування нагнітачів у СПРВ.

1.2.1. Насосні станції систем водопостачання. Класифікація.

1.2.2. Загальні схеми та способи регулювання роботи насосів у разі підвищення напору.

1.2.3. Оптимізація роботи нагнітачів: регулювання швидкості та спільна робота.

1.3. Проблеми забезпечення напорів у зовнішніх та внутрішніх водопровідних мережах.

1.4. Висновки на чолі.

2. Забезпечення необхідного тиску у зовнішніх і внутрішніх водопровідних мережах. Підвищувальні компоненти СПРВ на рівні районних, квартальних та внутрішніх мереж.

2.1. Загальні напрями розвитку на практиці застосування насосного устаткування підвищення напору у водопровідних мережах.

2.2. Завдання забезпечення потрібних напорів у водопровідних мережах.

2.2.1. Коротка характеристика СПРВ (з прикладу СПб).

2.2.2. Досвід вирішення завдань підвищення натиску на рівні районних та квартальних мереж.

2.2.3. Особливості завдань підвищення тиску у внутрішніх мережах.

2.3. Постановка задачі оптимізації підвищувальних компонентів

СПРВ на рівні районних, квартальних та внутрішніх мереж.

2.4. Висновки на чолі.

3. Математична модель оптимізації насосного устаткування периферійному рівні СПРВ.

3.1. Статична оптимізація параметрів насосного обладнання на рівні районних, квартальних та внутрішніх мереж.

3.1.1. Загальний опис структури районної водопровідної мережі під час вирішення завдань оптимального синтезу.

3.1.2. Мінімізація енергетичних витрат за один режим водоспоживання.

3.2. Оптимізація параметрів насосного обладнання на периферійному рівні СПРВ за зміни режиму водоспоживання.

3.2.1. Полірежимне моделювання у задачі мінімізації енергетичних витрат (загальні підходи).

3.2.2. Мінімізація енергетичних витрат за можливості регулювання швидкості (частоти обертання колеса) нагнітача.

3.2.3. Мінімізація енергетичних витрат у разі каскадно-частотного регулювання (управління).

3.3. Імітаційна модель оптимізації параметрів насосного устаткування на периферійному рівні СПРВ.

3.4. Висновки на чолі.

4". Численні методи вирішення задач оптимізації параметрів насосного обладнання.

4.1. Вихідні дані на вирішення завдань оптимального синтезу.

4.1.1. Вивчення режиму водоспоживання методами аналізу часових рядів.

4.1.2. Визначення регулярностей часового ряду водоспоживання.

4.1.3. Частотний розподіл витрат та коефіцієнти нерівномірності водоспоживання.

4.2. Аналітичне уявлення робочих характеристик насосного устаткування.

4.2.1. Моделювання робочих характеристик окремих нагнітачів

4.2.2. Ідентифікація робочих характеристик нагнітачів у складі насосних станцій.

4.3. Пошук оптимуму цільової функції.

4.3.1. Оптимальний пошук із використанням градієнтних методів.

4.3.2. Модифікований план Холланду.

4.3.3. Реалізація оптимізаційного алгоритму ЕОМ.

4.4. Висновки на чолі.

5. Порівняльна ефективність підвищувальних компонентів СПРВ на основі оцінки вартості життєвого циклу із застосуванням МІК для вимірювання параметрів).

5.1. Методологія оцінки порівняльної ефективності підвищувальних компонентів на периферійних ділянках СПРВ.

5.1.1. Вартість життєвого циклу насосного обладнання.

5.1.2. Критерій мінімізації сукупних дисконтованих витрат з оцінки ефективності підвищувальних компонентів СПРВ.

5.1.3. Цільова функція експрес-моделі для оптимізації параметрів насосного обладнання на периферійному рівні СПРВ.

5.2. Оптимізація підвищувальних компонентів на периферійних ділянках СПРВ під час реконструкції та модернізації.

5.2.1. Система контролю подачі води із використанням мобільного вимірювального комплексу МІК.

5.2.2. Експертна оцінка результатів вимірювання параметрів насосного обладнання ПНР з використанням МІК.

5.2.3. Імітаційна модель вартості життєвого циклу насосного обладнання ПНР на основі даних параметричного аудиту.

5.3. Організаційні питання реалізації оптимізаційних рішень (заключні положення).

5.4. Висновки на чолі.

Введення дисертації (частина автореферату) на тему «Оптимізація насосних станцій систем водопостачання на рівні районних, квартальних та внутрішньобудинкових мереж»

Значний внесок у розробку тематики зробили вітчизняні вчені: Н.Н.Абрамов, М.М.Андріяшев, А.Г.Євдокимов, Ю.А.Ільїн, С.Н.Карамбіров, ВЛ.Карелін, А.М.Курганов, А .П.Меренков, Л.Ф.Мошнін, Е.А.Прегер, С.В.Сумароков, А.Д.Тевяшев, ВЛ.Хасилєв, П.Д.Хорунжий, Ф.А.Шевельов та ін.

З іншого боку, розвиток міст і збільшення висотності будинків, особливо при забудові ущільнювачів, вимагають забезпечення потрібних напорів для нових споживачів, у тому числі за рахунок оснащення нагнітачами будинків підвищеної поверховості (ДПЕ). Створення напору, необхідного для різних споживачів, в кінцевих ділянках водопровідної мережі може бути одним з найбільш реальних шляхів підвищення ефективності СПРВ.

Сукупність зазначених факторів є підставою постановки задачі визначення оптимальних параметрів ПНР при наявних обмеженнях вхідних напорів, в умовах невизначеності та нерівномірності фактичних витрат. При вирішенні задачі постають питання поєднання послідовної роботи груп насосів та паралельної роботи насосів, об'єднаних у межах однієї групи, а також оптимального суміщення роботи паралельно з'єднаних насосів з частотним регулюванням приводу (ЧРП) та, зрештою, підбору обладнання, що забезпечує потрібні параметри конкретної системи водопостачання. Слід зважати на значні зміни останніх років у підходах до підбору насосного обладнання - як у плані виключення надмірності, так і в технічному рівні доступного обладнання.

Актуальність питань, що розглядаються в дисертації, визначається зростанням значення, яке в сучасних умовах вітчизняні господарюючі суб'єкти і суспільство в цілому надають проблемі енергоефективності. Нагальна необхідність вирішення цієї проблеми закріплена у Федеральному Законі Російської Федерації від 23.11.2009 р. № 261-ФЗ "Про енергозбереження та про підвищення енергетичної ефективності та про внесення змін до окремих законодавчих актів Російської Федерації".

Експлуатаційні витрати СПРВ становлять визначальну частину витрат на водопостачання, яка продовжує збільшуватися через зростання тарифів на електроенергію. З метою зниження енергоємності велике значення надається оптимізації СПРВ. За авторитетними оцінками від 30% до 50% енерговитрат насосних систем може бути скорочено за рахунок зміни насосного обладнання та способів керування.

Мета роботи - дослідження та розробка оптимальних рішень при виборі підвищення насосного обладнання периферійних ділянок СПРВ у процесі підготовки реконструкції та будівництва, включаючи методичне, математичне та технічне (діагностичне) забезпечення. Досягнення мети у роботі вирішувалися такі: аналіз практики у сфері підвищильних насосних систем з урахуванням можливостей сучасних насосів і методів регулювання, поєднання послідовної і паралельної роботи з ЧРП; визначення методичного підходу (концепції) оптимізації підвищення насосного обладнання СПРВ в умовах обмеженості ресурсів; розробка математичних моделей, що формалізують завдання вибору насосного обладнання периферійних ділянок водопровідної мережі; аналіз та розробка алгоритмів чисельних методів для дослідження запропонованих у дисертації математичних моделей; розробка та практична реалізація механізму збору вихідних даних для вирішення завдань реконструкції та проектування нових ПНР; реалізація імітаційної моделі формування вартості життєвого циклу за розглянутим варіантом обладнання ПНР.

Створено мобільний вимірювальний комплекс (МІК) для діагностики діючих підвищильних насосних систем, запатентований у корисній моделі № 81817 "Система контролю подачі води".

Визначено методику вибору оптимального варіанта насосного обладнання ПНР на базі імітаційного моделювання вартості життєвого циклу.

Практична значимість та реалізація результатів роботи. Надано рекомендації щодо вибору типу насосів для підвищувальних установок та ПНР на основі уточненої класифікації сучасного насосного обладнання для підвищення напору в системах водопостачання з урахуванням таксонометричного поділу, експлуатаційних, конструктивних та технологічних ознак.

Розроблено спеціальний оперативний засіб збирання та оцінки вихідних даних (МІК), що використовується для обстеження діючих систем водопостачання під час підготовки їх реконструкції.

Підготовлено рекомендації щодо обстеження діючих підвищильних систем водопостачання з використанням МІК та підбору обладнання для ПНР (вибору проектного рішення) на основі малогабаритних автоматичних насосних станцій (МАНС).

Результати НДДКР реалізовані на ряді об'єктів комунального водопостачання, включаючи ПНР та МАНС у будинках підвищеної поверховості.

1: АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ОСНОВ НАСОСНОЇ ТЕОРІЇ, НАГНЕТАЛЬНОГО ОБЛАДНАННЯ ТА ТЕХНОЛОГІЇ РІШЕННЯ ЗАДАЧ СТВОРЕННЯ І ПІДВИЩЕННЯ НАПОРУ В СИСТЕМАХ ПОДАЧІ І РОЗПОДІЛУ

Найскладніша і найдорожча частина сучасних систем водопостачання - СПРВ, що складається з безлічі елементів, що перебувають у гідравлічній взаємодії. Тому природно, що за останні чверть століття в цій галузі зроблено значні напрацювання та відбулися важливі зміни, як у< плане конструктивного совершенствования насосной техники, так и в плане развития технологии создания и повышения напора.

Подібні дисертаційні роботи за спеціальністю "Водопостачання, каналізація, будівельні системи охорони водних ресурсів", 05.23.04 шифр ВАК

Розробка методів діагностики та оперативного управління системами подачі та розподілу води (СПРВ) в аварійних станах 2002 рік, кандидат технічних наук Зайко, Василь Олексійович
Експериментальне та чисельне моделювання перехідних процесів у кільцевих водопровідних мережах 2010 рік, кандидат технічних наук Ліханов, Дмитро Михайлович
Аналіз, технічна діагностика та реновація систем подачі та розподілу води на основі принципів енергетичного еквівалентування 2002 рік, доктор технічних наук Щербаков, Володимир Іванович
Удосконалення методів гідравлічного розрахунку систем подачі та розподілу води 1981 рік, кандидат технічних наук Карімов, Рауф Хафізович
Енергозберігаюче регулювання режиму роботи головних водовідливних установок шахт та рудників засобами електроприводу 2010 рік, кандидат технічних наук Боченков, Дмитро Олександрович

Висновок дисертації на тему «Водопостачання, каналізація, будівельні системи охорони водних ресурсів», Штейнміллер, Олег Адольфович

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

1. Технічні новації в галузі насосного обладнання створили умови для змін, що впливають на експлуатаційну практику щодо надійності та економії енергії. З іншого боку, сукупність ряду факторів (стан мереж та обладнання, територіальний та висотний розвиток міст) призвела до необхідності нового підходу до реконструкції та розвитку систем подачі води. Проведений аналіз публікацій та накопичений практичний досвід стали основою постановки завдання визначення оптимальних параметрів підвищувального насосного обладнання.

2. Запропоновано концепцію периферійного моделювання як розвиток ідеї перерозподілу навантаження між магістральною та розподільчою частинами системи з метою мінімізації невиробничих втрат та енерговитрат. Стабілізація надлишкових натисків на кінцевих ділянках водопровідної мережі забезпечить скорочення енергоємності СПРВ.

3. Запропоновано оптимізаційні моделі для раціонального вибору підвищення насосного обладнання периферійних ділянок мережі із залученням ТГЦ. Розроблена методологія враховує полірежимний характер функціонування, способи регулювання роботи нагнітачів та їх компонування у складі СР, взаємодії окремих елементів системи з урахуванням зворотного зв'язку, а також різноманітність цільових функцій, що відбивають енергоефективність системи або її інвестиційну привабливість.

4. Дослідження оптимізаційних моделей та верифікація результатів моделювання діючих підвищильних насосних систем дозволили теоретично обґрунтувати підхід до вибору кількості та параметрів нагнітачів у складі ПНР (насосних установок) на основі принципу мінімізації дисконтованої вартості життєвого циклу (1ССО) насосного обладнання. Проведено дослідження залежності функції ЬССІ насосних установок від кількості нагнітачів.

5. Розроблено спеціальні алгоритми пошуку екстремумів функцій багатьох змінних для вирішення реальних завдань оптимізації насосних станцій на периферійних ділянках, що поєднують особливості градієнтних та стохастичних підходів дослідження пошукових просторів. Алгоритм, заснований на модифікації репродуктивного плану Холланда, дозволяє вирішувати розглянуті завдання без введення припущень, що спрощують, і заміни дискретного характеру простору можливих рішеньна безперервний.

6. Створено МІК для діагностики діючих підвищувальних насосних систем, запатентований у корисній моделі (№ 81817), що забезпечує необхідну повноту та достовірність вихідних даних для вирішення завдань оптимального синтезу елементів СПРВ. Розроблено рекомендації щодо обстеження діючих підвищувальних систем водопостачання з використанням МІК.

7. Розроблено методику вибору оптимального варіанта насосного обладнання ПНР на базі імітаційного моделювання ЬССВ. Сукупність методичних, математичних та технічних підходів роботи дозволяє здійснити пошук рішення та виконати порівняльну оцінку діючих та нових нагнітачів з точки зору їх ефективності, розрахувати термін окупності інвестицій.

Список літератури дисертаційного дослідження кандидат технічних наук Штейнміллер, Олег Адольфович, 2010 рік

1. Абрамов Н. Н. Розрахунок водопровідних мереж / Н. Н. Абрамов, М. М. Поспелова, М. А. Сомов, В. Н. Варапаєв та ін - М.: Будвидав, 1983. - 278 с.

2. Абрамов Н. Н. Теорія та методика розрахунку систем подачі та розподілу води / Н. Н. Абрамов. - М.: Будвидав, 1972. - 288 с.

3. Айвазян З. А. Прикладна статистика. Основи моделювання та первинна обробка даних / С. А. Айвазян, І. С. Єнюков, Л. Д. Мешалкін. - М.: Фінанси та статистика, 1983. - 471 с.

4. Алексєєв М. І. Методичні засади прогнозування витрат води та надійності систем водопостачання та водовідведення / М. І. Алексєєв, Г. Г. Кривошеєв // Вісник РААСН. – 1997. – Вип. 2.

5. Алиптуль А. Д. Гідравліка та аеродинаміка: навч. посібник для вузів /

6. A. Д. Алиптуль, П. Г. Кисилєв. - Вид. 2-ге. - М.: Будвидав, 1975. - 323 с.

7. Андріяшев М. М. Гідравлічні розрахунки обладнання водоводів/М. М. Андріяшев. - М.: Будвидав, 1979. - 104 с.

8. Баженов В. І. Економічний аналізнасосних систем на базі показника - витрати життєвого циклу / В. І. Баженов, С. Є. Березін, Н. Н. Зубовська // ВСТ. – 2006. – № 3, ч. 2. – С. 31- 35.

9. Беллман Р. Динамічне програмування / Р. Беллман. - М.: ІЛ, 1961. -400 с.

10. Березін С. Є. Насосні станції з занурювальними насосами: розрахунок та конструювання / С. Є. Березін. -М. : Будвидав, 2008. – 160 с.

11. Великий енциклопедичний словник/гол. ред. А. М. Прохоров. - М.: Велика Російська Енциклопедія, 2002. - 1456 с.

12. Водопостачання Санкт-Петербурга / за заг. ред. Ф. В. Кармазінова. - СПб. : Новий журнал. – 2003. – 688 с.

13. Гримітлін А. М. Насоси, вентилятори, компресори в інженерному обладнанні будівель: навч. посібник / А. М. Гримітлін, О. П. Іванов,

14. В. А. Пухкал. - СПб. : АВОК Північний Захід, 2006. – 214 с.

15. Гришин А. П. Закон регулювання перетворювача частоти при живленні занурювального електронасоса / А. П. Гришин // Сантехніка. – 2007. – № 7. –1. C. 20-22.

16. Євдокимов А. Мінімізація функцій та її додаток до завдань автоматизованого управління інженерними мережами / А. Євдокимов. - Харків: Шукаючи школа, 1985 - 288 с.

17. Євдокимов А. Г. Моделювання та оптимізація потокорозподілу в інженерних мережах / А. Г. Євдокимов, А. Д. Тевяшев. - М.: Будвидав, 1990. -368 с.

18. Євдокимов А. Оптимальні завдання на інженерних мережах / А. Євдокимов. – Харків: Вища школа, 1976. – 153 с.

19. Зоркін Є. М. Порівняльний аналізстійкості замкнутих за натиском систем водопостачання з регульованим насосним агрегатом / О. М. Зоркін // Вода: технологія та екологія. – 2008. – № 3. – С. 32-39.

20. Ільїн Ю. А. Методика вибору енергозберігаючих пристроїв при реконструкції підвищильних насосних станцій / Ю. А. Ільїн, С. Ю. Ігнатчик, С. В. Саркісов та ін. // Матеріали 4-х академічних читань. – СПб., 2009. – С. 53-58.

21. Ільїн Ю. А. Надійність водопровідних споруд та обладнання / Ю. А. Ільїн. - М.: Будвидав, 1985. - 240 с.

22. Ільїн Ю. А. Про паралельну роботу насосів і водоводів / Ю. А. Ільїн, А. П. Авсюкевич // Міжвузівська тематична збірка праць ЛИСИ. - СПб., 1991. -С. 13-19.

23. Ільїн Ю. А. Особливості методики перевірочних розрахунків при моніторингу водопровідних мереж / Ю. А. Ільїн, В. С. Ігнатчик, С. В. Саркісов // Матеріали 2-х академічних читань. - СПб., 2004. - С. 30-32.

24. Ільїн Ю. А. Підвищення надійності подачі води при паралельно-послідовній схемі зонування водопроводу / Ю. А. Ільїн, В. С. Ігнатчик, С. Ю. Ігнатчик та ін. // Матеріали 4-х академічних читань. – СПб., 2009. – С. 50-53.

25. Ільїн Ю. А. Розрахунок надійності подачі води / Ю. А. Ільїн. - М.: Будвидав, 1987. - 320 с.

26. Ільїна Т. Н. Основи гідравлічного розрахунку інженерних мереж: навч. посібник / Т. Н. Ільїна. – М.: Асоціація будівельних вузів, 2007. – 192 с.

27. Інженерні системи будівель. - М.: ТОВ "Грундфос", 2006. - 256 с.

28. Каждан А. А. Гідроаудит як можливість комплексного вирішення проблем водопостачання та водовідведення / А. А. Каждан // Вода: технологія та екологія. – 2008. – № 3. – С. 70-72.

29. Канаєв А. Н. До питання вимірювання витрат води у трубопроводах великих діаметрів / А. Н. Канаєв, А. І. Поляков, М. Г. Новіков // Вода: технологія та екологія. – 2008. – № 3. – С. 40-47.

30. Карамбіров С. Н. Удосконалення методів розрахунку систем подачі та розподілу води в умовах багаторежимності та неповної вихідної інформації: автореф. дис. . докт.техн.наук / С. Н. Карамбіров. – М., 2005. – 48 с.

31. Карелін В. Я. Насоси та насосні станції / В. Я. Карелін, А. В. Мінаєв. - М.: Будвидав, 1986. - 320 с.

32. Кармазінов Ф. В. Інноваційні підходи до вирішення проблем водопостачання та водовідведення Санкт-Петербурга / Ф. В. Кармазінов // ВСТ. – 2008. -№8. -С. 4-5.

33. Карттунен Е. Водопостачання II: пров. з фінського / Е. Карттунен; Асоціація інженерів-будівельників Фінляндії RIL г.в. - СПб. : Новий журнал, 2005 - 688 с.

34. Кім А. Н. Мобільний вимірювальний комплекс (МІК) та його використання для оцінки роботи насосних систем / А. Н. Кім, О. А. Штейнміллер, А. С. Миронов // Доповіді 66-ї наукової конференції. – СПб., 2009. – Ч. 2. – С. 66-70.

35. Кім А. Н. Оптимізація насосних систем подачі води / А. Н. Кім, О. А. Штейнміллер // Доповіді 64-ї наукової конференції. – СПб., 2007. – Ч. 2. –С. 44-48.

36. Кім А. Н. Проблеми в системах господарсько-питного водопостачання будівель. Установки підвищення тиску / А. Н. Кім, П. Н. Горячов,

37. О. А. Штейнміллер // Матеріали 7-го міжнародного форуму НЕАТ&УЕИТ. – М., 2005. – С. 54-59.

38. Кім А. Н. Розробка мобільного вимірювального комплексу (МІК) для оцінки роботи насосних систем / А. Н. Кім, О. А. Штейнміллер, А. С. Миронов // Матеріали 4-х академічних читань. – СПб., 2009. – С. 46-50.

39. Кім А. Н. Удосконалення напірних водоочисних споруд: ав-тореф. дис. . докт. техн. наук/А. Н. Кім. - СПб. : ДАСУ, 1998. – 48 с.

40. Кінебас А. К. Оптимізація подачі води в зоні впливу Урицької насосної станції Санкт-Петербурга / А. К. Кінебас, М. Н. Іпатко, Ю. В. Руксін та ін. // ВСТ. – 2009. – № 10, ч. 2. – С. 12-16.

41. Кінебас А. К. Реконструкція системи подачі води на Південній водопровідній станції Санкт-Петербурга / А. К. Кінебас, М. Н. Іпатко, Ю. А. Ільїн // ВСТ. -2009. -№ Ю, год. 2. -С. 17-22.

42. Класифікація основних засобів, що включаються до амортизаційних груп: затв. Постановл. Прав-ва РФ від 01.01.2002 № 1. - М.: Податок Інфо, 2007. - 88 с.

43. Кожинов І. В. Усунення втрат води під час експлуатації систем водопостачання / І. В. Кожинов, Р. Г. Добровольський. - М.: Будвидав, 1988. - 348 с.

44. Копитін А. Н. Сучасні підходи у визначенні ефективності роботи насосних агрегатів / А. Н. Копитін, О. Ю. Царинник // Сантехніка, опалення, кондиціювання. – 2007. -№8. – С. 14-16.

45. Корн Г. Довідник з математики (для науковців та інженерів: пер. з англ: / Г. Корн, Т. Корн; під заг. ред. І. Г. Арамановича. - М.: Наука, 1973. - 832 с.

46. Костін В. І. Регулювання продуктивності нагнітачів при змішаній схемі спільної роботи / В. І. Костін // Вісті вузів. Будівництво. – Новосибірськ, 2006. – № 6. – С. 61-64.

47. Красильников А. Застосування автоматизованих насосних установок із каскадним керуванням у системах водопостачання Електронний ресурс. /

48. A. Красильников// Будівельна інженерія. - Електрон, дан. – М., 20052006. – Режим доступу: http://www.archive-online.ru/read/stroing/330.

49. Курганов А. М. Гідравлічні розрахунки систем водопостачання та водовідведення: довідник / А. М. Курганов, Н. В. Федоров. - Л.: Будвидав, 1986. -440 с.

50. Курганов А. М. Довідник з гідравлічних розрахунків систем водопостачання та каналізації / А. М. Курганов, Н. Ф. Федоров. - Л.: Будвидав, 1973. -408 с.

51. Лапчик М. П. Чисельні методи: навч. посібник / М. П. Лапчик, М. І. Рагуліна, Є. К. Хеннер; за ред. М. П. Лапчика. - М.: ІЦ "Академія", 2007 - 384 с.

52. Лезнов Б. С. Енергозбереження та регульований привід у насосних та повітродувних установках / Б. С. Лезнов. - М.: Вища школа, 2006. - 360 с.

53. Лезнов Б.С. Сучасні проблеми використання регульованого електроприводу в насосних установках / Б. С. Лезнов // ВСТ. – 2006. – № 11, ч. 2. – С. 2-5.

54. Ленський В. А. Водопостачання та каналізація / В. А. Ленський,

55. B. І. Павлов. - М.: Вища школа, 1964. - 387 с.

56. Меренков А. П. Теорія гідравлічних ланцюгів / А. П. Меренков, В. Я. Хасілєв. - М.: Наука, 1985. - 294 с.

57. Методика визначення неврахованих витрат та втрат води у системах комунального водопостачання: затв. Наказом МінПромЕнерго РФ від 20.12.2004 № 172. - М.: Росстрой Росії, 2005. - 57 с.

58. Морозов К. Є. Математичне моделювання у науковому пізнанні / К. Є. Морозов. - М.: Думка, 1969. -212 с.

59. Мошнін Л. Ф. Методи техніко-економічного розрахунку водопровідних мереж / Л. Ф. Мошнін. - М.: Будвидав, 1950. - 144 с.

60. Миколаїв В. Аналіз енергоефективності різних способів управління насосними установками з регульованим приводом/ В. Ніколаєв // У СТ. – 2006. – № 11, ч. 2. – С. 6-16.

61. Ніколаєв В. Потенціал енергозбереження при змінному навантаженні лопатевих нагнітачів / В. Ніколаєв // Сантехніка. - 2007. - № 6. - С. 68-73; 2008. -№ 1. -С. 72-79.

62. Оводов В. С. Приклади розрахунків з сільськогосподарського водопостачання та каналізації: навч. посібник / В. С. Оводов, В. Г. Ільїн. – М.: Державне видавництво сільськогосподарської літератури, 1955. – 304 с.

63. Патент 2230938 Російська Федерація, МПК 7 Б 04 Д 15/00. Спосіб регулювання роботи системи лопатевих нагнітачів при змінному навантаженні / В.Миколаїв.

64. Патент на корисну модель №61736, МПК Е03В 11/16. Система управління насосним агрегатом / Ф. В. Кармазінов, Ю. А. Ільїн, В. С. Ігнатчик та ін; опубл. 2007, Бюлл. №7.

65. Патент на корисну модель №65906, МПК ЕОЗВ 7/04. Багатозонна система водопостачання / Ф. В. Кармазінов, Ю. А. Ільїн, В. С. Ігнатчик та ін; опубл. 2007, Бюлл. №7.

66. Патент на корисну модель № 81817, МПК 05В 15/00. Система контролю подачі води/А. Н. Кім, О. А. Штейнміллер. ; опубл. 2008, Бюлл. №9.

67. Правила технічної експлуатаціїсистем та споруд комунального водопостачання та каналізації: затв. Наказом Держбуду Росії від 30.12.1999. - М.: Держбуд Росії, 2000. - 123 с.

68. Прегер Є. А. Аналітичний метод дослідження спільної роботи насосів та трубопроводів каналізаційних насосних станцій: навч. посібник/Є. А. Прегер. - Л.: ЛИСИ, 1974. - 61 с.

69. Прегер Е. А. Аналітичне визначення в проектних умовах продуктивності відцентрових насосів, що паралельно працюють у мережі / Е. А. Прегер // Наукові праці ЛИСИ. – Л., 1952. – Вип. 12. – С. 137-149.

70. Промислове насосне встаткування. - М.: ТОВ "Грундфос", 2006. - 176 с.

71. Променерго. Малогабаритні автоматичні насосні станції ЗАТ "Променерго" - Вид. 3-тє, дод. – СПб., 2008. – 125 с.

72. Пфлейдерер К. Відцентрові та пропелерні насоси: пров. з 2-го німецького видання/К. Пфлейдерер. - М.; Л.: ОНТІ, 1937. - 495 с.

73. Райзберг Б.А. Дисертація та наукова ступінь: посібник для претендентів / Б. А. Райзберг. - 3-тє вид. - М.: ІНФРА-М, 2003. - 411 с.

75. Рутковська Д. Нейронні мережі, генетичні алгоритми та нечіткі системи / Д. Рутковська, М. Пилиньський, Л. Рутковський. – М.: Гаряча лінія – Телеком, 2004. – 452 с.

76. Селіванов А. С. Розробка моделей функціональної та структурної діагностики при оптимізації систем подачі та розподілу води: автореф. дис. . канд. техн. наук/А. С. Селіванов. – СПб, 2007. – 27 с.

77. СНіП 2.04.01-85 *. Внутрішній водопровід та каналізація будівель. - М.: ГПЦПП, 1996.

78. СНіП 2.04.02-84 *. Водопостачання. Зовнішні мережі та споруди. - М.: ГПЦПП, 1996.

79. СНіП 2.04.03-85. Каналізація. Зовнішні мережі та споруди. - М.: ДП ЦПП, 1996.

80. СНіП 3.05.04-85 *. Зовнішні мережі та споруди водопостачання та каналізації. - М.: ДП ЦПП, 1996.

81. Сумарок С. В. Математичне моделювання систем водопостачання / С. В. Сумарок. – Новосибірськ: Наука, 1983. – 167 с.

82. Турк В. І. Насоси та насосні станції / В. І. Турк. - М.: Будвидав, 1976. -304 с.

83. Фаддєєв Д. К. Обчислювальні методи лінійної алгебри / Д. К. Фаддєєв, В. Н. Фаддєєва. - М.: Лань, 2002. - 736 с.

84. Феофанов Ю. А. Підвищення надійності систем водопостачання міст (з прикладу Санкт-Петербурга) / Ю. А. Феофанов // Російська архітектурно-будівельна енциклопедія. – М., 2000. – Т. 6. – С. 90-91.

85. Феофанов Ю. А. Методика визначення неврахованих витрат та втрат у системах водопостачання Санкт-Петербурга / Ю. А. Феофанов, П. П. Махнєв, М. М. Хямяляйнен, М. Ю. Юдін // ВСТ. – 2006. – № 9, ч. 1. – С. 33-36.

86. Форсайт Дж. Машинні методи математичних обчислень/Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. - М.: Світ, 1980. - 177 с.

87. Хасілєв В. Я. Елементи теорії гідравлічних ланцюгів: автореф. дис. . докт. техн. наук./В. Я. Хасілєв. – Новосибірськ, 1966. – 98 с.

88. Хорунжий П. Д. Розрахунок гідравлічної взаємодії водопровідних споруд / П. Д. Хорунжий. – Львів: Вища школа, 1983. – 152 с.

89. Хямяляйнен М. М. Комплексні гідравлічні розрахунки системи подачі води Санкт-Петербурга / М. М. Хямяляйнен, С. В. Смирнова, М. Ю. Юдін // ВСТ. – 2006. – № 9, ч. 1. – С. 22-24.

90. Чугаєв Р. Р. Гідравліка / Р. Р. Чугаєв. - Л.: Вища школа, 1982. - 670 с.

91. Шевельов Ф. А. Водопостачання великих міст зарубіжних країн / Ф. А. Шевельов, Г. А. Орлов. - М.: Будвидав, 1987. - 347 с.

92. Шевельов Ф. А. Таблиці для гідравлічного розрахунку водопровідних труб / Ф. А. Шевельов, А. Ф. Шевельов. -М. : Будвидав, 1984. - 352 с.

93. Штейнміллер О. А. Завдання оптимального синтезу підвищувальних систем подачі та розподілу води (СПРВ) мікрорайону / О. А. Штейнміллер, А. Н. Кім // Вісник цивільних інженерів. - 2009. - №1 (18). – С. 80-84.

94. Штейнміллер О. А. Колективні системи водопостачання / О. А. Штейнміллер // Євробуд, Додаток "Будинок". – СПб., 2003. – С. 5457.

95. Штейнміллер О. А. Колективні системи водопостачання / О. А. Штейнміллер // Інженерні системи АВОК Північний Захід. – СПб., 2005. – № 4 (20). – С. 22-24.

96. Штейнміллер О. А. Проблеми в системах господарсько-питного водопостачання будівель. Установки підвищення тиску / О. А. Штейнміллер // Інженерні системи АВОК Північний Захід. – СПб., 2004. – № 2 (14). – С. 26-28.

97. Штейнміллер О. А. Свердловинні водозабори / О. А. Штейнміллер // Збірник тез доповідей науково-практичної конференції. Серія "Підйом вітчизняної промисловості - підйом Росії" / за ред. А. М. Гримітліна. – СПб., 2005. – С. 47-51.

98. Штейнміллер О. А. Статична та полірежимна оптимізація параметрів насосного обладнання системи "районна насосна станція - абонентська мережа" / О. А. Штейнміллер, А. Н. Кім // Вісник цивільних інженерів. – 2009. – № 2 (19). – С. 41-45.

99. Штейнміллер О. А. Чисельні методи вирішення задачі оптимального синтезу підвищильних систем подачі та розподілу води мікрорайону / О. А. Штейнміллер // Вісник цивільних інженерів. – 2009. – № 4 (21).1. С. 81-87.

101. GRUNDFOS. Каталог продукції. Електронний ресурс. / GRUNDFOS // Технічна документація 2007. – Електрон, дан. - М.: ТОВ "Грундфос", 2007. - 1 електрон, опт. диск (CD-ROM).

102. Hydraulics in Civil and Environmental Engineering: Solutions manual. - Taylor & Francis, 2004. - 680 p.

103. ITT. Vogel Pumpen. Ловара. Загальний каталог (поз. №771820390 від 2/2008 russisch). – 2008. – 15 с.

104. Mohammad Karamouz. Water Resources Systems Analysis / Mohammad Karamouz, Ferenc Szidarovszky, Banafsheh Zahraie. - Lewis Publishers/CRC,2003. - 608 p.

105. Pump Life Cycle Costs: A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems. Executive Summary/Hydraulic Institute, Europump, U.S. Department of Energy's Office of Industrial Technologies (OIT). - 2000. - 16 p.

106. Rama Prasad. Research Perspectives in Hydraulics and Water Resources Engineering / Rama Prasad, S. Vedula. - World Scientific Publishing Company, 2002.368 p.

107. Thomas M. Walski. Розширений water distribution modeling and management / Thomas M. Walski, Donald V. Chase, Dragan A. Savic. - Bentley Institute Press, 2004. - 800 p.

Зверніть увагу, представлені вище наукові текстирозміщені для ознайомлення та отримані за допомогою розпізнавання оригінальних текстів дисертацій (OCR). У зв'язку з чим у них можуть бути помилки, пов'язані з недосконалістю алгоритмів розпізнавання. У PDF файлахдисертацій та авторефератів, які ми доставляємо, подібних помилок немає.

Розмір: px

Починати показ зі сторінки:

Транскрипт

1 СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 м. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Насоси та насосні станції (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки Інститут/Факультет Кафедра Інженерне забезпечення будівель та споруд Інститут інженерної екології Водопостачання, водовідведення

2 ЗМІСТ 1. Цілі та завдання вивчення дисципліни Мета викладання дисципліни Завдання вивчення дисципліни Міжпредметний зв'язок Вимоги до результатів освоєння дисципліни Обсяг дисципліни та види навчальної роботи Зміст дисципліни Розділи дисципліни та види занять у годинах Лабораторні заняття Самостійна робота Навчально-методичні матеріали з дисципліни Основна та додаткова література, інформаційні ресурси Перелік наочних та інших посібників, методичних вказівок та матеріалів до технічних засобів навчання Контрольно-вимірювальні матеріали... 11

3 1.1. Мета викладання дисципліни 1. Цілі та завдання вивчення дисципліни формування знань з основних видів насосів, компресорів, технологічного обладнання; формування навичок з проектування, будівництва та експлуатації насосних та повітродувних станцій, систем водопостачання та водовідведення. 1.. Завдання вивчення дисципліни підготовка бакалаврів до проектно-конструкторської, виробничо-технологічної, наукової діяльностіта експлуатації насосних та повітродувних станцій систем водопостачання та водовідведення Міжпредметний зв'язок Дисципліна «Насоси та насосні станції» відноситься до варіативної частини професійного циклу. Профіль «Водопостачання та водовідведення», основна частина. Дисципліна «Насосні та повітродувні станції» ґрунтується на знаннях, отриманих під час освоєння дисциплін: «Математика», «Фізика», «Гідравліка», «Теоретична механіка», «Архітектура», «Креслення», «Опір матеріалів», «Будівельні матеріали» , "Інженерна геодезія", "Електротехніка". Вимоги до вхідних знань, умінь та компетенцій студентів. Студент повинен: Знати: основні історичні події, основи правової системи; нормативно-технічні документи у сфері професійної діяльності; фундаментальні закони вищої математики, хімії, фізики, гідравліки, електротехніки, теоретичної механіки, опору матеріалів; Вміти: самостійно набувати додаткових знань з навчальної та довідкової літератури; застосовувати знання, отримані щодо попередніх дисциплін; користуватися персональним комп'ютером; Навичками вирішення математичних завдань; графоаналітичними методами дослідження; методами постановки та вирішення інженерних завдань. Дисципліни, для яких дисципліна «Насоси та насосні станції» є попередньою: дисципліни профільної спрямованості: «Водопровідні мережі», «Водовідвідні мережі», «Водопідготовка та водозабірні споруди», «Водовідведення та очищення стічних вод», «Санітарно-технічне обладнання будівель та споруд», «Теплогазопостачання з основами теплотехніки», «Основи промислового водопостачання та водовідведення», «Основи промислового водовідведення», «Експлуатація споруд систем водопостачання та водовідведення», «Реконструкція споруд систем водопостачання» .

4 1.4. Вимоги до результатів освоєння дисципліни Процес вивчення дисципліни «Опалення» спрямовано формування таких компетенцій: володінням культурою мислення, здатністю до узагальнення, аналізу, сприйняття інформації, постановки мети та вибору шляхів її досягнення (ОК-1); умінням логічно правильно, аргументовано і ясно будувати усне та письмове мовлення (ОК-); умінням використовувати нормативні правові документи у своїй діяльності (ОК-5); використовувати основні закони природничих дисциплін у професійній діяльності, застосовувати методи математичного аналізута моделювання, теоретичного та експериментального дослідження (ПК-1); здатністю виявити природничо сутність проблем, що виникають у ході професійної діяльності, залучити їх для вирішення відповідний фізикоматематичний апарат (ПК-); володіння основними методами, способами та засобами отримання, зберігання, переробки інформації, навичками роботи з комп'ютером як засобом управління інформацією (ПК-5); знанням нормативної базиу галузі інженерних пошуків, принципів проектування будівель, споруд, інженерних систем та обладнання, планування та забудови населених місць (ПК-9); володіння методами проведення інженерних пошуків, технологією проектування деталей та конструкцій відповідно до технічного завдання з використанням стандартних прикладних розрахункових та графічних програмних пакетів (ПК-10); здатністю проводити попереднє техніко-економічне обґрунтування проектних розрахунків, розробляти проектну та робочу технічну документацію, оформляти закінчені проектно-конструкторські роботи, контролювати відповідність проектів, що розробляються, та технічної документації завданням, стандартам, технічним умовам та іншим нормативним документам (ПК-11); володінням технологією, методами доведення та освоєння технологічних процесів будівельного виробництва, виробництва будівельних матеріалів, виробів та конструкцій, машин та обладнання (ПК-1); здатністю вести підготовку документації з менеджменту якості та типовими методами контролю якості технологічних процесів на виробничих ділянках, організацію робочих місць, їх технічне оснащення, розміщення технологічного обладнання, здійснювати контроль за дотриманням технологічної дисципліни та екологічної безпеки (ПК-13); знанням науково-технічної інформації, вітчизняного та зарубіжного досвіду з профілю діяльності (ПК-17); володінням математичним моделюванням на базі стандартних пакетів автоматизації проектування та досліджень, методами постановки та проведення експериментів за заданими методиками (ПК-18); здатністю складати звіти з виконаних робіт, брати участь у впровадженні результатів дослідження та практичних розробок (ПК-19); знанням правила та технології монтажу, налагодження, випробування та здачі в експлуатацію конструкцій, інженерних систем та обладнання будівельних об'єктів, зразків продукції, що випускається підприємством (ПК-0); володіння методами дослідної перевірки обладнання та засобів технологічного забезпечення (ПК-1). В результаті освоєння дисципліни студент повинен: Знати: види та конструкції основного обладнання насосних та повітродувних станцій; види та конструкції споруд насосних та повітродувних станцій;

5 основи проектування та будівництва насосних та повітродувних станцій. Вміти: обґрунтовано приймати проектні рішення щодо складу технологічного обладнання насосних та повітродувних станцій як елементів системи, для якої задані вимоги споживачів щодо надійності та умов подачі води, повітря та режимів експлуатації. Володіти: навичками монтажу, будівництва та експлуатації основного технологічного обладнання та споруд насосних та повітродувних станцій.

6 . Обсяг дисципліни та види навчальної роботи Вид навчальної роботи Всього залікових одиниць (годин) Загальна трудомісткість дисципліни 68 Аудиторні заняття: 40 лекції 0 практичні заняття (ПЗ) 0 семінарські заняття (СЗ) - лабораторні роботи (ЛР) - інші види аудиторних занять тестування Самостійна робота: 8 вивчення теоретичного курсу (ТО) - курсовий проект - розрахунково-графічні роботи (РГР) - реферат 8 завдання - завдання інші види самостійної роботи - Вид проміжного контролю (залік, іспит) залік

7 3. Зміст дисципліни 3.1. Розділи дисципліни та види занять у годинах (тематичний план занять) п/п Модулі та розділи дисципліни Насоси Призначення, принцип дії та галузі застосування насосів різних видів Робочий процес лопатевих насосів Характеристики роботи лопатевих насосів, спільна робота насосів та мереж 4. Конструкції насосів для водопостачання та водовідведення Насосні станції Типи насосних станцій систем водопостачання та водовідведення Водопровідні насосні станції Насосні станції систем водовідведення Лекції, залікових одиниць (годин) ПЗ або СЗ, залікових одиниць (годин) ЛР, залікових одиниць (годин) Самост. робота, залікових одиниць (годин) Компетенції, що реалізуються ПК-1, ПК-5, ПК-9, ПК-10, ПК-11, ПК-1 ПК-13, ПК-17, ПК-18, ПК-19, ПК- 0, ПК ПК-1, ПК-5, ПК-9, ПК-10, ПК-11, ПК ПК-13, ПК-17, ПК-18, ПК-19, ПК-0, ПК-1 Разом Зміст розділів і тем лекційного курсу теми лекції розділу Зміст лекції Кількість годин (зач. од) Самостійна робота Основні параметри та класифікація Вивчення теоретичного насосів. Переваги та недоліки курсу. Опрацювання конспекту 1 насосів різних типів. Схеми лекцій. Робота з устрою та принцип дії спеціальною літературою. лопатевих насосів, насосів тертя, Підготовка до поточної об'ємних насосів. атестації (КРР). Тиск і тиск, що розвивається 1 відцентровим насосом. Потужність та ККД насоса. Те саме

8 Кінематика руху рідини у робочих органах відцентрового насоса. Основне рівняння відцентрового насоса. Подібність 1 насосів. Формули перерахунку і те ж коефіцієнт швидкохідності. Висота всмоктування насосів. Кавітація у насосах. Допустимі значення висоти всмоктування. 4 Характеристики відцентрових насосів. Способи одержання 1 характеристик. Спільна Те ж характеристика роботи насоса та трубопроводу. Випробовування насосів. 5 Паралельна та послідовна 1 робота насосів. Конструкції насосів: відцентрових, осьових, діагональних, свердловинних, вихрових. Об'ємні та шнекові насоси. Те ж 6 Класифікація та типи насосних Виконання письмової станції. Склад обладнання та контрольної роботиприміщень насосних та повітродувних (реферат). станцій. 7 Специфічні особливостіводопровідних насосних станцій Вивчення теоретичного курсу. Опрацювання конспекту Основні конструктивні рішення лекцій. Робота із будівель насосних станцій. Призначення спеціальної літературою та особливості проектування насосних станцій -1-го та -го підйому. Підготовка до поточної атестації (КСР Класифікація насосних станцій систем водовідведення. Схеми пристрою, призначення. Особливості проектування насосних станцій систем водовідведення. Визначення ємності приймальних резервуарів. Розміщення насосних агрегатів. Особливості будівництва насосних станцій систем водовідведення. Експлуатація насосів станцій Разом: 0 Виконання письмової контрольної роботи (реферат) Те ж саме

9 3.3. Практичні заняття з/п розділу дисципліни Найменування практичних занять Об'єм у годинах Призначення та технічні характеристики насосів Класифікація та характеристики насосів. Робоча частина 1 характеристики 1 насосів. Стабільна та нестабільна характеристики насосів. Пологі, нормальні, крутопадаючі характеристики. Визначення крутості характеристики. Спільна робота насосів та трубопроводів Побудова спільної характеристики роботи насосів та 1 трубопроводів. Графічна характеристика Q-H трубопроводу. Побудова наведеної характеристики Q-H відцентрового насоса. Визначення режимної точки роботи насоса у системі трубопроводів. Зміна енергетичних характеристик 3 відцентрового насоса при зміні діаметра і частоти обертання робочого колеса насоса Робочі поля характеристик Q-H насоса. Формули перерахунку. 4 1 Визначення геометричної висоти всмоктування насоса (ч.1) Визначення геометричної висоти всмоктування насоса при встановленні насоса вище рівня рідини в приймальному резервуарі, нижче рівня рідини в приймальному резервуарі (насос встановлений під затокою), у разі, коли рідина в приймальному резервуарі надлишковим тиском. 5 1 Визначення геометричної висоти всмоктування насоса (ч.) Визначення геометричної висоти всмоктування насоса з урахуванням геодезичної позначки установки насоса та з урахуванням температури води, що перекачується. Вибір основного обладнання водопровідних насосних станцій 67 Розрахунок подачі насосної станції -го підйому за ступінчастим та інтегральним графіками водоспоживання. Вплив місткості 4 напірно-регулюючої ємності на режим роботи насосної станції. Визначення розрахункового напору насосної станції та кількості робочих та резервних насосів. 7 Режим роботи насосної станції водовідведення Розрахунок подачі та напору насосної станції та місткості приймального резервуара. Вибір робочих та резервних агрегатів. Побудова графіка годинного припливу та відкачування, розрахунок частоти включення насосів залежно від місткості приймального резервуара. Визначення позначки осі насоса за умови його 8 безкавітаційної роботи Визначення позначки осі насоса. Перевірка запасу кавітації. 9 Навчально-ознайомча екскурсія на насосні станції Разом: 0

10 3.4. Лабораторні заняття з/п розділу дисципліни Найменування лабораторних робітОбсяг годинника 3.5. Самостійна робота Для набуття студентами практичних навичок у виборі гідромеханічного спеціального обладнання та проектування споруд для перекачування вод передбачається виконання курсового проекту. Результатом самостійної є написання реферату. Цей вид роботи складає 8 годин. Організація самостійної роботи проводитиметься відповідно до графіка навчального процесу та самостійної роботи студентів.

11 4. Навчально-методичні матеріали з дисципліни 4.1. Основна та додаткова література, інформаційні ресурси а) основна література 1. Карелін В.Я., Мінаєв А.В. Насоси та насосні станції. М.: ТОВ «Бастет», Шевель Ф.А., Шевель А.Ф. Таблиці для гідравлічного розрахунку водопровідних труб. М.: ТОВ «Бастет», Лукіна А.А., Лукіна Н.А. Таблиці для гідравлічного розрахунку каналізаційних мереж та дюкерів за формулою акад. Н.М. Павловського. М.: ТОВ «Бастет», Проектування каналізаційної насосної станції: навчальний посібник/б.м. Гришин, М.В.Бікунова, Саранцев В.А., Тітов Є.А., Кочергін А.С. Пенза: ПГУАС, 01. б) додаткова литература 1. Сомов М.А., Журба М.Г. Водопостачання. М.: Будвидав, Воронов Ю.В., Яковлєв С.Я. Водовідведення та очищення стічних вод. М: Вид-во АСВ, Довідник будівельника. Монтаж систем зовнішнього водопостачання та каналізації. / За ред. А.К.Перешивкіна/. М.: Будвидавництво, Водопостачання та водовідведення. Зовнішні мережі та споруди. За ред. Рєпіна Б.М. М: Вид-во АСВ, 013. в) програмне забезпечення 1. пакет електронних тестів 170 питань; електронний курс лекцій «Насосні та повітродувні станції»; 3. Програма AUTOCAD, RAUCAD, MAGICAD; г) бази даних, інформаційно-довідкові та пошукові системи 4. електронні каталоги насосів; 5. зразки типових проектівнасосних станцій; 6. пошукові системи: YANDEX, MAIL, GOOGLE та ін. 7. Інтернет сайти: та ін. 4.. Перелік наочних та інших посібників, методичних вказівок та матеріалів до технічних засобів навчання Матеріально технічна базадисципліни включає: лабораторію зі стендом для проведення лабораторних робіт, оснащену необхідними контрольно-вимірювальними приладами, апаратурою та насосними агрегатами. комп'ютерний клас для проведення лабораторних робіт з використанням імітаторів Контрольно-вимірювальні матеріали Контрольно-вимірювальні матеріали: перелік питань до екзамену та екзаменаційні квитки. Приклад типових тестових завдань із дисципліни «Насоси та насосні станції»: 1. Що враховує коефіцієнт корисної дії? а) ступінь надійності роботи насосу; б) всі види втрат, пов'язаних з перетворенням насосом механічної енергії двигуна в енергію рідини, що рухається; в) втрати, зумовлені перетіканням води через зазори між корпусом та робочим колесом. Правильна відповідь б.. Що таке напір насоса? а) роботу, що виробляється насосом в одиницю часу; б) приріст питомої енергії рідини на ділянці від входу в насос до виходу з нього; в) питому енергію рідини на виході із насоса.

12 Правильна відповідь б. 3. Напір насоса вимірюється а) у метрах стовпа рідини, що перекачується насосом, м; б) м 3 /с; в) м 3. Правильна відповідь а. 4. Що називається об'ємною подачею насоса? а) обсяг рідини, що подається насосом за одиницю часу; б) маса рідини, що перекачується насосом в одиницю часу; в) вага рідини, що перекачується в одиницю часу. Правильна відповідь а. 5. Які насоси належать до групи динамічних? а) відцентрові насоси; б) поршневі насоси; в) плунжерні насоси. Правильна відповідь а. 6. Які насоси належать до групи об'ємних? а) відцентрові; б) вихрові; в) поршневі. Правильна відповідь ст. 7. Робота яких насосів заснована на загальному принципі силової взаємодії лопатей робочого колеса з потоком, що їх обтікає, перекачується рідини? а) діафрагмових; б) поршневих; в) відцентрових, осьових, діагональних. Правильна відповідь ст. 8. Основний робочий орган відцентрового насоса? а) робоче колесо; б) вал; в) корпус насосу. Правильна відповідь а. 9. Під дією якої сили рідина викидається з робочого колеса відцентрового насоса? а) під впливом сили тяжкості; б) під впливом відцентрової сили; в) під впливом сили Каріоліса. Правильна відповідь б. 10. За компонуванням насосного агрегату (розташування валу) відцентрові насоси поділяються а) на одноступінчасті та багатоступінчасті; б) з одностороннім підведенням та двостороннім підведенням; в) на горизонтальні та вертикальні. Правильна відповідь ст.

Напрямок підготовки РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б3.В.ДВ.3. «Насоси та насосні станції» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) 08.03.01 Будівництво (шифр та найменування

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Водопостачання та водовідведення (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки Інститут/Факультет

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Реконструкція мереж водопостачання та водовідведення (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Експлуатація мереж водопостачання та водовідведення (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 г. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Санітарно-технічне обладнання будівель (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки

ПРИКЛАДНА ПРОГРАМА МОДУЛЯ ІНЖЕНЕРНІ СИСТЕМИ БУДІВЕЛЬ І СПОРУД (ТГВ, ВИВ, ЗАГАЛЬНА ЕЛЕКТРОТЕХНІКА ТА ЕЛЕКТРОСНАБЖЕННЯ, І ВЕРТИКАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТ) Рекомендується для направлення підготовки8

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Насоси, вентилятори та компресори в системах ТГВ (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б3.В.ДВ.1.2 «Основи водопостачання та водовідведення населених пунктів» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки 08.03.01

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Метрологія, стандартизація та сертифікація (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Теплогазопостачання та вентиляція (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Безпека будівель та споруд у складних природних та природно-техногенних умовах (найменування дисципліни відповідно

ЗМІСТ 1. Цілі та завдання вивчення дисципліни... 3 1.1 Мета викладання дисципліни... 3 1.2 Завдання вивчення дисципліни... 3 1.3 Міжпредметний зв'язок... 4 2. Обсяг дисципліни та види навчальної роботи...

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Централізоване теплопостачання (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Організація, планування та управління будівництвом (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ ДОНЕЦЬКОЇ НАРОДНОЇ РЕСПУБЛІКИ Державна освітня установа вищої професійної освіти «ДОНБАСКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ БУДІВНИЦТВА ТА АРХІТЕКТУРИ»

1. Мета другої виробничої практики: - ознайомлення студентів 3 курсу зі спеціальністю «Водопостачання та водовідведення» на об'єктах, де експлуатуються мережі, системи та пристрої водопостачання та

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б3.В.ДВ.2.2 «Експлуатація систем та споруд водопостачання та водовідведення» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки

2 Візування РПД для виконання у черговому навчальному році Стверджую: Проректор з УР 2016 р. Робочу програму переглянуто, обговорено та схвалено для виконання у 2016-2017 навчальному році на засіданні кафедри

МІНІСТЕРСТВО СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти «КУБАНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни М2.В.ДВ.2.1 «Проектна справа» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки 08.04.01 «Будівництво» (шифр та найменування

Анотація УМКД УМКД є сукупністю нормативно-методичних документів та навчально-методичних матеріалів, що забезпечують реалізацію ОВП у освітньому процесіта сприяють ефективному

М і н і с тер с т в о в р о з о в а н і я і н а у к А А с т р а х а н с к о й о б ла с т і Г A О У А О В П О «А с т р о х а н с к і й інжене р н о - с т р і т е ль н ий і ін с т і т у т » РОБОЧА

Напрямок підготовки РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б3.В.ДВ.15.2 «Водопровідні мережі» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) 08.03.01 Будівництво (шифр та найменування

Цілі освоєння дисципліни В результаті освоєння цієї дисципліни бакалавр набуває знання, вміння та навички, що забезпечують досягнення цілей Ц, Ц2, Ц4, Ц5 основної освітньої програми «Теплоенергетика

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Будівельна інформатика (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки Інститут/Факультет

Анотація дисципліни «Основи гідравліки та теплотехніки» 1. Мета дисципліни Дисципліна «Основи гідравліки та теплотехніки» забезпечує функціональний зв'язок з базовими дисциплінами та має на меті придбання

2 1. ЦІЛІ ОСВОЄННЯ ДИСЦИПЛІНИ Метою дисципліни «Теплогазопостачання та вентиляція» є: освоєння основи технічної термодинаміки та теплопередачі, здобуття знань студентами за конструкціями, принципами

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни М2.В.ОД.4 «Проектування сучасних систем вентиляції» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки 08.04.01 «Будівництво»

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 г. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Кондиціювання повітря та холодопостачання (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б2.В.ДВ.2.1 « Прикладні завданнятеоретичної механіки» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки 08.03.01 Будівництво

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б3.В.ДВ.4.1 «Динамічний розрахунок та забезпечення стійкості будівель та споруд при будівництві та експлуатації» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО

Федеральна державна автономна освітня установа вищої професійної освіти «Сибірський федеральний університет» Інженерно-будівельний (найменування інституту) Інженерних систем

Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти СТВЕРДЖУЮ Декан будівельного факультету В.А. Піменов..20 Робоча програма дисципліни АВТОМАТИЗОВАНЕ

2 1. ЦІЛІ ОСВОЄННЯ ДИСЦИПЛІНИ Метою дисципліни «Механіка рідини та газу» є розвиток та закріплення у студентів здатності самостійно виконувати аеродинамічні та гідравлічні інженерні розрахунки

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 20 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Інженерна геодезія (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма перепідготовки Інститут/Факультет

2 1. ЦІЛІ ОСВОЄННЯ ДИСЦИПЛІНИ Цілями освоєння дисципліни Промбезпека є: набуття студентами знань у галузі Промбезпеки небезпечних виробничих об'єктів. 2. МІСЦЕ ДИСЦИПЛІНИ У СТРУКТУРІ

Недержавний навчальний заклад вищої професійної освіти «Камський інститут гуманітарних та інженерних технологій» Факультет «Нафти та газу» Кафедра «Інженерні та технічні дисципліни»

Лекція 3. Характеристики насоса. Зміна параметрів насосів. .8. Характеристики насоса Характеристика насоса називається графічно виражена залежність основних енергетичних показників від подачі

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни М2.Б.3 «Методи вирішення науково-технічних завдань у будівництві» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки 08.04.01

ПРИКЛАДНА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ ІНЖЕНЕРНА ГРАФІКА Рекомендується для направлення підготовки спеціальності 70800 «БУДІВНИЦТВО» Кваліфікація (ступінь) випускника бакалавр Москва 010 1. Цілі та завдання дисципліни:

РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни М1.В.ДВ.1.1 «Планування та обробка результатів експерименту» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) Напрямок підготовки 08.04.01

«ЗАТВЕРДЖУЮ» Завідувач кафедри ТіО ВМД С.В. Самусєв 2016р. АННОТАЦІЯ ДИСЦИПЛІНИ 1. НАЙМЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ: «ВИРОБНИЧА ПРАКТИКА» 2. НАПРЯМОК ПІДГОТОВКИ 15.03.02 «ТЕХНОЛОГІЧНІ МАШИНИ І ОБЛАДНАННЯ

2 1. ЦІЛІ ОСВОЄННЯ ДИСЦИПЛІНИ 1. Цілі та завдання дисципліни. Метою освоєння дисципліни «Основи промислових виробництв» є набуття студентами знань про найважливіші сучасні промислових технологій

Анотація робочої програми дисципліни НАВЧАЛЬНА ГЕОДЕЗИЧНА ПРАКТИКА Місце дисципліни у навчальному плані Б5 Назва кафедри Автомобільні дорогиРозробник програми Хоренко О.П. старший викладач

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 р. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Планування та організація експериментальних досліджень(найменування дисципліни відповідно до навчального плану)

Б1 Дисципліни (модулі) Б1.Б.1 Історія 59 ОК-2 ОК-6 ОК-7 Б1.Б.2 Філософія 59 ОК-1 ОК-6 Б1.Б.3 Іноземна мова 50 ОК-5 ОК-6 ОПК- 9 Б1.Б.4 Правознавство (основи законодавства) Б1.Б.5 Економіка 17 ОК-3

ПЕРШИЙ ВИЩИЙ ТЕХНІЧНИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД РОСІЇ МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ федеральна державна бюджетна освітня установа вищої професійної освіти

1. ЦІЛІ ОСВОЄННЯ ДИСЦИПЛІНИ «НАСОСИ ТА ПОВІТРЯННІ СТАНЦІЇ» Метою освоєння дисципліни «Насоси та повітродувні станції» є придбання знань про основні конструкції насосів та повітродувних станцій,

1 Загальні положення Опис освітньої програми 1.1 Мета, реалізована ОП ВО Метою освітньої програми академічного бакалаврату 08.03.01.04 «Виробництво та застосування будівельних матеріалів,

СТВЕРДЖУЮ Проректор з навчальної роботи С.А. Болдирєв 0 г. РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Сучасні конструктивні системи (найменування дисципліни відповідно до навчального плану) Програма підвищення кваліфікації

Федеральна державна бюджетна освітня установа вищої освіти «Саратовський державний технічний університетімені Гагаріна Ю.А.» Кафедра «Транспортне будівництво» АННОТАЦІЯ

Програми навчальної та виробничої практик При реалізації даної ОПОП передбачаються такі види практик: Геодезична Геологічна Ознайомча Виробнича Будівельні машини Технологічна

Напрямок підготовки РОБОЧА ПРОГРАМА дисципліни Б3.В.ОД.6 «Будівельна механіка» (індекс та найменування дисципліни відповідно до ФГОС ВПО та навчального плану) 08.03.01 Будівництво (шифр та найменування

ПРОГРАМА Найменування дисципліни: «Теплогазопостачання та вентиляція» Рекомендується для підготовки напряму (спеціальності) 08.03.01 «Будівництво» Кваліфікація (ступінь) випускника відповідно до

Анотація до робочої програми дисципліни «Організація, планування та управління у будівництві» напрям підготовки бакалаврів 08.03.01 «Будівництво» (профіль «Промислове та цивільне будівництво»)

Розгорнутий навчальний планбакалаврату за напрямом 7000. "Будівництво" профіль "Автомобільні дороги" (очна форма навчання) п/п Найменування дисциплін (у тому числі практик) Залікові одиниці Трудомісткість

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОЇ ПРОФЕСІЙНОЇ ОСВІТНОЇ ПРОГРАМИ (ОПОП) Код та найменування напряму 08.03.01 Будівництво Кваліфікація, що присвоюється Бакалавр випускникам Профіль або магістерська

2 Зміст 1. Компетентна модель випускника... 4 1.1 Характеристика та види професійної діяльності випускника... 4 1.1.1 Область професійної діяльності випускників... 4 1.1.2 Об'єкти

1. Цілі та завдання дисципліни: Мета дисципліни: Отримання знань, умінь та навичок з побудови та читання проекційних креслень та креслень будівельних об'єктів, що відповідають вимогам стандартизації та уніфікації;

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ Державна освітня установа вищої професійної освіти «Новосибірський державний архітектурно-будівельний університет

квітень 2001 р.

В одній із публікацій ("ЖКГ", N 3/2001), де йшлося про питання економічної ефективностівпровадження інформаційних технологій на підприємствах інженерних мереж, ми побіжно згадували про оптимізацію оперативного управління насосними станціями та регулювання запасів води в резервуарах. Зокрема, було зазначено, що в структурі собівартості водопостачання левова частка припадає на електроенергію, і зниження витрат за рахунок оптимізації режимів роботи насосних агрегатів дає змогу отримати дуже суттєву економію. Метою цієї статті є докладніше висвітлення цього питання.

У проблеми оптимізації управління режимами водопостачання є кілька складових, кожна з яких має досить ізольований характер і здатна дати хороший економічний ефект, а розглядаючись у комплексі, вони можуть вивести технологічний процес на якісно новий рівень. Розглянемо ці складові.

Управління насосними агрегатами.Існує та застосовується на практиці кілька видів регулювання подач: включення/вимкнення груп насосів та окремих агрегатів (дискретне керування); дроселювання та рециркуляція потоку; застосування електроприводу із змінною частотою обертання. Кожен насосний агрегат має свою фактичну витратно-напірну характеристику. кожній точці якої відповідає деяке паспортне значення споживаної потужності електродвигуна. Саме вибір комбінації працюючих насосних агрегатів та способу регулювання залежно від гідравлічної характеристики мережі та необхідних значень подач визначає положення поточної робочої точки, а отже, і поточне значення споживаної потужності по кожному агрегату та всієї насосної станції в цілому. Отже, критерієм оптимізації є забезпечення заданого режиму роботи насосної станції з подач і тисків при мінімально можливій витраті електроенергії з урахуванням усіх доступних способів регулювання. Основних проблем дві: ідентифікація та "перерахунок" реальних характеристикнасосних агрегатів (вони, як правило, не відповідають паспортним, і, крім того, змінюються з часом з природного зносу), а також розрахунок і побудова сукупної характеристики "витрата-напір-потужність" для групи працюючих насосів за відомими характеристиками кожного з них. Обидві проблеми легко вирішуються за наявності засобів вимірювань для проведення натурних випробувань насосних агрегатів, а також відповідного комп'ютерного математичного забезпечення. Сама по собі оптимізація регулювання при цьому не викликає принципових складнощів - методи та алгоритми вирішення таких завдань розроблені досить давно і перевірені практикою, достатньо ці методи знати та вміти застосувати. Результатом розв'язання задачі оптимізації в кожен конкретний момент часу є вироблення рекомендації щодо здійснення такого комплексу керуючих впливів (включення/відключення агрегатів, зміна положення дроселюючого клапана, зміна частоти обертання електродвигунів), який переводить поточну робочу точку сукупної характеристики насосної станції до значення, якому відповідає досяжна при цьому споживана електрична потужність приводів насосів. За наявності технічних засобів телеметрії та дистанційного керування ці оптимальні керуючі впливи можуть здійснюватись автоматично, з деяким заданим інтервалом часу. За відсутності коштів телеуправління отримані від комп'ютерної програмирекомендації виконуються диспетчерським персоналом у звичайному "ручному" режимі, а сама оптимізація виконується щоразу при суттєвій зміні необхідних режимних параметрів. Побічним корисним ефектом при цьому є збереження та можливість аналізу електронного журналу значень параметрів роботи насосної станції та "історії" впливів, що управляють.

Управління запасами води в резервуарах на основі статистичних даних та прогнозу водоспоживання. Спеціалістами нашої компанії створено унікальну у своєму роді математичну модель прогнозування водоспоживання на основі накопичуваних даних щодо подач і рівнів води в резервуарах. "Родзинкою" моделі є спеціальний облік про "нерегулярних днів", опис яких "не укладається" в рамки звичайного календарного часового ряду. Їхня особливість полягає в тому, що вони повторюються з року в рік, приходячи кожного разу на різні дні тижня (офіційні та неофіційні свята та пов'язані з ними переноси робочих днів), або навіть на різні тижні та місяці (зокрема, релігійні свята, такі як Великдень). У математичній моделі прогнозу враховуються, крім того, метеорологічні дані та деякі інші фактори, які суттєво впливають на водоспоживання. (Диспетчери знають про ефект "Штірліца", що виявився вперше під час прем'єрного показу фільму "Сімнадцять миттєвостей весни", коли в години демонстрації по ТБ водоспоживання в містах падало майже до нуля, тоді як зазвичай на вечірні години припадає пік водорозбору - замість "митися- люди не відриваючись, сиділи біля телевізорів. В результаті де-не-де мали місце переповнення резервуарів із затопленням прилеглих територій). Основою для вирішення задач прогнозування споживання води є багаторічний архів даних погодинних вимірювань, для накопичення яких передбачено спеціальний автоматизований комп'ютерний журнал. Дані до цього журналу можуть заноситись як автоматично, з використанням засобів телемеханіки (якщо вони є та працюють), так і в "ручному" режимі, на основі добових рапортів, що надходять з насосних станцій у вигляді паперових, електронних чи факсимільних документів. Орієнтуючись на дані прогнозу, можна ефективно планувати завантаження насосних станцій другого підйому для забезпечення необхідних запасів у резервуарах чистої води, оскільки поточні значення рівнів води в них разом із даними прогнозу водоспоживання дозволяють сформувати обґрунтоване завдання для програми оптимізації режимів роботи насосних станцій (про це йшлося вище). Точність прогнозу, звісно ж, істотно залежить від величини періоду, протягом якого накопичені архівні дані, від виду прогнозу і часу " попередження " , але у разі вона досить висока. Так, на основі багаторічного архіву даних МДП "Мосводоканал", у центральній диспетчерській службі якого експлуатується описувана модель, досягнуто наступних показників точності прогнозів: середня абсолютна процентна помилка становить приблизно 1,3% для місячних даних, менше 5% для даних добового прогнозу, та близько 2,5% для погодинного прогнозу. Окрім власне прогнозування, наявність архіву даних дозволяє будувати аналітичні звіти та графіки будь-якої складності – як у тимчасовій розгортці, так і кореляційні.

Моделювання гідравлічних режимів мережі водопостачання з урахуванням добової нерівномірності навантаження.З деякою мірою умовності альтернативою задачі прогнозу водоспоживання на основі архівів реальних вимірювань може бути завдання погодинного моделювання потокорозподілу у водопровідній мережі. Це класичне завдання гідравлічного розрахунку, але із суттєвим доповненням. Якщо для звичайного гідравлічного розрахунку як вихідні дані по споживачам задається розрахункове навантаження у вигляді середньодобового або максимального значення водорозбору, то в задачі, що розглядається, для кожного споживача задається і так званий "добовий графік водоспоживання" (а точніше, один з декількох існуючих типівграфіків добової нерівномірності). У цьому випадку може бути виконаний погодинний гідравлічний розрахунок мережі, у результаті якого формується графік заповнення резервуарів. Слід зазначити, що з метою оперативного управління використовувати даний методнавряд чи доцільно з можливих значних відхилень реальних параметрів водоспоживання від розрахункових величин. Однак як інструмент перевірочного розрахунку при довгостроковому проектуванні режимів та схем водопостачання, проектуванні нових підключень, аналізі якісних та кількісних характеристик гідравлічних режимів у системі водопостачання – таке моделювання є досить корисним.

Усі описані вище математичні моделі та алгоритми реалізовані спеціалістами нашої компанії у вигляді спеціалізованої інформаційно-графічної системи (ІГС) "AnWater". Це дуже складний програмний комплекс, що інтегрує кілька підсистем різного функціонального призначення та призначений для експлуатації персоналом центральних та районних диспетчерських служб муніципальних підприємств водопостачання. У різному функціональному складі ІДС "AnWater" впроваджена у водоканалах кількох великих міст Росії та пройшла багаторічну перевірку промисловою експлуатацією.

На закінчення - кілька слів на адресу двох найбільших у країні водоканалів. Створення інформаційно-технологічних систем такого класу як ІДС "AnWater" , що акумулюють у собі масу наукомістких рішень, складних математичних моделей, знань і методів прикладної предметної галузі, і потребують копіткої та ретельної вивірки та налагодження, - неможливо без зацікавленості та підтримки з боку персоналу підприємства-замовника. Співробітники та керівники служб МДП "Мосводоканал" та його філій (Північна водопровідна станція, Виробниче управління регулюючих вузлів), а згодом і ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" протягом кількох років терпляче і уважно вникали в програмний продукт, що розробляється і впроваджується "з коліс". , Засипали нас зауваженнями і побажаннями, змушуючи в результаті робити систему не так, як нам було простіше з погляду розробників, а так, як правильно і зручно з точки зору експлуатації. Персонал Московського та Пітерського водоканалів, з яким при розробці та впровадженні нам довелося працювати у постійному контакті, виявив максимум терпимості та доброзичливості, а висока професійна кваліфікація співробітників, безумовно, зіграла свою роль при формуванні предметних вимог до системи. Саме завдяки співпраці з цими двома підприємствами ІДС "AnWater" і зараз продовжує вдосконалюватися і "обростати" новими завданнями, але вже й у своєму нинішньому вигляді ця система стала повноцінним високоякісним продуктом, якому за функціональним складом та характеристиками математичних моделей аналога у світі на сьогоднішній день практично не існує. Користуючись нагодою, зі сторінок журналу я хочу від імені ІВЦ "Потік" висловити вдячність колективам МДП "Мосводоканал", його філій (СВС, ПУРУ) та ДУП "Водоканал Санкт-Петербурга" за їх внесок у розвиток вітчизняних інтелектуальних технологій, побажати їм успіхів та висловити надію на подальшу співпрацю, від якої зрештою виграють усі.

Схожі статті

Обговорюють:

"Лихі дев'яності": опис, історія та цікаві факти: 90-ті роки в Росії та країнах колишнього СРСР ознаменувалися сплеском.
Відмінність гастриту від виразки шлунка:Медики пояснили, як відрізнити гастрит від виразки шлунка.
Чи небезпечна уреаплазма у жінок під час вагітності – наслідки для плода, норма в аналізах та лікування Вплив уреаплазми на плід:Якщо ви запланували вагітність, то обов'язково потрібно пройти...
Екстрена контрацепція: способи, методи та наслідки:Трапляється, що за статевої близькості рветься презерватив, тому насіннєва...

Рекомендований список дисертацій

Автоматичне управління матеріальними потоками в інженерних системах життєзабезпечення 1999 рік, кандидат технічних наук Абдулханов, Наїль Назимович

Подібні дисертаційні роботи за спеціальністю "Водопостачання, каналізація, будівельні системи охорони водних ресурсів", 05.23.04 шифр ВАК

Експериментальне та чисельне моделювання перехідних процесів у кільцевих водопровідних мережах 2010 рік, кандидат технічних наук Ліханов, Дмитро Михайлович

Удосконалення методів гідравлічного розрахунку систем подачі та розподілу води 1981 рік, кандидат технічних наук Карімов, Рауф Хафізович

Висновок дисертації на тему «Водопостачання, каналізація, будівельні системи охорони водних ресурсів», Штейнміллер, Олег Адольфович

Список літератури дисертаційного дослідження кандидат технічних наук Штейнміллер, Олег Адольфович, 2010 рік

Транскрипт