Способы повышения экономической эффективности и надежности эксплуатации участков первого подъема систем водоснабжения с накапливающим резервуаром
Проблемы эксплуатации участков первого подъема систем водоснабжения с накапливающим резервуаром. Их решение при помощи разработки алгоритмов управления рассматриваемым объектом, реализуемых в системе автоматического управления технологическим процессом.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.05.2018 |
| Размер файла | 71,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Способы повышения экономической эффективности и надежности эксплуатации участков первого подъема систем водоснабжения с накапливающим резервуаром
Организация водо- и теплоснабжения является одним из ключевых аспектов нормального существования любого более или менее крупного населенного пункта. Кроме того водо- и теплоснабжение является важной составляющей функционирования большинства промышленных предприятий.
В Забайкальском крае (и практически на всей территории РФ) водные ресурсы для организации водо- и теплоснабжения добываются преимущественно погружными насосами, размещенными в скважинах.
Обычно напора воды, создаваемого насосным агрегатом недостаточно для обеспечения нужд потребителей, поэтому широко применяется схема водоснабжения с накапливающим резервуаром (в соответствии с рисунком 1). В этом случае погружной скважинный насос наполняет водой специальный накапливающий резервуар, откуда другой насос перекачивает воду непосредственно потребителям. В данной схеме насос на скважине называется насосом первого подъема, а насос после накапливающего резервуара - второго подъема.
Система водоснабжения с накапливающим резервуаром
автоматический управление водоснабжение резервуар
Существенным недостатком схемы с накапливающим резервуаром является проблема перелива воды, когда насос первого подъема перекачивает больше жидкости, чем требуется потребителю. В этом случае избыток жидкости просто сбрасывается из накапливающего резервуара в окружающую среду через спускное отверстие.
Данная проблема ведет к нерациональной растрате природных ресурсов и истощению дебета (запаса воды) скважины. Помимо этого, холостая работа насосного агрегата приводит к неоправданным затратам электроэнергии и преждевременному износу узлов насоса.
Внезапное истощение скважины или преждевременный выход насосного агрегата из строя может привести к длительному нарушению подачи воды в водонапорный резервуар. Если в системе отсутствует средство оповещения о данной ситуации, возможна опасность опустошения накапливающего резервуара, и, соответственно, прекращения подачи воды конечному потребителю.
Исходя из вышесказанного, актуальной задачей обеспечения эффективности и надежности эксплуатации систем водоснабжения с накапливающим резервуаром, является разработка и внедрение алгоритмов и комплекса управления электроприводами насосов, позволяющих автоматически регулировать расход воды, выдаваемый погружным насосом в зависимости от нужд потребителей, а также учитывать критические параметры системы и состояние её узлов.
Наиболее эффективным способом решения поставленной задачи является использование преобразователей частоты, изменяющих скорость вращения вала электродвигателя насоса, на основании сравнения текущего расхода жидкости и заданной установки расхода. Заданная установка расхода изменяется управляющим воздействием, выдаваемым специально разработанной микропроцессорной системой управления (МСУ) в зависимости от сигналов обратной связи с объекта управления. В данном случае, объектом управления является накапливающий резервуар, а основным параметром управления - уровень воды в резервуаре. Управляющее воздействия, выдаваемое МСУ, рассчитывается по пропорционально-интегрально-дифференциальному (ПИД) закону управления, который имеет вид [1]:
(1)
где Out - значение управляющего воздействия;
G - коэффициент усиления;
e - ошибка управления (разность между требуемой и действительной величиной параметра (уровень воды в резервуаре));
I - величина интеграла ошибки;
D - величина производной ошибки.
Серьезной проблемой при использовании данного алгоритма управления является замерзание жидкости при эксплуатации трубопроводов наземной прокладки в условиях низких температур окружающей среды. Известно, что температура в воды в трубопроводе прямо пропорционально зависит от диссипативной теплоты трения qmp [2], рассчитываемой по формуле:
(2)
где g - ускорение свободного падения;
с - плотность перекачиваемой жидкости;
Q - расход перекачиваемой жидкости;
I - гидравлический уклон в трубопроводе.
Из формулы (2) можно сделать вывод, что температура жидкости в трубопроводе прямо пропорционально зависит от расхода. Соответственно, при применении формулы (1) в условиях низкой температуры окружающей среды возможна ситуация снижения расхода до недопустимого уровня, что может привести к замерзанию жидкости в трубопроводе. Для решения данной проблемы предлагается ввести в алгоритм управления насосным агрегатом дополнительный ПИД-канал, осуществляющий расчет управляющего воздействия по температуре в конечной части трубопровода. В качестве результирующего управляющего воздействия принимается максимальное, что обеспечивает достаточный расход воды для предотвращения замерзания трубопровода и своевременного наполнения накапливающего резервуара.
Помимо вычисления необходимых значений расхода воды, МСУ обеспечивает расчет ресурса электроприводов насосных агрегатов на скважине. В случае, если ресурс активного насоса снижается ниже допустимого уровня, производится переключение на резервный насос и оповещение персонала. Расчет ресурса осуществляется на основании данных, получаемых от систем диагностики электроприводов насосов [3], [4], [5].
Разработанные алгоритмы и микропроцессорная система управления позволяют повысить экономическую эффективность и надежность эксплуатации систем водоснабжения с накапливающим резервуаром. Также полученные результаты могут быть использованы в различных областях промышленности, где требуется перекачка жидкости из одного резервуара в другой по трубопроводу наземной прокладки.
Литература
автоматический управление водоснабжение резервуар
1. Болл Стюарт Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров. - М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007. - 360 с.: ил.
2. Терехов Л.Д. Водоснабжение и водоотведение в северных климатических условиях: учебное пособие/Л.Д. Терехов, О.В. Акимов, Ю.М. Акимова - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008. - 124 с.: ил.
3. Суворов И.Ф., Горбунов Р.В., Палкин Г.А., Коряков Д.В. Способ диагностики межвитковых замыканий асинхронного электродвигателя // Патент РФ №2529596С1 G01R31/06, 27.09.2014. Бюл. №27.
4. Суворов И.Ф., Горбунов Р.В., Палкин Г.А., Коряков Д.В. Способ диагностики межвитковых замыканий асинхронного электродвигателя // Патент РФ №2537518С2 G01R31/06, 10.01.2015. Бюл. №1.
5. Суворов И.Ф., Горбунов Р.В., Палкин Г.А., Коряков Д.В. Способ диагностики изоляции обмоток статора асинхронного электродвигателя // Патент РФ №2537744С1 G01R31/34, 10.01.2015. Бюл. №1.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Сравнительный анализ технических характеристик типовых конструкций градирен. Элементы систем водоснабжения и их классификация. Математическая модель процесса оборотного водоснабжения, выбор и описание средств автоматизации и элементов управления.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 04.09.2013Системы водоснабжения, особенности и режимы их эксплуатации. Основные элементы систем водоснабжения и их классификация. Технология и техника сварки покрытыми электродами. Технологические особенности дуговой сварки. Охрана труда при сварочных работах.
курсовая работа [44,6 K], добавлен 19.09.2008Порядок поверки, калибровки и аттестации приборов. Прикладные функции управления технологическим процессом. Схема автоматического регулирования соотношения дутьё-газ доменной печи. Контроль качества и анализ характеристик надежности систем автоматизации.
отчет по практике [317,5 K], добавлен 21.04.2016Показатели надежности систем. Классификация отказов комплекса технических средств. Вероятность восстановления их работоспособного состояния. Анализ условий работы автоматических систем. Методы повышения их надежности при проектировании и эксплуатации.
реферат [155,0 K], добавлен 02.04.2015Проблемы, возникающие при эксплуатации систем автоматического управления двигателями типа FADEC. Характеристика газотурбинных двигателей. Гидропневматические системы управления топливом. Управление мощностью и программирование подачи топлива (CFM56-7B).
дипломная работа [6,0 M], добавлен 08.04.2013Система водоснабжения как комплекс инженерных сооружений для забора воды из источника водоснабжения, ее очистки, хранения и подачи к потребителям. Расчеты суточного расхода на нужды населенного пункта. Хозяйственно-противопожарная схема водоснабжения.
курсовая работа [48,6 K], добавлен 10.11.2010Особенности производства огнеупорных материалов. Пылегазовые выбросы технологических агрегатов. Аэродинамические проблемы эксплуатации пылеуловителей. Реальные поля скоростей. Преимущества аэродинамической оптимизации систем и аппаратов пылеулавливания.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 30.09.2010Место вопросов надежности изделий в системе управления качеством. Структура системы обеспечения надежности на базе стандартизации. Методы оценки и повышения надежности технологических систем. Предпосылки современного развития работ по теории надежности.
реферат [29,8 K], добавлен 31.05.2010Задачи использования адаптивных систем автоматического управления, их классификация. Принципы построения поисковых и беспоисковых самонастраивающихся систем. Параметры работы релейных автоколебательных систем и адаптивных систем с переменной структурой.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.05.2013Характеристика автоматизируемого технологического комплекса. Выбор автоматического устройства управления и накопителя для заготовок и деталей. Разработка системы логико-программного управления технологическим объектом и принципиальной схемы управления.
курсовая работа [1009,8 K], добавлен 13.05.2023Разработка электропривода механизма подъема мостового подъемного крана с заданными параметрами скорости подъема, а также его система управления. Выбор двигателя постоянного тока и расчет его параметров. Широтно-импульсный преобразователь: расчет системы.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 23.09.2008Выбор конструктивно-компоновочной схемы и направляющих. Описание конструктивного исполнения и пневматической схемы управления модуля подъема. Определение движущей силы сопротивления. Расчет площади поршня и параметров подъема для промышленного робота.
курсовая работа [311,5 K], добавлен 25.05.2017Анализ технологического процесса абсорбции циклогексана и циклогексанона как объекта управления. Основные технологические стадии получения продукта. Синтез системы автоматического управления технологическим процессом. Разработка панели для SCADA.
курсовая работа [5,6 M], добавлен 10.04.2011Общая характеристика и изучение переходных процессов систем автоматического управления. Исследование показателей устойчивости линейных систем САУ. Определение частотных характеристик систем САУ и построение электрических моделей динамических звеньев.
курс лекций [591,9 K], добавлен 12.06.2012Понятие объекта управления. Принципы управления и регулирования. Элементы линейной теории автоматического регулирования. Модели статики. Математическое описание. Понятие о линейных элементах. Линеаризация реальных элементов САР, её способы и предпосылки.
контрольная работа [471,8 K], добавлен 13.01.2009Элементы системы водоснабжения. Технологический процесс прямоточного водоснабжения. Разработка функциональной схемы автоматизации процесса. Подбор датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров. Алгоритмы контроля и управления функционированием ТП.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 14.07.2012Технологический процесс цеха подготовки и перекачки нефти, структура и функции системы автоматического управления процессом. Назначение и выбор микропроцессорного контроллера. Расчет системы автоматического регулирования уровня нефти в сепараторе.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 05.12.2012Анализ автогенных процессов в цветной металлургии. Характеристика технологического процесса как объекта управления. Разработки системы оптимального управления технологическим процессом плавки в печи Ванюкова в условиях медеплавильного завода "Балхашмыс".
дипломная работа [762,5 K], добавлен 25.02.2014Выбор экономичных диаметров трубопроводов. Определение потребных напоров отдельных участков и системы. Построение напорных характеристик участков. Подбор центробежного насоса для совместной работы насоса и сети. Определение допустимой высоты всасывания.
контрольная работа [67,8 K], добавлен 09.07.2013Методические и технологические аспекты проблемы разработки автоматизированных систем обучения, предназначаемых для подготовки специалистов по эксплуатации и применению сложных АТК. Назначение, цели, ожидаемый эффект применения АСО и пути их достижения.
статья [154,7 K], добавлен 21.07.2011
