Диссертация для присвоения степени магистра технических наук

Таблица1.1. Список насосов СПП и ТВ

№ п/п	Позиция	Наименование оборудование	Мощность кВт	Ток А	об/мин	Давление МПа
						Вход	Выход
1	Н 1/1	насос исходной воды	132	238	1450	0,001…0,05	0,45… 0,65
2	Н 1/2	насос исходной воды	132	238	1450	0,001…0,05	0,45… 0,65
3	Н 7/1	насос подачи ЧУВ	132	238	1450	0,005…0,075	0,45… 0,6
4	Н 7/2	насос подача ЧУВ	132	238	1450	0,005…0,075	0,45… 0,6
5	Н 10/1	насос подачи ЧУВ	45	82	2900	0,005…0,075	0,25… 0,5
6	Н 10/2	насос подачи ЧУВ	45	82	2900	0,005…0,075	0,25… 0,5
7	Н 43/1	насос подачи ЧУВ	55	100	2900	0,049…0,25	0,55… 0,75
8	Н 43/2	насос подачи ЧУВ	55	100	2900	0,049…0,25	0,55… 0,75
9	Н 49/1	насос подачи УВ	22	41,5	2900	0,005…0,055	0,55… 0,75
10	Н 49/2	насос подачи УВ	22	41,5	2900	0,005…0,055	0,55… 0,75

Таблица 1.2. Потребление электроэнергии СПП и ТВ за 2021 г.

№ п/п	2021 г.	Эл-энергия
		кВт
1	январь	232919
2	февраль	209164
3	март	230462
4	апрель	226670
5	май	219870
6	июнь	222782
7	июль	233162
8	август	213269
9	сентябрь	203429
10	октябрь	160801
11	ноябрь	198254
12	декабрь	202485
Итого		2553267

Рис-1.1 График потребления электроэнергии СПП и ТВ за 2021 г.


Таблица 1.3. Потребление исходной воды СПП и ТВ за 2021 г.

№ п/п	2021г.	Вода исходная
		м^3
1	январь	171164
2	февраль	170651
3	март	164748
4	апрель	135527
5	май	157252
6	июнь	158765
7	июль	165696
8	август	150920
9	сентябрь	143936
10	октябрь	125328
11	ноябрь	151534
12	декабрь	159651
Итого		1855172	1855172

Рис-1.2. График потребление исходной воды СПП и ТВ за 2021 г.
Таблица 1.4. Потребление частично умягченной воды СПП и ТВ за 2021г.

№ п/п	2021г.	Вода частично умягченная
		м^3
1	январь	186048
2	февраль	165160
3	март	179074
4	апрель	175028
5	май	170927
6	июнь	172571
7	июль	180105
8	август	164044
9	сентябрь	156452
10	октябрь	124008
11	ноябрь	151058
12	декабрь	172447
Итого:		1 996 922

Рис-1.3. График потребления частично умягченной воды СПП и ТВ за 2021 г.


Таблица 1.5. Потребление умягченной воды СПП и ТВ за 2021 г.

№ п/п	2021г	Вода умягченная
		м^3
1	январь	53716
2	февраль	49989
3	март	54023
4	апрель	52173
5	май	49217
6	июнь	50619
7	июль	53591
8	август	49857
9	сентябрь	47585
10	октябрь	36280
11	ноябрь	48085
12	декабрь	54388
Итого		599523

Рис-1.4. График потребления умягченной воды СПП и ТВ за 2021 г.


Таблица 1.6 Потребление электроэнергии насос Н-7 цеха СПП и ТВ за 2021 г.

№ п/п	2021 г.	Электроэнергия
		кВт
1	январь	63835
2	февраль	57657
3	март	63835
4	апрель	61776
5	май	63063
6	июнь	61776
7	июль	63835
8	август	63835
9	сентябрь	61776
10	октябрь	55770
11	ноябрь	61776
12	декабрь	63835
Итого:		742769

Рис-1.5. График потребления электроэнергии насос Н-7 за 2021 г.


Рис1.6 Технологическая схема цеха СПП иТВ

1.2. Способы автоматизации промышленных насосных агрегатов исследуемых объектов.
В качестве примера автоматизации приводится система автоматичес-кого регулирования производительностью насосной станции для двух и трех агрегатных систем.
На рис. 1.2.1 и рис.1.2.2 приведены функциональные схемы системы автоматизации трехнасосных и двухнасосных станций.

Автоматизированная система управления трехнасосной станцией работает на поддержание требуемого давления в системе перекачивания сточных вод путем регулирования частоты вращения приводных двигателей насосов и подключения дополнительных насосов. Данная система будет направлена на :

1. 
   Автоматическое поддержание давления в системе перекачки воды;
   
2. 
   Автоматическое включение дополнительных насосов и их отключение в зависимости от требуемой производительности насосной станции;
   
3. 
   Плавный пуск насосных агрегатов;
   
4. 
   Периодическая смена насосного агрегата, работающего от преобразователя;
   
5. 
   Отключение неисправного насоса;
   
6. 
   Автоматическое включение резервных насосных агрегатов на питание от сети при аварии электропривода.
   

Автоматизированная система управления двухнасосной станцией также работает на поддержание требуемого давления в системе перекачивания воды путем регулирования частоты вращения электродвигателя насоса и переключения насосных агрегатов при авариях. Она обеспечивает :
1. Автоматическое поддержание давления в системе перекачки воды;
2. Автоматическое переключение насосного агрегата на питание от сети при аварии электропривода или агрегата;
3. Плавный пуск насосного агрегата.
Подобный способ регулирования давления в системе путем изменения
частоты вращения привода снижает электропотребление за счет исключения потерь напора на дроссельных элементах.

Изменение напорных характеристик насосного агрегата при изменении частоты вращения иллюстрирует рис 1.2.3. на котором кривая 1 соответствует номинальной (при номинальной частоте вращения привода ) напорной характеристике, а кривые 2-3 напорным характеристикам при пониженных частотах вращения.

Е
сли организовать работу привода насосного агрегата таким образом , чтобы он при изменении параметров технологического процесса (расхода в сети и давления на входе агрегата ) изменял частоту вращения, то в итоге можно без существенных потерь энергии стабилизировать давление в сети. При таком способе регулирования исключаются потери напора, а значит, и потери гидравлической энергии .
Способ регулирования давления в сети путем изменения частоты вращения привода насосного агрегата снижает энергопотребление еще и по другой причине. Собственно насос как устройство преобразования энергии имеет свой коэффициент полезного действия КПД- отношение гидравлической энергии, получаемой в напорном трубопроводе насосного агрегата к механической энергии, приложенной к валу двигателя. Характер изменения КПД насоса в зависимости от расхода жидкости при различных частотах вращения представлен на рис 1.2.4. Если рассмотреть работу насоса для расхода меньше номинального (вертикальные линии 1 и 2), то для этих режимов рационально работать на пониженной частоте вращения. В этом случае КПД насоса выше, чем при работе на номинальной частоте вращения .

Как видно из рис 1.2.4. при регулировании производительности при помощи преобразователя КПД насосной установки существенно улучшается (вертикальные линии 1 и 2). Таким образом, снижение частоты вращения в соответствии с технологической нагрузкой позволяет экономить потребляемую энергию за счет исключения гидравлических потерь, получить экономический эффект за счет повышения КПД самой насосной установки, существенно уменьшить расходы на обслуживание агрегатов и систем, уменьшить потребление электрической энергии.

Для установок насосных агрегатов предлагается внедрить систему управления электроприводом насосных агрегатов, которая будет поддерживать заданное соотношение между количеством воды поступающим в жидкость и количеством последней. По аналогу с автоматизированной системой управления насосной станции. По технологии существующей системы насосные агрегаты подключаются на параллельную работу в зависимости от объемов поднимаемой жидкости. Включение и отключение насосных агрегатов производится оператором и имеет ступенчатый характер регулирования объемов нагнетаемого воды. Применение автоматизированной системы позволит поддерживать оптимальное соотношение между объемами требуемой и поднимаемой воды. Помимо этого, система обеспечит плавный пуск асинхронных двигателей и существенно уменьшит их влияние на сеть и повысит энергетические показатели силового оборудования, дополнительно увеличится срок службы механической части двигателей и редукторов, за счет уменьшения динамических ударов при пуске асинхронных двигателей.


ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
Изучение технологического процесса подготовки воды показало:
- Управление ходом технологического процесса подготовки воды не автоматизировано.
- Управление включением и отключением насосных агрегатов и других видов электрооборудований производится визуально и носит чисто интуитивный характер.
- Отсутствует жестко регламентированный характер включения насосных агрегатов на параллельную работу.
- Не произведен подбор мощности насосных агрегатов в зависимости от потребление технологической воды на технологические нужды.
- Установленная мощность асинхронных двигателей насосных агрегатов превышает необходимую, а для некоторых насосных агрегатов выше паспортной.
- Коэффициент загрузки большинства насосных агрегатов составляет 50-60 % от номинальной.
Всё это в совокупности позволяет говорить, что существующая система водоподготовки на предприятии приводит к необоснованному росту удельного потребление электрически энергии на единицу выпускаемой продукции, уменьшению срока службы, ремонто пригодности, надежности работы насосных агрегатов.
Завышенная установленная мощность асинхронных электроприводов приводит к увеличено гидроударов, электрических и динамических ударов в электромеханической части насосных агрегатов, существенному снижение энергетических показателей электрооборудований, повышенно количества ремонтов оборудований и многие др.
Для решения этих недостатков техногенного характера, нами предлагается автоматизировать технологический процесс водоподготовки в СПП и ТВ средствами высокопродуктивного и надежного автоматизированного электропривода на базе современных преобразователей частоты со звеном постоянного тока. А также оснастить СПП и ТВ современной автоматизированной системой АСКУЭ (автоматизированная система контроля и учета энергии).