автоматизированная информационная система для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения и водоотведения

Классы МПК:F24D19/10 устройство или монтаж устройств управления или предохранительных устройств
Автор(ы):, , , , , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-04-11
публикация патента:

Изобретение относится к области водоснабжения и водоотведения городов, сельской местности и промышленных объектов и может быть использовано для измерения и учета расхода воды с целью регулирования системы водоснабжения и водоотведения. Автоматизированная информационная система обеспечивает непрерывный контроль и анализ каждой насосной установки: объемного и массового расхода перекачиваемой жидкости, давления, создаваемого насосом, потребляемой мощности, коэффициента полезного действия насоса, удельного расхода электроэнергии, наработки на отказ, температуры на подшипниках насоса, температуры корпуса насоса, уровня вибрации. Для этого система содержит: датчики давления на входе и выходе из насоса, статический преобразователь мощности, датчики температуры и датчик замера вибрации и паспортные характеристики насоса вместе с новой расходной характеристикой Q=f(M). Система снабжена системой передачи данных по всем контролируемым параметрам на диспетчерский пункт с ЭВМ, содержащей базу данных по всем измеряемым параметрам, полученная информация по системе передачи данных передается на диспетчерский пункт для анализа и хранения. 13 ил., 5 табл. автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682

Формула изобретения

Автоматизированная информационная система для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения и водоотведения, содержащая насосные станции с датчиками давления и датчиками мощности, отличающаяся тем, что она дополнительно к датчикам давления и датчикам мощности снабжена датчиками температуры, для измерения температуры подшипников и корпуса насоса и датчиком для измерения вибрации насосной установки, системой передачи данных, объединяющей выходы всех датчиков и сообщений с информационным центром, содержащим ЭВМ и базу данных по измеряемым параметрам, используя которые вычисляется с учетом привода насоса от синхронного иди асинхронного электродвигателя мощность, действующая на валу каждого насоса N, путем умножения мощности, потребляемой из сети Рс на коэффициент полезного действия электродвигателя автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд, вычисляется давление, создаваемое насосом р, путем вычитания из давления на выходе насоса рвых , давления на его входе рвх, по паспортным данным вычисляется значение расходного коэффициента М0 при нулевом расходе в начале рабочих характеристик, путем деления мощности N0 на давление р0, экспериментально определяется эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк при работе насоса на закрытую задвижку, путем умножения результата деления мощности No на давление ро, при работе насоса на закрытую задвижку, взятые из рабочих характеристик насоса, результат деления измеренного значения давления po1 на измеренное значение мощности на валу насоса No1, по эксплуатационному коэффициенту автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк определяются отклонения мощности ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N и давления ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, от номинальных значений и во всем диапазоне паспортных характеристик, полученные отклонения по мощности и давлению добавляются к рабочим характеристикам насоса по мощности N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N и давлению р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, вычисляются во всем диапазоне по паспортным данным расчетный расходный коэффициент Мр, без коэффициента сходимости К, путем умножения результата деления мощности N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N на значение давления р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, на эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк, минус значение расходного коэффициент М 0, строится график зависимости паспортного расходного коэффициента М от расчетного Мр расходного коэффициента M=f(M p), в период измерения, по вычисленному значению М р по характеристике M=f(Mp), определяется действительный расходный коэффициент М, а по графику Q=f(M), определяется объемный расход 0, при определении расхода с использованием коэффициента сходимости К, который определяется во всем диапазоне характеристик, путем деления паспортного расходного коэффициента М на расчетный расходный коэффициент Мр, и строятся графики K=f(M p) или К=М/Мр, по найденному значению К вычисляется расходный коэффициент М по формуле, путем деления коэффициента сходимости К на расчетный расходный коэффициент Мр, по вычисленному значению расходного коэффициента по расходной характеристике Q=f(M) вычисляется объемный расход Q, по напорной характеристике H-Q вычисляется при вычисленном значение расхода, действующий напор Н, а по нему плотность р перекачиваемой жидкости путем деления действующего давления создаваемого насосом на действующий расчетный напор Н и коэффициент g вычисляется коэффициент полезного действия насоса путем умножения давления на результат деления расхода на мощность, удельный расход электроэнергии Wуд , путем деления плотности на коэффициенты полезного действия насоса и электродвигателя с соответствующими коэффициентами, по приборам измеряется температура на подшипниках насоса и температура корпуса насоса, а по датчику измеряющему вибрацию - амплитуду вибрации, вычисленные данные по системе передачи, поступают на диспетчерский пункт в ЭВМ, содержащую соответствующую базу данных, с помощью которой производится вычисление всей необходимой информации для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области водоснабжения и водоотведения городов и промышленных объектов и может быть использовано для измерения и учета расхода воды с целью регулирования системы водоснабжения и водоотведения.

Современные системы водоснабжения и водоотведения являются сложными инженерными сооружениями, которые характеризуются следующими тенденциями своего развития:

- увеличением мощности насосных установок для перекачки жидкости;

- повышение требований к качеству питьевой воды;

- использование насосных установок большой давности с изменением их рабочих характеристик;

- повышение надежности работающих установок;

- своевременное обнаружение возможных поломок насосных установок с недопущением развития аварии;

- повышение экономичности работы насосных установок путем своевременного определения падения КПД;

- своевременное определение повышения удельного расхода электроэнергии;

- своевременное определение повышения температуры в подшипниках и корпусе насоса, что предотвратит развитие аварии.

Все эти особенности развития современных систем водоснабжения и водоотведения усложняют режим их работы и требуют иного подхода к управлению ими.

Дальнейшая оптимизация работы систем водоснабжения и водоотведения связана с решением ряда крупных проблем, требующих новых научно-обоснованных технических, экономических и технологических решений. Важнейшей из этих проблем является внедрение в сетях автоматизированной информационной системы, служащей для получения и анализа в реальном масштабе времени, на диспетчерском пункте, основных показателей работы насосных станций с целью поддержания их работы в оптимальном режиме. Основным параметром, характеризующим работу насосной установки, является расход. Все известные устройства для измерения расхода содержат первичные датчики, которые непосредственно находятся в контакте с измеряемой жидкостью и требуют периодического осмотра и тарировки на стендах, что усложняет их эксплуатацию.

Известно устройство, включающее измерение массового расхода и плотности жидкости, состоящее из датчиков давления на входе-выходе насоса, датчик для измерения активной мощности, потребляемой приводным электродвигателем насоса, и устройство для вычисления измеряемого параметра расхода / Патент 2119148 РФ Способ измерения массового расхода и плотности жидкости, подаваемой центробежным электронасосом / Кричке В.О., Громан А.О., Кричке В.В. от 20.11.97 / [1].

Однако в этом патенте не рассматривается автоматизированная информационная система для насосных станций водоканала.

Сущностью изобретения является оптимизация работы системы водоснабжения и водоотведения путем получения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций с целью поддержания их работы в оптимальном режиме.

Технический результат - упрощение процесса измерения и анализа в реальном масштабе времени параметров насосных установок и всей автоматизированной информационной системы.

Технический результат достигается тем, что известная автоматизированная информационная система для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения и водоотведения, содержащая насосные станции с датчиками давления и датчиками мощности, дополнительно снабжена датчиками температуры, для измерения температуры подшипников и корпуса насоса и датчиком для измерения вибрации насосной установки, системой передачи данных, объединяющей выходы всех датчиков и сообщений с информационным центром, содержащим ЭВМ и базу данных по измеряемым параметрам, используя которые вычисляется мощность, действующая на валу каждого насоса N, путем умножения мощности, потребляемой из сети Р с на коэффициент полезного действия электродвигателя автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд, вычисляется давление, создаваемое насосом р, путем вычитания из давления на выходе насоса рвых давления на его входе рвх, по паспортным данным вычисляется значение расходного коэффициента М0 при нулевом расходе в начале рабочих характеристик, путем деления мощности N 0 на давление р0, экспериментально определяется эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк при работе насоса на закрытую задвижку, путем умножения результата деления мощности No на давление ро, при работе насоса на закрытую задвижку, взятые из рабочих характеристик насоса, результат деления измеренного значения давления ро1 на измеренное значение мощности на валу насоса No1, по эксплуатационному коэффициенту автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк определяются отклонения мощности ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N и давления ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, от номинальных значений и во всем диапазоне паспортных характеристик, полученные отклонения по мощности и давлению добавляются к рабочим характеристикам насоса по мощности N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N и давлению р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, вычисляются во всем диапазоне по паспортным данным расчетный расходный коэффициент Мр, без коэффициента сходимости К, путем умножения результата деления мощности N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N на значение давления р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, на эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк, минус значение расходного коэффициент М 0, строится график зависимости паспортного расходного коэффициента М от расчетного Мр расходного коэффициента М=f(M p), в период измерения, по вычисленному значению М р по характеристике

М=f(Mp) определяется действительный расходный коэффициент М, а по графику Q=f(М) определяется объемный расход Q, при определении расхода с использованием коэффициента сходимости К, который определяется во всем диапазоне характеристик, путем деления паспортного расходного коэффициента М на расчетный расходный коэффициент Мр, и стоятся графики К=f(М р) или К=М/Мр, по найденному значению К вычисляется расходный коэффициент М по формуле, путем деления коэффициента сходимости К на расчетный расходный коэффициент Мр , по вычисленному значению расходного коэффициента по расходной характеристике Q=f(М) вычисляется объемный расход Q, по напорной характеристике H-Q вычисляется при вычисленном значении расхода, действующий напор Н, а по нему плотность p перекачиваемой жидкости, путем деления действующего давления, создаваемого насосом на действующий расчетный напор Н и коэффициент g, вычисляется коэффициент полезного действия насоса путем умножения давления на результат деления расхода на мощность, удельный расход электроэнергии W уд, путем деления плотности на коэффициенты полезного действия насоса и электродвигателя с соответствующими коэффициентами, по приборам измеряется температура на подшипниках насоса и температура корпуса насоса, а по датчику, измеряющему вибрацию, - амплитуду вибрации, вычисленные данные по системе передачи поступают на диспетчерский пункт в ЭВМ, содержащую соответствующую базу данных, с помощью которой производится вычисление всей необходимой информации для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций.

В предлагаемой автоматизированной системе производится текущее измерение параметров насосных установок с передачей данных на диспетчерский пункт в ЭВМ, содержащую соответствующую базу данных, с помощью которой производится вычисление всей необходимой информации для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций, что позволяет своевременно принять меры по ликвидации возможных отклонений в работе насосных установок от заданных режимов, которые могут привести к авариям насосных агрегатов и нарушению работы всей автоматизированной информационной системы.

Автоматизированная информационная система обеспечивает непрерывный контроль и анализ каждой насосной установки путем измерения объемного и массового расхода перекачиваемой жидкости, давления, создаваемого насосом, потребляемой мощности, коэффициента полезного действия, удельного расхода электроэнергии, наработку на отказ, температуры подшипников у насосов, температуры корпуса насоса, уровня вибрации. Для этого система содержит: датчики давления на входе и выходе из насоса, статический преобразователь мощности в электрической сети, датчики температуры и датчики замера вибрации. Система снабжена системой передачи данных по всем контролируемым параметрам на диспетчерский пункт с ЭВМ, содержащей базу данных по всем контролируемым параметрам, с помощью которых вычисляются все необходимые данные.

На чертежах представлены:

Фиг.1 Общий вид насосной станции 2 НФС «Самараводоканал».

Фиг.2 Схема насосной станции 2 НФС «Самараводоканал».

Фиг.3 Рабочие характеристики сетевого насоса 18 НДС.

Фиг.4 Расходная характеристика Q-M насоса 18 НДС.

Фиг.5 Расходная характеристика М-Q насоса 18 НДС.

Фиг.6 Рабочие характеристики сетевого насоса 14 НДС.

Фиг.7 Расходная характеристика Q-M насоса 14 НДС.

Фиг.8 Расходная характеристика M-Q насоса 14 НДС.

Фиг.9 Характеристика зависимости паспортного расходного коэффициента М от расчетного Мр.

Фиг.10 Характеристика зависимости коэффициента сходимости К от расчетного расходного коэффициента Мр.

Фиг.11 Функциональная схема автоматизации одного насоса, где приняты следующие обозначения: ТТ - 1, 2, 3 - бесшкальные датчики температуры; Кт - контроллер датчиков температуры; рТ - 4, 5 - датчики давления; Кд - контроллер датчиков давления; ЕТ - 6 - статический преобразователь мощности; Ке - контроллер датчиков мощности; вТ - 7 - датчик вибрации; К в - контроллер датчиков вибрации; ЭВМ ИП - ЭВМ информационного пункта в насосной; ЭВМ ДП - ЭВМ на центральном диспетчерском пункте.

Фиг.12 Экспериментальные графики по измерению расхода воды в течение двух суток, подаваемой насосами 14 НДС и 18 НДС на насосной станции 2 НФС «Самараводоканал» и расход по счетчику воды.

Фиг.13 Экспериментальные графики по измерению расхода воды в течение двух суток, подаваемой насосами 14 НДС и 18 НДС на насосной станции 2 НФС «Самараводоканал».

Современные системы водоснабжения и водоотведения состоят из насосных станций, источников воды, насосных установок, магистральных линий и потребителей. На насосной станции 2НФС1, общий вид которой показан на фиг.1, а в схеме на фиг.2, работает 6 насосных агрегатов с приводом от электродвигателей, параметры насосных установок даны в таблицах 1, 2.

Таблица 1
Паспортные данные насосов на насосной станции 2НФС1
Марка насоса Подача, м3 /часНапор, м Число об/мин Мощность, кВтКПД, %D рабоч. колеса, мм № подшип
18НДС2500 62985 45087 700318
14НДС 230762 1450420 88510 312
18НДС 2500 62985 45087 700319
14НДС 230762 1450420 88510 312
14НДС 2307 621450 42088 510312
14НДС 230762 1450420 88510 312

Таблица 2
Паспортные данные по электродвигателям насосов 2НФС1
Эл. двигатели Тип электродвигателя Мощность, кВт Число оборотов Об/мин Напряжение, ВРабоч. ток, АКПД, % Cosавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682
Асинхр.А4-4005-8У3 250 7506000 36,793,5 0,88
Асинхр. А355Х-4 3151585 600046,2 930,88
Асинхр. А4-4005-8У3250 750 600036,7 93,50,88
Асинхр. А4-4005-8У3315 750 600046,2 930,88
Асинхр. А4-4005-8У3315 750 600046,2 930,88
Асинхр. А133-4М250 1480 600036,7 930,88

На насосной станции применяются насосы двух типов 14 НДС и 18 НДС. Рабочие характеристики насосов показаны на фиг.3 и фиг.8. В этих характеристиках даны новые расходные характеристики в соответствии с патентом РФ № 2119148. Расходная характеристика строится на базе паспортных характеристик данного насоса. В качестве приводных электродвигателей у насосов могут быть синхронные, у которых число оборотов не зависит от нагрузки, и асинхронные, у которых число оборотов зависит от нагрузки. При использовании синхронного электродвигателя паспортная характеристика насоса остается неизменной. Если же применяются асинхронные электродвигатели, то паспортную характеристику необходимо пересчитывать в соответствии с частотой вращения вала электродвигателя. В процессе эксплуатации параметры насосной установки могут принимать значения, отличные от паспортных, в этих случаях рабочие характеристики необходимо пересчитать. Поэтому в дальнейшем будем пользоваться такими понятиями, как паспортная и базовая характеристика. Под базовой будем понимать характеристику, полученную экспериментально или пересчитанную паспортную с учетом действующих параметров насоса, влияющих на характеристику, например изменение частоты вращения, диаметра рабочих колес. В зависимости от нагрузки электродвигателя привода насоса. Так, пересчет характеристики насоса при приводе от асинхронного электродвигателя производится по формулам приведения:

для расхода: Q1 /Q0=(n1/n0) или Q1 =Q0(n1/n0);

для напора: автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 или автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682

для мощности: автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 или автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682

где Q1, H1, N 1, n1 - текущие значения расхода, напора, мощности, частоты вращения вала насоса, a Q0, Н0, N0, n0 - соответственно их паспортные значения.

Построение новой характеристики делается следующим образом. При приводе от синхронного электродвигателя все первичные данные берутся из паспортной характеристики. При приводе от асинхронного электродвигателя вначале паспортные характеристики пересчитываются по формулам приведения, рассмотренным выше. Вначале строится по данным напора Н характеристика по давлению p-Q. Для этого по известной плотности жидкости р, по которой строились паспортные характеристики, вычисляется и строится по всему диапазону характеристика p-Q по давлению с расчетом по формуле р=автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 gH, Па, р=автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 gH10-6, МПа, где Н, м - напор, g=9,81 м/с 2 или р=автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 gH10-5/102, кГ/см2.

Затем вычисляются по базовой характеристике расходный коэффициент M0 постоянной составляющей расходной характеристики насоса путем деления мощности N0 на валу насоса на давление р0, создаваемое насосом, при работе насоса на закрытую задвижку на его выходе

M0 =No/po, кВт/(кГ/см2),

расходный коэффициент М вычисляется по формуле и включается в общие рабочие характеристики насоса.

М=((N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-(No/po))К, кВт/(кГ/см 2),

где автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк - эксплуатационный коэффициент, характеризующий отклонение действующей рабочей характеристики насоса от паспортного значения, К - коэффициент сходимости расчетной характеристики насоса с паспортной.

Если паспортная характеристика не изменилась, то коэффициенты К и автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк принимаются равными единице. Затем по расходной характеристике Q-М при вычисленном расходном коэффициенте М определяется объемный расход Q0.

На фиг.3 даны рабочие характеристики насоса 18 НДС. Основными характеристиками насоса являются зависимость мощности N-Q, напора Н-Q и коэффициент полезного действия насоса автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 у - Q от производительности Q насоса. К этим характеристикам добавляется новая расходная характеристика М-Q. Расходная характеристика может быть построена в функции Q-М (фиг.4) или в функции M-Q (фиг.5). Для математического описания расхода используется зависимость Q-М. На фиг.6, 7, 8 даны аналогичные характеристики насоса 14 НДС.

Для получения необходимой информации по управлению системой водоснабжения и водоотведения имеются информационные пункты (фиг.11), которые через сети связи соединены с центральным информационным пунктом, на котором находятся ЭВМ с базой данных. При этом для получения нужной информации необходимо иметь данные по каждому насосному агрегату - расход Q, давление р, мощность N, КПД насосов, удельный расход электроэнергии Wуд, наработка на отказ и уровень вибрации насосного оборудования. Из этих данных важнейшим параметром является расход Q каждого насосного агрегата. В рассматриваемой системе подача измеряется непосредственно работающей установкой. Система снабжена системой передачи данных, по всем контролируемым параметрам, на диспетчерский пункт с ЭВМ, который содержит необходимую базу данных по всем контролируемым параметрам. С помощью ЭВМ вычисляется: мощность путем умножения измеренной мощности Рс на коэффициент полезного действия электродвигателя автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд, давление р, создаваемое насосом, путем вычитания из давления на выходе насоса рвых давления на его входе рвх измеряется вибрация и температура подшипников и корпуса насоса, по паспортной характеристике вычисляется расходный коэффициент М0, путем деления действующей на валу насоса мощности N0 на давление р0 в начале рабочей характеристики при нулевом расходе, по экспериментальным данным при работе насоса на закрытую задвижку в период его пуска определяется эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк, путем умножения результата деления мощности No на ро, при работе насоса на закрытую задвижку, взятые из рабочих характеристик насоса, результат деления измеренного значения давления po1 на значение мощности на валу насоса No1, вычисляют расходный коэффициент М путем умножения результата деления действующего значения мощности на валу насоса на развиваемое им давление, на эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк, минус результат деления мощности, действующей на валу насоса No, на создаваемое им давление р о, при закрытой задвижке на выходе насоса и умножают результат вычитания на коэффициент сходимости К, который предварительно вычисляют по рабочим характеристикам насосной установки, для чего по вычисленному значению эксплуатационного коэффициента автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк определяют отклонения от номинальных значений мощности ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N, действующей на валу насоса при его работе на закрытую задвижку с нулевым расходом и развиваемого им давления ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, и добавляют их в паспортной характеристике к значениям мощности N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N, давления, развиваемого насосом р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р, во всем диапазоне характеристики насоса вычисляют расчетные расходные коэффициенты Mp при коэффициентах сходимости К, равных единице, по формуле:

М=((N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-(Noо))К, кВт/(кГ/см 2),

вычисляют коэффициент сходимости К путем деления паспортного значения расходного коэффициента М, с учетом данного эксплуатационного коэффициента автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк, на вычисленный расчетный расходный коэффициент Мр, строят график зависимости М от Мр, вычисляют коэффициенты сходимости К, путем деления паспортных расходных коэффициентов М на расчетные расходные коэффициенты Мр и строят характеристику К-Мр зависимости коэффициента сходимости К от расчетного эксплуатационного коэффициента Мр, вычисляют текущий расходный коэффициент М, путем умножения текущего расходного коэффициента Мр на коэффициент сходимости К, или по характеристике Мр-М, при известном текущем расходном коэффициенте Мр находят значение расходного коэффициента М, а по нему, используя характеристику Q-М, вычисляют значение объемного расхода Qo, по напорной характеристике H-Q вычисляют при вычисленном значении расхода действующий напор H, а по нему плотность р перекачиваемой жидкости, удельный расход электроэнергии Wуд, расчет ведут по формулам:

мощность N, действующая на валу насоса

N=Pcавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд, кВт;

давление, создаваемое насосом р

р=рвыхвх, кГ/см 2;

расходный коэффициент М0 постоянной составляющей расходной характеристики насоса

М 0=N00, кВт/(кГ/см2)

эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=(N0/p0).(p01 /N01)

действующий расходный коэффициент М равен

М=((N/р)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N0/p0)К, кВт/(кГ/см 2),

где No, ро, N o1, ро1, N, р - соответственно паспортные значения мощности N0 и давления р0 при работе насоса на закрытую задвижку, при экспериментальном измерении параметров насоса на закрытую задвижку N01, р01 и мощность и давление при текущей работе насоса N, p.

Расходные коэффициенты Мр при известных эксплуатационных коэффициентах автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк и К вычисляются из уравнений с паспортными значениями соответствующих коэффициентов

М р=((N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N/(р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N00) кВт/МПа

при этом коэффициент сходимости К равен

К=М п/(((Nп±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N)/(рп±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 p))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-No/po,

где К, Мр, р и N берутся во всем диапазоне паспортных характеристик, по вычисленным значениям К и Мр строится характеристика К-Мр (фиг.10), текущее значение расходного коэффициента Мр с учетом коэффициента сходимости К вычисляют по уравнению или по характеристике К-Mp

M=((N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N0/p0))К, кВт/(кГ/см 2),

по вычисленному значению расходного коэффициента Мр по расходной характеристике M-Q вычисляется объемный расход Qo:

Qo=Q мин+(Мрмин)(Qмакс-Q мин)/(Ммаксмин), объем/время;

или по полиноминальному уравнению графической зависимости Q от М, например, для расходной характеристики, показанной на фиг.4 для насоса 18 НДС или на (фиг.7) для насоса 14 НДС.

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , м3/час (18 НДС),

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , м3/час (14 НДС);

плотность перекачиваемой жидкости автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , кг/м3

где р - давление, развиваемое насосом, МПа;

Нр - расчетный напор, м.

Определяется КПД каждого насоса по формуле

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , %

удельного расхода электроэнергии

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , кВт·ч/100 т.м,

уровень вибрации насосной установки

Расход насоса будет равен:

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , м3/ч.

При известной мощности на валу насоса Nн расход Q равен

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 , м3

где Q - расход, м 3/ч; Pc - мощность, потребляемая электродвигателем из сети, кВт; Nн - мощность на валу насоса, кВт;

р - давление, развиваемое насосом, МПа;

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 н - коэффициент полезного действия насоса, %;

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эл.дв - коэффициент полезного действия электродвигателя, %.

Система снабжена системой передачи данных, по всем контролируемым параметрам, на диспетчерский пункт с ЭВМ, содержащей базу данных по всем контролируемым параметрам, с помощью которых производится вычисление всех необходимых данных.

Пример расчета параметров насосной установки

Исходные данные, полученные в период измерения на насосной установке 18 НДС с приводом от асинхронного электродвигателя при работе на воде с р=998 кг/м3:

Пересчитанные рабочие характеристики насоса № 6 18 НДС на насосной станции 2НФС

При расчете используем таблицу 3 и графики, данные на фиг.3, 4, 5

Таблица 3
Рабочие характеристики насоса 18НДС
QН Nавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 нр М
м 3/часМ кВт %кГ/см2 кВт/(кГ/см 2)
041,63 78,960 4,1550,01
302,9 41,23105,1 30 4,1156,54
602,14 40,16127,7 50 4,0812,3
900,4 39,5145 673,94 17,8
1193,1 37,77 157,2778 3,7722,71
1487,8 37,07170 853,7 26,94
1773,6 33,86 181,3390 3,3834,65
2066,8 31,06184,6 91 3,140,55
2356,1 23,1188 842,724 50,0
2500,1 24,6 19482 2,4561,18

Расходная характеристика

Q=0.0001 М4-0.0258 М3+1.1267 М2+39.012 М+0.5779

Определяем по базовым данным значение расходного коэффициента М0 постоянной составляющей расходной характеристики насоса при работе насоса на закрытую задвижку

М0=78,96/4,155=19 кВт/(кГ/см2)

Определяем эксплуатационный коэффициент при работе насоса во время пуска на закрытую задвижку на его выходе

Данные при эксперименте

Мощность N01=78,96 кВт

Давление р 01=4,155 кГ/см2

Расходный коэффициент М равен

M=((N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N0/p0)К, кВт/(кГ/см 2)

Эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк равен

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=(N0/p0).(p01 /N01)

Параметры при рабочем режиме:

давление на выходе насоса рвых - 2,824 кГ/см2
давление на входе в насос рвх - 0,1 кГ/см2
мощность, измеренная прибором Р - 201.07 кВт
КПД электродвигателя автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд - 93,5%
температура подшипников Тп - 80°С
температура корпуса насоса Тк - 60°С

Расчет

Мощность на валу электродвигателя Nэд=201,07·0,935=188 кВт

Мощность на валу насоса Nн=188 кВт

Давление, создаваемое насосом рвыхвх=2,824-0,1=2,724 кГ/см2

Расходный коэффициент М равен

M=(N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N0/p0)К=((188/2,724)1-19)1=50,0 кВт/(кГ/см2)

Расход Q при автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=1 и К=1 будет равен

Q=0.0001 М4-0.0258 М3+1.1267 М2+39.012 М+0.5779

Q=0.0001 504-0.0258 50 3+1.1267 502+39,012 50+0.5779=2368 м3 /час

Данные по таблице Q=2356,1 м3 /час

Разница в расчете составляет 0,5%.

Если эксплуатационный коэффициент не равен единице

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 экавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 1, то определяем отклонение мощности и давления от паспортных значений и вычисляем расходный коэффициент Мр и коэффициент сходимости К по всему диапазону характеристик.

Расчет по насосу 14 НДС для одного расхода

При расчете используем таблицу 4 и графики, показанные на фиг.6, 7, 8, 9, 10

Таблица 4
Пересчитанные рабочие характеристики насоса 14 НДС
Рабочие пересчитанные характеристики насоса
14 НДС 1 М0=N0/p0=145,77/9,05=16,107
Q м3/сут Н мN кВт р кГ/см2 КПД %М кВт/(кГ/см 2)
091,06 145,779,05 0 0
226,8491,06 176,69 9,0530 3,41
453,391,06 213,21 9,0554 7,45
67991,06 237,849,05 65 10,17
90587,06 268,558,61 76,5 15,08
113085,79 2968,56 83,518,47
1354,7381,73 325,92 8,1589 23,88
1578,9375,52 350,11 7,5488,5 30,32
1800,871,4 384,5 7,1287 37,9
2023,8666,07 416,22 6,5982 47,05
2135,959,27 421,77 5,980 55,38

Определение параметров насоса № 6 14 НДС на насосной, 2НФС при пуске насоса на закрытую задвижку

Экспериментальные данные:

электрический токI01 - 17,5 А
давление на входе насосарвх o1 - 0
давление на выходе насоса рвых 01 - 6 кг/см2
напряжение сети U01 - 6 кВ
Cosавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 электродвигателя Cosавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 01 - 0,9
КПД электродвигателяавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд01 - 0,92

Базовые значения при пуске насоса на закрытую задвижку

мощность N0 - 145,77 кВт
давление, создаваемое насосом p0- 9,05 кГ/см2

Вычисляем эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=(N00)(p01 /N01)

p01вых 01вх o1=6-0=6 кГ/см2

N 01=автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 3U01I01Cosавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 01автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эд 01

N01=1,73 6 17,5 0,9 0,92=150,4 кВт

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=(145,77/9,05)(6/150,4)=0,643

Отклонения от паспортных значений:

мощности автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N=150,4-145,77=4,63 кВт,

давления автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 p=6-9,05=-3,05 кГ/см2

Вычисляем коэффициент сходимости К

Берем из таблицы базовое значение расхода, равное

Q=2135,9 м3 /час, при этом М=55,38, р=5,9 кГ/см2, N=421,77 кВт.

Тогда К равно

K=M/(((N+автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N/(p-автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N0/p0)

К=55,38/(((421,77+4,63)/(5,9-3,05))0,643-16,107)=0,69

Вычисляем расходный коэффициент М по имеющимся данным по N и p.

N=384,5 кВт, р=7,12 кГ/см2,

М=(((N/p)+4,63))/(р-3,05))·0,643-16,107)К

М=(((384,5+4,63)/(7,12-3,05))·0,643-16,107)0,69=39,2 кВт/кГ/см2

Расход вычисляется по формуле:

Q=9Е-05 М4-0,0076 М3-0,4059 М2+69,522 М-6,27

Q=9Е-05·39,2 4-0,0076·39,23-0,4059·39,22 +69,522·39,2=1849,73 м3/час

Разница 1849,73-1800,8=48,93 м3/час или 2,7%

Проведем вычисление для насоса 14 НДС во всем диапазоне характеристик, используя таблицу 5.

Таблица 5
Параметры насоса 14 НДС
Q м3/час N, кВтp, кГ/см 2М, кВт/кГ/см 2N, кВт ±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N=Np+автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N=4,63р, кГ/см2±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р=рр автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р=-3,05М р=(Np/ppавтоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-(N0/p0) автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=0,643 N0/p0=16,107 Коэф. сход. К М=К Мр
0145,77 9,050 145,77+4,639,05-3,05 0 10
226,4 176,899,05 3,41 176,89+4,639,05-3,05 3,35 1,01793,47
453,3 213,219,05 7,45 213,21+4,639,05-3,05 6,74 1,1057,45
679 237,849,05 10,17 237,84+4,639,05-3,05 9,878 1,029510,17
905 268,558,61 15,08 268,25+4,638,61-3,05 15,45 0,97615,08
1130 2968,56 18,47296+4,63 8,56-3,05 18,9760,973 18,47
1354,73325,92 8,15 23,88325,92+4,63 8,15-3,05 25,5680,934 23,88
1578,93350,11 7,54 30,32350,11+4,63 7,54-3,05 34,6940,874 30,32
1800,8384,5 7,12 37,9384,5+4,63 7,12-3,05 45,370,835 37,9
2023,86416,22 6,59 47,05416,22+4,63 6,59-3,05 60,330,78 47,05
2135,9 431,77 5,955,38 421,77+4,635,9-3,05 80,09 0,6955,38

Последовательность вычисления. Насос 14НДС

Вычисление параметров насоса можно делать двумя методами

Вычисляем по паспортным данным значение расходного коэффициента М0 при нулевом расходе в начале рабочих характеристик

М0=N00=145,77/9,05=16,107 кВт/(кГ/см2)

Вычисляем эксплуатационный коэффициент автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=(Noо)(ро1 /N01)=16,107·6/150,4=0,643,

где N0, р0, N01, р01 - соответственно мощность и давление, взятые из паспортной характеристики насоса, и мощность и давление, полученные при работе насоса на закрытую задвижку.

Определяем отклонение мощности и давления от номинальных значений во всем диапазоне характеристик

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N=N0-N01 кВт, автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р=р0-p01, кГ/см2

Полученные отклонения по мощности и давлению добавляем во всем диапазоне к рабочим характеристикам насоса.

Вычисляем во всем диапазоне по паспортным данным расчетный расходный коэффициент Мр, при коэффициенте сходимости К=1, по формуле

Мр=((N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N/(р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 p))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N0/p0),

и по вычисленному Мр и паспортному значению М вычисляем коэффициент сходимости К=M/Мр

Строим графики зависимости паспортного расходного коэффициента М от расчетного расходного коэффициента М=f(Мр) и К=f(M p) или вычисляем по формуле К=М/Мр

В процессе измерения вычисляется расчетный расходный коэффициент Мр по формуле

Мр=(N/р)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N00), и по вычисленному значению Мр

по характеристике М=f(M p) (фиг.9), или по формуле

М=(N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-N00

По действительному расходному коэффициенту М, по графику Q=f (М) (фиг.7) определяется объемный расход Q0 м 3/час.

Ниже приводятся расчетные формулы для вычисления необходимых величин, полученные по выше перечисленным графикам.

Расчетные формулы:

Q=9Е-05 М4-0,0076 М3-0,4059 М2 +69,522 М-6,27 м3/час

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682

M=((N/p)автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-16,107)К

Мр=(((N±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N)/(р±автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 р))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-16,107)К, где К=1

автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк=(N0/p0).(p01 /N01)

N0-N01автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N, роо1автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 p

K=55,38/((N+автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N/(p-автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 p))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-16.107

К=55,38/((421.77+автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 N)/(5,9-автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 p))автоматизированная информационная система для измерения и анализа   в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных   станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения   и водоотведения, патент № 2475682 эк-16,107

Коэффициент сходимости в пределе рабочего диапазона работы насоса меняется незначительно и составляет 1,5%. Разница в К зависит и от точности пересчета паспортной характеристики насоса.

Функциональная схема автоматизации одного насоса дана на фиг.11.

На фиг.12 показаны экспериментальные графики по измерению расхода воды в течение двух суток, подаваемой насосами 14НДС и 18 НДС на насосной станции 2НФС «Самараводоканал» с дополнительным измерением по имеющемуся счетчику расхода воды.

На фиг.13 показаны экспериментальные графики по измерению расхода воды в течение двух суток, подаваемой насосами 14 НДС и 18 НДС на насосной станции 2 НФС «Самараводоканал».

На этих характеристиках имеются обозначения: 1 - характеристики одного работающего насоса 18 НДС; 2 и 3 - характеристики двух параллельно работающих насосов 14 НДС и 18 НДС; 4 - суммарный расход при работе двух насосов 14 НДС и 18 НДС; 5 - характеристика расхода ультразвукового расходомера.

Рассматриваемая автоматизированная информационная система для измерения и анализа в реальном масштабе времени основных показателей работы насосных станций с центробежными электронасосами в системах водоснабжения и водоотведения ведет непрерывный анализ работы насосного оборудования на насосных станциях. Эти данные несут информацию о расходе, давлении, мощности температуре, КПД, удельном расходе электроэнергии, наработке на отказ, которые в виде графиков и таблиц даются для анализа и принятия решения по поддержанию оптимальных режимов работы насосной станции. В настоящее время эта система работает на одной насосной станции «Самараводоканал». Планируется внедрение этой системы на всех насосных станциях, которые подключены к центральному диспетчерскому пункту.

Источники информации

1. Патент 2119148 РФ. Способ измерения массового расхода и плотности жидкости, подаваемой центробежным электронасосом / Кричке В.О., Громан А.О., Кричке В.В. от 20.11.97.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2475682

patent-2475682.pdf

Класс F24D19/10 устройство или монтаж устройств управления или предохранительных устройств

способ сведения к минимуму расхода энергии в водонагревателе с тепловым аккумулятором -  патент 2525812 (20.08.2014)
информационно-измерительная и управляющая система оптимизации производства и потребления тепловой энергии на распределенных объектах теплоснабжения -  патент 2525811 (20.08.2014)
информационно-измерительная система мониторинга энергосбережения при производстве тепловой энергии -  патент 2520066 (20.06.2014)
автоматизированная система регулирования расхода теплоносителя для теплоснабжения группы потребителей -  патент 2516114 (20.05.2014)
информационно-измерительная и управляющая система оптимизации производства тепловой энергии на распределенных объектах теплоснабжения -  патент 2514586 (27.04.2014)
система регулирования распределения текучей среды -  патент 2508510 (27.02.2014)
клапан с функцией р (перепада давления) и функцией ограничения потока -  патент 2500956 (10.12.2013)
клапан трехходовой для подключения прибора водяного отопления -  патент 2485379 (20.06.2013)
однотрубная система теплоснабжения с регулированием расхода теплоносителя -  патент 2480678 (27.04.2013)
система горячего водоснабжения, поддерживающая постоянную температуту горячей воды -  патент 2470235 (20.12.2012)
Наверх