Решаемая задача
Насосная станция работает непосредственно на технологическую нагрузку без промежуточного резервуара (совмещение функции станций первого и второго уровней).
При полной загрузке предприятия в зимний период (в работе 2 насоса по 132 кВт) давление в системе поддерживается на уровне 0,62 МПа (см. рисунок 1). Данное давление в магистрали является завышенным, поскольку по требованиям технологического процесса необходимо (0,380,2) МПа, поэтому часть воды приходится сбрасывать в канализацию без её использования (высокая плата за воду).
Один насос не обеспечивает необходимую производительность в часы пиковых нагрузок.
Конструкция водозабора.
Водозабор представляет собой насосную станцию, состоящую из 4-х насосов 1Д-500 мощностью 132 кВт и одного мощностью 75 кВт. Все насосы объединены общим напорным коллектором.
Режим работы водозабора:
- полная загрузка предприятия + котельная в зимний период– 2 насоса по 132 кВт;
- технологический перерыв + котельная в зимний период – 1 насос 132 кВт;
- летний график работы – 1 насос 75 кВт.
Описание работы водозабора.
На водозаборе реализовано ручное ступенчатое регулирование (если один насос не обеспечивает необходимый расход, в параллель ему включается второй, третий и т.д.). Качество такого регулирования нельзя назвать удовлетворительным за счет его слишком грубой дискретности и запаздыванием при изменении расхода, а это потери энергии и воды. Кроме того, включение и выключение насосов приводит к постоянным гидроударам в системе, что исключительно вредно влияет на ресурс оборудования, а пусковые токи двигателей насосов вызывают 5-7 кратные относительно номинала, броски тока в электроцепях, что также вредно сказывается на ресурсе электрооборудования.
Технические требования:
- обеспечить стабильность поддержания давления в системе на уровне не менее 0,38 МПа;
- исключить провалы давления ниже 0,35 МПа при смене насосов и резких изменениях нагрузки;
- исключить возможность гидроударов;
- обеспечить возможность работы системы управления в ручном и автоматическом режимах;
- обеспечить возможность автономной работы насоса 75 кВт;
Предложенные пути решения:
- организационный – включение/выключение больших нагрузок по воде осуществлять по заранее утвержденному графику;
- технический – монтаж и ввод в эксплуатацию частотно-регулируемого привода насосов водозабора.
Техническая реализация проекта.
- ЭТАП 1. Параллельно существующей схеме управления насосами проведен монтаж преобразователя частоты (далее ПЧ) шведской фирмы «Emotron АВ» FDU для работы с насосами. Обратная связь по давлению выполнена на базе датчика «Wika», установленного непосредственно перед технологической нагрузкой на расстоянии 1500 м от водозабора. Выбор и запуск насоса от ПЧ производится вручную. Включение дополнительного насоса – вручную. Испытания проводились при полной загрузке предприятия в зимнее время (январь 2004 г.)
- ЭТАП 2. Дополнительно установлен мягкий пускатель MSF Emotron для реализации схемы работы насосной станции с «Постоянным мастером», которая заключается в следующем: ПЧ управляет насосом-мастером, который работает всегда. При недостаточном уровне давления в системе ПЧ подает сигнал на включение дополнительного насоса через мягкий пускатель от сети. И, наоборот, при избыточном давлении дополнительный насос отключается от сети мягким пускателем. Режим работы ПЧ с Рзад=0,40 МПа.
Результаты.
- полная автоматизация процесса регулирования давления воды в системе;
- стабильный график давления в течение суток;
- уровень давления в системе находится в желаемом диапазоне без значительных колебаний при изменении расхода;
- щадящий режим работы электрооборудования водозабора;
- отсутствие гидроударов в системе водоснабжения;
- экономия электроэнергии составляет ~1200 кВт*ч в сутки, достигнута экономия воды в размере 34 %.