Розділ 1 режими роботи насосних установок

ВСТУП

Технологічні комплекси, обладнані насосами та вентиляторами, належать до широко використовуваних промислових установок різних галузей народного господарства і є одними з найбільших енергоспоживачів. На електропривод (ЕП) припадає більше 60 % усієї споживаної електроенергії, причому більше половини (до 2/3) зазначеного рівня припадає на ЕП турбомеханізмів. Одиночні потужності цих механізмів досягають десятків мегават. У більшості випадків у насосних та вентиляторних установках використовується нереґульований ЕП з енергозатратними методами регулювання технологічних параметрів. У зв'язку з цим навіть невелике підвищення ефективності використання ЕП турбомеханізмів (ТМ) в енергетичному відношенні може дати помітний результат.

Насосні установки (НУ) є основними об’єктами систем комунального та промислового водопостачання, кар’єрного водовідливу, нафтоперекачування та ін. Великі НУ – групові споживачі, де одночасно можуть працювати кілька насосних аґреґатів (НА), увімкнених паралельно чи послідовно в загальну трубопровідну систему, характерними рисами якої є наявність протитиску (статичного напору) і гідродинамічного опору мережі. У процесі експлуатації режим роботи НА необхідно змінювати через змінний характер водоспоживання, надходження стічних вод до приймальних резервуарів, що не піддається попередньому вірогідному прогнозуванню. Так, необхідний технологічний діапазон регулювання продуктивності для НУ систем міського водопостачання складає 50–70 % від номінального значення. Відомі способи регулювання продуктивності НА впливом на комунікаційну мережу (дроселювання), на турбомеханізм (поворот лопаток робочого колеса), ступеневе регулювання подачі (зміною числа працюючих одночасно турбомашин) належать до простих, але енергетично неефективних методів, оскільки спрямовані лише на розв’язання технологічних задач і не стосуються енергетичних аспектів транспорту води. Істотний економічний ефект досягається за рахунок економії електроенергії шляхом використання регульованого ЕП, а також за рахунок раціонального керування промисловими установками в точній відповідності до технологічних вимог, що враховують усі особливості функціонування насосних станцій і енергопостачальних мереж. При цьому регульованим приводом доцільно оснащувати один із працюючих турбоаґреґатів. Крім того, заслуговують на увагу альтернативні варіанти регулювання параметрів на базі активних регулювальних пристроїв з використанням гідротурбіни, електромеханічного перетворювача та системи регулювання її потужності, що дозволяє здійснити регулювання продуктивності у необхідних межах з одночасною віддачею електроенергії до промислової енергомережі.

Вентиляція має важливе значення у виробничому процесі на підприємствах, оскільки можливість проведення робіт, здоров'я і продуктивність праці робітників значною мірою залежать від стану провітрювання виробничих приміщень і шахт. У вугільній і гірничорудній промисловості експлуатується велика кількість вентиляторних установок (ВУ) головного провітрювання із загальною встановленою потужністю електродвигунів понад 1 млн кВт, а потужність приводів окремих вентиляторів досягає 4000 кВт. ВУ витрачають більше 30 % від споживаної шахтами електроенергії. Разом з тим, переважна більшість установок вентиляторів головного провітрювання працюють з ККД меншим за 0,6. Для підвищення ефективності роботи устаткування ВУ необхідно здійснювати реґулювання кількості та тиску повітря, що подається.

Регулювання продуктивності ВУ щодо шкідливих речовин, які виділяються у рудничну атмосферу, є ефективним засобом зниження непродуктивних втрат електроенергії на вентиляцію. Для керування режимами ВУ з мінімізацією споживання електроенергії можна використовувати програмне керування зі стабілізацією режимів засобами привода чи напрямного апарата. Застосування зазначених технічних рішень дозволить знизити витрати електроенергії на 20–25 %.

З урахуванням сказаного, важливими стають питання дослідження шляхів підвищення ефективності та надійності функціонування промислових комплексів, обладнаних насосними та вентиляторними аґреґатами. Найбільш раціональним шляхом розв’язання цієї проблеми є можливість проведення аналізу статичних та динамічних режимів роботи НУ та ВУ на базі комп’ютеризованих лабораторних комплексів, розроблених на кафедрі систем автоматичного керування та електропривода та виконання запропонованих лабораторних робіт, що дозволяють:

– вивчити особливості функціонування насосних та вентиляторних установок в умовах змінних режимів гідро- і аеромереж відповідно;

– провести аналіз режимів роботи і характеристик ЕП турбомеханізмів як у статичних, так і у динамічних режимах;

– визначити енергетичні показники НУ, ВУ при використанні різних методів регулювання параметрів й обґрунтувати вибір раціональної схеми ЕП та керування технологічними комплексами, що дозволить знизити енерговитрати, підвищити надійність та термін експлуатації обладнання.

Навчальний посібник містить три розділи: перші два охоплюють основні теоретичні відомості відносно режимів роботи насосних та вентиляторних установок, галузі їх застосування, аналіз технологічних та енергетичних характеристик, останній розділ присвячений лабораторному практикуму з дисципліни. Для кращого засвоєння матеріалу запропоновані контрольні запитання, довідкові дані з основних параметрів та характеристик насосного та вентиляторного обладнання. Окремо наведений словник англомовних термінів за даною тематикою, при підготовці якого автори висловлюють подяку
доц. Гордієнко М.Г. та студ. Кознодій О.В.

Дата добавления: 2014-11-29