6.5.3. Основные выводы из анализов работы насосных станций

1. Все насосы, имеющиеся на насосных станциях, имеют нерегулируемый электропривод.

2. Насосы работают по сильно меняющимся графикам водопотребления, минимум которого приходится на ночной период, т.е. имеют завышенные мощности и низкий КПД. Большая часть насосного оборудования имеет неполную загрузку по часам суток, дням недели, месяцам года.

3. Мощность электропотребления (по характеристикам насосных агрегатов) на холостом ходу составляет примерно 40-50% номинальной мощности.

4. Насосы не отключаются в часы пиков энергопотребления.

5. Все насосы задросселированы задвижками с целью регулирования давления и производительности, что является нерациональным способом регулирования.

6. Работа насосных станций не автоматизирована. Поддержание постоянства напора в магистрали не осуществляется, управление задвижками происходит вручную 5-12 раз за смену по командам диспетчера.

Возможны следующие основные пути оптимизации режимов работы системы водоснабжения и водораспределения предприятия, которые могут привести к уменьшению расхода электроэнергии.

1. В периоды значительного снижения водопотребления осуществлять автоматическое переключение системы подачи воды на менее мощные по производительности насосы.

2. Оснащение крупных потребителей воды узлами учета расхода воды, что будет способствовать большей заинтересованности этих потребителей в экономии воды и, следовательно, в энергосбережении.

3. Создание автоматизированной системы управления водозаборными узлами с датчиками давления, расположенными в критических по давлению точках системы водораспределния.

4. Устранение утечек в системе водораспределения.

5. Регулирование насосных установок воздействием на электродвигатели, что предполагает применение регулируемого электропривода.

Из рассмотренных путей, которые, безусловно, следует по возможности осуществлять, наиболее радикальным является использование регулируемого электропривода.

Применение нерегулируемого электропривода приводит к созданию, большую часть времени, избыточного напора, не требуемого в данный момент времени, и, следовательно, к ненужным затратам энергии на его создание. Кроме того, избыточный напор является прямой причиной утечек воды, которые составляют до 9% на каждую лишнюю атмосферу, увеличивает риск аварии. Применение регулируемого электропривода позволяет с легкостью решить эти проблемы.

Согласно проведенным исследованиям и данным департамента энергетики правительства Москвы, использование регулируемого электропривода водяных насосов дает экономию до 30-50% электроэнергии, 15-20% воды, в 2 раза снижает число мелких аварий, предотвращает при пуске и отключении возникновение гидроудара и излишнего шума в системе.

При этом достигаются:

• экономия электроэнергии за счет уменьшения потерь на дросселирование при частотном регулирование насосным агрегатом и работы электроприводов в диапазоне скоростей, соответствующих минимальным удельным расходам электроэнергии на перекачку;

• снижение трудоемкости обслуживания оборудования за счет уменьшения износа подшипников электродвигателя и насоса;

• увеличение ресурса электродвигателей и исполнительных механизмов;

• снижение протечек через задвижки;

• уменьшение износа комутационной аппаратуры, за счет снижения числа комутационных переключений, снижения величины токов переходных режимов;

• надежная защита от аварийных режимов

• уменьшение количества аварий на трубопроводах вследствии гидроударов.

Наряду с возможностями регулирования производительности и напора в широком диапазоне (от 0 до номинала) использование частотного регулирования приводов обеспечивает минимизацию установленной мощности электродвигателей, повышение коэффициента мощности .

6.6. Оптимизирования система водоснабжения холдинга технической водой.

Из предыдущего параграфа, следует, что назрела необходимость модернизации системы водоснабжения холдинга технической водой. Модернизация заключается в следующем.

На насосной станции 1-го подъема (Камский водосбор) следует заменить один насос ЦН1000-180 с подачей 1000 м³/ч и мощностью двигателя 500 кВт на насос 3В200х2 с подачей 500 м³/ч и мощностью двигателя 200кВт, аналогичный уже имеющемуся на водозаборе. На одном из двигателей 200кВт использовать частотно-регулируемый электропривод.

В ОАО «Энергетик-ПМ» имеются планы применить ЧРЭП для насоса ЦН-1000-180 с двигателем 500 кВт. Это является не самым лучшим решением. ЧРЭП на 500 кВт и 6кВ требует применения преобразователя на 0,4 кВ и двух трансформаторов или достаточно дорогого о преобразователя 6 кВ.. Для двигателя на 200 кВт и 0,4 кВт требуется более дешевый преобразователь при отсутствии трансформаторов. В то же время по обеим вариантам имеется возможность плавного регулировать производительность водозабора от 0 до 2000-2500 м³/ч при резерве 1000 м³/ч.

На насосной станции 2-го подъема (насосной фильтровальной станции) рекомендуется заметить насос Д630-90 производительность 630 м³/ч на насос Д320-50 с производительностью 320 м³/ч; аналогичный имеющемуся на этой станции и установить на один насос ЧРЭП с мощностью преобразователя 100кВт. Это дает возможность плавно регулировать производительность 0-1270 м³/час при резерве 630 м³/ч.

При реализации данных проектов упрощенная схема снабжения технической водой принимает вид, представленный на рис.6.15. Заметим, что в схеме в нормальном режиме работы остаются только две регулируемые задвижки на входе в резервуары. Остальные задвижки полностью открыты для работающих насосов или полностью закрыты для неработающих.

На следующем этапе модернизации следует автоматизировать работу насосных станций. В настоящее время регулирование ведется только через задвижки на выходе насосной и на входе в резервуары. Диспетчеры по уровню наполнения резервуаров и по напору на выходе магистралей потребления дают по телефонному каналу указания на изменение положения задвижек, чтобы обеспечить нужную производительность.

Диспетчеры не руководствуются в своей работе экономическими критериями. Так резервуары фильтровальной станции без подпитки из основного водозабора хватает на 4-6 часов работы. Понижение уровня воды в резервуаре составляет с 5 до 3 м, что дает необходимый резерв. Эксперимент в выходные и праздничные дни с полным отключением основного водовода показывает, что запасов воды в резервуаре хватает на 4 дня. В часы максимума электропотребления возможно закрывать задвижку на резервуар фильтровальной станции.На Камском водозаборе в это время реализовать минимальную производительность, необходимую для обеспечения минимальных потребностей ТЭЦ-6. Резервуаров последней хватает, к сожалению, лишь на 15 мин работы при отсутствии подпитки из основного водовода. При использовании на насосах ЧРЭП и применении многотарифной системы расчетов за электроэнергию экономия по оплате может быть существенной, особенно при автоматизации управления.

При автоматизации основные регулируемые параметры следующие:

-регулировании скорости ЧРЭП насоса на насосной станции 1-го подъёма с целью поддержания давления воды перед задвижками резервуаров Р=0,8-1,1 атм;

- поддержание напора на выходе насосной станции второго подъема (ФС) Р_ВЫХ=2,5-3 атм, с тем чтобы в заводской сети давления было Р=1,8-2 атм;

- регулирование уровня воды в резервуаре в течении суток с помощью задвижек, управляемых электроприводом, с тем чтобы:

а) резервуар постепенно заполняется до максимального уровня за ночные часы;

б) резервуар к концу рабочего дня должен освободиться до минимального уровня;

в) отключение поступления воды из основного водовода в часы максимума (с 9 до 11 и с 19 до 22 час.).

Проектируя ЧРЭП насосов, следует предусмотреть соответствующие датчики и регуляторы для управления технологическими параметрами.

В принципе все три локальных контура регулирования являются независимо настраиваемыми. ЧРЭП насосов 1-го и 2-го подъёма замкнуты по выходному давлению у потребителя или по выходному напору на выходе насосов, если знать и учесть зависимость потерь в магистрали до потребителя в функции расхода. Регулируемый электропривод задвижек управляется в функции времени суток и уровня воды в резервуаре.

В принципе, регулирование производительности насосов 1-го подъема, используя ЧРЭП, является необходимостью только для ТЭЦ-6. Для ОАО «Пермские моторы» ёмкости резервуаров фильтровальной станции достаточны, чтобы, циклически включая и отключая насосы 1-го подъёма через устройство плавного пуска для надежности работы, обеспечить достаточную заполняемость своих резервуаров. Поэтому выбор за ТЭЦ-6, что является более выгоднее для неё:

• строительство новых более объёмных резервуаров;

• применение ЧРЭП и удешевление технической воды за счет экономии электроэнергии.