Тема: Автоматизированный контроль работы насосов в системе водоснабжения

Проблемы, связанные с управлением водными ресурсами, неуклонно возрастают в связи с изменением климата, демографическими и социально-экономическими изменениями. Такое изменение может спровоцировать конфликты между пользователями (ирригация, питьевая вода, промышленность, гидроэнергетика и т.д.) и между регионами. Кроме того, наводнения и засухи продолжают опустошать многие регионы нашей страны, в то время как водные экосистемы подвергаются все большей угрозе.
Обеспечение доступа к данным и информации о состоянии и тенденциях в области водных ресурсов, а также об их использовании является одним из ключевых факторов успешного осуществления политики в области водных ресурсов, будь то на национальном или международном уровне.
Организации, осуществляющие водопользование должны иметь возможность получать достоверную, актуальную и актуальную информацию для всей своей деятельности, включая регулирование, планирование, адаптацию к изменению водопотребления, управление рисками и информационной среде.
Однако необходимые данные и информация, как правило, являются фрагментарными, неполным, разрозненными и разнородными, и доступ к ним зачастую трудно организовать по многим причинам (множественность производителей данных, несогласованность данных и информации.
Часто используется недостаточный объем данных, отсутствует регулярное обновление информации о водопользовании необходимой для эффективного осуществления политики в области водных ресурсов.
Это может иметь значительные негативные экономические последствия, особенно в случае принятия решений, основанных на неполных или неточных данных и информации. Тем не менее улучшение можно добиться при наличии достаточно развитой системы автоматизации, соответствующего плана действий, направленного, с одной стороны, на рационализацию доступа к имеющейся информации и, с другой стороны, на организацию подготовки недостающих данных и их преобразования в информацию, полезную для принятия решений для оптимального использования имеющегося оборудования на водопроводных сетях.
Настоящая работа посвящена изучению основных принципов работы насосного хозяйства в системах водоснабжения населенных мест и промышленных предприятий, оценки энергетической эффективности данного оборудования, разработке мероприятий, направленных на повышение потенциала энергосбережения, внедрение новых средств измерений, информационных технологий, комплексных систем контроля и учёта то за потреблением такого ценного ресурса как вода.
В работе рассмотрены российские нормативные акты в сфере водопользования, а также некоторые документы различных международных организаций, которые направлены на повышение надежности и безопасности водоснабжения различных регионов мира, Проведён анализ возможности использования международного опыта для решения проблем автоматизации систем водоснабжения в Российской Федерации.
«Руководство по комплексному управлению водными ресурсами», опубликованное в марте 2009 года на пятом Всемирном форуме по водным ресурсам в Стамбуле, и «Руководство по комплексному управлению водными ресурсами, водными ресурсами и бассейнами приграничных рек, озер и водоносных горизонтов», опубликованный в 2012 году на 6-м Всемирном форуме по водным ресурсам в Марселе. «Руководство по организации и восстановления водных экосистем в бассейнах рек и озер», опубликованный в марте 2015 года в ходе 7-го Всемирного водного Форума в северной Корее, и некоторые другие.
Таким образом можно заметить, что проблемы, рассматриваемые в настоящей работе актуальны не только в России, но и за рубежом. За последние годы проблема улучшения качества водоснабжения, в том числе и за счет автоматизации насосного хозяйство многократно поднималась на различных международных форумах.
При формировании темы настоящей работы были выявлены следующие элементы системного подхода:
• объект исследования: насосный хозяйство водопроводных систем городских;
• предмет исследования: системы автоматизации и управления насосными станциями;
• основная проблема: создание достаточно простой и в тоже время надежной и эффективной системы автоматизированного управления насосным хозяйством.
При формулировании проблемы исследования было выделено противоречие: Требуется оптимизировать систему управления насосным хозяйством таким образом, чтобы упростить, удешевить её, но при этом обеспечить высокую степень автоматизации и надежность управления.
Целью работы является: Оптимизация системы автоматизированного управления насосной станции для повышения энергоэффективности.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Исследовать гидродинамические процессы, протекающие при работе центробежного насоса.
2) Проанализировать принципиальные решения при проектировании систем автоматизированного управления насосными станциями.
3) Разработать энергосберегающие мероприятия, провести технико-экономические сравнения принятых решений
Научная новизна полученных результатов состоит в обосновании и разработке мероприятия по повышению энергетической эффективности повысительных насосных станций на основании анализа возможности применения современных систем автоматизации и управления.
Методы исследований. Для решения поставленных задач проводилось документальное исследование достигнутого уровня техники в области водоснабжения и эксплуатации насосных установок.
Практическая значимость работы состоит в разработке предложений для повышения экономичности и безопасности работы насосного хозяйства, научно обоснованном подходе к выбору оборудования, определение наиболее экономичных сочетания режимов, устранение несоответствия параметров насоса и сети посредством регулирования и мониторинга трубопроводов.
Практическая значимость работы подтверждена в публикации результатов исследования в статье:
Влияние геометрии улитки насоса на параметры потока. В сборнике статей Всероссийской научно-практической конференции Природопользование и устойчивое развитие регионов России. - МНИЦ, Пенза, 2021.
Личный вклад автора состоит в непосредственном участии в обследовании систем холодного водоснабжения, насосного хозяйства, анализе полученных данных, обосновании темы, цели, задач и методики исследований. Автором предложен ряд организационных, малозатратных и долгосрочных мероприятий применительно к повышению энергоэффективности работы насосов.
На защиту выносятся: Результаты документального исследования, позволяющие оптимизировать работу насосного оборудования в водопроводных сетях, обоснование необходимости устройства систем автоматизированного управления и контроля за работой насосов.
Апробация работы. Диссертация носит методологический характер и проявляет себя в наличии научно обоснованных и апробированных в результате документального исследования методов и средств совершенствования расчёта энергетических характеристик насоса.
Автор организовал и принимал участие в проведении документального исследования и разработки технического отчёта.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 3 глав, общих выводов, библиографии из 35 наименования. Общий объем работы 97 стр., включая 35 иллюстраций, 6 таблиц.
Купить

В процессе работы были выявлены наиболее существенные аспекты применения насосного оборудования и связанного с ними проблемами контроля и управления. Рассмотрены наиболее существенные пути повышения энергетической эффективности насосного оборудования, определены условия, при которых возникают дополнительные затраты электроэнергии на перекачивание воды, что может повести за собой не только экономические, но и также технические проблемы, связанные с выходом из строя насосов, создание аварийных ситуаций, перебои с водоснабжением населенных мест и промышленных предприятий. Для обеспечения необходимой степени автоматизации рассмотрены предпосылки, условия и технические средства, позволяющие обеспечить на современном уровне надежное управление системами водоснабжения. Разработан комплекс организационно-технических мероприятий, которые направлены на повышение надежности, увеличение срока службы, снижения эксплуатационных затрат энергопотребляющего оборудования.
Проведено технико-экономическое обоснование внедрения энергосберегающих мероприятий на примере насосных станций для индивидуального жилого дома, а также насосной станции, предназначенной для повышения давления холодной воды в многоэтажном жилом доме. В результате установлено, что одним из самых эффективных средств экономии энергоресурсов, в частности электроэнергии, является поддержание в удовлетворительном состоянии систем водоснабжения, арматуры, насосного хозяйства, электрических сетей, а также всей инфраструктуры водопроводных сетей населенных мест и промышленных предприятий.
Купить