energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-879Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGСНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ ПОВЫСИТЕЛЬНЫХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ПУТЕМ ИСКЛЮЧЕНИЯ ЗАВЫШЕННОГО ДАВЛЕНИЯ В ВОДОПРОВОДНОЙ СЕТИREDUCING THE BOOSTER STATIONS ENERGY CONSUMPTION BY WAY OF ELIMINATING OVERPRESSURE IN THE WATER SUPPLY NETWORKЗдорГ. Н.ZdorG. N.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

sinitsinav@tut.byСиницынА. В.SinitsynA. V.

Аспирант

Graduate student

sinitsinav@tut.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus201503092015044453Copyright © Здор Г.Н., Синицын А.В., 20152015Здор Г.Н., Синицын А.В.Zdor G.N., Sinitsyn A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/879

Повышение энергоэффективности работы жилищно-коммунального хозяйства и систем водоснабжения и водоотведения городов является актуальной задачей. Значительная часть энергопотребления систем водоснабжения приходится на насосные станции. В статье рассматриваются вопросы управления режимами работы существующих повысительных насосных станций, оборудованных группой насосных агрегатов, регулируемых с помощью преобразователей частоты. Одно из направлений оптимизации их энергопотребления – снижение избыточного давления в водопроводной сети и поддержание его в пределах нормативных значений. Предложены структура и методология использования автоматизированной системы сбора и анализа данных для выявления и устранения излишнего давления в водопроводной сети. Данная система рассчитана на групповое управление режимами работы повысительных насосных станций на основании информации, полученной с устройств контроля давления у потребителей. Обмен информацией в системе осуществляется по сети GSM.

Приведены данные по результатам испытаний на повысительных насосных станциях в ряде крупных городов Беларуси. Проанализирована зависимость величины излишнего давления в сети от способа поддержания давления на выходе насосной станции (суточный график или постоянное давление). Изучено влияние исключения излишнего давления в водопроводной сети на изменение рабочих режимов насосных агрегатов на повысительной станции. Исследование показало, что исключение излишнего давления в водопроводной сети приводит к уменьшению давления на повысительной насосной станции. Это, в свою очередь, на 15–20 % снижает ее энергопотребление в зависимости от величины зафиксированного излишнего давления.

 

The energy efficiency improvement of the city housing-and-utilities infrastructure and watersupply and water-disposal systems poses an occurrent problem. The water-supply systems energy consumption sizable share falls on the pump plants. The article deals with the issues of the operating regime management of the existing booster stations equipped with a group of pumping units regulated with frequency converters. One of the optimization directions of their energy consumption is the reduction of over-pressure in the water-distribution network and its sustentation within the regulatory values. The authors offer the structure and methodology of the data collection-and-analysis automated system utilization for revealing and eliminating the overpressure in the water-supply network. This system is designed for the group management of booster-stations operating regimes on the ground of data obtained from the pressure controlling devices at the consumers. The data exchange in the system is realized via GSM.

The paper presents results of the tests carried out at the booster stations in some major cities of the Republic of Belarus. The authors analyze dependence of overpressure in the network on the methods of the plant output pressure sustentation (daily graph or constant pressure). The authors study the elimination effect of over-pressure in the water distribution network on changing the booster station pumping units operation regimes. The study shows that eliminating over pressure in the water distributing network leads to lowering the booster station pressure. This in its turn decreases its energy consumption by 15–20 % depending on the over pressure fixed level.

повысительные насосные станцииводопроводная сетьизлишнее давление«диктующая» точкаэнергоэффективностьавтоматическое управлениеScada-системаbooster stationwater distributive networkover pressurepressure control pointenergy efficiencyautomatic controlthe Scada systemReferencesСтроительные нормы Республики Беларусь. Водоснабжение питьевое. Общие положения и требования: СНБ 4.01.01–03: утв. Минстройархитектуры Республики Беларусь 30.12.05: взамен разд. 1, подразделов «Расчетные расходы» и «Свободные напоры» разд. 2, разд. 3 и 4: введ. 01.01.05. – Минск: Минстройархитектуры Республики Беларусь, 2004. – 22 с.Construction Norms of the Republic of Belarus 4.01.01–03. Drinking Water-Supply. General Provisions And Requirements. Minsk: Ministry of Architecture and Construction of the Republic of Belarus, 2004. 22 p. (In Russian).Пособие по проектированию автоматизации и диспетчеризации систем водоснабжения: СНиП 2.04.02–84. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. – 30 с.Construction Norms and Rules 2.04.02–84. Manual for Design of Automation and Control Systems of Water Supply Systems. Moscow, Central University of Standard Design. USSR State Construction Committee, 1989. 30 p. (in Russian).Лезнов, Б. С. Экономия электроэнергии в насосных установках / Б. С. Лезнов. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 144 с.Leznov, B. S. (1991) Electricity Saving in the Pumping Station. Moscow, Energoatomizdat. 144 p. (in Russian).Эгильский, И. С. Автоматизированные системы управления технологическими процессами подачи и распределения воды / И. С. Эгильский. – Л.: Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1988. – 216 с.Egilski, I. S. (1988) Automated Process-Control Systems for the Water Supply and Distribution Technological Processes. Leningrad, Stroiizdat. 216 p. (in Russian).Здор, Г. Н. Задачи оптимального управления на локальных повысительных насосных станциях / Г. Н. Здор, А. В. Синицын // Автоматизация и роботизация процессов и производств: материалы Республ. науч.-практ. семинара / редкол.: Ф. И. Пантелеенко [и др.]. – Минск: Бизнесофсет, 2014. – С. 127.Zdor, G. N., Sinitsyn, A. V. (2014) Objectives of the Optimal Control in the Local Boosting Pump Stations. Materials of the Republic Scientific-Practical Seminar ‘Processes and Production Automation and Robotization’. Minsk, Biznesofset, 127 (in Russian).Здор, Г. Н. Управление режимами работы повысительных насосных станций в функции реального давления у потребителя / Г. Н. Здор, А. В. Синицын, Р. С. Кадемик // Инновационные технологии, автоматизация и мехатроника в машинои приборостроении: материалы III Междунар. науч.-практ. конф./ редкол.: Ф. И. Пантелеенко [и др.]. – Минск: Бизнесофсет, 2015.– С. 150.Zdor, G. N., Sinitsyn, A. V., Kademik, R. S. (2015) Operating Mode Control of the Booster Pump Station as a Function of the Actual Pressure at the Side of the Customer. Innovatsionnye Tekhnologii, Avtomatizatsiia i Mekhatronika v Mashinoi Priborostroenii: Materialy III Mezdunar. Nauch.-Prakt. Konf. [Innovation Technologies, Automation and Mechatronics in Mechanical and Instrument Engineering: Proceedings of the 3rd International Scientific-Practical Conference]. Minsk, Biznesofset, 150 (in Russian).Устройства и системы телемеханики. – Ч. 5: Протоколы передачи. Разд. 104. Доступ к сети для ГОСТ Р МЭК 870-5-101 с использованием стандартных транспортных профилей: ГОСТ Р МЭК 60870-5-104–2004. – Введ. 01.07.2005. – М.: ИПК Изд-во стандартов, 2004. – 45 c.GOST R IEC 60870-5-104–2004. Telecontrol Equipment and Systems. Part 5. Transmission Protocols. Section 104. Network Access for IEC 60870-5-101 Using Standard Transport Profiles. Moscow, IPK Izdatelstvo Standartov. 45 p. (in Russian).Карелин, В. Я. Насосы и насосные станции: учеб. для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. / В. Я. Карелин, А. В. Минаев. – М.: Стройиздат, 1986. – 320 с.Karelin, V. Ya., Minaev, A. V. (1986) Pumps and Pump Stations. Moscow, Stroyizdat. 320 p. (in Russian).Петросов, В. А. Устойчивость водоснабжения / В. А. Петросов. – Харьков: Издательский дом «Фактор», 2007. – 360 с.Petrosov, V. A. (2007) Sustainability of Water Supply. Kharkov, Factor. 360 p. (in Russian).Горшков, А. М. Насосы / А. М. Горшков. – М.: Госэнергоиздат, 1947. – 190 с.Gorshkov, A. M. (1947) Pumps. Moscow, Gosenergoizdat. 190 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.