RU2620742C1 - Способ энергосбережения в системах водоснабжения - Google Patents

Способ энергосбережения в системах водоснабжения Download PDF

Info

Publication number
RU2620742C1
RU2620742C1 RU2015154808A RU2015154808A RU2620742C1 RU 2620742 C1 RU2620742 C1 RU 2620742C1 RU 2015154808 A RU2015154808 A RU 2015154808A RU 2015154808 A RU2015154808 A RU 2015154808A RU 2620742 C1 RU2620742 C1 RU 2620742C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
costs
minimum
water supply
pump
Prior art date
Application number
RU2015154808A
Other languages
English (en)
Inventor
Феликс Владимирович Кармазинов
Гаяне Агасовна Панкова
Михаил Никодимович Ипатко
Андрей Александрович Поздеев
Виктор Сергеевич Игнатчик
Светлана Юрьевна Игнатчик
Наталия Викторовна Кузнецова
Original Assignee
Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" filed Critical Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга"
Priority to RU2015154808A priority Critical patent/RU2620742C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2620742C1 publication Critical patent/RU2620742C1/ru

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B11/00—Arrangements or adaptations of tanks for water supply
    • E03B11/10—Arrangements or adaptations of tanks for water supply for public or like main water supply
    • E03B11/16—Adaptations of devices for putting pumping plants in and out of operation, e.g. automatic control devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems

Abstract

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации. Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл. Способ энергосбережения в системах водоснабжения заключается в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, при этом в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов. Создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора у всех потребителей, определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Выделяют в распределительной сети зоны c требуемым минимальным напором. Снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса из условия обеспечения требуемого минимального напора потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Повторяют этап снижения требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса из условий обеспечения требуемых минимальных напоров потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора на входе в зону и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Формируют множество пар значений затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса, множество дополнительных пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса. И определяют заданное значение минимального напора воды на выходе насоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации по критерию минимальной стоимости общих затрат за жизненный цикл и затрат на оплату электроэнергии.
Известен способ управления электродвигателем насоса водоснабжения, включающий замеры напоров в расчетных точках системы водоснабжения, введение замеренных значений напоров в модель системы и изменение подачи воды по результатам моделирования [SU 1260460, МПК Е03В 1/00, 1986 г.].
Для этого способа характерны следующие недостатки, ограничивающие его применение с целью оптимизации системы водоснабжения:
- высокие капитальные затраты, поскольку способ требует установки измерительных датчиков в нескольких точках объекта водоснабжения и дистанционной передачи их показаний в систему управления электропривода;
- низкая эффективность, поскольку результат работы зависит от адекватности модели конкретному объекту водоснабжения. Кроме того, при незначительном внесении изменений в систему требуется корректировка модели.
Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит «Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения», заключающийся в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, отличающийся тем, что измеряют расход воды и формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, находящейся в прямой зависимости от измеренного расхода воды. Имеются варианты развития, когда:
- переменную составляющую заданного значения напора формируют пропорционально измеренному расходу воды;
- коэффициент пропорциональности определяют как отношение (Нмакс* Нмин)/(Qмакс -Qмин), где Нмин - напор на выходе насоса, обеспечивающий комфортный напор в диктующей точке объекта при минимальном расходе воды, равном Qмин, Нмакс - напор на выходе насоса, обеспечивающий комфортный напор в диктующей точке объекта при максимальном расходе воды, равном Qмакс (см. патент РФ №2346114 (приоритет от 22.06.2007 г.) «Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения»).
Для указанного способа характерны высокие затраты на эксплуатационное содержание за жизненный цикл, поскольку:
- им предусмотрено поддержание расчетного напора во всей распределительной сети водоснабжения, ориентируясь только на одну или несколько диктующих точек, как правило, расположенных в отдаленных зонах. При этом в других зонах напор может быть избыточным, что приведет к перерасходу электроэнергии;
- с его применением можно оптимизировать только затраты на оплату электроэнергии без учета других эксплуатационных затрат, например, на устранение аварий на сетях водоснабжения, которые зависят и от величины расчетного напора. По этой причине однопараметрическая оптимизация может привести к результату, когда затраты на оплату электроэнергии будут минимальны, а в целом, эксплуатационные затраты возрастут.
Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл известного способа.
Поставленная задача решается тем, что в известном способе, заключающимся в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, в соответствии с настоящим способом:
- в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов,
а) создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора H0 воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей, i=1, 2, ..., n, и определяют затраты
Figure 00000001
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000002
и
Figure 00000003
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000004
на оплату электрической энергии,
б) выделяют в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j = 1, 2, ..., k, где
Figure 00000005
,
в) снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H1 из условия обеспечения требуемого минимального напора p2 потребителей зоны j=2 и определяют затраты
Figure 00000006
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000007
и
Figure 00000008
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000009
на оплату электрической энергии,
Figure 00000010
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за
жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j=1 с p2 до p1,
г) повторяют этап в), снижая требуемое значение минимальных напоров воды на выходе насоса до
Figure 00000011
из условий обеспечения требуемых минимальных напоров pj+1 потребителей зоны j+1, и определяют затраты
Figure 00000012
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000013
и
Figure 00000014
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000015
на оплату электрической энергии,
Figure 00000016
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pj+1 до pj, а зоны j-f с pj+1 до pj-1, где f=1, ..., j-1,
д) определяют требуемое значение минимального напора Hk воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора pk на входе в зону k и определяют затраты
Figure 00000017
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000018
и
Figure 00000019
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000020
на оплату электрической энергии,
Figure 00000021
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pk до pj,
е) формируют множество u=k+1 пар значений затрат Cu на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, множество дополнительных u пар значений затрат
Figure 00000022
на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, где u=0, 1,..., k, определяют функции
Figure 00000023
и
Figure 00000024
, которые в точках H0, H1, …, Hk принимают значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, Ck и
Figure 00000025
или равные этим значениям, а заданное значение минимального напора воды на выходе насоса определяют посредством определения напора H=max(Hэс, Hэл), при котором функции
Figure 00000023
и
Figure 00000026
принимают минимальные значения при
Figure 00000027
и
Figure 00000028
.
Имеется вариант развития, когда затраты
Figure 00000029
на операционную деятельность принимают равными сумме, по меньшей мере, затрат
Figure 00000030
на оплату электроэнергии и затрат
Figure 00000031
на восстановление аварий в распределительной сети, при этом
Figure 00000032
где z - номер участка распределительной сети, z=1, 2, ..., m; K1, K2, Kз, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб; Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км; t - продолжительность жизненного цикла, год; Hu - напор воды на выходе из насоса, м.в.с.
Отличительными признаками заявляемого способа является следующее:
1. Применение в качестве насоса группы параллельно установленных насосов.
2. Создание гидравлической модели системы водоснабжения, включающей насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть.
3. Проведение гидравлического моделирования системы водоснабжения.
4. Определение требуемого значения минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей, i=l, 2, ..., n.
5. Определение затрат
Figure 00000033
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000002
и
Figure 00000034
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000035
на оплату электрической энергии.
6. Выделение в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j= 1, 2, ..., k, где
Figure 00000036
.
7. Снижение требуемого значения минимального напора воды на выходе насоса до H1 из условий обеспечения требуемого минимального напора p2 на входе в зону j=2.
8. Определение затрат
Figure 00000037
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000038
и
Figure 00000008
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000039
на оплату электрической энергии,
Figure 00000040
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j=l с p2 до p1.
9. Снижение требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса до
Figure 00000041
из условий обеспечения требуемых минимальных напоров pj+1 потребителей зоны j+1.
10. Определение затрат
Figure 00000042
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000013
и
Figure 00000043
затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000044
на оплату электрической энергии,
Figure 00000045
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pj+1 до pj, а зоны j-f с pj+1 до pj-f, где f=1, ..., j-1.
11. Определение требуемого значения минимального напора Hk воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора pk на входе в зону k.
12. Определение затрат
Figure 00000046
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000047
и
Figure 00000048
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000049
на оплату электрической энергии,
Figure 00000050
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pk до pj.
13. Формирование множества k+1 пар значений затрат Cj на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hj воды на выходе насоса, где j=0, 1, ..., k.
14. Формирование множества u=k+1 пар значений затрат
Figure 00000051
на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса, где u=0, 1, ..., k.
15. Определение функции
Figure 00000023
, которая в точках H0, H1, …, Hk принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, Ck или равные этим значениям.
16. Определение функции
Figure 00000052
, которая в точках H0, H1, …, Hk принимает значения, как можно более близкие к значениям
Figure 00000053
 или равные этим значениям.
17. Определение заданного значения минимального напора воды на выходе насоса посредством определения напора H=max(Hэс, Hэл), при котором функции
Figure 00000023
и
Figure 00000054
принимают минимальные значения при
Figure 00000055
и
Figure 00000056
.
18. Определение затрат
Figure 00000057
на операционную деятельность равными сумме, по меньшей мере, затрат
Figure 00000058
на оплату электроэнергии и затрат
Figure 00000059
на восстановление аварий в распределительной сети, при этом
Figure 00000060
где z - номер участка распределительной сети, z=1, 2, ..., m; K1, K2, K3, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб; Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км, t - продолжительность жизненного цикла, год; Hu - напор воды на выходе из насоса, м.в.с.
По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки 1-5 в литературе известны, а остальные - нет. Совместное их применение в заявляемом способе позволяет снизить затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, поскольку:
- им предусмотрено зонирование распределительной сети системы водоснабжения с поддержанием в каждой зоне минимально допустимого напора. Таким образом избегают переизбытка напора, что приведет к снижению расхода электроэнергии. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 1 - 4, 6 - 7, 9, 11;
- им предусмотрена оптимизация не только затрат на оплату электроэнергии, но и с учетом затрат на устранение аварий на сетях водоснабжения, которые зависят и от величины расчетного напора. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 5, 8, 10, 12-18. При этом затраты на оплату электроэнергии будут минимизированы до уровня, при котором в целом, эксплуатационные затраты не возрастут. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 13-16.
Краткое описание чертежей.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы водоснабжения, на которой может быть реализована предлагаемая система, на фиг. 2 - таблица с результатами определения на этапе гидравлическое моделирование системы водоснабжения за жизненный цикл t=10 лет следующих технолого-экономических параметров - давления на входе в насос, м.в.с, подачи насоса, м3/ч, коэффициент полезного действия (КПД) насоса, потребляемая мощность насоса Рнасоса, кВт, затраты на реконструкцию насоса, млн. руб., количество индивидуальных повысительных насосных станций (ИПНС), затраты на внедрение всех ИПНС, млн. руб., подача всех ИПНС, м3/ч, потребляемая мощность ИПНС Рипнс, кВт, общая потребляемая мощность Рнасоса+Рипнс, кВт, количество аварий на распределительной сети, шт./10 лет, стоимость ликвидации аварий на распределительной сети за 10 лет Cj ав, млн. руб., оплата электроэнергии за 10 лет Cj эл, млн. руб., на фиг. 3 - график с результатами формирования множества u=k+1 пар значений затрат Cu на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, множества дополнительных u пар значений
Figure 00000058
затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, где u=0, 1, …, k, и определения функции
Figure 00000061
и
Figure 00000062
, которые в точках H0, H1, …, Hk принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, Ck и
Figure 00000063
или равные этим значениям, и определения заданного значения минимального напора воды на выходе насоса посредством определения напора Н=max(Hэс, Hэл), при котором функции
Figure 00000064
и
Figure 00000065
принимают минимальные значения при
Figure 00000066
и
Figure 00000067
.
Осуществление изобретения.
Способ может быть реализован в системе водоснабжения, общий вид которой представлен на фиг. 1. Система водоснабжения включает в себя насос 1, представленный в виде группы 2 параллельно установленных насосов, систему трубопроводов 3, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов 4, присоединенных к выходу насоса 1 и подающих воду в распределительную сеть 5, на которой расположены потребители 6.
В процессе реализации способа на этапе а) создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос 1, систему трубопроводов 3, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов 4, присоединенных к выходу 1 насоса и подающих воду в распределительную сеть 5. Настоящим изобретением не исключаются различные варианты создания гидравлической модели, например, математической, реализуемой на компьютере с применением специальных программ, или натурной. Проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора Hc = 64 м.в.с. воды на выходе насоса 1 при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей 6, i=l, 2, …, n. При этом настоящим способом допускается применение различных методов формирования переменной составляющей напора, например:
- как в прототипе, пропорционально измеренному расходу воды;
- по суточному графику.
На фиг.1 в качестве примера приведена система водоснабжения, обслуживающая 32 потребителя, т.е. n=32. В этом режиме определяют затраты
Figure 00000068
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000069
и
Figure 00000070
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность. При этом затраты
Figure 00000071
на инвестиционную деятельность включают в себя затраты на капитальное строительство, реконструкцию и определяются общепринятым способом по сметному расчету. Понятие сметный расчет доступно для понимания специалистами, т.к. определено согласно МДС 11-18.2005. В рассматриваемом примере затраты
Figure 00000072
могут быть в общем случае равны сумме инвестиционных затрат на:
- реконструкцию насоса 1 (насосной станции);
- реконструкцию распределительной сети 5;
внедрение индивидуальной повысительной насосной станции/станций (ИПНС).
На этапе а) внедрение индивидуальной повысительной насосной станции/станций не требуется, поскольку в этом режиме требуемый минимальный напор hi обеспечивается у всех 32 потребителей, проводить реконструкцию распределительной сети 5 по результатам моделирования не целесообразно. Поэтому, в этом режиме затраты на инвестиционную деятельность равны затратам на реконструкцию насоса 1 (насосной станции) и включены в таблицу на фиг. 2, где
Figure 00000072
=18 млн. руб.
Затраты
Figure 00000073
на операционную деятельность в соответствии с настоящим изобретением равны сумме, по меньшей мере, затрат
Figure 00000074
на оплату электроэнергии и затрат
Figure 00000075
на восстановление аварий в распределительной сети. При этом
Figure 00000076
где z- номер участка распределительной сети, z=l, 2, …, m; K1, K2, K3, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб, Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); H0=64 м.в.с; Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км, t - продолжительность жизненного цикла, год. В рассматриваемом примере m=76, K1=5,6, K2=-0,7, K3=0,7, K4=7⋅10-5, K5=0,1389, K6=7,9259, t=10 лет.
Результаты расчета
Figure 00000077
приведены в таблице на фиг.2. В ней же приведены результаты расчета затрат
Figure 00000078
на оплату электроэнергии, вычисленные по известным зависимостям.
На этапе б) выделяют в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j=l, 2, …, k, где
Figure 00000079
. На фиг. 1 приведен пример такого выделения k=4 зон. Первая зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 7) с требуемым минимальным напором на входе в зону p1' = 60 м.в.с. Вторая зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 8) с требуемым минимальным напором на входе в зону p2' = 40 м.в.с. Третья зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 9) с требуемым минимальным напором на входе в зону p3' = 25 м.в.с. Четвертая зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 10) с требуемым минимальным напором на входе в зону p4' = 20 м.в.с.
На этапе в) снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H1 = 43 м.в.с. из условии обеспечения требуемого минимального напора p2 = 40 м.в.с. на входе в зону j=2, и определяют затраты
Figure 00000080
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000040
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора с p2 = 40 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с. В этом режиме количество индивидуальных повысительных насосных станций равно 4, т.е. числу потребителей, находящихся в первой зоне. Затраты
Figure 00000040
на их эксплуатационное содержание за жизненный цикл определяются аналогично затратам на эксплуатационное содержание насоса 1 за жизненный цикл. Результаты расчета по этому режиму приведены в таблице на фиг.2.
Далее (этап г) повторяют этап в), снижая требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H2 = 27 м.в.с., H3 = 21 м.в.с., из условий обеспечения требуемого минимального напора p3 = 25 м.в.с., p4 = 20 м.в.с. на входе в зону 3 и 4 соответственно, и определяют затраты C2, C3, на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, обеспечивающей повышение напора при минимальном напоре воды H2 = 27 м.в.с. с p3 = 25 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с., с p3 = 25 м.в.с. до p2 = 40 м.в.с., при минимальном напоре воды H3 = 21 м.в.с. с p4 = 20 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с., с p4 = 20 м.в.с. до p2 = 40 м.в.с., с p4 = 20 м.в.с. до p3 = 25 м.в.с.
На этапе д) определяют требуемое значение минимального напора H4 = 20 м.в.с. воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора p5 = 19 м.в.с. на входе в зону 4, и определяют затраты
Figure 00000081
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000050
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей всех зон до требуемых значений при минимальном напоре воды H4 = 20 м.в.с. с p5 = 19 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с., с p5 = 19 м.в.с. до p2 = 40 м.в.с., с p5 = 19 м.в.с. до p3 = 25 м.в.с., с p5 = 19 м.в.с. до p4 = 20 м.в.с.
Результаты расчета по этому режиму приведены в таблице на фиг. 2.
На этапе е) формируют множество k=5 пар значений затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл C0 = 38,43 млн. руб., C1 = 36,38 млн. руб., C2 = 37,2 млн. руб., C3 = 44,66 млн. руб., C4 = 63,21 млн. руб. и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров H0 = 64 м.в.с, H1 = 43 м.в.с., H2 = 27 м.в.с., H3 = 21 м.в.с., H4 = 20 м.в.с. воды на выходе насоса. Далее, определяют функцию
Figure 00000082
, которая в точках H0, H1, …, H4 принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, C4 или равные этим значениям. Результаты этого этапа приведены в графическом виде на фиг. 3. Парные значения представлены на фиг. 3 позицией 11, а функция
Figure 00000083
- позицией 12.
Кроме того, на этапе е) формируют множество дополнительных k=5 пар значений затрат на оплату электрической энергии за жизненный цикл
Figure 00000035
= 11,82 млн. руб.,
Figure 00000039
= 9,42 млн. руб., С2 эл = 7,66 млн. руб., С3 эл = 7,72 млн. руб., С4 эл = 8,37 млн. руб. и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров H0 = 64 м.в.с., H1 = 43 м.в.с., H2 = 27 м.в.с., H3 = 21 м.в.с., H4 = 20 м.в.с. воды на выходе насоса. Далее, определяют функцию
Figure 00000083
, которая в точках H0, H1, …, H4 принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, C4 или равные этим значениям. Результаты этого этапа приведены в графическом виде на фиг. 3. Парные значения представлены на фиг. 3 позицией 13, а функция
Figure 00000083
- позицией 14.
На завершающем этапе определяют заданное значение минимального напора воды на выходе насоса посредством определения напора H=max(Hэс, Hэл), при котором функции
Figure 00000082
и
Figure 00000083
принимают минимальные значения при
Figure 00000084
и
Figure 00000085
. На фиг. 3 приведен результат такой оценки, из которого видно, что оптимальным является минимальный напор H=max(Hэс, Hэл) max(43,27)=43 м.в.с.
Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию «промышленная применимость».

Claims (10)

1. Способ энергосбережения в системах водоснабжения, заключающийся в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, отличающийся тем, что в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов,
а) создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора H0 воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей, i=l, 2, ..., n, и определяют затраты
Figure 00000086
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000087
и
Figure 00000088
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000089
на оплату электрической энергии,
б) выделяют в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j=1, 2, ..., k, где
Figure 00000090
,
в) снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H1 из условия обеспечения требуемого минимального напора p2 потребителей зоны j=2 и определяют затраты
Figure 00000091
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000092
и
Figure 00000093
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000094
на оплату электрической энергии,
Figure 00000095
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j=1 с p2 до p1,
г) повторяют этап в, снижая требуемое значение минимальных напоров воды на выходе насоса до
Figure 00000096
из условий обеспечения требуемых минимальных напоров потребителей зоны j+1, и определяют затраты
Figure 00000097
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000098
и
Figure 00000099
- затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000100
на оплату электрической энергии,
Figure 00000101
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pj+1 до pj, а зоны j-f с pj+1 до pj-1, где f=l, ..., j-1,
д) определяют требуемое значение минимального напора Hk воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора pk на входе в зону k и определяют затраты
Figure 00000102
на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где
Figure 00000103
и
Figure 00000104
затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты
Figure 00000105
на оплату электрической энергии,
Figure 00000106
- затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pk до pj,
е) формируют множество u=k+1 пар значений затрат Cu на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, множество дополнительных u пар значений затрат
Figure 00000107
на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, где u=0, 1, ..., k, определяют функции
Figure 00000108
и
Figure 00000109
, которые в точках
Figure 00000110
принимают значения, как можно более близкие к значениям
Figure 00000111
и
Figure 00000112
или равные этим значениям, а заданное значение минимального напора воды на выходе насоса определяют посредством определения напора Н=mах(
Figure 00000113
), при котором функции
Figure 00000114
и
Figure 00000115
принимают минимальные значения при
Figure 00000116
и
Figure 00000117
.
2. Способ энергосбережения в системах водоснабжения по п. 1, отличающийся тем, что затраты
Figure 00000118
на операционную деятельность принимают равными сумме, по меньшей мере, затрат
Figure 00000119
на оплату электроэнергии и затрат
Figure 00000120
на восстановление аварий в распределительной сети, при этом
Figure 00000121
где z - номер участка распределительной сети, z=1, 2, …, m; K1, K2, K3, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб; Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км; t - продолжительность жизненного цикла, год; Hu - напор воды на выходе из насоса, м.в.с.
RU2015154808A 2015-12-21 2015-12-21 Способ энергосбережения в системах водоснабжения RU2620742C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154808A RU2620742C1 (ru) 2015-12-21 2015-12-21 Способ энергосбережения в системах водоснабжения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015154808A RU2620742C1 (ru) 2015-12-21 2015-12-21 Способ энергосбережения в системах водоснабжения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2620742C1 true RU2620742C1 (ru) 2017-05-29

Family

ID=59031866

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015154808A RU2620742C1 (ru) 2015-12-21 2015-12-21 Способ энергосбережения в системах водоснабжения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2620742C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109736389A (zh) * 2019-02-27 2019-05-10 深圳市鸿效节能股份有限公司 二次加压供水装置及供水方法
CN110334877A (zh) * 2019-07-10 2019-10-15 北京石油化工学院 一种优化集中供暖热力管道比摩阻的方法
EA037492B1 (ru) * 2018-06-08 2021-04-02 Владимир Владимирович Дремлюков Способ снижения тепловых потерь и капитальных затрат для трубопроводов распределительной тепловой сети

Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1649051A1 (ru) * 1988-11-14 1991-05-15 Харьковский инженерно-строительный институт Способ управлени работой системы водоснабжени
JP2000054982A (ja) * 1999-08-26 2000-02-22 Hitachi Ltd 給水方法とその装置
RU2157468C1 (ru) * 1999-02-08 2000-10-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Способ регулирования расхода центробежного электронасоса
JP2002005075A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 Toshihiro Omi ポンプ制御方式
JP2004003521A (ja) * 2003-09-19 2004-01-08 Ebara Corp ポンプ装置
RU61736U1 (ru) * 2006-09-15 2007-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Ассоциация инженеров и ученых по водоснабжению и водоотведению" Система управления насосным агрегатом
RU67594U1 (ru) * 2007-06-22 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Устройство управления электродвигателем насоса водоснабжения
RU2310792C1 (ru) * 2006-04-10 2007-11-20 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" Способ управления энергопотреблением насосной станции
CN201065544Y (zh) * 2007-02-09 2008-05-28 铜陵首创水务有限责任公司 无负压不间断变频供水装置
RU2346114C1 (ru) * 2007-06-22 2009-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения
JP2009197689A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Yaskawa Electric Corp 送水制御方法およびその装置
RU86882U1 (ru) * 2009-04-08 2009-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Насосная установка хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения
RU2399396C1 (ru) * 2009-04-08 2010-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Способ управления системой хозяйственно-питьевого и пожарного водоснабжения и устройство для осуществления способа
CN201972196U (zh) * 2010-11-09 2011-09-14 重庆成峰二次供水设备有限责任公司 一频一泵恒压供水设备控制系统
JP2012154544A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Yokogawa Electric Corp ポンプ運転台数制御装置
WO2012127783A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 株式会社日立製作所 配水圧制御システム
JP2013096311A (ja) * 2011-11-01 2013-05-20 Hitachi Ltd ポンプ制御システム
CN103334472A (zh) * 2013-06-09 2013-10-02 李国庆 一种无负压变频供水设备
RU2561782C1 (ru) * 2014-06-24 2015-09-10 ООО "Ассоциация инженеров и ученых по водоснабжению и водоотведению" Способ повышения энергоэффективности насосной станции

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1649051A1 (ru) * 1988-11-14 1991-05-15 Харьковский инженерно-строительный институт Способ управлени работой системы водоснабжени
RU2157468C1 (ru) * 1999-02-08 2000-10-10 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Способ регулирования расхода центробежного электронасоса
JP2000054982A (ja) * 1999-08-26 2000-02-22 Hitachi Ltd 給水方法とその装置
JP2002005075A (ja) * 2000-06-26 2002-01-09 Toshihiro Omi ポンプ制御方式
JP2004003521A (ja) * 2003-09-19 2004-01-08 Ebara Corp ポンプ装置
RU2310792C1 (ru) * 2006-04-10 2007-11-20 Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" Способ управления энергопотреблением насосной станции
RU61736U1 (ru) * 2006-09-15 2007-03-10 Общество с ограниченной ответственностью "Ассоциация инженеров и ученых по водоснабжению и водоотведению" Система управления насосным агрегатом
CN201065544Y (zh) * 2007-02-09 2008-05-28 铜陵首创水务有限责任公司 无负压不间断变频供水装置
RU67594U1 (ru) * 2007-06-22 2007-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Устройство управления электродвигателем насоса водоснабжения
RU2346114C1 (ru) * 2007-06-22 2009-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения
JP2009197689A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Yaskawa Electric Corp 送水制御方法およびその装置
RU86882U1 (ru) * 2009-04-08 2009-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Насосная установка хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения
RU2399396C1 (ru) * 2009-04-08 2010-09-20 Общество с ограниченной ответственностью "Центртехкомплект" Способ управления системой хозяйственно-питьевого и пожарного водоснабжения и устройство для осуществления способа
CN201972196U (zh) * 2010-11-09 2011-09-14 重庆成峰二次供水设备有限责任公司 一频一泵恒压供水设备控制系统
JP2012154544A (ja) * 2011-01-25 2012-08-16 Yokogawa Electric Corp ポンプ運転台数制御装置
WO2012127783A1 (ja) * 2011-03-18 2012-09-27 株式会社日立製作所 配水圧制御システム
JP2013096311A (ja) * 2011-11-01 2013-05-20 Hitachi Ltd ポンプ制御システム
CN103334472A (zh) * 2013-06-09 2013-10-02 李国庆 一种无负压变频供水设备
RU2561782C1 (ru) * 2014-06-24 2015-09-10 ООО "Ассоциация инженеров и ученых по водоснабжению и водоотведению" Способ повышения энергоэффективности насосной станции

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA037492B1 (ru) * 2018-06-08 2021-04-02 Владимир Владимирович Дремлюков Способ снижения тепловых потерь и капитальных затрат для трубопроводов распределительной тепловой сети
CN109736389A (zh) * 2019-02-27 2019-05-10 深圳市鸿效节能股份有限公司 二次加压供水装置及供水方法
CN110334877A (zh) * 2019-07-10 2019-10-15 北京石油化工学院 一种优化集中供暖热力管道比摩阻的方法
CN110334877B (zh) * 2019-07-10 2023-04-07 北京石油化工学院 一种优化集中供暖热力管道比摩阻的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2620742C1 (ru) Способ энергосбережения в системах водоснабжения
Gomes et al. Estimation of the benefits yielded by pressure management in water distribution systems
CN109325825B (zh) 流量数据的调控方法及装置
Jiménez-Bello et al. Methodology to improve water and energy use by proper irrigation scheduling in pressurised networks
CN102682218A (zh) 一种工业用户电力能效评估方法
RU2608020C1 (ru) Способ оптимизации системы водоснабжения
Ávila et al. Optimization tool to improve the management of the leakages and recovered energy in irrigation water systems
Kazarinov et al. Method of multilevel rationing and optimal forecasting of volumes of electric-energy consumption by an industrial enterprise
CN104063810B (zh) 一种基于大数据的用电因素影响模型的构建方法
RU2600202C2 (ru) Автоматизированная система динамической оценки энергоэффективности насосного оборудования
JP6896391B2 (ja) 取水計画装置、取水システム及び取水計画方法
TW202004141A (zh) 估計流體溫度的方法及利用溫度估計資料的系統
RU2334266C2 (ru) Способ и устройство регулирования давления в сети водоснабжения
JP6927286B2 (ja) 運用支援システム、運用支援方法及びプログラム
Takahashi et al. Water distribution solution for more efficient operation of water supply
RU2727530C1 (ru) Система для оптимизации инвестиционных потоков
Nikolenko et al. Analysis of methods of improving energy efficiency of pumping stations power units of water supply systems
Kostadinova et al. Some Optimization Methods for Increasing the Energy Efficiency of the Water Supply Systems
Chiorescu Pumping pressure and flow rate relationship to reduce energy consumption in irrigation systems
JP6311276B2 (ja) 価格決定装置、価格決定支援装置、価格決定プログラム、価格決定支援プログラムおよび価格決定方法
Maksimovic et al. Potentials for improvement of energy efficiency for new design of water distribution systems
Rakhaev Development of a Model for Accounting and Assessment of Reducing Electricity Losses in High-Voltage Electrical Networks
Tadić et al. Analysis of financial indicators of EU co-funded wastewater collection and treatment projects in the Republic of Croatia
Wu et al. Analysis of benefits yielded by pressure management in the area based on temperature revision
Bogachkova et al. ON THE PRICE REGULATION AT THE RETAIL ELECTRICITY MARKETS OF THE RUSSIAN FEDERATION: PROBLEMS AND SOLUTIONS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201222