Система управления энергопотреблением при эксплуатации канализационных насосных станций (кнс)

Полезная модель относится к области водоотведения, а так же к устройствам для диагностики и оптимизации работы насосов. Задачей настоящей полезной модели является расширение области применения известной системы. Техническим результатом является расширение области применения системы, выражающееся в том, что она может быть применена для решения задач по мониторингу и оптимизации работы общесплавных канализационных насосных станций, в которых расходы воды на входе и выходе КНС не одинаковые и при этом зависят от состояния погоды.

Система относится к области водоотведения, а так же устройств для диагностики и оптимизации работы насосов.

Известен способ измерения расхода и объема многофазной жидкости в условиях пульсирующего потока. Сущность заключается в том, что рабочий объем приемной камеры КНС определяется между двумя датчиками высоты, которые фиксируются в процессе калибровки. Калибровку осуществляют стандартным ультразвуковым (или электромагнитным) расходомером-счетчиком. Периодичность калибровки проводится в зависимости от скорости зарастания камеры. Искомый объем сточных вод за нужный промежуток времени определяется как сумма рабочих объемов за каждый конкретный цикл. При этом в каждый цикл входит полное заполнение камеры сточными водами и ее полная откачка (см. Патент на изобретение RU 2294528, патентообладатель - ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» (заявка 2006100763/28, G01F 1/00, приоритет от 10.01.2006).

Для указанного способа характерна узкая область применения, т.к. он рассчитан только на решение задач коммерческого учета объема перекаченных стоков. При этом, при его помощи нельзя решать задачи оптимизации энергопотребления КНС поскольку он не позволяет определять:

1. Фактические параметрические и энергетические характеристики эксплуатируемых насосов;

2. Фактический график притока сточных вод в течение суток;

3. Технологические показатели надежности системы приемный резервуар - насосная станция - сеть;

4. Оптимальный вариант реконструкции КНС, позволяющий минимизировать ее энергопотребление.

Известен ряд устройств, позволяющих ликвидировать второй недостаток указанного способа, т.е. определять фактический график притока сточных вод в течение суток в подводящих каналах КНС (мокрое отделение), работающих вбезнапорном режиме. Такие устройства описаны в статье П.В.Лобачева и О.Д.Лойцкера «Измерение расхода жидкости в системах водоотведения» (Водоснабжение и санитарная техника, 11, 2000 г.). Расход жидкости при безнапорном течении сточной воды определяется методом измерения уровня жидкости с индивидуальной калибровкой выбранного участка трубопровода, канала, лотка и т.д. для получения зависимости «уровень - расход».

Для них характерны следующие недостатки:

1. Невозможность определения фактических параметрических и энергетических характеристик эксплуатируемых насосов. Для устранения этого недостатка необходимо дополнительно одновременно измерять расход, напор и энергопотребление насосов КНС, что приводит к существенному удорожанию мониторинга КНС;

2. Высокая трудоемкость измерений, т.к. необходимо на каждой КНС калибровать два подводящих лотка с целью получения зависимости «уровень - расход»;

3. Ограниченная область применения, т.к. указанные устройства нельзя применить для измерения притока на КНС, оборудованных погружными насосами, где в ряде случаев отсутствуют подводящие лотки.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели служит Система управления энергопотреблением насосных станций предприятия коммунального хозяйства (см. патент РФ 62668 «Система управления энергопотреблением насосных станций предприятия коммунального хозяйства», F04B 51/00, приоритет от 10.04.2006 г.), включающая:

- модуль перекачки воды, включающий насос с всасывающим и напорным трубопроводами;

- модуль анализа диагностируемых параметров, включающий блок сравнения подач, блок коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, блок коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса, блок анализа диагностируемых параметров, блок ввода эталонного диагностируемого параметра, при этом, выход блока сравнения подач подключен к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, входблока коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса подключен к выходу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы блоков коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса и ввода эталонного диагностируемого параметра - к входу блока анализа диагностируемых параметров;

- модуль контрольно-измерительных приборов, включающий датчик подачи насоса, по меньшей мере один дополнительный датчик подачи насоса, выходы которых подключены к входу блока сравнения подач, по меньшей мере два датчика давления, установленные соответственно на всасывающем и напорном трубопроводах, датчик частоты вращения вала насоса и измеритель потребляемой мощности, при этом выходы блока сравнения подач, по меньшей мере, двух датчиков давления, датчика частоты вращения вала насоса и измерителя потребляемой мощности подключены к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала. В указанном устройстве все датчики и измеритель потребляемой мощности модуля контрольно-измерительных приборов выполнены мобильными и дополнительно снабжены устройствами записи данных и каналами связи, предназначенными для передачи информации в модуль анализа диагностируемых параметров. При этом, выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления, датчика частоты вращения вала насоса и измерителя потребляемой мощности при помощи каналов связи подключены к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы устройств записи данных датчиков подачи насоса, и по меньшей мере, одного дополнительного датчика подачи насоса - к входу блока сравнения подач.

Кроме того, модуль перекачки воды снабжен, по меньшей мере, одним дополнительным насосом с всасывающим и напорным трубопроводами.

Система также снабжена модулем оптимизации энергопотребления, включающим блок формирования гидравлических характеристик сетей, к входу которого при помощи каналов связи подключены выходы устройств записи данных, по меньшей мере двух датчиков давления и выход блока сравнения подач, блок анализа удельного энергопотребления, блок ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов, блок анализа удельного энергопотребления насосов-конкурентов,

при этом, выходы блока анализа диагностируемых параметров и блока формирования гидравлических характеристик сетей подключены к входу блока анализа удельного энергопотребления, выходы блока формирования гидравлических характеристик сетей и блока ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов подключены к входу блока анализа удельного энергопотребления насосов-конкурентов.

Для указанной системы характерна узкая область применения, т.к. она рассчитана только на решение задач по мониторингу и оптимизации работы повысительных насосных станций систем водоснабжения, в которых расходы воды на входе и выходе одинаковые, т.е. без разрыва струи и не зависят от погоды (идет дождь или нет). По этой причине с применением этой системы решение задач по мониторингу и оптимизации работы канализационных насосных станций не представляется возможным, поскольку:

- расходы воды на входе и выходе КНС не одинаковые. Последнее объясняется тем, что на них имеется разрыв струи при поступлении сточных вод в приемный резервуар станции. Для ликвидации этого недостатка необходимо дополнительно организовывать измерение расходов воды на входе в КНС, что необходимо для обоснования оптимального варианта ее реконструкции. Однако, это приведет к существенному увеличению затрат и продолжительности работ по мониторингу КНС;

- расходы воды на входе в КНС зависят от погоды. Последнее объясняется тем, что на общесплавные канализационные насосные станции поступает два предварительно смешанных стока - хозяйственно-бытовой (не зависящий от погоды) и поверхностный (зависящий от погоды). Для ликвидации этого недостатка необходимо проводить мониторинг только в сухую погоду, что существенно увеличивает продолжительность и стоимость работ;

- расходы воды на выходе КНС не постоянные, а пульсирующие, что не позволяет проводить достоверный анализ удельного энергопотребления.

Задачей настоящей полезной модели является расширение области применения известной системы.

Поставленная задача решена так, что в известной системе управления энергопотреблением при эксплуатации общесплавных канализационных насосных станций, включающей:

- модуль перекачки воды, содержащий, по меньшей мере, два насоса с всасывающими и напорными трубопроводами,

- модуль анализа диагностируемых параметров, содержащий:

- блок сравнения подач,

- блок коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала,

- блок коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса,

- блок анализа диагностируемых параметров,

- блок ввода эталонного диагностируемого параметра, при этом, выход блока сравнения подач подключен к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, вход блока коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса подключен к выходу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы блоков коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса и ввода эталонного диагностируемого параметра - к входу блока анализа диагностируемых параметров;

- модуль контрольно-измерительных приборов, содержащий:

- по меньшей мере, два датчика подачи насоса,

- по меньшей мере, два датчика давления, установленные соответственно на всасывающем и напорном трубопроводах,

- датчик частоты вращения вала насоса,

- измеритель потребляемой мощности, при этом, все датчики и измеритель потребляемой мощности модуля контрольно-измерительных приборов выполнены мобильными и дополнительно снабжены устройствами записи данных и каналами связи, выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления, датчика частоты вращения вала насоса и измерителя потребляемой мощности при помощи каналов связи подключены к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков подачи насоса - к входу блока сравнения подач,

- модуль оптимизации энергопотребления, содержащий:

- блок формирования гидравлических характеристик сетей, к входу которого при помощи каналов связи подключены выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления и выход блока сравнения подач,

- блок анализа энергопотребления,

- блок ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов,

- блок энергопотребления насосов-конкурентов, при этом, выходы блока анализа диагностируемых параметров и блока формирования гидравлических характеристик сетей подключены к входу блока анализа энергопотребления, выходы блока формирования гидравлических характеристик сетей и блока ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов подключены к входу блока анализа энергопотребления насосов-конкурентов, согласно заявляемой полезной модели блок анализа энергопотребления, блок анализа энергопотребления насосов-конкурентов выполнены с возможностью определения суммарного энергопотребления. При этом, модуль перекачки воды дополнительно снабжен приемным резервуаром с подводящим трубопроводом, модуль контрольно-измерительных приборов - датчиком интенсивности дождя с устройством записи данных и каналом связи, модуль оптимизации энергопотребления - блоком ввода объема приемного резервуара, блоком анализа водопритока, блоком ввода характеристик бассейна канализования, при этом, всасывающие и напорные

трубопроводы, по меньшей мере, двух насосов соединены с приемным резервуаром, выходы блока сравнения подач, блока ввода объема приемного резервуара, блока ввода характеристик бассейна канализования и устройства записи данных датчика интенсивности дождя при помощи канала связи подключены к входу блока анализа водопритока, а выход блока анализа водопритока подключен к входу блока анализа энергопотребления и к входу блока анализа энергопотребления насосов-конкурентов.

Отличительными признаками заявляемой системы управления энергопотреблением при эксплуатации общесплавных канализационных насосных станций являются:

1. Выполнение блока анализа энергопотребления с возможностью определения суммарного энергопотребления (новая форма выполнения элемента);

2. Выполнение блока анализа энергопотребления насосов-конкурентов с возможностью определения суммарного энергопотребления (новая форма выполнения элемента);

3. Дополнительное снабжение модуля перекачки воды приемным резервуаром с подводящим трубопроводом (новые конструктивные элементы);

4. Дополнительное снабжение модуля оптимизации энергопотребления блоком ввода объема приемного резервуара (новые конструктивные элементы);

5. Дополнительное снабжение модуля оптимизации энергопотребления блоком анализа водопритока (новые конструктивные элементы);

6. Дополнительное снабжение модуля контрольно-измерительных приборов датчиком интенсивности дождя с устройством записи данных и каналом связи (новые конструктивные элементы);

7. Дополнительное снабжение модуля оптимизации энергопотребления блоком ввода характеристик бассейна канализования (новые конструктивные элементы);

8. Соединение всасывающих и напорных трубопроводов насосов с приемным резервуаром (новые связи между элементами);

9. Подключение выхода блока сравнения подач к входу блока анализа водопритока (новые связи между элементами);

10. Подключение выхода блока ввода характеристик бассейна канализования к входу блока анализа водопритока (новые связи между элементами);

11. Подключение выхода устройства записи данных датчика интенсивности дождя при помощи канала связи к входу блока анализа водопритока (новые связи между элементами);

12. Подключение выхода блока ввода объема приемного резервуара к входу блока анализа водопритока (новые связи между элементами);

13. Подключение выхода блока анализа водопритока к входу блока анализа энергопотребления (новые связи между элементами);

14. Подключение выхода блока анализа водопритока к входу блока анализа энергопотребления насосов-конкурентов (новые связи между элементами).

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительный признак 8 в технической литературе известен, а остальные - нет, что отвечает условию патентоспособности «новизна».

Совместное применение в заявляемом устройстве указанных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект, который заключается в том, что расширяется область применения системы, т.к. она может быть применена для решения задач по мониторингу и оптимизации работы общесплавных канализационных насосных станций, в которых расходы воды на входе и выходе КНС не одинаковые и при этом зависят от состояния погоды. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 1-14, т.к.:

- за счет применения отличительных признаков 3-12 появляется возможность получить график водопритока (изменения во времени расхода сточных вод, поступающих на КНС) в сухую и влажную погоду;

- за счет применения отличительных признаков 13, 14 появляется возможность обоснования оптимального варианта ее реконструкции путем оценки эффективности применения (при известном графике водопритока) различных видов насосов-конкурентов;

- за счет применения отличительных признаков 1-2 появляется возможность проводить оценку различных вариантов реконструкции КНС путем сравнения суммарного энергопотребления за расчетный период времени.

Предлагаемая авторами система отличается от прототипа конструктивно.

На фиг.1 представлена схема системы управления энергопотреблением при эксплуатации общесплавных канализационных насосных станций, на фиг.2 - пример сравнения паспортной (эталонной) и фактической (измеренной) зависимостей КПД насоса от его подачи, на фиг.3. - пример сравнения суммарного графика энергопотребления эксплуатируемых насосов и аналогичных насосов с эталонными паспортными характеристиками, на фиг.4 - пример определения технологических показателей надежности работы системы приемный резервуар-насосная станция - сеть при применении насосов конкурентов с учетом дождевого стока; на фиг.5 - то же, без учета дождевого стока; на фиг.6 - результаты сравнительного анализа суммарного энергопотребления различных вариантов реконструкции КНС.

Устройство содержит (см. фиг.1):

- по меньшей мере, датчики 1, 2 давления и датчик 3 частоты вращения вала насоса, выходы которых подключены к входу блока 4 коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала;

- датчик 5 подачи насоса;

- датчик 6 подачи насоса;

- блок 7 сравнения подач;

- измеритель 8 потребляемой мощности.

Все датчики 1-3, 5, 6 и измеритель 8 потребляемой мощности выполнены мобильными и дополнительно снабжены устройствами 9 записи данных и каналами 10 связи, предназначенными для передачи информации. При этом, выходы устройств 9 записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления 1 и 2, датчика 3 частоты вращения вала насоса и измерителя 8 потребляемой мощности при помощи каналов связи 10 подключены к входу блока 4 коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы устройств 9 записи данных датчиков 5, 6 подачи насоса - к входу блока 7 сравнения подач.

Выход блока 7 подключен к входу блока 4 коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала.

Система так же включает:

- блок 11 коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса. Выход блока 4 коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала подключен к входу блока 11 коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса;

- блок 12 анализа диагностируемых параметров. Выход блока 11 коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса подключен к входу блока 12 анализа диагностируемых параметров;

- блок 13 ввода эталонного диагностируемого параметра. Выход блока 13 ввода эталонного диагностируемого параметра подключен к входу блока 12 анализа диагностируемых параметров.

Блоки 4, 11-13 составляют модуль анализа диагностируемых параметров.

Система так же снабжена насосом 14 с всасывающим 15 и напорным 16 трубопроводами, насосом 17 с всасывающим 18 и напорным 19 трубопроводами. При этом, по меньшей мере, два датчика давления (1 и 2) за счет мобильности могут быть установлены соответственно на всасывающем и напорном трубопроводах любого из насосов.

Система снабжена модулем оптимизации энергопотребления, включающим:

- блок 20 формирования гидравлических характеристик сетей, к входу которого при помощи каналов 10 связи подключены выходы устройств 9 записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления 1, 2 и выход блока 7 сравнения подач;

- блок 21 анализа энергопотребления;

- блок 22 ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов;

- блок 23 анализа энергопотребления насосов-конкурентов.

При этом, выходы блока 12 анализа диагностируемых параметров и блока 20 формирования гидравлических характеристик сетей подключены к входу блока 21 анализа энергопотребления, выходы блока 20 формирования гидравлических характеристик сетей и блока 22 ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов подключены к входу блока 23 анализа энергопотребления насосов-конкурентов.

Система дополнительно снабжена:

- приемным резервуаром 24 с подводящим трубопроводом 25. При этом, всасывающие и напорные трубопроводы двух насосов 14 и 17 соединены с приемным резервуаром 24. Вместе насосы 14, 17 с всасывающими 15, 18 и напорными 16, 19 трубопроводами, приемным резервуаром 24 с подводящим трубопроводом 25 составляют модуль перекачки воды;

- блоком 26 ввода объема приемного резервуара, блоком 27 анализа водопритока и блоком 28 ввода характеристик бассейна канализования. При этом, выходы блока 7 сравнения подач, блока 26 ввода объема приемного резервуара и блока 28 ввода характеристик бассейна канализования подключены к входу блока 27 анализа водопритока, а выход блока 27 анализа водопритока подключен к входу блока 21 анализа энергопотребления и к входу блока 23 анализа энергопотреблениянасосов-конкурентов. Вместе блок 20 формирования гидравлических характеристик сетей, блок 21 анализа энергопотребления, блок 22 ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов, блок 23 анализа энергопотребления насосов-конкурентов, блок 26 ввода объема приемного резервуара и блок 27 анализа водопритока составляют модуль оптимизации энергопотребления;

- датчиком 29 интенсивности дождя с устройством 9 записи данных и каналом связи 10. При этом, выходы устройства 9 записи данных датчика 29 интенсивности дождя при помощи канала связи 10 подключены к входу блока 27 анализа водопритока.

Все датчики 1-3, 5, 6, 29 и измеритель 8 потребляемой мощности, снабженные устройствами 9 записи данных, составляют модуль контрольно-измерительных приборов.

Для примера, в качестве диагностируемых параметров приняты фактические зависимости коэффициентов полезного действия (КПД) насосов от подачи Q, т.е. зависимость _ф=f_ф(Q). Эти диагностируемые параметры доступны для понимания специалистами на основании уровня техники их смыслового содержания, т.к. содержатся в паспорте любого насоса. Паспортные зависимости _n=f_n (Q) в данном случае являются эталонными. В процессе эксплуатации (возможно длительной) фактические зависимости _ф=f_ф(Q) за счет износа насосов начинают отличаться от _n=f_n(Q)/ Причем, при фиксированных Q _ф<_n. Это приводит к перерасходу энергии при работе насосов. Перерасход энергии имеет место и в тех случаях, когда в процессе эксплуатации изменяются гидравлические характеристики сети, регулируемая емкость приемного резервуара, при этом насос развивает подачу, например Q₁, при которой _n=f_n(Q₁) менее максимально возможного _n.

Система работает следующим образом. Все датчики (1-3, 5, 6, 8, 29) синхронно (т.е. в одно и то же время) и через один и тот же интервал времени (например, 1 минуту) снимают показания и записывают в устройствах 9 записи данных.

При этом, сигналы от датчиков 1 и 2 давления измеряют давления соответственно на всасывающем 15 и напорном 16 трубопроводах насоса 14 или на всасывающем 18 и напорном 19 трубопроводах насоса 17 или на других насосах, на которые могут быть установлены датчики, используя их свойство мобильности. Аналогично, сигналы от датчика 3 частоты вращения вала насоса 12 (или насоса 17 или других насосов) измеряют скорость вращения валов (на фиг.1 не показан) этих насосов.

Сигналы от датчиков 5 и 6 подачи насоса измеряет подачи насоса 14 (или насоса 17 или других насосов) на его всасывающем 13 или напорном 14 трубопроводах (или на всасывающем 18 и напорном 19 трубопроводах насоса 17). На фиг.1 показан вариант, когда измерение осуществляется на всасывающем трубопроводе. Две измеренных подачи через устройства 9 записи данных при помощи канала связи 10 поступают в блок 7 сравнения подач.

Измеритель 8 потребляемой мощности определяет потребляемую мощность приводом (не показан) насоса 14 или 17 или другого насоса.

Датчик 29 интенсивности дождя определяет интенсивность дождя в бассейне канализования.

В устройствах 9 записи данных всех приборов записи ведутся синхронно (т.е. в одно и то же время) и через один и тот же интервал времени (например, 1 минуту), а их передача по каналам связи 10 осуществляется периодически (например, 1 раз в сутки) или по мере исчерпания записывающей способности устройств 9.

Измеренные значения от всех датчиков (1-3, 8) и блока 7 сравнения подач поступают в блок 4 коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, где производится приведение измеренных значений к номинальной частоте вращения вала, т.е. паспортной. Измеренная (фактическая) частота вращения может отличаться от паспортной по следующим причинам: установка двигателя с другой частотой вращения; установка регулятора частоты вращения; скольжение в двигателях и т.п.).

Если в блоке 7 в результате сравнения определена значительная разница между измеренными подачами (например, больше допустимой погрешностиизмерений), то результаты измерений всех датчиков (включая датчиков подач), выполненные в это время, не учитываются. В противоположном случае подача определяется, как средняя величина между показаниями датчика 5 и датчика 6 подачи насоса.

Откорректированные таким образом все измеренные значения поступают в блок 11 коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса. В нем осуществляется приведение измеренных значений к номинальному (паспортному) диаметру рабочего колеса.

В процессе синхронных измерений все откорректированные таким образом значения поступают в блок 12 анализа диагностируемых параметров, где накапливается массив фактических параметров, отражающих зависимость от подачи Q следующих значений:

- потребляемой мощности N,

- развиваемого давления Р;

- коэффициента полезного действия _ф.

На основании полученных данных в блоке 12 определяется фактическая зависимость коэффициента полезного действия (КПД) насоса от подачи Q, т.е. зависимость _ф=f_ф(Q). Она может быть определена либо в процессе аппроксимации данных, либо посредством графического построения, либо другими методами. Чем больше данных, тем выше точность ее построения. Для уменьшения объема измерений и повышения их достоверности имеется возможность проведения измерений во время пуска насосов 14 или 17 (или других насосов), когда его подача равна нулю. В это время измеряется только развиваемое (максимально возможное) давление. Его знание повышает достоверность построения фактической зависимости _ф=f_ф(Q).

В блок 12 анализа диагностируемых параметров через блок 13 ввода эталонного диагностируемого параметра поступает паспортная (эталонная) зависимость _n=f_n(Q). Ее сравнение с фактической _ф=f_ф(Q) позволяет ответить на вопрос о перерасходе энергии при работе насоса.

В качестве примера на фиг.2 представлен вариант такого сравнения. Из него видно, что максимальное значение паспортного КПД насоса находится на уровне70%, а фактического - на уровне 66%. Следовательно, в данном случае имеют место износные явления на насосе.

В целом, для снижения энергопотребления требуется выполнение одного из следующих мероприятий: замена насоса на новый такого же типа или другой тип.

Для определения оптимального из них в предлагаемой системе применяется модуль оптимизации энергопотребления. В нем в блоке 20 формирования гидравлических характеристик сетей обрабатывается информация, поступающая при помощи каналов 10 связи от выходов устройств 9 записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления 1, 2 и выхода блока 7 сравнения подач.

На основании полученных данных в блоке 20 определяется фактическая зависимость сопротивления сети Н от подачи Q, т.е. зависимость H=f_ceти (Q). Она может быть определена либо в процессе аппроксимации данных, либо посредством графического построения, либо другими методами. Чем больше данных, тем выше точность ее построения.

Одновременно, в блок 27 анализа водопритока поступает информация из:

- блока 26 ввода объема приемного резервуара. Вводится объем приемного резервуара 24 (определенный геометрическими, мерными и другими методами);

- блока 7 сравнения подач. Передается информация о режиме откачки из приемного резервуара 24 стоков насосами 14 и 17;

- блока 28 ввода характеристик бассейна канализования. Вводятся характеристики бассейна канализования, необходимые для определения расхода дождевого стока при известной интенсивности дождя (площадь бассейна канализования, характеристика его поверхностей, длины коллекторов и т.п.;

- датчика 29 интенсивности дождя. Передается информация об интенсивности дождя за период измерений.

Этой информации достаточно для определения в блоке 27 анализа водопритока:

- фактического графика притока сточных вод в приемный резервуар 24 с учетом дождевого стока и без него;

- фактического графика притока сточных вод в приемный резервуар 24 без учета дождевого стока. Последний определяется путем вычитания из массиваданных фактического притока сточных вод массива данных о расходах дождевых вод, вычисленных по известным закономерностям с учетом информации, поступающей из блока 28 ввода характеристик бассейна канализования и датчика 29 интенсивности дождя. В сухую погоду расходы дождевых вод равны нулю.

Указанные результаты из блоков 20 и 27 поступают в блок 21 анализа энергопотребления, куда также (из блока 12 анализа диагностируемых параметров) поступают паспортная (эталонная) зависимость _n=f_n(Q) и фактическая _ф=f_ф(Q). Этой информации достаточно для определения интегрального (суммарного) графика энергопотребления эксплуатируемых насосов 14, 17 и аналогичных насосов с эталонными паспортными характеристиками. Интегральный график энергопотребления эксплуатируемых насосов 14, 17 определяется путем суммирования исходной информации об их энергопотреблении, полученной через измеритель 8 потребляемой мощности, а интегральный график энергопотребления аналогичных насосов с эталонными паспортными характеристиками - путем моделирования откачки воды, поступающей на КНС по графику притока сточных вод в приемный резервуар 24, определенному в блоке 27 анализа водопритока. Пример построения указанных интегральных графиков энергопотребления приведен на фиг.3. Здесь: 1 - интегральный (суммарный) график энергопотребления эксплуатируемых насосов 14, 17; 2 - то же, аналогичных насосов с эталонными паспортными характеристиками.

Одновременно, в блоке 23 анализа энергопотребления насосов-конкурентов определяется эффективность мер, позволяющих снизить энергопотребление за счет внедрения новых насосов, в том числе и других моделей.

При этом, для оценки эффективности мер в блоке 23 в него поступает информация из блока 22 ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов, блока 20 формирования гидравлических характеристик сетей и блока 27 анализа водопритока. Этого достаточно для определения (суммарного) энергопотребления насосов других моделей (насосов- конкурентов) в два этапа.

Первый этап предусматривает определение технологических показателей надежности работы системы приемный резервуар-насосная станция - сеть при применении насосов конкурентов. Пример его результатов приведен на фиг.4 ифиг.5. На фиг.4 приведены технологических показателей надежности работы системы приемный резервуар-насосная станция - сеть при применении насосов конкурентов с учетом дождевого стока. На фиг.5 приведены технологических показателей надежности работы системы приемный резервуар-насосная станция - сеть при применении насосов конкурентов без учета дождевого стока. Здесь: 1 - график водопритока, определенный в блоке 27 анализа водопритока; 2 - производительность насосов; 3 - изменение объема стока в приемном резервуаре 24; 4 - изменение отметки уровня стока в приемном резервуаре 24; 5 - изменение удельного энергопотребления насосов.

Второй этап предусматривает построения интегральных графиков энергопотребления. Пример его результатов приведен на фиг.6. Здесь: 1 - интегральный (суммарный) график энергопотребления эксплуатируемых насосов 14, 17; 2 - то же, аналогичных насосов с эталонными паспортными характеристиками, 3 - насосов-конкурентов.

Полученной информации о фактическом суммарном энергопотреблении эксплуатируемых насосов, результаты ее сравнения с эталонным и удельным энергопотреблением насосов-конкурентов достаточно для обоснования выбора оптимального варианта реконструкции (или капитального ремонта) насосных станций, позволяющего минимизировать потребление электроэнергии. Таким образом, предлагаемая система соответствует критерию «промышленная применимость».

Система управления энергопотреблением при эксплуатации общесплавных канализационных насосных станций, включающая модуль перекачки воды, содержащий, по меньшей мере, два насоса с всасывающими и напорными трубопроводами, модуль анализа диагностируемых параметров, содержащий блок сравнения подач, блок коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, блок коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса, блок анализа диагностируемых параметров, блок ввода эталонного диагностируемого параметра, при этом выход блока сравнения подач подключен к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, вход блока коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса подключен к выходу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы блоков коррекции диагностируемого параметра по диаметру рабочего колеса и ввода эталонного диагностируемого параметра - к входу блока анализа диагностируемых параметров; модуль контрольно-измерительных приборов, содержащий, по меньшей мере, два датчика подачи насоса, по меньшей мере, два датчика давления, установленные соответственно на всасывающем и напорном трубопроводах, датчик частоты вращения вала насоса, измеритель потребляемой мощности, при этом все датчики и измеритель потребляемой мощности модуля контрольно-измерительных приборов выполнены мобильными и дополнительно снабжены устройствами записи данных и каналами связи, выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления, датчика частоты вращения вала насоса и измерителя потребляемой мощности при помощи каналов связи подключены к входу блока коррекции диагностируемого параметра по частоте вращения вала, а выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков подачи насоса - к входу блока сравнения подач, модуль оптимизации энергопотребления, содержащий блок формирования гидравлических характеристик сетей, к входу которого при помощи каналов связи подключены выходы устройств записи данных, по меньшей мере, двух датчиков давления и выход блока сравнения подач, блок анализа энергопотребления, блок ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов, блок анализа энергопотребления насосов-конкурентов, при этом выходы блока анализа диагностируемых параметров и блока формирования гидравлических характеристик сетей подключены к входу блока анализа энергопотребления, выходы блока формирования гидравлических характеристик сетей и блока ввода диагностируемых параметров насосов-конкурентов подключены к входу блока анализа энергопотребления насосов-конкурентов, отличающаяся тем, что блок анализа энергопотребления, блок анализа энергопотребления насосов-конкурентов выполнены с возможностью определения суммарного энергопотребления, модуль перекачки воды дополнительно снабжен приемным резервуаром с подводящим трубопроводом, модуль контрольно-измерительных приборов - датчиком интенсивности дождя с устройством записи данных и каналом связи, модуль оптимизации энергопотребления - блоком ввода объема приемного резервуара, блоком анализа водопритока, блоком ввода характеристик бассейна канализования, при этом всасывающие и напорные трубопроводы, по меньшей мере, двух насосов соединены с приемным резервуаром, выходы блока сравнения подач, блока ввода объема приемного резервуара, блока ввода характеристик бассейна канализования и устройства записи данных датчика интенсивности дождя при помощи канала связи подключены к входу блока анализа водопритока, а выход блока анализа водопритока подключен к входу блока анализа энергопотребления и к входу блока анализа энергопотребления насосов-конкурентов.