CC BY
14
3. Юнусов Х.Б. Исследование и разработка автоматизированной системы диспетчерского управления производственными процессами при разработке россыпных месторождений: Дисс. ... канд. *тсн наук. - Екатеринбург, 2000. - 166 с.
УДК 621.65:681.3-5:621.396:338.32
А.П. Маругин, М.Е Садовников
СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРСКОГО КОНТЮЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ НАСОСАМИ АРТЕЗИАНСКИХ СКВАЖИН
Известно, что двигатели для насосных установок и сами насосы выбираются исходя из необходимости обеспечить максимальную производительность, а следовательно, исходя из их номинальных параметров (см.таблицу) [2,3].
КПД асинхронных двигателей и насосов при номинальной загрузке
Мощность асинхронного двигателя. кВт кпд
1-10(1 0.7-0.9
>100 0.92-0.96
Вил насоса КПД
Центробежные большой мощности 0,75-0.92
Центробежные малой и средней мощности 0,6-0,75
Оссвыс 0,7-0,9
Однако из-за неравномерности водопотребления насосы значительную часть времени работают с пониженной нагрузкой. Это приводит к тому, что падает КПД как самого насоса, так и приводного электродвигателя (рис.1). Причина этого - увеличение доли потерь в общем объеме расходуемой электроэнергии на процесс перекачки воды.
Предприятие, эксплуатирующее насосные установки, может влиять на формирование своего графика нагрузки, отключая и включая отдельные насосы с целью:
- снижения оплачиваемой активной и реактивной мощности предприятия в часы максимума нагрузки энергосистемы (при оплате по двухставочному тарифу);
- наполнение в ночное время накопительных емкостей, аккумулирующих воду (при ик наличии), и уменьшения, при условии установки двухтарифных счетчиков, средней стоимости кВт-ч электроэнергии, отпускаемой для данного предприятия.
Однако для выполнения этого условия необходимо иметь возможность оперативк производить включение и отключение насосов на скважинах. В противном случае предпр» упускает такую возможность, а значит, несет убыток.
Дополнительные потери имеют место на удаленных насосных в случае прорьп трубопровода, когда насос начинает качать воду «на улицу». Величина потерь в этом случае прямо пропорциональна отрезку времени от момента возникновения аварии ; обнаружения прорыва трубопровода отключения насоса.
В существующей социальж обстановке удаленные объекты (каковыми являются артезианские скважины) подвергаются риску быть разукомплектован ны? (обрезка кабеля, воровство пускоЕ
Зона эффективной работы насоса
(0.95 Птв)
Рие. 1. Зависимость КПД насоса от его производительности и асинхронного двигателя с КЗ ротором от нагрузки на его валу
аппаратуры и т.п.). В зимнее время по этой причине может произойти замерзание воды в трубопроводах, что приводит к значительным экономическим потерям.
В случае пожара оборудованию скважины может быть нанесен значительный ущерб, который может быть усугублен несвоевременностью обнаружения возгорания.
Для решения этих задач и минимизации указанных выше потерь на кафедре ЭГП Уральской государственной горно-геологической академии, по договору с УЖКХ| г.Екатеринбурга, для населенного пункта Малый Исток [11 была разработана система диспетчерского контроля и управления насосами артезианских скважин на основе микроконтроллеров и радиомодемов (рис.2), реализующая следу ющие основные функции:
- включение и отключение насосов на скважинах;
- контроль состояния двигателей насосов (включен/выключен);
- контроль наличия напряжения на зажимах двигателя;
- контроль минимального давления в нагнетательном трубопроводе (с целью отслеживания целостности трубопровода);
- контроль минимально допустимой температуры в помещении насосной (+5 °С);
- контроль состояния входной двери (открыта/закрыта) с целью охраны;
- контроль наличия или отсутствия возгорания в помещении насосной.
Система может работать как в ручном режиме, ожидая ввод команды от диспетчера, а в остальное время находясь в режиме ожидания приема информации со скважин, так и в автоматическом, производя периодический опрос всех имеющихся скважин.
Достоверность информации, получаемой диспетчером со скважин, и команд, посылаемых на скважины, зависит от многих факторов:
- структуры канала связи;
- уровня помех в канале;
- количества одновременно передаваемых сообщений;
- дальности связи.
Для системы диспетчерского контроля принята многостационарная схема радиосвязи, в которой центральная станция
Рис.2. Состав системы диспетчерского контроля и обслуживает п абонентов. При этом сигнал на управления насосами
входе приемника равен сумме сигналов
отдельных абонентов, а каждый радиомодем скважины использует сигнал
где щ 0) - переносчик; а, - коэффициент, отображающий сообщение, передаваемое диспетчеру.
Произведение Я/уД/) представляет собой результат модуляции переносчика % сообщением .V, 0).
Групповой сигнал на входе приемника радиомодема диспетчерского пункта представляет собой сумму абонентских сигналов
/=1 1-1
При этом эффективность использования общей полосы частот абонентами системы определяется методами разделения абонентских сигналов. При передаче сигналов дискретной формы применяют частотный, временной и кодовый методы разделения, позволяющие построить многостационарную систему связи, где каждый абонент передает информацию асинхронно.
Условие разделения сигналов сводится к нахождению коэффициентов разложения и^О) по ортогональным нормированным функциям щ((), т.е.
Рииоспнши
Михротектрс.гкр
т т т
\ и- (0 • V* ('У' = / (') I о, I/, (/ )* = ат\у1 (/>// = . о О '«о о
Примером линейно-независимых абонентских сигналов является последовательность, представленная членами ряда
а0 +а,/ + л2'2 + ..- + ап1п, где а0,ах,а2,п„- коэффициенты, содержащие полезную информацию.
Члены этого ряда (сигналы) - линейно независимые функции, поэтому такие сигнапы можно разделять, несмотря на то, что они перекрываются во времени и спектру.
В ближайшее время будет установлена первая очередь системы на артезианскую скважину поселка Матый Исток. В датьнейшем планируется расширение системы на 12 скважин. Имеются другие перспективные заказы. Оценка экономической эффективности разработки будет произведена после ее установки и опытной эксплуатации на объекте.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Багаутинов Г.А., Маругин А.П., Юнусов Х.Б. / Разработка системы диспетчерского контроля работы насосов артезианских скважин УратНИИСхоза // Вестник энергосбережения. - Екатеринбург. -1999.-№6(7).-С. 18-19.
2. Электрические машины: Асинхронные машины: Учеб. для электромех. спец. вузов / Радин В.И.. Брускин Д.Э.. Зорохович А.Е.: Под ред. И.П.Копылова . - М.. Высшая школа . 1988. - 328 с.
3. Электротехнический справочник. В 3 т. Т.З: В 2 кн. Кн. 2. Использование электрической энергии / Под общ. ред. И.Н.Орлова Сгл.ред.) и др. - 7-е изд.. иегтр. и доп.- М.: Энергоатомиздат. 1988. - 616 с.
