Автоматизоване енергозберігаюче управління насосною станцією системи водопостачання

Abstract

Дисертацію присвячено розробці методів і алгоритмів автоматизованого енегозберігаючого управління режимом роботи насосної станції. Задачу енергозберігаючого управління режимом роботи насосної станції в системі водопостачання вирішено за техніко-економічним критерієм ефективності, що повноцінно враховує економічні інтереси як абонентів так і системи водопостачання. Розроблено методи формування оптимального технологічного завдання для насосної станції, енергозберігаючого управління режимом роботи технологічного обладнання, координації режимів роботи регульованих насосних агрегатів насосної станції, їх алгоритмічне і програмне забезпечення, функціональну структуру автоматизованої системи управління насосної станції.

Диссертация посвящена разработке методов и алгоритмов автоматизированного энергосберегающего управления режимом работы насосной станции (НС). Определены такие три взаимосвязанные задачи энергосберегающего управления технологическим оборудованием НС: формирование оптимального технологического задания для НС, принятие решения по оптимальному выбору рабочей технологической схемы НС в условиях изменяющегося характера водопотребления абонентов и координация режимов работы регулируемых насосных агрегатов с целью максимизации текущего значения к.п.д. НС. Указанные задачи решаются компьютеризованными подсистемами, входящими в состав автоматизированной системы управления (СУ) насосной станции. Определены критерии оптимальности управления для этих подсистем и ограничения задач оптимизации на технологические параметры. Разработаны универсальная технологическая схема НС, ее топологическое и матричное описания, обеспечивающие представление технологической схемы любой НС в виде, удобном для решения средствами компьютерной техники задач оптимизации путей перекачки воды с позиций рационального использования технологического оборудования НС. Показано, что энергосберегающий режим работы НС в целом достигается включением в ее технологическую схему насосных агрегатов, оснащенных регулируемым электроприводом. Разработана процедура принятия решения по оптимальному выбору рабочей технологической схемы в условиях нестабильности водопотребления абонентов, представленная соответствующим алгоритмом и его программным обеспечением. Сформулированы обобщенный критерий эффективности управления насосной станцией, максимально учитывающий потери абонентов от несоблюдения заявленных требований и системы водоснабжения от перерасхода электроэнергии, задача энергосберегающего управления НС в системе водоснабжения и система ограничений на технологические параметры. На основе модели установившегося потокораспределения в гидросети, итерационных процедур гидравлического расчета потокораспределения, сформулированной задачи энергосберегающего управления НС и методов поисковой оптимизации разработана процедура формирования технологического задания для НС. Целью управления технологическим оборудованием НС является выполнение технологического задания, формируемого СУ верхнего уровня иерархии, при максимизации к.п.д. НС за счет оптимального выбора рабочей технологической схемы и координации режимов работы регулируемых насосных агрегатов, минимизирующей расход электроэнергии в электроприводах регулируемых насосных агрегатов. Разработана функциональная структура автоматизированной системы управления технологическим оборудованием НС, включающая подсистемы формиро-вания технологического задания для НС, принятия решения по оптимальному выбору рабочей технологической схемы НС, регулирования давления на выходе НС и координации режимов работы регулируемых насосных агрегатов насосной станции. Рассмотрены примеры построения топологических и матричных моделей технологических схем насосных станций и практического применения разработанной программы-советчика, использующей эти модели для поддержки принятия решений по энергосберегающему управлению режимами работы технологического оборудования действующих НС, которые подтверждают работоспособность этой программы в реальных условиях. Результаты проведенного имитационного моделирования разработаных процедур формирования технологического задания для НС и управления режимом работы технологического оборудования НС показывают, что при использовании этих процедур энергоемкость процесса водоснабжения ниже, чем при традиционных способах управления технологическим оборудованием НС.

The dissertation is devoted to developing methods and algorithms of automated energy saving control of pump station operational mode. The problem of energy control of pump station operational mode in a water-supply system is resolved on the basis of a technical-economic effectiveness criterion, which one valuably allows for economical concerns both customers and water-supply system. The methods of formation of an optimal technological task for a pump station, energy saving control of technological equipment operational mode, coordination of operational modes of pumps with variable speed drives, their algorithmic and program maintenance, functional structure of the automated control system of a pump station are developed.