Палкин Георгий Александрович – старший преподаватель кафедры Информатики, вычислительной техники и прикладной математики
г. Чита
George A. Palkin
Chita
Гайсин Азат Фивзатович – доктор технических наук, профессор кафедры Физики
г. Казань
Azat F. Gaysin – Department of Physics
Kazan
ЦЕЛЬ. Работа направлена на решение важной проблемы повышения экономической эффективности, уровня ресурсосбережения и безаварийности участка первого подъема систем централизованного водоснабжения малых и средних населенных пунктов. При этом ставиться задача минимизации затрат электроэнергии и водных ресурсов, связанных с переработкой насосов, с одновременным обеспечением защиты трубопровода от замерзания в условиях отрицательных температур окружающей среды. МЕТОДЫ. Для решения поставленной задачи был разработан оптимальный метод управления электроприводами насосов первого подъема по запросам конечного потребителя воды, отличающийся от существующих анализом состояния тепловых параметров трубопроводной линии, для её защиты от замерзания в условиях низких температур окружающей среды. Метод основывается на вычислении управляющих воздействий по уровню воды в накапливающем резервуаре или давлению воды в трубопроводе UL и температуры воды в конце трубопровода UT, с последующим расчетом оптимальной уставки подачи насоса, которая затем поддерживается методом частотного регулирования. Чтобы определить оптимальные законы вычисления управляющих воздействий и оценить эффективность предложенных решений использовалась имитационная модель Matlab® Smulink. РЕЗУЛЬТАТЫ. По результатам моделирования было выявлено, что для вычисления управляющего воздействия по уровню UL целесообразно применять ПИД закон, по температуре UT - ПД закон, по расходу - ПИ закон. Также были оценены параметры технологического процесса и уровень потребляемой мощности в процессе управления. ВЫВОДЫ. Исследования предложенной концепции управления участком первого подъема показали высокую технико-экономическую эффективность, в частности экономия потребляемой электроэнергии оценивается примерно в 22 % при обеспечении защиты трубопровода от замерзания.
OBJECT. The work is aimed at solving an important problem of increasing the economic efficiency, the level of resource saving and accident-free operation of the first rise section of the centralized water supply systems of small and medium-sized settlements. At the same time, the task is to minimize the cost of electricity associated with the excess performance of pumps, while ensuring the protection of the pipeline from freezing in conditions of negative ambient temperatures. METHODS. To solve this problem, an optimal method for controlling electric drives of first rise pumps at the request of the end user of water was developed, which differs from the existing ones by analyzing the state of the thermal parameters of the pipeline. The method is based on the calculation of control actions based on the water level in the storage reservoir or the water pressure in the pipeline UL and the water temperature at the end of the pipeline UT, followed by the calculation of the optimal pump supply setpoint, which is then maintained by the frequency control method. The Matlab® Simulink simulation model was used to determine the optimal laws for calculating control actions and evaluate the effectiveness of the proposed solutions. RESULTS. Based on the simulation results, it was found that it is advisable to use the PID law for calculating the control effect for the UL level, the PD law for the UT temperature, and the PI law for the flow rate. The parameters of the technological process and the level of power consumption in the control process were also evaluated. CONCLUSIONS. Studies of the proposed concept of managing the first rise section have shown high technical and economic efficiency, in particular, the savings in electricity consumption are estimated at about 22 % while ensuring the protection of the pipeline from freezing.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.