Установки насосных станций рабочая программа. Современные направления оптимизации систем водоснабжения
1. Аналитический обзор основ насосной теории, нагнетательного оборудования и технологии решения задач создания и повышения напора в системах подачи и распределения воды (СПРВ).
1.1. Насосы. Классификация, основные параметры и понятия. Технический уровень современного насосного оборудования.
1.1.1. Основные параметры и классификация насосов.
1.1.2. Насосное оборудование для повышения напора в водоснабжении.,
1.1.3. Обзор новаций и усовершенствований насосов с точки зрения практики их применения.
1.2. Технология применения нагнетателей в СПРВ.
1.2.1. Насосные станции систем водоснабжения. Классификация.
1.2.2. Общие схемы и способы регулирования работы насосов при повышении напора.
1.2.3. Оптимизация работы нагнетателей: регулирования скорости и совместная работа.
1.3. Проблемы обеспечения напоров в наружных и внутренних водопроводных сетях.
1.4. Выводы но главе.
2. Обеспечение потребного напора в наружных и внутренних водопроводных сетях. Повысительные компоненты СПРВ на уровне районных, квартальных и внутренних сетей.
2.1. Общие направления развития в практике применения насосного оборудования для повышения напора в водопроводных сетях.
2.2. Задачи обеспечения потребных напоров в водопроводных сетях.
2.2.1. Краткая характеристика СПРВ (на примере СПб).
2.2.2. Опыт решения задач повышения напора на уровне районных и квартальных сетей.
2.2.3. Особенности задач повышения напора во внутренних сетях.
2.3. Постановка задачи оптимизации повысительных компонентов
СПРВ на уровне районных, квартальных и внутренних сетей.
2.4. Выводы по главе.
3. Математическая модель оптимизации насосного оборудования на периферийном уровне СПРВ.
3.1. Статическая оптимизация параметров насосного оборудования на уровне районных, квартальных и внутренних сетей.
3.1.1. Общее описание структуры районной водопроводной сети при решении задач оптимального синтеза.
3.1.2. Минимизация энергетических затрат на один режим водопотребления.
3.2. Оптимизация параметров насосного оборудования на периферийном уровне СПРВ при изменении режима водопотребления.
3.2.1. Полирежимное моделирование в задаче минимизации энергетических затрат (общие подходы).
3.2.2. Минимизация энергетических затрат при возможности регулирования скорости (частоты вращения колеса) нагнетателя.
3.2.3. Минимизация энергетических затрат в случае каскадно-частотного регулирования (управления).
3.3. Имитационная модель для оптимизации параметров насосного оборудования на периферийном уровне СПРВ.
3.4. Выводы по главе.
4". Численные методы решения задач оптимизации параметров насосного оборудования.
4.1. Исходные данные для решения задач оптимального синтеза.
4.1.1. Изучение режима водопотребления методами анализа временных рядов.
4.1.2. Определение регулярностей временного ряда водопотребления.
4.1.3. Частотное распределение расходов и коэффициенты неравномерности водопотребления.
4.2. Аналитическое представление рабочих характеристик насосного оборудования.
4.2.1. Моделирование рабочих характеристик отдельных нагнетателей
4.2.2. Идентификация рабочих характеристик нагнетателей в составе насосных станций.
4.3. Поиск оптимума целевой функции.
4.3.1. Оптимальный поиск с использованием градиентных методов.
4.3.2. Модифицированный план Холланда.
4.3.3. Реализация оптимизационного алгоритма на ЭВМ.
4.4. Выводы по главе.
5. Сравнительная эффективность повысительных компонентов СПРВ на основе оценки стоимости жизненного цикла с применением МИК для измерения параметров).
5.1. Методология оценки сравнительной эффективности повысительных компонентов на периферийных участках СПРВ.
5.1.1. Стоимость жизненного цикла насосного оборудования.
5.1.2. Критерий минимизации совокупных дисконтированных затрат для оценки эффективности повысительных компонентов СПРВ.
5.1.3. Целевая функция экспресс-модели для оптимизации параметров насосного оборудования на периферийном уровне СПРВ.
5.2. Оптимизация повысительных компонентов на периферийных участках СПРВ при реконструкции и модернизации.
5.2.1. Система контроля подачи воды с использованием мобильного измерительного комплекса МИК.
5.2.2. Экспертная оценка результатов измерения параметров насосного оборудования ПНС с использованием МИК.
5.2.3. Имитационная модель стоимости жизненного цикла насосного оборудования ПНС на основе данных параметрического аудита.
5.3. Организационные вопросы реализации оптимизационных решений (заключительные положения).
5.4. Выводы по главе.
Рекомендованный список диссертаций
Энергосберегающие способы выбора параметров и оптимизации управления группой лопастных нагнетателей в нестационарных технологических процессах 2008 год, доктор технических наук Николаев, Валентин Георгиевич
Энергосберегающие методы управления режимами работы насосных установок систем водоснабжения и водоотведения 2010 год, доктор технических наук Николаев, Валентин Георгиевич
Совершенствование методов расчета систем подачи и распределения воды в условиях многорежимности и неполной исходной информации 2005 год, доктор технических наук Карамбиров, Сергей Николаевич
Автоматическое управление материальными потоками в инженерных системах жизнеобеспечения 1999 год, кандидат технических наук Абдулханов, Наиль Назымович
Разработка моделей функциональной и структурной диагностики при оптимизации систем подачи и распределения воды 2006 год, кандидат технических наук Селиванов, Андрей Сергеевич
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация насосных станций систем водоснабжения на уровне районных, квартальных и внутридомовых сетей»
Система подачи и распределения воды (СПРВ) является главным ответственным комплексом сооружений водоснабжения, обеспечивающим транспортировку воды на территорию снабжаемых объектов, распределение по территории и доставку к местам отбора потребителями. Нагнетательные (повыси-тельные) насосные станции (НС, ПНС), как один из основных структурных элементов СПРВ, во многом задают эксплуатационные возможности и технический уровень системы водоснабжения в целом, а также существенно определяют экономические показатели ее работы.
Значимый вклад в разработку тематики внесли отечественные ученые: Н.Н.Абрамов, М.М.Андрияшев, А.Г.Евдокимов, Ю.А.Ильин, С.Н.Карамбиров, ВЛ.Карелин, А.М.Курганов, А.П.Меренков, Л.Ф.Мошнин, Е.А.Прегер, С.В.Сумароков, А.Д.Тевяшев, ВЛ.Хасилев, П.Д.Хорунжий, Ф.А.Шевелев и др.
Проблемы при обеспечении напоров в водопроводных сетях, стоящие перед российскими коммунальными предприятиями, как правило, однородны. Состояние магистральных сетей привело к необходимости снижения давления, вследствие чего возникла задача компенсировать соответствующее падение напора на уровне районных и квартальных сетей. Подбор насосов в составе ПНС зачастую производился с учетом перспектив развития, параметры производительности и напора завышались. Распространенным стал вывод насосов на потребные характеристики дросселированием с помощью задвижек, приводящий к перерасходу электроэнергии. Замена насосов вовремя не производится, большинство из них работает с низким КПД. Износ оборудования обострил необходимость реконструкции ПНС для повышения КПД и надежности работы.
С другой стороны, развитие городов и увеличение высотности домов, особенно при уплотнительной застройке, требуют обеспечения потребных напоров для новых потребителей, в том числе за счет оснащения нагнетателями домов повышенной этажности (ДПЭ). Создание напора, необходимого для различных потребителей, в оконечных участках водопроводной сети, может являться одним из наиболее реальных путей повышения эффективности СПРВ.
Совокупность указанных факторов является основанием постановки задачи определения оптимальных параметров ПНС при имеющихся ограничениях входных напоров, в условиях неопределенности и неравномерности фактических расходов. При решении задачи встают вопросы сочетания последовательной работы групп насосов и параллельной работы насосов, объединенных в пределах одной группы, а также оптимального совмещения работы параллельно соединенных насосов с частотным регулированием привода (ЧРП) и, в конечном счете, подбора оборудования, обеспечивающего потребные параметры конкретной системы водоснабжения. Следует учитывать значимые изменения последних лет в подходах к подбору насосного оборудования - как в плане исключения избыточности, так и в техническом уровне доступного оборудования.
Актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов определяется возросшим значением, которое в современных условиях отечественные хозяйствующие субъекты и общество в целом придают проблеме энергоэффективности. Насущная необходимость решения этой проблемы закреплена в Федеральном Законе Российской Федерации от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".
Эксплуатационные расходы СПРВ составляют определяющую часть затрат на водоснабжение, которая продолжает увеличиваться в связи с ростом тарифов на электроэнергию. С целью снижения энергоемкости большое значение придается оптимизации СПРВ. По авторитетным оценкам от 30% до 50 % энергозатрат насосных систем может быть сокращено за счет изменения насосного оборудования и способов управления.
Поэтому представляется актуальным совершенствование методологических подходов, разработка моделей и комплексного обеспечения принятия решений, позволяющих оптимизировать параметры нагнетательного оборудования периферийных участков сети, в том числе при подготовке проектов. Распределение потребного напора между насосными узлами, а также определение в пределах узлов, оптимального числа и типа насосных агрегатов с учетом расчетной подачи, обеспечат анализ вариантов периферийной сети. Полученные результаты могут быть интегрированы в задачу оптимизации СПРВ в целом.
Цель работы - исследование и разработка оптимальных решений при выборе повысительного насосного оборудования периферийных участков СПРВ в процессе подготовки реконструкции и строительства, включая методическое, математическое и техническое (диагностическое) обеспечение. Для достижения цели в работе решались следующие задачи: анализ практики в сфере повысительных насосных систем с учетом возможностей современных насосов и методов регулирования, сочетания последовательной и параллельной работы с ЧРП; определение методического подхода (концепции) оптимизации повысительного насосного оборудования СПРВ в условиях ограниченности ресурсов; разработка математических моделей, формализующих задачу выбора насосного оборудования периферийных участков водопроводной сети; анализ и разработка алгоритмов численных методов для исследования предложенных в диссертации математических моделей; разработка и практическая реализация механизма сбора исходных данных для решения задач реконструкции и проектирования новых ПНС; реализация имитационной модели формирования стоимости жизненного цикла по рассматриваемому варианту оборудования ПНС.
Научная новизна. Представлена концепция периферийного моделирования подачи воды в контексте сокращения энергоемкости СПРВ и снижения стоимости жизненного цикла "периферийного" насосного оборудования.
Разработаны математические модели для рационального выбора параметров насосных станций с учетом структурной взаимосвязи и полирежимного характера функционирования периферийных элементов СПРВ.
Теоретически обоснован подход к выбору числа нагнетателей в составе ПНС (насосных установок); проведено исследование функции стоимости жизненного цикла ПНС в зависимости от числа нагнетателей.
Разработаны специальные алгоритмы поиска экстремумов функций многих переменных, основанные на градиентных и случайных методах, для-исследования оптимальных конфигураций НС на периферийных участках.
Создан, мобильный измерительный комплекс (МИК) для диагностики действующих повысительных насосных систем, запатентованный в полезной модели № 81817 "Система контроля подачи воды".
Определена методика выбора оптимального варианта насосного оборудования ПНС на базе имитационного моделирования стоимости жизненного цикла.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Даны рекомендации по выбору типа насосов для повысительных установок и ПНС на основе уточненной классификации современного насосного оборудования для повышения напора в системах водоснабжения с учетом таксонометрического деления, эксплуатационных, конструктивных и технологических признаков.
Математические модели ПНС периферийных участков СПРВ позволяют снизить стоимость жизненного цикла за счет выявления "резервов", в первую очередь в части энергоемкости. Предложены численные алгоритмы, позволяющие доводить до конкретных значений решение оптимизационных задач.
Разработано специальное оперативное средство сбора и оценки исходных данных (МИК), используемое для обследования действующих систем водоснабжения при подготовке их реконструкции.
Подготовлены рекомендации по обследованию действующих повысительных систем водоснабжения с использованием МИК и подбору оборудования для ПНС (выбору проектного решения) на основе малогабаритных автоматических насосных станций (МАНС).
Результаты НИОКР реализованы на ряде объектов коммунального водоснабжения, включая ПНС и МАНС в домах повышенной этажности.
1: АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ОСНОВ НАСОСНОЙ ТЕОРИИ, НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ТЕХНОЛОГИИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ СОЗДАНИЯ И ПОВЫШЕНИЯ НАПОРА В СИСТЕМАХ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ (СПРВ)
Самая сложная и дорогостоящая часть современных систем водоснабжения - СПРВ, которая состоит из множества элементов, находящихся в гидравлическом взаимодействии . Поэтому естественно, что за последние четверть века в этой области сделаны значимые наработки и произошли важные изменения, как в< плане конструктивного совершенствования насосной техники, так и в плане развития технологии создания и повышения напора.
Похожие диссертационные работы по специальности «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов», 05.23.04 шифр ВАК
Разработка методов диагностики и оперативного управления системами подачи и распределения воды (СПРВ) в аварийных состояниях 2002 год, кандидат технических наук Зайко, Василий Алексеевич
Экспериментальное и численное моделирование переходных процессов в кольцевых водопроводных сетях 2010 год, кандидат технических наук Лиханов, Дмитрий Михайлович
Анализ, техническая диагностика и реновация систем подачи и распределения воды на основе принципов энергетического эквивалентирования 2002 год, доктор технических наук Щербаков, Владимир Иванович
Совершенствование методов гидравлического расчета систем подачи и распределения воды 1981 год, кандидат технических наук Каримов, Рауф Хафизович
Энергосберегающее регулирование режима работы главных водоотливных установок шахт и рудников средствами электропривода 2010 год, кандидат технических наук Боченков, Дмитрий Александрович
Заключение диссертации по теме «Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов», Штейнмиллер, Олег Адольфович
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
1. Технические новации в области насосного оборудования создали условия для изменений, влияющих на эксплуатационную практику в части надежности и экономии энергии. С другой стороны, совокупность ряда факторов (состояние сетей и оборудования, территориальное и высотное развитие городов) привела к необходимости нового подхода к реконструкции и развитию систем подачи воды. Проведенный анализ публикаций и накопленный практический опыт стали основанием постановки задачи определения оптимальных параметров повысительного насосного оборудования.
2. Предложена концепция периферийного моделирования, как развитие идеи перераспределения нагрузки между магистральной и распределительной частями системы с целью минимизации непроизводственных потерь и энергозатрат. Стабилизация избыточных напоров на оконечных участках водопроводной сети обеспечит сокращение энергоемкости СПРВ.
3. Предложены оптимизационные модели для рационального выбора повысительного насосного оборудования периферийных участков сети с привлечением ТГЦ. Разработанная методология учитывает полирежимный характер функционирования, способы регулирования работы нагнетателей и их компоновку в составе НС, взаимодействия отдельных элементов системы с учетом обратной связи, а также разнообразие целевых функций, отражающих энерго эффективность системы или ее инвестиционную привлекательность.
4. Исследование оптимизационных моделей и верификация результатов моделирования действующих повысительных насосных систем позволили теоретически обосновать подход к выбору количества и параметров нагнетателей в составе ПНС (насосных установок) на основе принципа минимизации дисконтированной стоимости жизненного цикла (1ССО) насосного оборудования. Проведено исследование зависимости функции ЬССИ насосных установок от числа нагнетателей.
5. Разработаны специальные алгоритмы поиска экстремумов функций многих переменных для решения реальных задач оптимизации насосных станций на периферийных участках, сочетающие особенности градиентных и стохастических подходов исследования поисковых пространств. Алгоритм, основанный на модификации репродуктивного плана Холланда, позволяет решать рассматриваемые задачи без введения упрощающих предположений и замены дискретного характера пространства возможных решений на непрерывный.
6. Создан МИК для диагностики действующих повысительных насосных систем, запатентованный в полезной модели (№ 81817), обеспечивающий необходимую полноту и достоверность исходных данных для решения задач оптимального синтеза элементов СПРВ. Разработаны рекомендации по обследованию действующих повысительных систем водоснабжения с использованием МИК.
7. Разработана методика выбора оптимального варианта насосного оборудования ПНС на базе имитационного моделирования ЬССВ. Совокупность методических, математических и технических подходов работы позволяет осуществить поиск решения и выполнить сравнительную оценку действующих и новых нагнетателей с точки зрения их эффективности, рассчитать срок окупаемости инвестиций.
Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Штейнмиллер, Олег Адольфович, 2010 год
1. Абрамов Н. Н. Расчет водопроводных сетей / Н. Н. Абрамов, М. М. Поспелова, М. А. Сомов, В. Н. Варапаев и др. - М. : Стройиздат, 1983. - 278 с.
2. Абрамов Н. Н. Теория и методика расчета систем подачи и распределения воды / Н. Н. Абрамов. - М. : Стройиздат, 1972. - 288 с.
3. Айвазян С. А. Прикладная статистика. Основы моделирования и первичная обработка данных / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин. - М. : Финансы и статистика, 1983. - 471 с.
4. Алексеев М. И. Методические принципы прогнозирования расходов воды и надежности систем водоснабжения и водоотведения / М. И. Алексеев, Г. Г. Кривошеев // Вестник РААСН. - 1997. - Вып. 2.
5. Алыптуль А. Д. Гидравлика и аэродинамика: учеб. пособие для вузов /
6. A. Д. Алыптуль, П. Г. Кисилев. - Изд. 2-е. - М. : Стройиздат, 1975. - 323 с.
7. Андрияшев М. М. Гидравлические расчеты оборудования водоводов / М. М. Андрияшев. - М. : Стройиздат, 1979. - 104 с.
8. Баженов В. И. Экономический анализ насосных систем на базе показателя -■ затраты жизненного цикла / В. И. Баженов, С. Е. Березин, Н. Н. Зубовская // ВСТ. - 2006. - № 3, ч. 2. - С. 31- 35.
9. Беллман Р. Динамическое программирование / Р. Беллман. - М. : ИЛ, 1961. -400 с.
10. Березин С. Е. Насосные станции с погружными насосами: расчет и конструирование / С. Е. Березин. -М. : Стройиздат, 2008. - 160 с.
11. Большой энциклопедический словарь / гл. ред. А. М. Прохоров. - М. : Большая Российская Энциклопедия, 2002. - 1456 с.
12. Водоснабжение Санкт-Петербурга / под общ. ред. Ф. В. Кармазинова. - СПб. : Новый журнал. - 2003. - 688 с.
13. Гримитлин А. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры в инженерном оборудовании зданий: учеб. пособие / А. М. Гримитлин, О. П. Иванов,
14. B. А. Пухкал. - СПб. : АВОК Северо-Запад, 2006. - 214 с.
15. Гришин А. П. Закон регулирования преобразователя частоты при питании погружного электронасоса / А. П. Гришин // Сантехника. - 2007. - № 7. -1. C. 20-22.
16. Евдокимов А. Минимизация функций и ее приложение к задачам автоматизированного управления инженерными сетями / А. Евдокимов. - Харьков: В ища школа, 1985 - 288 с.
17. Евдокимов А. Г. Моделирование и оптимизация потокораспределения в инженерных сетях / А. Г. Евдокимов, А. Д. Тевяшев. - М. : Стройиздат, 1990. -368 с.
18. Евдокимов А. Оптимальные задачи на инженерных сетях / А. Евдокимов. - Харьков: Вища школа, 1976. - 153 с.
19. Зоркин Е. М. Сравнительный анализ устойчивости замкнутых по напору систем водоподачи с регулируемым насосным агрегатом / Е. М. Зоркин // Вода: технология и экология. - 2008. - № 3. - С. 32-39.
20. Ильин Ю. А. Методика выбора энергосберегающих устройств при реконструкции повысительных насосных станций / Ю. А. Ильин, С. Ю. Игнатчик, С. В. Саркисов и др. // Материалы 4-х академических чтений. - СПб., 2009. - С. 53-58.
21. Ильин Ю. А. Надежность водопроводных сооружений и оборудования / Ю. А. Ильин. - М. : Стройиздат, 1985. - 240 с.
22. Ильин Ю. А. О параллельной работе насосов и водоводов / Ю. А. Ильин, А. П. Авсюкевич // Межвузовский тематический сборник трудов ЛИСИ. - СПб., 1991. -С. 13-19.
23. Ильин Ю. А. Особенности методики поверочных расчетов при мониторинге водопроводных сетей / Ю. А. Ильин, В. С. Игнатчик, С. В. Саркисов // Материалы 2-х академических чтений. - СПб., 2004. -- С. 30-32.
24. Ильин Ю. А. Повышение надежности подачи воды при параллельно-последовательной схеме зонирования водопровода / Ю. А. Ильин, В. С. Игнатчик, С. Ю. Игнатчик и др. // Материалы 4-х академических чтений. - СПб., 2009. - С. 50-53.
25. Ильин Ю. А. Расчет надежности подачи воды / Ю. А. Ильин. - М. : Стройиздат, 1987. - 320 с.
26. Ильина Т. Н. Основы гидравлического расчета инженерных сетей: учеб. пособие / Т. Н. Ильина. - М. : Ассоциация строительных вузов, 2007. - 192 с.
27. Инженерные системы зданий. - М. : ООО "Грундфос", 2006. - 256 с.
28. Каждан А. А. Гидроаудит как возможность комплексного решения проблем водоснабжения и водоотведения / А. А. Каждан // Вода: технология и экология. - 2008. - № 3. - С. 70-72.
29. Канаев А. Н. К вопросу измерения расходов воды в трубопроводах больших диаметров / А. Н. Канаев, А. И. Поляков, М. Г. Новиков // Вода: технология и экология. - 2008. - № 3. - С. 40-47.
30. Карамбиров С. Н. Совершенствование методов расчета систем подачи и распределения воды в условиях многорежимности и неполной исходной информации: автореф. дис. . докт.техн.наук / С. Н. Карамбиров. - М., 2005. - 48 с.
31. Карелин В. Я. Насосы и насосные станции / В. Я. Карелин, А. В. Минаев. - М. : Стройиздат, 1986. - 320 с.
32. Кармазинов Ф. В. Инновационные подходы к решению проблем водоснабжения и водоотведения Санкт-Петербурга / Ф. В. Кармазинов // ВСТ. - 2008. -№8. -С. 4-5.
33. Карттунен Э. Водоснабжение II: пер. с финского / Э. Карттунен; Ассоциация инженеров-строителей Финляндии RIL г.у. - СПб. : Новый журнал, 2005 - 688 с.
34. Ким А. Н. Мобильный измерительный комплекс (МИК) и его использование для оценки работы насосных систем / А. Н. Ким, О. А. Штейнмиллер, А. С. Миронов // Доклады 66-й научной конференции. - СПб., 2009. - Ч. 2. - С. 66-70.
35. Ким А. Н. Оптимизация насосных систем подачи воды / А. Н. Ким, О. А. Штейнмиллер // Доклады 64-й научной конференции. - СПб., 2007. - Ч. 2. -С. 44-48.
36. Ким А. Н. Проблемы в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения зданий. Установки повышения давления / А. Н. Ким, П. Н. Горячев,
37. О. А. Штейнмиллер // Материалы 7-го международного форума НЕАТ&УЕЫТ. - М., 2005. - С. 54-59.
38. Ким А. Н. Разработка мобильного измерительного комплекса (МИК) для оценки работы насосных систем / А. Н. Ким, О. А. Штейнмиллер, А. С. Миронов // Материалы 4-х академических чтений. - СПб., 2009. - С. 46-50.
39. Ким А. Н. Совершенствование напорных водоочистных сооружений: ав-тореф. дис. . докт. техн. наук / А. Н. Ким. - СПб. : ГАСУ, 1998. - 48 с.
40. Кинебас А. К. Оптимизация подачи воды в зоне влияния Урицкой насосной станции Санкт-Петербурга / А. К. Кинебас, М. Н. Ипатко, Ю. В. Руксин и др. // ВСТ. - 2009. - № 10, ч. 2. - С. 12-16.
41. Кинебас А. К. Реконструкция системы подачи воды на Южной водопроводной станции Санкт-Петербурга / А. К. Кинебас, М. Н. Ипатко, Ю. А. Ильин //ВСТ. -2009. -№ Ю, ч. 2. -С. 17-22.
42. Классификация основных средств, включаемых в амортизационные группы: утв. Постановл. Прав-ва РФ от 01.01.2002 № 1. - М. : Налог Инфо, 2007. - 88 с.
43. Кожинов И. В. Устранение потерь воды при эксплуатации систем водоснабжения / И. В. Кожинов, Р. Г. Добровольский. - М. : Стройиздат, 1988. - 348 с.
44. Копытин А. Н. Современные подходы в определении эффективности работы насосных агрегатов / А. Н. Копытин, О. Ю. Царинник // Сантехника, отопление, кондиционирование. - 2007. -№8. - С. 14-16.
45. Корн Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров: пер. с англ: / Г. Корн, Т. Корн; под общ. ред. И. Г. Арамановича. - М. : Наука, 1973. - 832 с.
46. Костин В. И. Регулирование производительности нагнетателей при смешанной схеме совместной работы / В. И. Костин // Известия вузов. Строительство. - Новосибирск, 2006. - № 6. - С. 61-64.
47. Красильников А. Применение автоматизированных насосных установок с каскадным управлением в системах водоснабжения Электронный ресурс. /
48. A. Красильников // Строительная инженерия. - Электрон, дан. - М., 20052006. - Режим доступа: http://www.archive-online.ru/read/stroing/330.
49. Курганов А. М. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоот-ведения: справочник / А. М. Курганов, Н. В. Федоров. - Л. : Стройиздат, 1986. -440 с.
50. Курганов А. М. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации / А. М. Курганов, Н. Ф. Федоров. - Л. : Стройиздат, 1973. -408 с.
51. Лапчик М. П. Численные методы: учеб. пособие / М. П. Лапчик, М. И. Ра-гулина, Е. К. Хеннер; под ред. М. П. Лапчика. - М. : ИЦ "Академия", 2007 - 384 с.
52. Лезнов Б. С. Энергосбережения и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках / Б. С. Лезнов. - М. : Энергоатомиздат, 2006. - 360 с.
53. Лезнов Б.С. Современные проблемы использования регулируемого электропривода в насосных установках / Б. С. Лезнов // ВСТ. - 2006. - № 11, ч. 2. - С. 2-5.
54. Ленский В. А. Водоснабжение и канализация / В. А. Ленский,
55. B. И. Павлов. - М. : Высшая школа, 1964. - 387 с.
56. Меренков А. П. Теория гидравлических цепей / А. П. Меренков, В. Я. Хасилев. - М. : Наука, 1985. - 294 с.
57. Методика определения неучтенных расходов и потерь воды в системах коммунального водоснабжения: утв. Приказом МинПромЭнерго РФ от 20.12.2004 № 172. - М. : Росстрой России, 2005. - 57 с.
58. Морозов К. Е. Математическое моделирование в научном познании / К. Е. Морозов. - М. : Мысль, 1969. -212 с.
59. Мошнин Л. Ф. Методы технико-экономического расчета водопроводных сетей / Л. Ф. Мошнин. - М. : Стройиздат, 1950. - 144 с.
60. Николаев В. Анализ энергоэффективности различных способов управления насосными установками с регулируемым приводом / В. Николаев // В СТ. - 2006. - № 11, ч. 2. - С. 6-16.
61. Николаев В. Потенциал энергосбережения при переменной нагрузке лопастных нагнетателей / В. Николаев // Сантехника. - 2007. - № 6. - С. 68-73 ; 2008. -№ 1. -С. 72-79.
62. Оводов В. С. Примеры расчетов по сельскохозяйственному водоснабжению и канализации: учеб. пособие / В. С. Оводов, В. Г. Ильин. - М. : Государственное издательство сельскохозяйственной литературы, 1955. - 304 с.
63. Патент 2230938 Российская Федерация, МПК 7 Б 04 Д 15/00. Способ регулировки работы системы лопастных нагнетателей при переменной нагрузке / В.Николаев.
64. Патент на полезную модель № 61736, МПК Е03В 11/16. Система управления насосным агрегатом / Ф. В. Кармазинов, Ю. А. Ильин, В. С. Игнатчик и др. ; опубл. 2007, Бюлл. № 7.
65. Патент на полезную модель № 65906, МПК ЕОЗВ 7/04. Многозонная система водоснабжения / Ф. В. Кармазинов, Ю. А. Ильин, В. С. Игнатчик и др. ; опубл. 2007, Бюлл. № 7.
66. Патент на полезную модель № 81817, МПК в05В 15/00. Система контроля подачи воды / А. Н. Ким, О. А. Штейнмиллер. ; опубл. 2008, Бюлл. № 9.
67. Правила технической эксплуатации систем и сооружений коммунального водоснабжения и канализации: утв. Приказом Госстроя России от 30.12.1999. - М. : Госстрой России, 2000. - 123 с.
68. Прегер Е. А. Аналитический метод исследования совместной работы насосов и трубопроводов канализационных насосных станций: учеб. пособие / Е. А. Прегер. - Л.: ЛИСИ, 1974. - 61 с.
69. Прегер Е. А. Аналитическое определение в проектных условиях производительности центробежных насосов, параллельно работающих в сети / Е. А. Прегер // Научные труды ЛИСИ. - Л., 1952. - Вып. 12. - С. 137-149.
70. Промышленное насосное оборудование. - М. : ООО "Грундфос", 2006. - 176 с.
71. Промэнерго. Малогабаритные автоматические насосные станции ЗАО "Промэнерго". - Изд. 3-е, доп. - СПб., 2008. - 125 с.
72. Пфлейдерер К. Центробежные и пропеллерные насосы: пер. со 2-го немецкого издания / К. Пфлейдерер. - М.; Л. : ОНТИ, 1937. - 495 с.
73. Райзберг Б.А. Диссертация и ученая степень: пособие для соискателей / Б. А. Райзберг. - 3-е изд. - М. : ИНФРА-М, 2003. - 411 с.
75. Рутковская Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский. - М. : Горячая линия - Телеком, 2004. - 452 с.
76. Селиванов А. С. Разработка моделей функциональной и структурной диагностики при оптимизации систем подачи и распределения воды: автореф. дис. . канд. техн. наук / А. С. Селиванов. - СПб, 2007. - 27 с.
77. СНиП 2.04.01-85*. Внутренний водопровод и канализация зданий. - М. : ГПЦПП, 1996.
78. СНиП 2.04.02-84*. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. - М. : ГПЦПП, 1996.
79. СНиП 2.04.03-85. Канализация. Наружные сети и сооружения. - М. : ГП ЦПП, 1996.
80. СНиП 3.05.04-85*. Наружные сети и сооружения водоснабжения и канализации. - М. : ГП ЦПП, 1996.
81. Сумароков С. В. Математическое моделирование систем водоснабжения / С. В. Сумароков. - Новосибирск: Наука, 1983. - 167 с.
82. Турк В. И. Насосы и насосные станции / В. И. Турк. - М. : Стройиздат, 1976. -304 с.
83. Фаддеев Д. К. Вычислительные методы линейной алгебры / Д. К. Фаддеев, В. Н. Фаддеева. - М. : Лань, 2002. - 736 с.
84. Феофанов Ю. А. Повышение надежности систем водоснабжения городов (на примере Санкт-Петербурга) / Ю. А. Феофанов // Российская архитектурно-строительная энциклопедия. - М., 2000. - Т. 6. - С. 90-91.
85. Феофанов Ю. А. Методика определения неучтенных расходов и потерь в системах водоснабжения Санкт-Петербурга / Ю. А. Феофанов, П. П. Махнев, М. М. Хямяляйнен, М. Ю. Юдин // ВСТ. - 2006. - № 9, ч. 1. - С. 33-36.
86. Форсайт Дж. Машинные методы математических вычислений / Дж. Форсайт, М. Малькольм, К. Моулер. - М. : Мир, 1980. - 177 с.
87. Хасилев В. Я. Элементы теории гидравлических цепей: автореф. дис. . докт. техн. наук./ В. Я. Хасилев. - Новосибирск, 1966. - 98 с.
88. Хорунжий П. Д. Расчет гидравлического взаимодействия водопроводных сооружений / П. Д. Хорунжий. - Львов: Вища школа, 1983. - 152 с.
89. Хямяляйнен М. М. Комплексные гидравлические расчеты системы подачи воды Санкт-Петербурга / М. М. Хямяляйнен, С. В. Смирнова, М. Ю. Юдин // ВСТ. - 2006. - № 9, ч. 1. - С. 22-24.
90. Чугаев Р. Р. Гидравлика / Р. Р. Чугаев. - Л. : Энергоиздат, 1982. - 670 с.
91. Шевелев Ф. А. Водоснабжение больших городов зарубежных стран / Ф. А. Шевелев, Г. А. Орлов. - М. : Стройиздат, 1987. - 347 с.
92. Шевелев Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб / Ф. А. Шевелев, А. Ф. Шевелев. -М. : Стройиздат, 1984. - 352 с.
93. Штейнмиллер О. А. Задача оптимального синтеза повысительных систем подачи и распределения воды (СПРВ) микрорайона / О. А. Штейнмиллер, А. Н. Ким // Вестник гражданских инженеров. - 2009. -- № 1 (18). - С. 80-84.
94. Штейнмиллер О. А. Коллективные системы водоснабжения / О. А. Штейнмиллер // Еврострой, Приложение "Дом". - СПб., 2003. - С. 5457.
95. Штейнмиллер О. А. Коллективные системы водоснабжения / О. А. Штейнмиллер // Инженерные системы АВОК Северо-Запад. - СПб., 2005. - № 4 (20). - С. 22-24.
96. Штейнмиллер О. А. Проблемы в системах хозяйственно-питьевого водоснабжения зданий. Установки повышения давления / О. А. Штейнмиллер // Инженерные системы АВОК Северо-Запад. - СПб., 2004. - № 2 (14). - С. 26-28.
97. Штейнмиллер О. А. Скважинные водозаборы / О. А. Штейнмиллер // Сборник тезисов докладов научно-практической конференции. Серия "Подъем отечественной промышленности - подъем России" / под ред. А. М. Гримитли-на. - СПб., 2005. - С. 47-51.
98. Штейнмиллер О. А. Статическая и полирежимная оптимизация параметров насосного оборудования системы "районная насосная станция - абонентская сеть" / О. А. Штейнмиллер, А. Н. Ким // Вестник гражданских инженеров. - 2009. - № 2 (19). - С. 41-45.
99. Штейнмиллер О. А. Численные методы решения задачи оптимального синтеза повысительных систем подачи и распределения воды микрорайона / О. А. Штейнмиллер // Вестник гражданских инженеров. - 2009. - № 4 (21) .1. С. 81-87.
101. GRUNDFOS. Каталоги продукции. Проспекты Электронный ресурс. / GRUNDFOS // Техническая документация 2007. - Электрон, дан. - М. : ООО "Грундфос", 2007. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM).
102. Hydraulics in Civil and Environmental Engineering: Solutions manual. - Taylor & Francis, 2004. - 680 p.
103. ITT. Vogel Pumpen. Lowara. Общий каталог (поз. № 771820390 от 2/2008 russisch). - 2008. - 15 с.
104. Mohammad Karamouz. Water Resources Systems Analysis / Mohammad Karamouz, Ferenc Szidarovszky, Banafsheh Zahraie. - Lewis Publishers/CRC,2003. - 608 p.
105. Pump Life Cycle Costs: A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems. Executive Summary / Hydraulic Institute, Europump, U.S. Department of Energy"s Office of Industrial Technologies (OIT). - 2000. - 16 p.
106. Rama Prasad. Research Perspectives in Hydraulics and Water Resources Engineering / Rama Prasad, S. Vedula. - World Scientific Publishing Company, 2002.368 p.
107. Thomas M. Walski. Advanced water distribution modeling and management / Thomas M. Walski, Donald V. Chase, Dragan A. Savic. - Bentley Institute Press,2004. - 800 p.
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.
Выполнение указанной задачи основано на проведении натурных испытаний насосных агрегатов, которые проводятся на основе разработанной методики диагностики насосных станций, представленной на рис. 14.
Для оптимизации работы насосных агрегатов необходимо путем натурных испытаний насосных агрегатов определить их КПД и удельный расход электроэнергии, что позволит провести оценку экономической эффективности работы насосной станции .
После определения КПД насосных агрегатов определяется КПД насосной станции, откуда легко перейти к подбору наиболее экономичных режимов работы насосных агрегатов с учетом дис-
кретности подачи станции, типоразмеров установленных насосов и допустимого числа их включений и выключений.
В идеальном варианте для определения КПД насосной станции можно использовать данныеполученные
прямыми измерениями при натурных испытаниях насосных агрегатов, для чего потребуется выполнить натурные испытания по 10-20 точкам подачи в рабочем диапазоне насоса при различных величинах открытия задвижки (от 0 до 100 %).
При проведении натурных испытаний насосов следует замерять частоту вращения рабочего колеса, особенно при наличии частотных регуляторов, поскольку частота тока прямо пропорциональна числу оборотов двигателя.
По результатам испытаний строятся фактические характеристики
для данных конкретных насосов.
После определения КПД отдельных насосных агрегатов вычисляют КПД насосной станции в целом, а также наиболее экономичные сочетания насосных агрегатов или режимы их работы.
Для оценки характеристики сети можно использовать данные автоматизированного учета расходов и напоров по основным водоводам на выходе станции.
Пример заполнения форм проведения натурных испытаний насосного агрегата представлен в прил. 4, графики фактических рабочих характеристик насоса - в прил. 5.
Геометрический смысл оптимизации работы насосной станции заключается в выборе рабочих насосов, наиболее точно отвечающих потребностям распределительной сети (расход, напор) в рассматриваемые интервалы времени (рис. 15).
В результате выполнения данной работы обеспечивается снижение потребления электроэнергии на 5-15 % в зависимости от размеров станции, количества и типоразмеров установленных насосов, а также характера водопотребления.
 |
Источник: Захаревич, М. Б.. Повышение надежности работы систем водоснабжения на основе внедрения безопасных форм организации их эксплуатации и строительства: учеб. пособие. 2011 {original}
Еще по теме Повышение эффективности работы насосных станций:
- Захаревич, М. Б.. / М. Б. Захаревич, А. Н. Ким, А. Ю. Мартьянова; СПбЕАСУ - СПб.,2011. - 6 Повышение надежности работы систем водоснабжения на основе внедрения безопасных форм организации их эксплуатации и строительства: учеб. пособие, 2011
апрель 2001 г.
В одной из публикаций ("ЖКХ", N 3/2001), где речь шла о вопросах экономической эффективности внедрения информационных технологий на предприятиях инженерных сетей, мы вскользь упоминали об оптимизации оперативного управления насосными станциями и регулирования запасов воды в резервуарах. В частности, было отмечено, что в структуре себестоимости водоснабжения львиная доля приходится на электроэнергию, и снижение затрат за счет оптимизации режимов работы насосных агрегатов позволяет получить весьма существенную экономию. Целью данной статьи является более подробное освещение этого вопроса.
У проблемы оптимизации управления режимами водоснабжения есть несколько составляющих, каждая из которых носит достаточно изолированный характер и способна дать хороший экономический эффект, а будучи рассматриваемы в комплексе, они в состоянии вывести технологический процесс на качественно новый уровень. Рассмотрим эти составляющие.
- Моделирование гидравлических режимов сети водоснабжения с учетом суточной неравномерности нагрузки. С некоторой степенью условности альтернативой задаче прогноза водопотребления на основе архивов реальных измерений может являться задача почасового моделирования потокораспределения в водопроводной сети. Это классическая задача гидравлического расчета, но с существенным дополнением. Если для обычного гидравлического расчета в качестве исходных данных по потребителям задается расчетная нагрузка в виде среднесуточного либо максимального значения водоразбора, то в рассматриваемой задаче для каждого потребителя задается и так называемый "суточный график водопотребления" (а точнее, один из нескольких существующих типов графиков суточной неравномерности). В этом случае может быть выполнен почасовой гидравлический расчет сети, в результате которого формируется график заполнения резервуаров. Следует отметить, что для целей оперативного управления использовать данный метод вряд ли целесообразно в силу возможных значительных отклонений реальных параметров водопотребления от расчетных величин. Однако как инструмент поверочного расчета при долгосрочном проектировании режимов и схем водоснабжения, проектировании новых подключений, анализе качественных и количественных характеристик гидравлических режимов в системе водоснабжения - такое моделирование представляется весьма полезным.
Управление насосными агрегатами. Существует и применяется на практике несколько видов регулирования подач: включение/выключение групп насосов и отдельных агрегатов (дискретное управление); дросселирование и рециркуляция потока; применение электропривода с переменной частотой вращения. Каждый насосный агрегат имеет свою фактическую расходно-напорную характеристику, . каждой точке которой соответствует некоторое паспортное значение потребляемой мощности электродвигателя. Именно выбор комбинации работающих насосных агрегатов и способа регулирования в зависимости от гидравлической характеристики сети и требуемых значений подач определяет положение текущей рабочей точки, а следовательно, и текущее значение потребляемой мощности по каждому агрегату и всей насосной станции в целом. Следовательно, критерием оптимизации является обеспечение заданного режима работы насосной станции по подачам и давлениям при минимально возможном расходе электроэнергии с учетом всех доступных способов регулирования. Основных проблем две: идентификация и "пересчет" реальных характеристик насосных агрегатов (они, как правило, не соответствуют паспортным, и, кроме того, изменяются с течением времени в силу естественного износа), а также расчет и построение совокупной характеристики "расход-напор-мощность" для группы работающих насосов по известным характеристикам каждого из них. Обе проблемы легко решаемы при наличии средств измерений для проведения время от времени натурных испытаний насосных агрегатов, а также соответствующего компьютерного математического обеспечения. Сама по себе оптимизация регулирования п этом не вызывает принципиальных сложностей - методы и алгоритмы решения таких задач разработаны достаточно давно и проверены практикой, достаточно эти методы знать и уметь применить. Результатом решения задачи оптимизации в каждый конкретный момент времени является выработка рекомендации по осуществлению такого комплекса управляющих воздействий (включение/отключение агрегатов, изменение положения дросселирующего клапана, изменение частоты вращения электродвигателей), который переводит текущую рабочую точку совокупной характеристики насосной станции к значению, которому соответствуют минимально достижимая при этом потребляемая электрическая мощность приводов насосов. При наличии технических средств телеметрии и дистанционного управления эти оптимальные управляющие воздействия могут осуществляться автоматически, с некоторым заданным интервалом времени. При отсутствии средств телеуправления полученные от компьютерной программы рекомендации выполняются диспетчерским персоналом в обычном "ручном" режиме, а сама оптимизация выполняется каждый раз при существенном изменении требуемых режимных параметров. Побочным полезным эффектом при этом является сохранение и возможность анализа электронного журнала значений параметров работы насосной станции и "истории" управляющих воздействий.
Управление запасами воды в резервуарах на основе статистических данных и прогноза водопотребления. Специалистами нашей компании создана уникальная в своем роде математическая модель прогнозирования водопотребления на основе накапливаемых данных по подачам и уровням воды в резервуарах. "Изюминкой" модели является специальный учет так называемых "нерегулярных дней", описание которых "не укладывается" в рамки обычного календарного временного ряда. Их особенность состоит в том, что они повторяются из года в год, приходясь каждый раз на различные дни недели (официальные и неофициальные праздники и связанные с ними переносы рабочих дней), или даже на различные недели и месяцы (в частности, религиозные праздники, такие как Пасха). В математической модели прогноза учитываются, кроме того, метеорологические данные и некоторые другие факторы, существенно влияющие на водопотребление. (Диспетчеры знают об эффекте "Штирлица", проявившемся впервые во время премьерного показа фильма "Семнадцать мгновений весны", когда в часы демонстрации по ТВ водопотребление в городах падало почти до нуля, тогда как обычно на вечерние часы приходится пик водоразбора - вместо "помыться-постираться" люди не отрываясь, сидели у телевизоров. В результате кое-где имели место переполнения резервуаров с затоплением прилегающих территорий). Основой для решения задачи прогнозирования потребления воды является многолетний архив данных почасовых измерений, для накопления которых предусмотрен специальный автоматизированный компьютерный журнал. Данные в этот журнал могут заноситься как автоматически, с использованием средств телемеханики (если они есть и работают), так и в "ручном" режиме, на основе суточных рапортов, поступающих с насосных станций в виде бумажных, электронных или факсимильных документов. Ориентируясь на данные прогноза, можно эффективно планировать загрузку насосных станций второго подъема для обеспечения необходимых запасов в резервуарах чистой воды, поскольку текущие значения уровней воды в них вкупе с данными прогноза водопотребления позволяют сформировать обоснованное "задание" для программы оптимизации режимов работы насосных станций (об этом шла речь выше). Точность прогноза, конечно же, существенно зависит от величины периода, за который накоплены архивные данные, от вида прогноза и времени "упреждения", но в любом случае она достаточно высока. Так, на основе многолетнего архива данных МГП "Мосводоканал", в центральной диспетчерской службе которого эксплуатируется описываемая модель, достигнуты следующие показатели точности прогнозов: средняя абсолютная процентная ошибка составляет примерно 1,3% для месячных данных, менее 5% для данных суточного прогноза, и около 2,5% для почасового прогноза. Кроме собственно прогнозирования, наличие архива данных позволяет строить аналитические отчеты и графики любой сложности - как во временной развертке, так и корреляционные.
Все описанные выше математические модели и алгоритмы реализованы специалистами нашей компании в виде специализированной информационно-графической системы (ИГС) "AnWater" . Это весьма сложный программный комплекс, интегрирующий несколько подсистем разного функционального назначения и предназначенный для эксплуатации персоналом центральных и районных диспетчерских служб муниципальных предприятий водоснабжения. В различном функциональном составе ИГС "AnWater" внедрена в водоканалах нескольких крупных городов России и прошла многолетнюю проверку промышленной эксплуатацией.
В заключение - несколько слов в адрес двух самых крупных в стране водоканалов. Создание информационно-технологических систем такого класса как ИГС "AnWater" , аккумулирующих в себе массу наукоемких решений, сложных математических моделей, знаний и методов прикладной предметной области, и требующих кропотливой и тщательной выверки и отладки, - невозможно без заинтересованности и поддержки со стороны персонала предприятия-заказчика. Сотрудники и руководители служб МГП "Мосводоканал" и его филиалов (Северная водопроводная станция, Производственное управление регулирующих узлов), а впоследствии и ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" на протяжении нескольких лет терпеливо и внимательно вникали в разрабатываемый и внедряемый "с колес" программный продукт, засыпали нас замечаниями и пожеланиями, заставляя в итоге делать систему не так, как нам было проще с точки зрения разработчиков, а так, как правильно и удобно с точки зрения эксплуатации. Персонал Московского и Питерского водоканалов, с которым при разработке и внедрении нам пришлось работать в постоянном контакте, проявил максимум терпимости и доброжелательности, а высокая профессиональная квалификация сотрудников, безусловно, сыграла свою роль при формировании предметных требований к системе. Именно благодаря сотрудничеству с этими двумя предприятиями ИГС "AnWater" и сейчас продолжает совершенствоваться и "обрастать" новыми задачами, но уже и в своем нынешнем виде эта система стала полноценным высококачественным продуктом, которому по функциональному составу и характеристикам математических моделей аналога в мире на сегодняшний день практически не существует. Пользуясь случаем, со страниц журнала я хочу от имени ИВЦ "Поток" высказать признательность коллективам МГП "Мосводоканал", его филиалов (СВС, ПУРУ) и ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" за их вклад в развитие отечественных интеллектуальных технологий, пожелать им успехов и выразить надежду на дальнейшее сотрудничество, от которого в конечном итоге выигрывают все.
Размер: px
Начинать показ со страницы:
Транскрипт
1 УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Насосы и насосные станции (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки Институт/Факультет Кафедра Инженерное обеспечение зданий и сооружений Институт инженерной экологии Водоснабжения, водоотведения и гидротехники
2 СОДЕРЖАНИЕ 1. Цели и задачи изучения дисциплины Цель преподавания дисциплины Задачи изучения дисциплины Межпредметная связь Требования к результатам освоения дисциплины Объем дисциплины и виды учебной работы Содержание дисциплины Разделы дисциплины и виды занятий в часах (тематический план занятий) Содержание разделов и тем лекционного курса Практические занятия Лабораторные занятия Самостоятельная работа Учебно-методические материалы по дисциплине Основная и дополнительная литература, информационные ресурсы Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и материалов к техническим средствам обучения Контрольно-измерительные материалы... 11
3 1.1. Цель преподавания дисциплины 1. Цели и задачи изучения дисциплины формирования знаний по основным видам насосов, компрессоров, технологического оборудования; формирования навыков по проектированию, строительству и эксплуатации насосных и воздуходувных станций, систем водоснабжения и водоотведения. 1.. Задачи изучения дисциплины подготовка бакалавров к проектно-конструкторской, производственно-технологической, научной деятельности и эксплуатации насосных и воздуходувных станций систем водоснабжения и водоотведения Межпредметная связь Дисциплина «Насосы и насосные станции» относится к вариативной части профессионального цикла. Профиль «Водоснабжение и водоотведение», основная часть. Дисциплина «Насосные и воздуходувные станции» основывается на знаниях, полученных при освоении дисциплин: «Математика», «Физика», «Гидравлика», «Теоретическая механика», «Архитектура», «Черчение», «Сопротивление материалов», «Строительные материалы», «Инженерная геодезия», «Электротехника». Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов. Студент должен: Знать: основные исторические события, основы правовой системы, нормативно-технические документы в сфере профессиональной деятельности; фундаментальные законы высшей математики, химии, физики, гидравлики, электротехники, теоретической механики, сопротивления материалов; Уметь: самостоятельно приобретать дополнительные знания по учебной и справочной литературе; применять знания, полученные при изучении предшествующих дисциплин; пользоваться персональным компьютером; Владеть: навыками решения математических задач; графоаналитическими методами исследования; методами постановки и решения инженерных задач. Дисциплины, для которых дисциплина «Насосы и насосные станции» является предшествующей: дисциплины профильной направленности: «Водопроводные сети», «Водоотводящие сети», «Водоподготовка и водозаборные сооружения», «Водоотведение и очистка сточных вод», «Санитарно-техническое оборудование зданий и сооружений», «Теплогазоснабжение с основами теплотехники», «Основы промышленного водоснабжения и водоотведения», «Основы промышленного водоотведения», «Эксплуатация сооружений систем водоснабжения и водоотведения», «Реконструкция сооружений систем водоснабжения и водоотведения».
4 1.4. Требования к результатам освоения дисциплины Процесс изучения дисциплины «Отопление» направлен на формирование следующих компетенций: владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановки цели и выбору путей её достижения (ОК-1); умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-); умением использовать нормативные правовые документы в своей деятельности (ОК-5); использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-1); способностью выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для решения соответствующий физикоматематический аппарат (ПК-); владением основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информации (ПК-5); знанием нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населённых мест (ПК-9); владением методами проведения инженерных изысканий, технологией проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием стандартных прикладных расчётных и графических программных пакетов (ПК-10); способностью проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных расчётов, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам (ПК-11); владением технологией, методами доводки и освоения технологических процессов строительного производства, производства строительных материалов, изделий и конструкций, машин и оборудования (ПК-1); способностью вести подготовку документации по менеджменту качества и типовыми методами контроля качества технологических процессов на производственных участках, организацию рабочих мест, их техническое оснащение, размещение технологического оборудования, осуществлять контроль соблюдения технологической дисциплины и экологической безопасности (ПК-13); знанием научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по профилю деятельности (ПК-17); владением математическим моделированием на базе стандартных пакетов автоматизации проектирования и исследований, методами постановки и проведения экспериментов по заданным методикам (ПК-18); способностью составлять отчёты по выполненным работам, участвовать во внедрении результатов исследования и практических разработок (ПК-19); знанием правила и технологии монтажа, наладки, испытания и сдачи в эксплуатацию конструкций, инженерных систем и оборудования строительных объектов, образцов продукции, выпускаемой предприятием (ПК-0); владением методами опытной проверки оборудования и средств технологического обеспечения (ПК-1). В результате освоения дисциплины студент должен: Знать: виды и конструкции основного оборудования насосных и воздуходувных станций; виды и конструкции сооружений насосных и воздуходувных станций;
5 основы проектирования и строительства насосных и воздуходувных станций. Уметь: обосновано принимать проектные решения по составу технологического оборудования насосных и воздуходувных станций как элементов системы, для которой заданы требования потребителей по надёжности и условиям подачи воды, воздуха и режимам эксплуатации. Владеть: навыками монтажа, строительства и эксплуатации основного технологического оборудования и сооружений насосных и воздуходувных станций.
6 . Объем дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Всего зачетных единиц (часов) Общая трудоемкость дисциплины 68 Аудиторные занятия: 40 лекции 0 практические занятия (ПЗ) 0 семинарские занятия (СЗ) - лабораторные работы (ЛР) - другие виды аудиторных занятий - промежуточный контроль тестирование Самостоятельная работа: 8 изучение теоретического курса (ТО) - курсовой проект - расчетно-графические работы (РГР) - реферат 8 задачи - задания другие виды самостоятельной работы - Вид промежуточного контроля (зачет, экзамен) зачёт
7 3. Содержание дисциплины 3.1. Разделы дисциплины и виды занятий в часах (тематический план занятий) п/п Модули и разделы дисциплины Насосы Назначение, принцип действия и области применения насосов различных видов Рабочий процесс лопастных насосов Характеристики работы лопастных насосов, совместная работа насосов и сетей 4. Конструкции насосов, применяемых для водоснабжения и водоотведения Насосные станции Типы насосных станций систем водоснабжения и водоотведения Водопроводные насосные станции Насосные станции систем водоотведения Лекции, зачетных единиц (часов) ПЗ или СЗ, зачетных единиц (часов) ЛР, зачетных единиц (часов) Самост. работа, зачетных единиц (часов) Реализуемые компетенции ПК-1, ПК-5, ПК-9, ПК-10, ПК-11, ПК-1 ПК-13, ПК-17, ПК-18, ПК-19, ПК-0, ПК ПК-1, ПК-5, ПК-9, ПК-10, ПК-11, ПК ПК-13, ПК-17, ПК-18, ПК-19, ПК-0, ПК-1 Итого Содержание разделов и тем лекционного курса темы лекции раздела Содержание лекции Кол-во часов (зач. ед) Самостоятельная работа Основные параметры и классификация Изучение теоретического насосов. Достоинства и недостатки курса. Проработка конспекта 1 насосов различных типов. Схемы лекций. Работа со устройства и принцип действия специальной литературой. лопастных насосов, насосов трения, Подготовка к текущей объёмных насосов. аттестации (КСР). Давление и напор, развиваемый 1 центробежным насосом. Мощность и КПД насоса. То же
8 Кинематика движения жидкости в рабочих органах центробежного насоса. Основное уравнение центробежного насоса. Подобие 1 насосов. Формулы пересчёта и То же коэффициент быстроходности. Высота всасывания насосов. Кавитация в насосах. Допустимые значения высоты всасывания. 4 Характеристики центробежных насосов. Способы получения 1 характеристик. Совместная То же характеристика работы насоса и трубопровода. Испытания насосов. 5 Параллельная и последовательная 1 работа насосов. Конструкции насосов: центробежных, осевых, диагональных, скважинных, вихревых. Объёмные и шнековые насосы. То же 6 Классификация и типы насосных Выполнение письменной станций. Состав оборудования и контрольной работы помещений насосных и воздуходувных (реферат). станций. 7 Специфические особенности водопроводных насосных станций. Изучение теоретического курса. Проработка конспекта Основные конструктивные решения лекций. Работа со зданий насосных станций. Назначение специальной литературой.. и особенности проектирования насосных станций -1-го и -го подъёма. Подготовка к текущей аттестации (КСР Классификация насосных станций систем водоотведения. Схемы устройства, назначение. Особенности проектирования насосных станций систем водоотведения. Определение ёмкости приёмных резервуаров. Размещение насосных агрегатов. Особенности строительства насосных станций систем водоотведения. Эксплуатация воздуходувных и насосных станций. Техникоэкономические показатели работы насосных станций. Итого: 0 Выполнение письменной контрольной работы (реферат) То же То же
9 3.3. Практические занятия п/п раздела дисциплины Наименование практических занятий Объем в часах Назначение и технические характеристики насосов Классификация и характеристики насосов. Рабочая часть 1 1 характеристики насосов. Стабильная и нестабильная характеристики насосов. Пологие, нормальные, крутопадающие характеристики. Определение крутизны характеристики. Совместная работа насосов и трубопроводов Построение совместной характеристики работы насосов и 1 трубопроводов. Графическая характеристика Q-H трубопровода. Построение приведённой характеристики Q-H центробежного насоса. Определение режимной точки работы насоса в системе трубопроводов. Изменение энергетических характеристик центробежного 3 1 насоса при изменении диаметра и частоты вращения рабочего колеса насоса Рабочие поля характеристик Q-H насоса. Формулы пересчёта. 4 1 Определение геометрической высоты всасывания насоса (ч.1) Определение геометрической высоты всасывания насоса при установке насоса выше уровня жидкости в приёмном резервуаре, ниже уровня жидкости в приёмном резервуаре (насос установлен под заливом), в случае, когда жидкость в приёмном резервуаре находится под избыточным давлением. 5 1 Определение геометрической высоты всасывания насоса (ч.) Определение геометрической высоты всасывания насоса с учётом геодезической отметки установки насоса и с учётом температуры перекачиваемой воды. Выбор основного оборудования водопроводных насосных станций 67 Расчёт подачи насосной станции -го подъёма по ступенчатому и интегральному графикам водопотребления. Влияние вместимости 4 напорно-регулирующей ёмкости на режим работы насосной станции. Определение расчётного напора насосной станции и количества рабочих и резервных насосов. 7 Режим работы насосной станции водоотведения Расчёт подачи и напора насосной станции и вместимости приёмного резервуара. Выбор рабочих и резервных агрегатов. Построение графика часового притока и откачки, расчёт частоты включения насосов в зависимости от вместимости приёмного резервуара. Определение отметки оси насоса при условии его 8 бескавитвционной работы Определение отметки оси насоса. Проверка кавитационного запаса. 9 Учебно-ознакомительная экскурсия на насосные станции Итого: 0
10 3.4. Лабораторные занятия п/п раздела дисциплины Наименование лабораторных работ Объем в часах 3.5. Самостоятельная работа Для приобретения студентами практических навыков в выборе гидромеханического специального оборудования и проектирования сооружений для перекачивания вод предусматривается выполнение курсового проекта. Результатом самостоятельной работы является написание реферата. Данный вид работы составляет 8 часов. Организация самостоятельной работы производиться в соответствии с графиком учебного процесса и самостоятельной работы студентов.
11 4. Учебно-методические материалы по дисциплине 4.1. Основная и дополнительная литература, информационные ресурсы а) основная литература 1. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции. М.: ООО «Бастет», Шевелёв Ф.А., Шевелёв А.Ф. Таблицы для гидравлического расчёта водопроводных труб. М.: ООО «Бастет», Лукиных А.А., Лукиных Н.А. Таблицы для гидравлического расчёта канализационных сетей и дюкеров по формуле акад. Н.Н. Павловского. М.: ООО «Бастет», Проектирование канализационной насосной станции: учебное пособие/б.м. Гришин, М.В.Бикунова, Саранцев В.А., Титов Е.А., Кочергин А.С. Пенза: ПГУАС, 01. б) дополнительная литература 1. Сомов М.А., Журба М.Г. Водоснабжение. М.: Стройиздат, Воронов Ю.В., Яковлев С.Я. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: Изд-во АСВ, Справочник строителя. Монтаж систем внешнего водоснабжения и канализации./под ред. А.К.Перешивкина/. М.: Стройиздат, Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и сооружения. Под ред. Репина Б.Н. М.: Изд-во АСВ, 013. в) программное обеспечение 1. пакет электронных тестов 170 вопросов;. электронный курс лекций «Насосные и воздуходувные станции»; 3. Программа AUTOCAD, RAUCAD, MAGICAD; г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы 4. электронные каталоги насосов; 5. образцы типовых проектов насосных станций; 6. поисковые системы: YANDEX, MAIL, GOOGLE и др. 7. Интернет сайты: и др. 4.. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний и материалов к техническим средствам обучения Материально техническая база дисциплины включает: лабораторию со стендом для проведения лабораторных работ оснащённую необходимыми контрольно-измерительными приборами, аппаратурой и насосными агрегатами. компьютерный класс для проведения лабораторных работ с использованием имитаторов Контрольно-измерительные материалы Контрольно-измерительные материалы: перечень вопросов к экзамену и экзаменационные билеты. Пример типовых тестовых заданий по дисциплине «Насосы и насосные станции»: 1. Что учитывает коэффициент полезного действия? а) степень надежности работы насоса; б) все виды потерь, связанных с преобразованием насосом механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости; в) потери, обусловленные перетеканием воды через зазоры между корпусом и рабочим колесом. Правильный ответ б.. Что представляет собой напор насоса? а) работу производимую насосом в единицу времени; б) приращение удельной энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него; в) удельную энергию жидкости на выходе из насоса.
12 Правильный ответ б. 3. Напор насоса измеряется а) в метрах столба перекачиваемой насосом жидкости, м; б) в м 3 /с; в) в м 3. Правильный ответ а. 4. Что называется объемной подачей насоса? а) объем жидкости, подаваемый насосом в единицу времени; б) масса жидкости, перекачиваемая насосом в единицу времени; в) вес перекачиваемой жидкости в единицу времени. Правильный ответ а. 5. Какие насосы относятся к группе динамических? а) центробежные насосы; б) поршневые насосы; в) плунжерные насосы. Правильный ответ а. 6. Какие насосы относятся к группе объемных? а) центробежные; б) вихревые; в) поршневые. Правильный ответ в. 7. Работа каких насосов основана на общем принципе силовом взаимодействии лопастей рабочего колеса с обтекающим их потоком перекачиваемой жидкости? а) диафрагменных; б) поршневых; в) центробежных, осевых, диагональных. Правильный ответ в. 8. Основной рабочий орган центробежного насоса? а) рабочее колесо; б) вал; в) корпус насоса. Правильный ответ а. 9. Под действием какой силы жидкость выбрасывается из рабочего колеса центробежного насоса? а) под действием силы тяжести; б) под действием центробежной силы; в) под действием силы Кариолиса. Правильный ответ б. 10. По компоновке насосного агрегата (расположению вала) центробежные насосы подразделяются а) на одноступенчатые и многоступенчатые; б) с односторонним подводом и двусторонним подводом; в) на горизонтальные и вертикальные. Правильный ответ в.
Направление подготовки РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.В.ДВ.3. «Насосы и насосные станции» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) 08.03.01 Строительство (шифр и наименование
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Водоснабжение и водоотведение (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки Институт/Факультет
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Реконструкция сетей водоснабжения и водоотведения (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Эксплуатация сетей водоснабжения и водоотведения (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Санитарно-техническое оборудование зданий (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ (ТГВ, ВИВ, ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, И ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ) Рекомендуется для направления подготовки специальности 270800
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Насосы, вентиляторы и компрессоры в системах ТГВ (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.В.ДВ.1.2 «Основы водоснабжения и водоотведения населенных пунктов» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки 08.03.01
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Метрология, стандартизация и сертификация (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Теплогазоснабжение и вентиляция (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Безопасность зданий и сооружений в сложных природных и природно-техногенных условиях (наименование дисциплины в соответствии
СОДЕРЖАНИЕ 1. Цели и задачи изучения дисциплины... 3 1.1 Цель преподавания дисциплины... 3 1.2 Задачи изучения дисциплины... 3 1.3 Межпредметная связь... 4 2. Объем дисциплины и виды учебной работы...
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Централизованное теплоснабжение (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Организация, планирование и управление строительством (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДОНЕЦКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ»
1. Цель второй производственной практики: - ознакомление студентов 3 курса со специальностью «Водоснабжение и водоотведение» на объектах, где эксплуатируются сети, системы и устройства водоснабжения и
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.В.ДВ.2.2 «Эксплуатация систем и сооружений водоснабжения и водоотведения» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки
2 Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году Утверждаю: Проректор по УР 2016 г. Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для исполнения в 2016-2017 учебном году на заседании кафедры
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины М2.В.ДВ.2.1 «Проектное дело» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки 08.04.01 «Строительство» (шифр и наименование
Аннотация УМКД УМКД представляет собой совокупность нормативно-методических документов и учебно-методических материалов, обеспечивающих реализацию ООП в образовательном процессе и способствующих эффективному
М и н и с т е р с т в о о б р а з о в а н и я и н а у к и А с т р а х а н с к о й о б л а с т и Г A О У А О В П О «А с т р а х а н с к и й и н ж е н е р н о - с т р о и т е л ь н ы й и н с т и т у т» РАБОЧАЯ
Направление подготовки РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.В.ДВ.15.2 «Водопроводные сети» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) 08.03.01 Строительство (шифр и наименование
Цели освоения дисциплины В результате освоения данной дисциплины бакалавр приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц, Ц2, Ц4, Ц5 основной образовательной программы «Теплоэнергетика
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Строительная информатика (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки Институт/Факультет
Аннотация дисциплины «Основы гидравлики и теплотехники» 1. Цель дисциплины Дисциплина «Основы гидравлики и теплотехники» обеспечивает функциональную связь с базовыми дисциплинами и имеет свою цель приобретение
2 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины «Теплогазоснабжение и вентиляция» является: освоение основы технической термодинамики и теплопередачи, получение знаний студентами по конструкциям, принципам
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины М2.В.ОД.4 «Проектирование современных систем вентиляции» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки 08.04.01 «Строительство»
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Кондиционирование воздуха и холодоснабжение (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б2.В.ДВ.2.1 «Прикладные задачи теоретической механики» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки 08.03.01 Строительство
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.В.ДВ.4.1 «Динамический расчет и обеспечение устойчивости зданий и сооружений при строительстве и эксплуатации» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет» Инженерно-строительный (наименование института) Инженерных систем
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования УТВЕРЖДАЮ Декан строительного факультета В.А. Пименов..20 Рабочая программа дисциплины АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ
2 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины «Механика жидкости и газа» является развитие и закрепление у студентов способности самостоятельно выполнять аэродинамические и гидравлические инженерные расчеты
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 20 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Инженерная геодезия (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа переподготовки Институт/Факультет
2 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целями освоения дисциплины Промбезопасность являются: приобретение студентами знаний в области Промбезопасности опасных производственных объектов. 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ
Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Камский институт гуманитарных и инженерных технологий» Факультет «Нефти и газа» Кафедра «Инженерные и технические дисциплины»
Лекция 3 Характеристики насоса. Изменение характеристик насосов. .8. Характеристики насоса Характеристикой насоса называется графически выраженная зависимость основных энергетических показателей от подачи
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины М2.Б.3 «Методы решения научно-технических задач в строительстве» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки 08.04.01
ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ИНЖЕНЕРНАЯ ГРАФИКА Рекомендуется для направления подготовки специальности 70800 «СТРОИТЕЛЬСТВО» Квалификация (степень) выпускника бакалавр Москва 010 1. Цели и задачи дисциплины:
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины М1.В.ДВ.1.1 «Планирование и обработка результатов эксперимента» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) Направление подготовки 08.04.01
«УТВЕРЖДАЮ» Заведующий кафедрой ТиО ОМД С.В. Самусев 2016г. АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ 1. НАИМЕНОВАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ: «ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКА» 2. НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ 15.03.02 «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»
2 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ 1. Цели и задачи дисциплины. Целью освоения дисциплины «Основы промышленных производств» являются приобретение студентами знаний о важнейших современных промышленных технологиях
Аннотация рабочей программы дисциплины УЧЕБНАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ПРАКТИКА Место дисциплины в учебном плане Б5 Название кафедры Автомобильные дороги Разработчик программы Хоренко О.П. старший преподаватель
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Планирование и организация экспериментальных исследований (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом)
Б1 Дисциплины (модули) Б1.Б.1 История 59 ОК-2 ОК-6 ОК-7 Б1.Б.2 Философия 59 ОК-1 ОК-6 Б1.Б.3 Иностранный язык 50 ОК-5 ОК-6 ОПК-9 Б1.Б.4 Правоведение (основы законодательства в) Б1.Б.5 Экономика 17 ОК-3
ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ «НАСОСЫ И ВОЗДУХОДУВНЫЕ СТАНЦИИ» Целью освоения дисциплины «Насосы и воздуходувные станции» является приобретение знаний об основных конструкциях насосов и воздуходувных станций,
1 Общие положения Описание образовательной программы 1.1 Цель, реализуемая ОП ВО Целью образовательной программы академического бакалавриата 08.03.01.04 «Производство и применение строительных материалов,
УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебной работе С.А. Болдырев 0 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Современные конструктивные системы (наименование дисциплины в соответствии с учебным планом) Программа повышения квалификации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» Кафедра «Транспортное строительство» АННОТАЦИЯ
Программы учебной и производственной практик При реализации данной ОПОП предусматриваются следующие виды практик: Геодезическая Геологическая Ознакомительная Производственная Строительные машины Технологическая
Направление подготовки РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины Б3.В.ОД.6 «Строительная механика» (индекс и наименование дисциплины в соответствии с ФГОС ВПО и учебным планом) 08.03.01 Строительство (шифр и наименование
ПРОГРАММА Наименование дисциплины: «Теплогазоснабжение и вентиляция» Рекомендуется для подготовки направления (специальности) 08.03.01 «Строительство» Квалификация (степень) выпускника в соответствии с
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Организация, планирование и управление в строительстве» направление подготовки бакалавров 08.03.01 «Строительство» (профиль «Промышленное и гражданское строительство»)
Развернутый учебный план бакалавриата по направлению 7000. "Строительство" профиль "Автомобильные дороги" (очная форма обучения) п/п Наименование дисциплин (в том числе практик) Зачетные единицы Трудоемкость
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНОЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ (ОПОП) Код и наименование направления 08.03.01 Строительство Квалификация, присваиваемая Бакалавр выпускникам Профиль или магистерская
2 Содержание 1. Компетентностная модель выпускника... 4 1.1 Характеристика и виды профессиональной деятельности выпускника... 4 1.1.1 Область профессиональной деятельности выпускников... 4 1.1.2 Объекты
1. Цели и задачи дисциплины: Цель дисциплины: Получение знаний, умений и навыков по построению и чтению проекционных чертежей и чертежей строительных объектов, отвечающих требованиям стандартизации и унификации;
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИ ЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет
1. Аналитический обзор основ насосной теории, нагнетательного
оборудовании и технологии решения задач создания и повышения
напора в системах подачи и распределения воды (СПРВ)
10
1.1. Насосы. Классификация, основные параметры и понятия.
Технический уровень современного насосного оборудования 10
Насосные станции систем водоснабжения. Классификация 23
Общие схемы и способы регулирования работы насосов при повышении напора 25
Оптимизация работы нагнетателей: регулирования скорости и совместная работа 30
Основные параметры и классификация насосов 10
Насосное оборудование для повышения напора в водоснабжении.... 12
Обзор новаций и усовершенствований насосов с точки зрения практики их применения 16
1.2. Технология применения нагнетателей в СПРВ 23
Проблемы обеспечения напоров в наружных и внутренних водопроводных сетях 37
Выводы но главе 40
2. Обеспечение потребного напора в наружных и внутренних
водопроводных сетях. Повысительиые компоненты СПРВ на уровне
районных, квартальных и внутренних сетей
41
2.1. Общие направления развития в практике применения насосного
оборудования для повышения напора в водопроводных сетях 41
л 2.2". Задачи обеспечения потребных напоров в водопроводных сет
Краткая характеристика СПРВ (на примере СПб)
Опыт решения задач повышения напора на уровне районных и квартальных сетей 48
2.2.3. Особенности задач повышения напора во внутренних сетях 55
2.3. Постановка задачи оптимизации повысительных компонентов
СПРВ на уровне районных, квартальных и внутренних сетей 69
2.4. Выводы по главе „.._. 76
3. Математическая модель оптимизации насосного оборудования
на периферийном уровне СПРВ 78
3.1. Статическая оптимизация параметров насосного оборудования
на уровне районных, квартальных и внутренних сетей 78
Общее описание структуры районной водопроводной сети при решении задач оптимального синтеза.". 78
Минимизация энергетических затрат на один режим водопотребления „ 83
3.2. Оптимизация параметров насосного оборудования на периферий
ном уровне СПРВ при изменении режима водопотребления 88
Полирежимиое моделирование в задаче минимизации энергетических затрат (общие подходы) 88
Минимизация энергетических затрат при возможности регулирования скорости (частоты вращения колеса) нагнетателя 89
2.3. Минимизация энергетических затрат в случае
каскадно-частотного регулирования (управления) 92
Имитационная модель для оптимизации параметров насосного
оборудования на периферийном уровне СПРВ 95
3.4. Выводы по главе
4". Численные методы решения задач оптимизации параметров
насосного оборудования
101
4.1. Исходные данные для решения задач оптимального синтеза, 101
Изучение режима водопотребления методами анализа временных рядов _ 101
Определение регулярностей временного ряда водопотребления 102
Частотное распределение расходов и коэффициенты
Неравномерности водопотребления 106
4.2. Аналитическое представление рабочих характеристик насосного
оборудования, 109
Моделирование рабочих характеристик отдельных нагнетателей тят 109
Идентификация рабочих характеристик нагнетателей в составе насосных станций 110
4.3. Поиск оптимума целевой функции 113
Оптимальный поиск с использованием градиентных методов 113
Модифицированный план Холлаида. 116
4.3.3. Реализация оптимизационного алгоритма на ЭВМ 119
4.4. Выводы по главе 124
5. Сравнительная эффективность повысительных компонентов
СПРВ на основе оценки стоимости жизненного цикла
(с применением МИК для измерения параметров) 125
5.1. Методология оценки сравнительной эффективности
повысительных компонентов на периферийных участках СПРВ 125
5.1.1. Стоимость жизненного цикла насосного оборудования., 125
Критерий минимизации совокупных дисконтированных затрат для оценки эффективности повысительных компонентов СПРВ 129
Целевая функция экспресс-модели для оптимизации параметров насосного оборудования на периферийном уровне C1IPB 133
5.2. Оптимизация повысительных компонентов на периферийных
участках СПРВ при реконструкции и модернизации 135
Система контроля подачи воды с использованием мобильного измерительного комплекса МИК 136
Экспертная оценка результатов измерения параметров насосного оборудования ПНС с использованием МИК 142
Имитационная модель стоимости жизненного цикла насосного оборудования ПНС на основе данных параметрического аудита 147
5.3. Организационные вопросы реализации оптимизационных
решений (заключительные положения) 152
5.4. Выводы по главе 1 54
Общие выводы.„ 155
Список ли гературы 157
Приложение 1. Некоторые понятия, функциональные зависимости и
характеристики, существенные при выборе насосов 166
Приложение 2. Описание программы для исследования
оптимизационных моделей СПРВ микрорайона 174
Приложение 3. Решение задач оптимизации и построение
имитационных моделей LCCD НС с помощью табличного процессора 182
Введение к работе
Система подачи и распределения воды (СПРВ) является главным ответственным комплексом сооружений водоснабжения, обеспечивающим транспортировку воды на территорию снабжаемых объектов, распределение по территории и доставку к местам отбора потребителями. Нагнетательные (повыси-тельные) насосные станции (НС, ПНС), как один из основных структурных элементов СПРВ, во многом задают эксплуатационные возможности и технический уровень системы водоснабжения в целом, а также существенно определяют экономические показатели ее работы.
Значимый вклад в разработку тематики висели отечественные ученые: Н.Н.Абрамов, М.М.Андрияшев, А.Г.Евдокимов, Ю.А.Ильин, С.Н.Карамбиров, В.Я.Карелин, А.М.Курганов, А.П.Меренков, Л.Ф.Мошнин, Е.А.Прегер, С.В.Сумароков, А.Д.Тевяшев, В.Я.Хасилев, П.Д.Хорунжий, Ф.АЛИевслев и др.
Проблемы при обеспечении напоров в водопроводных сетях, стоящие перед российскими коммунальными предприятиями, как правило, однородны. Состояние магистральных сетей привело к необходимости снижения давления, вследствие чего возникла задача компенсировать соответствующее падение напора на уровне районных и квартальных сетей. Подбор насосов в составе ПНС зачастую производился с учетом перспектив развития, параметры производительности и напора завышались. Распространенным стал вывод насосов на потребные характеристики дросселированием с помощью задвижек, приводящий к перерасходу электроэнергии. Замена насосов вовремя не производится, большинство из них работает с низким КПД. Износ оборудования обострил необходимость реконструкции ПНС для повышения КПД и надежности работы.
С другой стороны, развитие городов и увеличение высотности домов, особенно при уплотнительной застройке, требуют обеспечения потребных напоров для новых потребителей, в том числе за счет оснащения нагнетателями домов повышенной этажности (ДПЭ). Создание напора, необходимого для раз-їичньіх потребителей, в оконечных участках водопроводной сети, может яв-ться одним из наиболее реальных путей повышения эффективности СПРВ.
Совокупность указанных факторов является основанием постановки задачи определения оптимальных параметров ПЫС при имеющихся ограничениях входных напоров, в условиях неопределенности и неравномерности фактических расходов. При решении задачи встают вопросы сочетания последовательной работы групп насосов и параллельной работы насосов, объединенных в пределах одной группы, а также оптимального совмещения работы параллельно соединенных насосов с частотным регулированием привода (ЧРП) и, в конечном счете, подбора оборудования, обеспечивающего потребные параметры конкретной системы водоснабжения. Следует учитывать значимые изменения последних лет в подходах к подбору насосного оборудования - как в плане исключения избыточности, так и в техническом уровне доступного оборудования.
Актуальность рассматриваемых в диссертации вопросов определяется возросшим значением, которое в современных условиях отечественные хозяйствующие субъекты и общество в целом придают проблеме эиергоэффективно-сти. Насущная необходимость решения этой проблемы закреплена в Федеральном Законе Российской Федерации от 23.11.2009 г. № 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации".
Эксплуатационные расходы СПРВ составляют определяющую часть затрат на водоснабжение, которая продолжает увеличиваться в связи с ростом тарифов на электроэнергию. С целью снижения энергоемкости большое значение придается оптимизации СПРВ. По авторитетным оценкам от 30% до 50 % энергозатрат насосных систем может быть сокращено за счет изменения насосного оборудования и способов управления.
Поэтому представляется актуальным совершенствование методологических подходов, разработка моделей и комплексного обеспечения принятия решений, позволяющих оптимизировать параметры нагнетательного оборудования периферийных участков сети, в том числе при подготовке проектов. Распределение потребного напора между насосными узлами, а также определение в пределах узлов, оптимального числа и типа насосных агрегатов с учетом рас-
8 четной подачи, обеспечат анализ вариантов периферийной сети. Полученные результаты могут быть интегрированы в задачу оптимизации СПРВ в целом.
Цель работы - исследование и разработка оптимальных решений при выборе повысительного насосного оборудования периферийных участков СПРВ в процессе подготовки реконструкции и строительства, включая методическое, математическое и техническое (диагностическое) обеспечение.
Для достижения цели в работе решались следующие задачи:
анализ практики в сфере повысительных насосных систем с учетом возможностей современных насосов и методов регулирования, сочетания последовательной и параллельной работы с ЧРП;
определение методического подхода (концепции) оптимизации повысительного насосного оборудования СПРВ в условиях ограниченности ресурсов;
разработка математических моделей, формализующих задачу выбора насосного оборудования периферийных участков водопроводной сети;
анализ и разработка алгоритмов численных методов для исследования предложенных в диссертации математических моделей;
разработка и практическая реализация механизма сбора исходных данных для решения задач реконструкции и проектирования новых ПНС;
реализация имитационной модели формирования стоимости жизненного цикла по рассматриваемому варианту оборудования ПНС.
Научная новизна. Представлена концепция периферийного моделирования подачи воды в контексте сокращения энергоемкости СПРВ и снижения стоимости жизненного цикла "периферийного" насосного оборудования.
Разработаны математические модели для рационального выбора параметров насосных станций с учетом структурной взаимосвязи и полирежимного характера функционирования периферийных элементов СПРВ.
Теоретически обоснован подход к выбору числа нагнетателей в составе ПНС (насосных установок); проведено исследование функции стоимости жизненного цикла ПНС в зависимости от числа нагнетателей.
Разработаны специальные алгоритмы поиска экстремумов функций многих переменных, основанные на градиентных и случайных методах, для.исследования оптимальных конфигураций НС на периферийных участках.
Создан, мобильный измерительный комплекс (МИК) для диагностики действующих повысительпых насосных систем, запатентованный в полезной модели № 81817 "Система контроля подачи воды".
Определена методика выбора оптимального варианта насосного оборудования ПНС на базе имитационного моделирования стоимости жизненного цикла.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Даны рекомендации по выбору типа насосов для повысительных установок и Ш 1С на основе уточненной классификации современного насосного оборудования для повышения напора в системах водоснабжения с учетом таксонометричсского деления, эксплуатационных, конструктивных и технологических признаков.
Математические модели ПНС периферийных участков СПРВ позволяют снизить стоимость жизненного цикла за счет выявления "резервов", в первую очередь в части энергоемкости. Предложены численные алгоритмы, позволяющие доводить до конкретных значений решение оптимизационных задач.
