способ обеспечения надежности насосных станций

Формула изобретения

Способ обеспечения надежности насосных станций, включающий создание резерва, средств восстановления, отключение отказавшего насосного агрегата от системы, восстановление его работоспособности с последующим включением восстановительного агрегата в систему, отличающийся тем, что после отключения отказавшего насосного агрегата от системы скорость вращения оставшихся работоспособных агрегатов повышают путем нагрузочного резервирования с использованием повышающего преобразователя частоты тока до обеспечения заданной производительности станции, а после включения в систему восстановленного агрегата скорость вращения всех насосов системы снижают до номинального значения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при строительстве или реконструкции насосных станций систем водоснабжения и водоотведения, оборудованных центробежными насосами.

Известен способ плавного уменьшения производительности насосных агрегатов путем изменения (уменьшения по сравнению с номинальным значением) частоты их вращения, а также устройство для его осуществления [1].

Наиболее близким аналогом является широко применяемый способ обеспечения надежности насосных агрегатов путем создания структурного резерва [2]. Он включает в себя создание насосной станции структурного резерва (дополнительно к требуемому количеству рабочих насосов устанавливают и подключают к общей системе резервные насосные агрегаты), средств восстановления, отключение отказавшего насосного агрегата от системы и включение резервного агрегата, восстановление работоспособности отказавшего насосного агрегата с последующим включением восстановленного агрегата в систему.

Недостатком этого способа является то, что его реализация возможна только при наличии дополнительно установленных насосных агрегатов.

Насосная станция, осуществляющая этот способ, включает в себя рабочие и резервные насосные агрегаты, трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы, электросиловой щит и автоматическую систему управления (АСУ). При этом АСУ может включать в себя понижающие преобразователи частоты тока (ПЧТ), служащие для плавного включения насосов и уменьшения их производительности при неполных нагрузках [3].

Задачей изобретения является повышение надежности насосных станций путем применения нагрузочного резервирования (возможности повышения производительности насосных агрегатов за счет повышения частоты их вращения.

Для решения поставленной задачи предлагается следующий способ. После отключения отказавшего насосного агрегата от системы скорости вращения оставшихся работоспособных агрегатов повышает путем нагрузочного резервирования с использованием повышающего преобразователя частоты тока до обеспечения заданной производительности станции, а после включения в систему восстановленного агрегата скорость вращения всех насосов системы снижают до номинального значения.

Отличительными признаками заявленного способа являются:

- использование не структурного, а нагрузочного резервирования (нагрузочное резервирование - способность насосных агрегатов в определенных доступных пределах воспринимать форсированную нагрузку);

- повышение скорости вращения насосных агрегатов, оставшихся работоспособными после отключения от системы отказавшего насоса, до такого форсированного значения, которое обеспечивает требуемые рабочие характеристики станции;

- снижение скорости вращения насосных агрегатов до номинального значения после включения в систему восстановленного насоса.

Совместное применение перечисленных отличительных признаков в заявляемом способе позволяет получить один новый и один сверх эффект.

Новый эффект заключается в обеспечении требуемой надежности насосной станции без увеличения числа установленных насосных агрегатов.

Сверхэффект заключается в увеличении способности насосной станции работать при пиковых сверхрасчетных нагрузках, при том же количестве рабочих агрегатов.

На чертеже показано устройство насосной станции.

Она включает в себя рабочие насосные агрегаты 1, трубопроводы 2, запорно-регулирующую арматуру 3, контрольно-измерительные приборы 4, электросиловой щит 5 автоматическую систему управления (АСУ) 6. При этом АСУ содержит понижающий 7 и повышающий 8 преобразователи частоты тока (ПЧТ), причем последний снабжен трехфазным повышающим трансформатором 9.

Отличительными признаками устройства являются:

- снабжение АСУ повышающим ПЧТ 8;

- снабжение повышающего ПЧТ трехфазным повышающим трансформатором 9 (только для случая подключения электродвигателей насосов по схеме "Звезда").

Заявляемый способ в такой насосной станции осуществляется следующим образом.

В зависимости от требуемой производительности работает один, два или три агрегата 1. Когда происходит отказ одного из них, соответствующие ему датчики 4 подают сигнал в АСУ 6, которая посредством запорной арматуры 3 отключает неработоспособный насос. Критической ситуация будет в момент максимальной производительности станции, когда необходимы все три агрегата. В этом случае АСУ 6 для поддержания требуемой производительности посредством повышающего ПЧТ 8 выводит оставшиеся насосы на форсированный режим с более высоким числом оборотов электродвигателя. После восстановления отказавшего агрегата или снижения требуемой от насосной станции производительности АСУ 6 снижает частоту тока, а следовательно, и число оборотов насосов до номинального значения.

В случае, если электродвигатели насосных агрегатов подключены по схеме "Звезда", повышающий ПЧТ 5 снабжен повышающим трансформатором 9 с коэффициентом трансформации равным , первичные обмотки которого присоединены к выходу повышающего ПЧТ 8, а вторичные - к электродвигателям насосных агрегатов.

Подтверждением решения поставленной задачи является следующее.

Расчеты и проведенные стендовые испытания показали, что при повышении частоты тока f от 50 до 57,24 Гц суммарная производительность двух насосов равна суммарной производительности трех параллельно работающих насосов при f = 50 Гц. Следует отметить, что потребляемая электрическая мощность при нагрузочном способе резервирования не увеличивается. Для повышения частоты тока в качестве базового может быть использован полупроводниковый ПЧТ типа ЭКТ-2Д завода "Преобразователь" г. Запорожье (регулировка по частоте от 5 до 62,5 Гц). Чем больше количество насосов на станции, тем легче осуществить заявляемый способ (минимальное количество - три агрегата).

Проведенные исследования надежности работы насосов в форсированном режиме позволяют сделать вывод о том, что они могут работать в таких условиях в течение десятков часов, без какого-либо ощутимого снижения моторесурса благодаря заложенной в них при проектировании конструктивной избыточности.