автореферат диссертации по строительству, 05.23.04, диссертация на тему:Исследование режимов водоподачи подкачивающих насосных станций оросительных систем

На правах рукописи

Зоркий Евгений Максимович

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ВОДОПОДАЧИ ПОДКАЧИВАЮЩИХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ ОРОСИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ.

Специальность 05.23.04 - "Водоснабжение, канализация, строительные системы охраны водных ресурсов".

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва - 2005

Работа выполнена в ФГУП «НИИ ВОДГЕО»

Научный руководитель Официальные оппоненты

доктор технических наук

Лезнов Борис Семенович

доктор технических наук, профессор

Примин Олег Григорьевич

кандидат технических наук, профессор Рожков Андрей Николаевич

Ведущая организация

ЗАО "Инженерный производственный Центр по водному хозяйств), мелиорации и экологии «СОЮЗВОДПРОЕКТ», г Москва

Защита состоится 30 марта 2005 г в 10 час 30 мин на заседании диссертационного совета Д 303 004 01 при ФГУП "НИИ ВОДГЕО" по адресу Москва, Комсомольский проспект д 42, стр 2 коми 21 А, 1 этаж

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «НИИ ВОДГЕО»

Автореферат разослан 2005

Ученый секретарь диссертационного совета, к т н Кедров Ю В

г

Условные обозначения, принятые в настоящей работе ЗОС - закрытая оросительная система; ПНС - подкачивающая насосная станция; ДМ - дождевальная машина; РЭП - регулируемый электропривод; Ннс - давление на входе напорной сети (на выходе ПНС);

- давление необходимое для нормальной работы; одиночного потребителя (дождевальной машины, дм);

Я - суммарное сопротивление напорного трубопровода от насосной

станции до дождевальной машины; (Ззм - расход одного потребителя (дождевальной машины);

- разность геодезических высот ПНС и потребителя;

к - сопротивление напорного трубопровода определяемого его

диаметром, длиной, шероховатостью стенок; п - число одновременно действующих потребителей; И - приведенный напор насоса; д - приведенная подача насоса;

Ь0 - приведенный напор холостого хода насосного агрегата; Ь - коэффициент, характеризующий линейную зависимость между напором и подачей насосного агрегата; гн - коэффициент, характеризующий квадратичную зависимость между

напором и подачей насоса; Ю - приведенная угловая скорость вращения рабочего колеса насоса; Рвы*.- выходная мощность гидравлического потока;

- мощность холостого хода насоса;

е,ё-коэффициенты, характеризующие зависимость мощности от д на; ц - приведенный вращающий момент на валу центробежного насоса,

создаваемый приводным электродвигателем,

- приведенный момент трогания насосного агрегата,

х, у - коэффициенты пропорциональности, учитывающие характер

зависимости момента и частоты вращения, Г((о)- функция управления частотой вращения рабочего колеса насоса, z— составляющая динамической характеристики насоса,

- постоянная времени переходных процессов в рабочем колесе насоса,

- постоянная времени вращающихся маховых масс насосного агрегата, к, гтр - жесткость и сопротивление трубопровода,

q(t) - производительность насосной станции,

- расходы в начале и конце трубопровода, - транспортируемый расход по трубопроводу аср — средняя скорость распространения ударной волны в напорной сети, х - расстояние по оси трубопровода (м), t - текущее время (с), Н - пьезометрический напор (м), Q - расход (м 3/с),

g - ускорение силы тяжести (9,81 м/с2), а - скорость распространения ударной волны (м/с),

s - площадь поперечного сечения трубопровода (м2), \ = - гидравлический уклон трубопровода (отношение потерь

напора на участке в один метр к длине этого участка), И} - • удельное гидравлическое сопротивление участка трубопровода (с2/м6), d - толщина стенки участка трубопровода (м)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из важнейших направлений в современном промышленном, городском и сельскохозяйственном водоснабжении является применение энерго - и ресурсосберегающих технологий и соблюдение более жестких требований к качеству и точности регулирования технологических параметров До 25% вырабатываемой в стране электрической энергии потребляется насосными установками что обуславливает важность задачи повышения эффективности работы электрооборудования этих механизмов Доля подкачивающих насосных станций (ПНС) в современных оросительных системах составляет 90-95 % от общего количества насосных станций на системе, а их энергопотребление достигает (70-80)% общего энергопотребления системы Известно достаточно эффективное решение проблемы энергосбережения за счет применения регулируемых электроприводов (РЭП) Существующие разработки, связанные с применением РЭП касались в основном систем промышленного и коммунального водоснабжения Наиболее известны работы Онищенко Г Б, Лезнова Б С , Поздеева А Д , Попова В С , Контаутаса Р К , Рыбицкого Л С Острирова В Н, Зюзева А М и др К сожалению, в этих работах не отражена специфика работы закрытых оросительных систем (ЗОС) Работы, рассматривающие применение РЭП в оросительных системах водоснабжения велись Субботиным М А Евдокимовым Б Ф , Маранцем Е А , Дмитриенко Ю А и другими Однако в этих работах рассматривались в основном способы повышения эффективности отдельных узлов систем водоподачи Взаимное влияние отдельных элементов водоподачи друг на друга учитывалось при этом только в статических режимах работы Кроме того существующие способы управления, основанные на предварительном расчете и последующем задании режимов водоподачи, не способны обеспечить качественное регулирование с учетом динамических процессов в напорных сетях Существенным элементом, влияющим на

эффективность систем водоподачи, являются напорные трубопроводы Аварии, возникающие на магистральном трубопроводе, приводят не только к необходимости проведения восстановительных работ, но и прямым потерям урожая за счет вытаптывания, а также косвенным потерям за счет недополива Вопросам изучения движения жидкости в напорных трубопроводах посвящены работы Мошнина Л Ф , Вишневского К П, Рожкова А Н , Рожнова В А и других авторов Среди работ зарубежных авторов следует отметить работы Б Болмана, Д Салимбени, С Сана, Д Фокса, Р Хилла и других Вопросам технологии работы закрытых оросительных систем посвящены работы ряда авторов, среди которых Бочкарев Я В Авдеев А И Ганкин М Э , Коваленко Б Г , Маковский Э Э , Закусилов Н А , Крушель Е Г Чалый Б И , Шевченко А В и другие

Основным элементом закрытых оросительных систем, определяющим качественную и количественные стороны водоподачи являются подкачивающие насосные станции Насосные станции являются энергоемкими инженерными сооружениями от эффективности которых зависят удельные затраты на единицу сельскохозяйственной продукции Следовательно, эта проблема, кроме технико-экономических аспектов, имеет важное социальное значение Поэтому задача разработки и развития эффективных способов управления режимами водоподачи ПНС оросительных систем является весьма актуальной В работе учтены результаты исследований ученых и специалистов, работавших в области коммунального, промышленного и сельскохозяйственного водоснабжения Целью диссертационной работы является разработка способов и устройств управления системой водоподачи обеспечивающей устойчивую и экономичную работу комплекса насосного, гидромеханического, электротехнического оборудования в системе "ПНС - напорная сеть - потребители" Достижение поставленной цели потребовало 1 Классифицировать технологические режимы оросительных насосных станций, определить границы существования режимов и условия взаимного

перехода одного режима в другой Сформулировать, систематизировать и научно обосновать технические требования к технологическим режимам работы и к ПНС в целом, как объекту управления

2 Разработать математическое описание модели центробежного насоса, характеризующее его поведение в динамических режимах работы

3 Разработать математическую модель насосной станции, поливных устройств (поливные гидранты, дождевальные машины), напорного трубопровода и другого гидромеханического оборудования для получения качественной и количественной оценки статических и динамических процессов подачи воды

4 Разработать энерго и ресурсосберегающие способы и системы управления насосными станциями, работающими на закрытую оросительную сеть

5 Формализовать условия существования различных режимов работы насосных установок и описать условия перехода одного режима в другой с соблюдением минимально возможного энергопотребления

6 Исследовать разработанные способы и устройства управления системой водоподачи на математических моделях и в натурных условиях

Методика проведения исследований. Теоретические выводы работы основываются на использовании теории импульсных систем и классической гидравлики с использованием дифференциальных уравнений В работе используются имитационное моделирование на цифровых и аналоговых ЭВМ Экспериментальные исследования проводились в производственных условиях на действующих насосных станциях оросительных систем и дублировались на математической модели На моделях изучались режимы водоподачи, которые в производственных условиях воспроизвести затруднительно или невозможно При изучении гидромеханических процессов в работе применены системы относительных величин, приведенных к базисным величинам, характеризующим работу насоса в номинальном режиме

Научная новизна

1. Разработаны и сформулированы технические требования к технологическим режимам работы и к насосной станции как объекту управления, основанные на теоретических и экспериментальных исследованиях ЗОС.

2. Разработана математическая модель центробежного насоса на основе его эквивалентной схемы замещения, представленной в виде идеального и фиктивного насосов, сидящих на одном валу, подчиняющихся законам гидравлического и кинематического подобия и имеющих две постоянные времени - механическую и гидравлическую. Такое представление реального насоса позволяет дать более корректное описание процессов преобразования энергии в центробежных насосах, необходимое для создания энерго и ресурсосберегающих технологий водоподачи.

3. Разработан метод расчета напорной оросительной сети, основанный на представлении ее, совокупностью однородных однониточных участков трубопровода, упругость и потери в которых равны соответствующим значениям реальной напорной сети. Получено математическое описание расчетных участков эквивалентного напорного трубопровода.

4. Разработаны энерго - и ресурсосберегающие способы и системы управления насосными станциями, с использованием плавающего значения уставки давления на выходе ПНС (в зависимости от количества и места подключения потребителей), а также сигнала производной давления по времени в качестве корректирующего параметра. Кроме того в системе предусмотрено перераспределение нагрузки между параллельно работающими насосными агрегатами.

5. Разработана математическая модель энергосберегающей системы водоподачи, состоящая из моделей: насосной станции, водовоздушного резервуара напорного трубопровода и поливных устройств, позволяющая управлять процессом водоподачи в реальном масштабе времени.

Достоверность основных теоретических положений и выводов подтверждена их совпадением с экспериментальными исследованиями и эксплуатационными наблюдениями проведенными на действующих оросительных системах Практическая ценность.

1 Разработаны и созданы объектно ориентированные устройства управления приводным двигателем насосного агрегата, обеспечивающие улучшенные энергетические характеристики, плавный пуск, регулирование и измерение скорости вращения приводного двигателя, и плавный останов (типа СТУНА, СУАТ и др)

2 Разработаны методические материалы по энергосбережению на подкачивающих насосных станциях, работающих на закрытую оросительную сеть в составе систем машинного орошения Методические материалы вошли в состав Пособия к временным строитечьным нормам ВСН-33 2 2 12-87 "Обеспечение водо - и энергосберегающей технологии подкачивающих насосных станций, работающих на закрытую оросительную сеть"

3 Разработаны способы повышения эффективности водоподачи, вошедшие в Инструкции по эксплуатации насосных станций оросительных систем

4 Предложена методика определения момента трогания насоса для оценки качества его ремонта на основе разработанного математического описания механической характеристики насосного агрегата

5 Разработана методика минимизации энергопотребления параллельно работающих насосов, имеющих экстремальные зависимости мощности от подачи Реализация результатов работы. Результаты работы использованы и продолжают использоваться при разработке и проектировании систем водоподачи оросительных систем предприятиями ОАО "Водстрой" (г Москва), ПСФ "Саратовмелиоводстрой" (г Саратов), ОАО "Волгоградводсервис" (г Волгоград) Разработанные методические материалы "Энергосбережение на подкачивающих

насосных станциях (ПНС), работающих в составе дождевальных комплексов (ДК)" вошли в Пособие к ВСН - 33.2.2.12-87 "Обеспечение водо и энергосберегающей технологии подкачивающих насосных станций, работающих на закрытую сеть" (изданных ЗАО Инженерный научно-производственный Центр "Союзводпроект") и используются предприятиями отрасли. Техническое перевооружение канализационной насосной станции некоммерческого партнерства "Турейка" (г.Нарофоминск) выполнено с использованием материалов диссертационной работы.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Энерго и ресурсосберегающие способы и системы управления насосной станцией с плавающим значением уставки давления в напорном коллекторе ПНС, использованием сигнала производной от давления по времени в качестве корректирующего при изменении подачи и перераспределения нагрузки между параллельно работающими насосными агрегатами, а также результаты теоретических и экспериментальных исследований этих способов и систем.

2. Математическая модель центробежного насоса, полученная на основе его эквивалентной схемы замещения и представлена в виде идеального и фиктивного насоса, имеющая две постоянные времени и учитывающая поведение насосного агрегата в статических и динамических режимах работы.

3. Метод расчета напорного трубопровода, основанный на представлении его эквивалентным трубопроводом, состоящим из совокупности однородных однониточных трубопроводов и их математическое описание.

4. Математическая модель энергосберегающей системы водоподачи, состоящая из моделей: насосной станции, водовоздушного резервуара, напорного трубопровода и поливных устройств.

5. Алгоритм управления режимами работы насосной станции закрытой оросительной системы водоподачи.

Апробация работы. Основные результаты и научные положения диссертации докладывались и обсуждались на

4-ой научно-производственной конференции по проектированию, строительству и эксплуатации оросительных систем в Поволжье Волгоград, 1980 г, республиканской научно-технической конференции "Состояние и перспективы технических наук Киргизии Секция физико-технические проблемы энергетики" Фрунзе, 1980 г, всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация гидромелиоративных систем" Фрунзе, 1981 г, всесоюзный научно-технический семинар "Автоматизация управления мелиоративными системами" Москва, 1983 г, всесоюзной научно-технической конференции Совершенствование автоматизации оросительных систем М 1987 г, МВТУ им Баумана 2004 г , научно-технический совет ФГУП "ВОДГЕО", Москва, 2004 г

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 25 печатных трудах, из которых 10 статей, 5 докладов на конференциях, 4 авторских свидетельства СССР и 6 патентов РФ на изобретения

Структура и объем работы . Диссертационная работа состоит из введения, пяти пав, заключения, списка литераторы из 71 наименования и приложения Ее содержание изложено на 188 страницах машинописного текста, включая 39 рисунков

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена общая характеристика диссертационной работы -обоснована актуальность, определена цель отражены научная новизна и практическая ценность описана структура работы

В первой паве проведен анализ совместной работы насосных станций и напорных сетей В результате выявлено, что напорные сети работают с избыточным дав пением Показано, что стабилизация давления на входе потребителей - дождевальных машин - (ДМ) является главным условием

нормального функционирования ДМ и основным требованием, предъявляемым к системе водоподачи. Это положение справедливо как для одиночного потребителя, так и для группы потребителей, питающихся от одной ПНС с учетом потерь по длине трубопровода, что видно из выражения:

н„с = ням+ нг+ рей, (1)

где: - давление на входе напорной сети (на выходе ПНС) - давление необходимое для нормальной работы

одиночного потребителя (дождевальной машины, дм);

Н г - разность геодезических высот ПНС и потребителя;

Я - суммарное сопротивление напорного трубопровода от насосной станции до дождевальной машины, определяемое его диаметром, длиной, шероховатостью стенок; - расход одного потребителя (дождевальной машины);

п - число одновременно действующих дождевальных машин.

Выражение (1) определяет давление, которое в должна создавать насосная станция по мере изменения расхода сети (рис. 1).

В напорной системе имеются две физические величины, характеризующие протекание процесса водоподачи: расход и давление, именуемые в дальнейшем основными гидравлическими параметрами. Остальные величины, поддающиеся измерению и контролю, являются по отношению к водоподаче, второстепенными. Основные параметры связаны между собой и, изменить какой-либо из них, не затрагивая второй, произвольно нельзя. Управлять основными параметрами, т.е. осуществить целенаправленное их изменение, возможно только изменением характеристики насосной станции. Определение регулируемой величины вытекает из основного требования к ПНС. Согласно которому, регулируемой величиной в

Рисунок 1 Характеристики напорной сети и ПНС Н —давление на гидрантах дождевальных машин, II, - падение давления на преодоление разности геодезических высот между дождевальной машиной и ПНС, К,,, - потери давления на преодоление динамического сопротивления сети

системе водоподачи является давление (напор) на напорном коллекторе насосной установки (станции)

В главе 1 также проанализированы возможные структуры системы управления ПНС (рис 2) построенные на различных принципах регулирования Показаны преимущества и недостатки регулирования по возмещению и по отклонению В результате анализа предпочтение отдано принципу регулирования по отклонению

Выполнена классификация способов управления подачей ПНС (рис 3) Обосновано разбиение технологического процесса водоподачи на ряд технологических режимов работы станции имеющих свои границы и условия перехода Сформулированы технические требования к каждому режиму и определены границы их существования Разработаны и систематизированы комплексные технические требования к ПНС как объекту управления Во второй главе исследованы особенности преобразования энергии в центробежном насосе и выходные характеристики основных элементов системы водоподачи При проведении исслелований выявлено отсутствие однозначной зависимости выходных параметров насоса (Н и О) от параметров потока воды внутри корпуса насоса Эта зависимость нарушается из-за явления циркуляции, удара и вихреобразования, имеющих место в процессе преобразования механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию движущегося потока В результате установлено некоторое несоответствие выходных параметров насоса (Н и Q) и частоты вращения рабочего колеса насоса Особенно ярко это проявляется при пуске насоса в работу (рис 4) Это вызвано взаимным влиянием отдельных физических факторов и элементов конструкции насоса друг на друга (влияние толщины лопаток рабочего колеса насоса на сужение выходного отверстия рабочего колеса процессы связанные с возникновением циркуляции вихреобразования и удара) Поэтому подача и напор реального насоса существенно отличаются от теоретического В данной

I Датчик 1 напора

Рисунок 2. Возможные структуры системуправления ПНС

СПОСОБЫ УПРАВЛЕНИЯ ПОДАЧЕИ ПОДКАЧИВАЮЩИХ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ

Рисунок 3. Способы управления подачей подкачивающих насосных станций.

Рисунок 4. Пусковые характеристики насосного агрегата

Р — мощность двигателя, а> — частота вращения, Н— давление на выходе насоса,

Н, — расчетное давление

работе, для изучения процесса преобразования энергии в насосе предлагается электрическая схема замещения насосного агрегата (рис.5), с помощью, которой создана расчетная модель центробежного насоса. Модель представлена системой двух насосов, идеального и фиктивного, сидящих на одном валу, подчиняющихся законам подобия, но отличающихся выходными параметрами. Ниже приводится математическое описание зависимостей, характеризующих работу насоса и полученные с использованием схемы замещения.

Выходная гидромеханическая характеристика реального насоса в функции от д и со в относительных единицах, описывается уравнением:

(2)

где: - приведенный напор холостого хода насосного агрегата;

Ь - коэффициент, характеризующий линейную зависимость между напором и подачей насосного агрегата, зависит от соотношения конструктивных параметров рабочего колеса. гн - коэффициент, характеризующий квадратичную зависимость между напором и подачей, имеет зависимость от соотношения конструктивных параметров и определяет характер потерь в насосе.

Приведенное уравнение справедливо при , где -

безразмерная частота вращения, при которой скоростной напор, развиваемый теоретическим насосом, уравновешивается потерями напора в реальном насосе. Иными словами есть частота вращения нулевой подачи насоса. В выражении (2) два первых члена определяют процесс передачи "полезной" энергии жидкости, а третий член определяет суммарные потери центробежного насоса, пропорциональные квадрату подачи.

Зависимость выходной мощности гидравлического потока с учетом всех перечисленных ранее допущений и принятой модели имеет вид

Рисунок 5. Схема замещения центробежного насоса

Ьнас.Янас - давление и подача центробежного насоса; Як - расход во всасывающем патрубке насоса; Чцирк ,Чут - составляющие фиктивной подачи насоса-циркуляционная и утечек; Гкзад- сопротивление задвижки на всасывающем патрубке; - сопротивление циркуляционного контура; ГуТ - сопротивление контура утечек; 1цасДцирк - линии задержки улитки насоса и циркуляционного контура центробежного насоса; Гнп зад - сопротивление напорной задвижки.

(3)

где:

Рвых - выходная мощность гидравлического потока; р0 - мощность холостого хода насоса;

- коэффициенты, характеризующие зависимость мощности от д им Выполненные теоретические и натурные исследования на насосных станциях в совокупности с принятой моделью и схемой замещения позволили предложить методику вывода механической характеристики центробежного насоса, изложенной в главе 2 диссертации. В результате описание механической характеристики центробежного насоса получим выражением вида

ц = ц1р -хсо + уоГ (4)

где: - приведенный вращающий момент на валу центробежного насоса, создаваемый приводным электродвигателем, Ц,,, - приведенный момент трогания насосного агрегата,

х, у - коэффициенты пропорциональности, учитывающие характер зависимости момента и частоты вращения. Экспериментальные исследования, с учетом физических процессов протекающих в корпусе насоса, а также принятой модели и схемы замещения насосного агрегата позволили представить динамическую характеристику насосного агрегата с учетом переходных процессов в нем в безразмерном виде:

Рвы* =Ро®3 +СС02Ч+(1шЧг,

ь, ~г~г„я!

Т — + г = Ьсоя + Ь0ш

(11

при я > О

(5)

dt

где: Г(о)- функция управления частотой вращения рабочего колеса насоса;

z — составляющая динамической характеристики насоса;

Ти - постоянная времени переходных процессов в рабочем колесе насоса;

- постоянная времени вращающихся маховых масс насосного агрегата. Подтверждением корректности приведенного математического описания

ТН

насоса является величина 1 , полученная из картины переходных процессов в сети приведенной на рис. 4.

Из приведенного анализа и в соответствии с (2), следует, что суммарная статическая, гидромеханическая характеристика ПНС, укомплектованной идентичными п - параллельно работающими и одинаково регулируемыми насосными агрегатами, описывается выражением вида:

где п - количество одновременно работающих насосов.

В главе 2 диссертации приведены аналитические описания гидромеханической характеристики и суммарной потребляемой мощности станции для различных вариантов ее комплектования.

В третьей главе рассмотрены вопросы математического моделирования основных элементов системы водоподачи. Режим работы трубопроводов напорной сети - квазистационарный, с резкими переходами из одного стационарного состояния в другое. При таких режимах работы, оценку качества процесса

(6)

сложной реальной сети можно заменить оценкой качества процесса в эквивалентной сети. Для этой цели введено понятие "однородного однониточного трубопровода (ООТ)", под которым понимается участок трубопровода одинакового сечения по всей длине и выполненного из однотипных труб. Такое предположение позволяет выполнить преобразование реального трубопровода к эквивалентному с потребителями, подключенными в его граничных сечениях, имеющего упругость и потери, равные упругости и потерям преобразуемой напорной сети.

Таким образом, описание напорной системы с реальным трубопроводом сводится к описанию напорной системы, состоящей из ПНС, работающей на эквивалентный ООТ с потребителями на его границах:

Насосная станция 4(1) 1 -1-► —► ч,.2(0 к,гтр 2

' 1Л "

Рис. 6. Модель системы водоподачи с ООТ 1,2 - границы трубопровода длиной 1; к, - жесткость и сопротивление трубопровода; q(t) - производительность насосной станции ;

- расходы в начале и конце трубопровода;

- транспортируемый расход по трубопроводу.

Для того чтобы в энергетическом отношении трубопроводы были идентичными, сопротивление трубопровода неизменно и устанавливается

равным сопротивлению реальной сети. Для получения ясного и четкого представления о реальных процессах, протекающих в напорном трубопроводе при регулировании технологических параметров, необходимо получить

зависимости, связывающие регулируемые параметры с другими технологическими параметрами системы Ниже приведено математическое описание участка напорной сети с учетом принятых для теории гидроудара допущений Математическое описание ООТ может быть представлено в виде системы дифференциальных уравнений введенных Н Е Жуковским, которые, имеют вид

(7)

где: х - расстояние по оси трубопровода (м); 1 - текущее время (с); Н - пьезометрический напор (м); Q - расход (м 3/с);

g - ускорение силы тяжести (9,81 м/с2); а - скорость распространения ударной волны (м/с); 8 - площадь поперечного сечения трубопровода (м2);

- гидравлический уклон трубопровода (отношение потерь напора на участке в один метр к длине этого участка); ®о'- удельное гидравлическое сопротивление участка трубопровода (с2/м6); Для удобства и наглядности решения с помощью базисных величин и связывающих новые переменные со старыми соотношением

Ь = Н/Н6; Ч = 0/0б, приводим систему уравнений (7) к безразмерному виду. В результате последовательного решения системы дифференциальных уравнений (7), получено выражение для изображений переменных в конце трубопровода в

функции изображений переменных действующих в его начале Далее для получения описания участка ООТ в соответствии с принятой гипотезой выполнен ряд преобразований и получено окончательное решение с использованием транспортного запаздывания в действительных переменных Для ламинарного течения воды в трубопроводе, описание участка трубопровода имеет вид

(8)

Для получения аналогичных уравнений для турбулентного движения жидкости пропорциональные потери давления в трубопроводе заменены квадратичными В результате получено описание расчетного участка трубопровода в виде

Н(и)+ кч(и) = Ь(<М - т)+ [(к - г, )ч(<М - - х)- ЬГ((М - т]

Ь(о,0-кч(О,0= Н(М - х)-[(к - г)ч(М - т)]ц(Ц - х)+ 1.Г(М - т)

(9)

В четвертой главе исследованы вопросы энерго и ресурсосбережения при работе ПНС на закрытую оросительную сеть В соответствии с требованиями, сформулированными в главе 1, для обеспечения энерго и ресурсосбережения должны быть выполнены следующие условия

1 Снижено избыточное давление в напорном трубопроводе

2 Снижено энергопотребление ПНС при заданных параметрах (давление и подача) на выходе станции

Задача снижения избыточного давления в напорном трубопроводе решается для двух случаев При известной комбинации и месте подключения одновременно действующих потребителей и для случая, когда количество и место подключения дождевальных машин неизвестно В первом случае управление

ПНС осуществляется по предварительно заданному давлению на выходе станции. Расчет уставки давления на выходе ПНС при этом производится в соответствии с количеством и местом подключения одновременно действующих дождевальных машин, требуемым давлением на их входе с учетом местных потерь и потерь давления по длине трубопровода Во втором случае вначале должна быть определена комбинация и место подключения ДМ по способу, изложенному в главе 4 диссертации, уставка давления на выходе ПНС рассчитывается, как и в первом случае. В соответствии с расчетом и известной комбинацией задается уставка давления на выходе ПНС и, таким образом, снижается избыточное давление в напорной сети Поскольку мощность, потребляемая двигателями насосных агрегатов пропорциональна произведению подачи и давлению, то снижение избыточного давления в напорном трубопроводе приводит к значительному уменьшению потребляемой электрической энергии Это основной способ экономии электрической энергии Кроме того экономический эффект достигается уменьшением утечек из трубопровода и снижением непроизводительных потерь воды в ДМ К эффекту от снижения давления в напорной сети следует отнести повышение надежности работы трубопроводной сети и арматуры, уменьшение амплитуды гидроудара, поскольку последняя также пропорциональна давлению в трубопроводе В соответствии с изложенным предложена последовательность действий, обеспечивающих снижение энергопотребления ПНС

1. С помощью регулируемых насосных агрегатов на выходе станции установить предварительно (для данной комбинации потребителей) рассчитанное значение давления

2 За счет перераспределения нагрузки между параллельно работающими насосными агрегатами, добиться возможного минимума энергопотребления для данного квазистатического режима Минимизация энергопотребления за счет перераспределения нагрузки основана на нелинейном характере зависимости

потребляемой мощности от подачи насосного агрегата. Для осуществления этого необходимо исследовать функцию суммарной мощности станции от подач одновременно работающих насосов на минимум и далее вычислить рабочие точки всех одновременно работающих насосных агрегатов. В главе 4 диссертации изложена методика минимизации энергопотребления при различных вариантах комплектования ПНС центробежными насосами. Ниже рассмотрена работа двух параллельно работающих однотипных регулируемых частотой вращения насосных агрегатов. Координаты рабочих точек насосов определяются исследованием выражения суммарной мощности ПНС на минимум относительно загрузки одного из агрегатов. Для этого берется производная выражения суммарной мощности ПНС по загрузке одного из агрегатов, к примеру, первого, то есть Эр 1] и приравнивается нулю. В результате получим

(10)

Решением уравнения (10) относительно ql , при известных параметрах И и д, находится точка экстремума функции (10) при которой обеспечивается минимальное энергопотребление двумя идентичными насосными агрегатами, работающими на общую напорную сеть. Зная определена подача второго насоса как:

42=4-41 (И)

Таким образом, известны обе рабочие точки насосов, которые однозначно определяют минимум энергопотребления насосной станции, для обеспечения заданных гидравлических параметров на выходе.

Выполненные исследования показывают, что для минимизации энергопотребления двух одинаковых насосов, работающих параллельно подача насосов, может быть неодинакова Ч, ^ Ч, Чтобы обеспечить такой режим работы при равенстве давлений обоих насосов, должно быть обеспечено индивидуальное регулирующее воздействие на каждый насосный агрегат (изменением частоты вращения насосов, прикрытием задвижек на напорных линиях насосов и т.д.). Такой вид регулирования характерен для насосных агрегатов, имеющих экстремальные зависимости мощности от подачи.

В пятой главе приведены результаты моделирования энерго и ресурсосберегающей системы водоподачи, построенной с использованием разработанных способов и устройств управления, и с учетом выполненных теоретических и экспериментальных исследований, приведенных автором в предыдущих главах Модель водоподачи включает в себя модель ПНС, оборудованной тремя основными нерегулируемыми, одним регулируемым и двумя бустерными насосными агрегатами, модели поливных устройств и других элементов, входящих в систему водоподачи. Модель системы водоподачи любой конфигурации строится с использованием моделей типовых узлов, входящих в состав рассматриваемой системы Энерго - и ресурсосбережение режимов водоподачи осуществляется путем минимизации давления на выходе ПНС, с учетом количества и места подключения одновременно работающих дождевальных установок, а также перераспределения нагрузки между параллельно работающими агрегатами. Для осуществления связи с напорной сетью, модель оснащена имитационным блоком вычисления параметров прямых волн, формируемых в системе водоподачи. Исходными данными для вычисления прямых волн служат параметры обратных волн, формируемые в имитационном

блоке Ядром системы управления ПНС является логическое устройство, обеспечивающее требуемую выходную характеристику станции путем включения или отключения нерегулируемых НА и управления режимом работы регулируемого НА Назначенный режим работы регулируемого НА должен обеспечиваться с помощью специального регулятора Режимы работы регулируемого насоса реализуются этим регулятором с помощью команд, формируемых логическим устройством, в котором реализован алгоритм управления (рис 7) режимами подачи ПНС Результаты моделирования работы системы водоподачи при наборе и сбросе нагрузки, (рис 8) в статическом и (рис 9) в динамическом режиме показывают, что система обеспечивает заданный технологический режим работы насосных установок

Режим энерго - и ресурсосбережения обеспечен за счет перераспределения нагрузки между параллельно работающими насосами На (рис 10) представлены графики перераспределения нагрузки между параллельно работающими регулируемым и нерегулируемым насосными агрегатами в процессе изменения режимов работы ПНС

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Созданы технологические основы построения режимов работы подкачивающих насосных станций на основе классификации способов и технологических режимов работы закрытых оросительных систем, в том числе разработаны и доведены до практического применения технические структуры управления и научно-обоснованные технические требования к системам управления режимами работы ПНС

2 Разработан метод расчета напорных оросительных систем, основанный на линеаризации уравнений воднового тракта и позволивший представить систему

Рисунок 7. Блок-схема алгоритма работы логического устройства управления ПНС

Рисунок 8. Набор и сброс нагрузки станции с одним регулируемым агрегатом:

<3С — суммарная подача станции — подача регулируемого насоса Нк — давление в коллектора станции 4, 5, 6......32 — номера гидрантов потребителей

Рисунок 9. Динамические характеристики ПНС с одним регулируемым насосом при

пешении на модели

Рисунок 10. Перераспределение нагрузки меяау регулируемыми и нерегулируемыми насосами:

а) — включение первого нерегулируемого насоса; (2Р — подача регулируемого насоса;

б) — отключение первого нерегулируемого насоса; С?ц — подача нерегулируемого насоса;

в) — включение второго нерегулируемого насоса; Нк — давление в коллекторе станции

г) — отключение второго нерегулируемого насоса;

водоподачи набором типовых узлов, для которых выполняются законы Кирхгофа.

3. Разработаны энерго и ресурсосберегающие способы, системы и устройства управления подкачивающими насосными станциями и насосными агрегатами, позволяющими получить значительную экономию оросительной влаги и потребляемой электрической энергии, улучшить условия эксплуатации, повысить надежность насосно-силового и другого гидромеханического оборудования, участвующего в процессе водоподачи.

4. Разработана математическая модель энергосберегающей системы водоподачи, на основе математических моделей насосных агрегатов, насосных станций, трубопровода и других элементов, входящих в систему водоподачи. Она позволяет вести расчет и управление процессом водоподачи оросительных систем в реальном масштабе времени. Результаты моделирования показали хорошую сходимость теоретических и практических результатов и подтвердили основные теоретические выводы, полученные автором.

5. Разработаны методические рекомендации, пособия по проектированию и эксплуатации энергосберегающих способов, систем и устройств управления насосными агрегатами и станциями закрытых оросительных систем, позволяющие повысить качество и конкурентоспособность проектных и внедренческих технических решений систем машинного орошения.

6. В результате реализации разработанных технических решений на оросительных системах водоподачи, экономический эффект составляет (20-25)% от сезонного потребления электроэнергии и на (60-70) % снижения порывов трубопровода, отнесенных к одной ПНС. Суммарный экономический эффект от внедрения предложений на одной ПНС составляет 565 000 (пятьсот шестьдесят пять тысяч) рублей.

Основные положения диссертации опубликованы в печатных работах:

1 Зоркин Е М Оценка у стойчивости системы "Насосный агрегат - напорная сеть - потребитель" М МГОУ-ХХ1-НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2003 №5-6 С 31-33

2 Зоркин Е М Измерение частоты вращения асинхронного двигателя М МГОУ-ХХ1-НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 2003 №3 С 31-33

3 Зоркин Е М Технические требования к насосным станциям водоподачи оросительных систем М Водоснабжение и санитарная техника 2004 №7 С 18-20

4 Ботуз С П , Зоркин Е М Синтез робастных алгоритмов диагностики состояния интеллектуальных систем- В кн Труды Четвертого международного симпозиума "Интеллектуальные системы" (1КТБЬ82000)/ Под ред проф

К А Пупкова-М Русаки 2000 С 106-107

5 Зоркин Е М Пути повышения потребительских качеств наукоемкой продукции на примере электропривода "Каскад ФАЗО"- В кн Материалы Первой Международной научно-технической конференции посвященной 90-летию академика В Н Челомея/Под ред Симонянца Р П -М МГТУ им Н Э Баумана, НПО Машиностроение 2004 С 338-340

6 Зоркин Е М, Фиш А М Сравнительный анализ способов стабилизации давления в напорном трубопроводе Сб науч тр ВНИИКА мелиорация Вопросы комплексной автоматизации мелиоративных систем Фрунзе 1979 № 50 С 82-89

7 Ильмер А Л, Фиш А М Зоркин Е М К вопросу о целесообразности дросселирования насосов подкачивающей насосной станции Сб науч статей Вопросы водного хозяйства // Планирование и управление водораспредетением Фрунзе, 1979 С 77-84

8 Зоркин Е М Подкачивающая насосная станция с плавным регулированием подачи // Тезисы докладов 4-ой научно-производственной конференции по проектированию, строительству и эксплуатации оросительных систем в Поволжье Волгоград 1980 С 45-46

9 Зоркин Е М К вопросу выбора мощности двигателя насосного агрегата в режиме стабилизации давления Республиканская на) чно-техническая конференция // Состояние и перспективы развития технических наук в Киргизии Секция физико-технические проблемы энергетики Фрунзе 1980 С 54-55

10 Зоркин ЕМ Подкачивающая насосная станция с пчавным регулированием давления Тезисы докчадов Всесоюзная научно-техническая конференция Автоматизация гидромелиоративных систем Фрунзе 1981 С 170-172

11 Зоркин Е М Тиристорное устройство управления насосным агрегатом (ТУУНА-500) Тезисы докладов Всесоюзный научно-технический семинар Автоматизация управления мечиоративными системами Москва 1983 С 13-14

12 3оркин Е М Анализ и обоснование системы импульсно-фазового управления для электроприводов с тиристорными регуляторами Сб науч статей Автоматизация водораспредечения и почива Фрунзе 1984 С 65-70 13 Зоркин Е М К опредечению мощности тиристорных регучируемых электроприводов с параметрическим управлением дчя центробежных насосных агрегатов Сб науч статей Автоматизированные системы водораспредечения полива и мечиоративного контрочя Фрунзе 1984 С 136-141

14 Зоркин Е М К вопросу оптимачьного управления подкачивающими насосными станциями Тезисы докчадов всесоюзной научно-технической конференции Совершенствование автоматизации оросительных систем М 1987 С 4-6

15 Зоркин Е М Оптимизация водораспредечения - резерв экономии энергии Мелиорация и водное хозяйство 1989 №8 С 44-45

16 Зоркин А М Ремпечь ГД Фиш А М Устройство управчения насосной станцией Авт свидетельство СССР № 928077 Б И, 1982 № 18

17 Зоркин АМ, Ремпель Г Д, Фиш А М Система автоматического управления насосной станцией дождевальных машин Авт свидетечьство СССР №1016564 Б И, 1983 №17

18 Зоркин AM, Ремпель ГД, Фиш A M Способ управления насосной станцией Авт свидетельство СССР № 1038601 Б И, 1983, №32

19 Зоркин ЕМ Авт свидетельство СССР № 1613693 Способ управления насосной станцией Б И , 1990 № 46

20 Зоркин Е М Устройство для управления углом отпирания вентилей Патент РФ № 1192062 Б И, 1985 №42

21 Зоркин Е М Способ измерения скорости вращения электродвигателя Патент РФ № 1290174 Б И, 1987 №6

22 Зоркин Е М Устройство для управления углом отпирания вентилей Патент РФ №1319181 Б И, 1987, №23

23 Зоркин Е М Способ управления электроприводом "Каскад ФАЗО" Патент РФ№1494189 Б И, 1989, №26

24 Зоркин Е М Устройство для управления углом отпирания Патент РФ №1686644 Б И, 1989 №31

25 Зоркин Е М Устройство для управления углом отпирания вентилей "Атир" Патент РФ№ 1769317 Б И, 1992, №38

ПМЦ АХУ филиал ОАО «РЖД» ул Новая Басманная, д 6 Зак 38 тир /ОО эй 2005г

íes i

Принятые сокращения

Содержание

Введение

Глава 1 Системы водоподачи, как объект управления

1.1 Основные технологические схемы

1.2 Теоретическая и реальная характеристики ПНС

1.3 Регулируемые величины и возмущающие воздействия

1.4 Принципы автоматического регулирования ПНС

1.5. Способы реализации регулирующих воздействий

1.6. Технические требования к ПНС как объекту управления

1.7. Выводы

Глава 2 Характеристики основных элементов системы водоподачи 2.1 Описание напорно - расходных характеристик насосных установок

2.2. Описание механической характеристики насоса

2.3. Ограничения, накладываемые на работу насоса

2.4. Уравнения переходных процессов в насосе

2.5. Определение необходимого ускорения электропривода при включении дождевальной машины

2.6. Гидравлические характеристики запорно-регулирующих органов

2.7. Оценка способов плавного регулирования подачи насосных агрегатов

2.8. Выводы

Глава 3 Математическое моделирование системы водоподачи

3.1. Приведение реального трубопровода к эквивалентному ООТ

3.2. Математическое описание ООТ

3.3. Выбор длины расчетного участка трубопровода

3.4. Математическая модель напорной сети

3.5. Математическая модель водоподающего узла

3.5.1. Уравнения водоподающего узла

3.5.2. Уравнения насосной станции

3.5.3. Модель водоподающего узла 116 3.6. Выводы

Глава 4 Оптимальное управление системой водоподачи 124 4.1. Описание объекта управления 124 4.2 Оптимизация режимов работы ПНС с регулируемыми насосными

4.2.1. Режим заполнения пустой или частично опорожненной напорной сети

4.2.2. Дежурный режим

4.2.3. Режим повышения давления в сети до рабочего уровня

4.2.4. Основной режим работы

4.2.5. Режим снижения напора в сети

4.3. Гидравлические и энергетические характеристики ПНС при регулировании угловой скорости рабочих колес нескольких насосных агрегатов одновременно

4.4. Выводы

Глава 5 Опытно - экспериментальное исследование режимов работы напорных оросительных систем

5.1. Модель напорной системы водоподачи

5.2. Построение системы управления ПНС

5.2.1. Режимы работы напорной оросительной системы

5.2.2. Особенности работы регулируемого Н.А. в режиме стабилизации давления в напорном коллекторе ПНС

5.3. Технологические требования к системе управления ПНС

5.4. Структурная схема системы управления

5.5. Результаты моделирования

5.6. Выводы

Развитие орошаемого земледелия неразрывно связано с дальнейшим совершенствованием систем машинного водозабора и водораспределения. Машинный комплекс (Рис. 1) представляет собой совокупность подкачивающей насосной станции (ПНС), пространственно распределенных потребителей и разветвленных напорных трубопроводов, соединяющих потребителя с источником водоподачи. Внедрение таких комплексов в производство с одной стороны способствует их автоматизации и с другой, автоматизация таких комплексов становится актуальнейшим вопросом экономичной и безаварийной эксплуатации. Это связано с тем, что человек в силу физических и психологических не в состоянии оперативно управлять технологическими процессами в таком комплексе. Основным элементом внутрихозяйственной оросительной сети являются дождевальные машины (ДМ). Характер нагрузки сети определяется типом и графиком работы ДМ. В настоящее время на практике используются ДМ непрерывного действия типа "Фрегат" и позиционного "Волжанка", "Днепр". График работы машин первого типа - непрерывный, второго - дискретный. Их производительность составляет от 20 до 100 л/с [46,48] в зависимости от типа и модификации. Оптимальные условия орошения и номинальный расход ДМ могут быть достигнуты только при поддержании давления на ее входе в строго ограниченных пределах. К этому следует добавить, что для самоходных ДМ типа "Фрегат", надежная работа гидропривода ходовой части зависит, главным образом, от стабильности давления на ее входе, что является необходимым условием нормальной работы исправного дождевального агрегата. Так, единичная нагрузка (дождевальная машина), в соответствии с паспортными данными, имеет водопотребление, достигающее 25 % (100 л/с) от подачи основного насоса, в то время как в системах коммунального водоснабжения единичная нагрузка составляет доли процента от подачи насоса. ф ** # д6=100л/с д7=90л/с Оз=80л/с О9=70л/с

Рисунок 1. Типичный пример системы машинной водоподачи мелиоративного назначения. л

ВВР - водо-воздупшый резервуар. - работающие дождевальные машины; Ф - неработающие дождевальные машины.

Эти системы характеризуется также крайне неравномерным графиком водопотребления, вплоть до того, что продолжительное время (до 6-8 часов) в системе водопотребление практически отсутствует.

ПНС в свою очередь являются основными элементами оросительных систем и определяют качественную и количественную стороны водоподачи. На современных оросительных системах доля ПНС при машинном водозаборе и водораспределении составляет 90% от общего количества насосных станций на системе. Возмущения в работу системы водоподачи вносятся не только нагрузкой, но и включением и отключением насосных агрегатов на ПНС. Так, при включении основных агрегатов на ПНС, давление в трубопроводе может скачком измениться на 10-20 % от максимального давления развиваемого насосом. Больше того, из-за отсутствия условий круглосуточной работы, возникает ежедневная необходимость в заполнении пустого или частично опорожненного трубопровода. Этот режим работы системы является наиболее опасным с точки зрения развития гидроударных явлений, приводящих нередко к порыву трубопровода. Поэтому предотвращение аварийных ситуаций, несущих не только прямые потери урожая, но и значительные материальные издержки, связанные устранением последствий аварии является одной из важнейших технологических задач. В этой связи целью диссертационной работы является разработка способов и устройств управления системой водоподачи, обеспечивающей устойчивую и экономичную работу комплекса технических средств в системе "ПНС - напорная сеть - потребители". Для достижения этой цели необходимо прежде всего обобщить и научно обосновать технические и технологические требования, предъявляемые к системам водоподачи мелиоративного назначения. Именно этим задачам и посвящена настоящая работа. С этой целью проанализированы работы посвященные анализу систем водоподачи коммунального (3, 7, 41, 44, 50, 52, 59, 67) и сельскохозяйственного водоснабжения (8, 9, 10, 45, 55, 56, 62, 63,) и общие первоисточники, касающиеся режимов работы насосов и трубопроводов (2, 4, 5,

11, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 61, 54, 66). Это позволило определить стратегическую линию и наметить ожидаемые научные результаты исследований. Полученные научные результаты можно разделить на группы по назначению:

1. Насосы: а) Разработана модель и эквивалентная электрическая схема замещения центробежного насосного агрегата. б) Разработана методика расчета механической характеристики насоса, позволившая уточнить ее математическое описание, характеризующее процесс преобразования энергии внутри корпуса насоса.

2. Трубопроводы: а) Выполнена линеаризация уравнений волнового тракта системы водоподачи, которая позволила заменить реальную напорную сеть эквивалентным однородным однониточным трубопроводом, упругость и потери в котором равны соответствующим значениям реальной напорной сети. Получено математическое описание расчетных участков эквивалентного трубопровода. б) Разработана методика представления систем водоподачи набором типовых узлов, для которых выполняются законы Кирхгофа. Формализовано их математическое и графическое представление.

3. Подкачивающие насосные станции: а) Разработаны способы и устройства экономичного управления насосной станцией, учитывающие количество и место подключения одновременно действующих потребителей и сигнал производной от давления по времени в качестве корректирующего сигнала, а также перераспределение нагрузки между параллельно работающими насосными агрегатами. б) Разработана математическая модель оптимальной системы водоподачи, состоящей из насосной станции, укомплектованной регулируемыми и нерегулируемыми насосами, напорного трубопровода и потребителей. в) Выполненные исследования позволили сформулировать научно-обоснованные технические и технологические требования к ПНС. Практическая ценность полученных результатов: а) Разработаны и доведены до практического применения технические структуры управления ПНС, основанные на использовании как прямых гидравлических, так и косвенных параметров управления. б) Классифицированы способы управления подачей и технологические режимы работы ПНС, разработаны рекомендации по их использованию. в) Разработана и освоена в производстве серия тиристорных станций управления насосным агрегатом с улучшенными энергетическими характеристиками, позволяющая плавно запускать, регулировать и измерять энергетические параметры приводного электродвигателя. с) Разработанные способы, устройства управления насосной станцией и насосными агрегатами внедрены в производственную практику и позволили уменьшить число порывов трубопровода на 70% и получить экономию электрической энергии в размере 25% годового энергопотребления.

Представление работы тематически может быть объединено в четыре блока: В первый блок входят работы, посвященные исследованию основных элементов систем водоподачи - насосных установок и запорно-регулирующей арматуры, используемых на ПНС.

Во второй блок входят работы посвященные разработке методики представления систем водоподачи набором типовых узлов, для которых выполняются законы Кирхгофа, а трубопроводная система представлена совокупностью однородных однониточных трубопроводов (ООТ).

В третий блок входят работы, посвященные оптимизации водоподачи в системе машинного орошения закрытых оросительных систем (ЗОС).

В четвертый блок входят работы, посвященные математическому моделированию процессов водоподачи для систем машинного орошения с учетом оптимизации процессов на основе теоретических и экспериментальных результатов полученных в ходе исследования.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В диссертации изложены результаты по созданию способов и устройств управления насосными станциями, работающими на закрытую оросительную сеть, обеспечивающие устойчивую и экономичную работу комплекса технических средств в системе "ПНС - напорная сеть - потребители". В том числе получены следующие научные и практические результаты:

1. Созданы технологические основы построения режимов работы подкачивающих насосных станций на основе классификации способов и технологических режимов работы закрытых оросительных систем, в том числе разработаны и доведены до практического применения технические структуры управления и научно-обоснованные технические требования к системам управления режимами работы ПНС.

2. Разработан метод расчета напорных оросительных систем, основанный на линеаризации уравнений волнового тракта и позволивший представить систему водоподачи набором типовых узлов, для которых выполняются законы Кирхгофа.

3. Разработаны энерго и ресурсосберегающие способы, системы и устройства управления подкачивающими насосными станциями и насосными агрегатами, позволяющими получить значительную экономию оросительной влаги и потребляемой электрической энергии, улучшить условия эксплуатации, повысить надежность насосно-силового и другого гидромеханического оборудования, участвующего в процессе водоподачи.

4. Разработана математическая модель энергосберегающей системы водоподачи, на основе математических моделей насосных агрегатов, насосных станций, трубопровода и других элементов, входящих в систему водоподачи. Она позволяет вести расчет и управление процессом водоподачи оросительных систем в реальном масштабе времени.

Результаты моделирования показали хорошую сходимость теоретических и практических результатов и подтвердили основные теоретические выводы, полученные автором.

5. Разработаны методические рекомендации, пособия по проектированию и эксплуатации энергосберегающих способов, систем и устройств управления насосными агрегатами и станциями закрытых оросительных систем, позволяющие повысить качество и конкурентоспособность проектных и внедренческих технических решений систем машинного орошения.

6. В результате реализации разработанных технических решений на оросительных системах водоподачи, экономический эффект составляет (20-25)% от сезонного потребления электроэнергии и на (60-70) % снижения порывов трубопровода, отнесенных к одной ПНС. Суммарный экономический эффект от внедрения предложений на одной ПНС составляет 565 ООО (пятьсот шестьдесят пять тысяч) рублей.

1. Автоматизация производства и промышленная электроника. М.: Советская энциклопедия, 1964. - 487 с.

2. Аронович Г.В., Картвеллишвили H.A., Любимцев Я.К. Гидравлический удар и уравнительные резервуары.- М.: Наука, 1968. 184 с.

3. Белозеров Н.П., Луговской М.В. Расчет систем водоснабжения с применением вычислительной техники. -М.: Колос, 1973.- с.

4. Борисенко КС. Горная механика. М.: 1962.

5. Викторов В.Г. Подобие и моделирование в гидромашинах. Учебное пособие по курсу. Теория лопастных машин.- М.: МЭИ, 1980. 90 с.

6. Выгодский Справочник по высшей математике.- М.: Наука, 1966. 870 с.

7. Гинзбург Я.Н. Оптимальное управление системой водораспределения. Механизация и автоматизация производства. 1971. № 10. С.

8. Дмитриенко Ю.А. Регулируемый электропривод насосных агрегатов., Кишинев.: Штиница. 1985. с.

9. Евдокимов Б.Ф. Исследование и разработка системы автоматического регулирования производительности насосной станции закрытой оросительной сети с применением асинхронного вентильного каскада. Автореф. дис. канд. техн. наук. М. 1978. 24 с.

10. Ю.Зац Л.И. Технологические основы и технические средства автоматизации и телемемеханизации объектов гидромелиоративных систем. Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. 1993. 43 с.

11. Зоркин Е.М. Технические требования к насосным станциям водоподачи оросительных систем М. Водоснабжение и санитарная техника. 2004. № 7.С 18-20.

12. Зоркин Е.М., А.М.Фиш. Сравнительный анализ способов стабилизации давления в напорном трубопроводе. Сб. науч. трудов ВНИИКА мелиорация. Вопросы комплексной автоматизации мелиоративных систем.Фрунзе. 1979.С82- 89

13. Зоркин Е.М. Подкачивающая насосная станция с плавным регулированием подачи. Тезисы докладов 4-ой научно-производственной конференции по проектированию, строительству и эксплуатации оросительных систем в Поволжье. Волгоград. 1980.45-46.

14. Зоркин Е.М. Подкачивающая насосная станция с плавным регулированием давления. Тезисы докладов Всесоюзная научно-техническая конференция. Автоматизация гидромелиоративных систем. Фрунзе. 1981. С 170-172.

15. Зоркин Е.М. Тиристорное устройство управления насосным агрегатом (ТУУНА-500).Тезисы докладов. Всесоюзный научно-технический семинар. Автоматизация управления мелиоративными системами. Москва, 1983. С 13-14.

16. Зоркин Е.М. Анализ и обоснование системы импульсно-фазового управления для электроприводов с тиристорными регуляторами. Сб. науч. статей Автоматизация водораспределения и полива. Фрунзе. 1984. С 65-70.

17. Зоркин Е.М. К вопросу оптимального управления подкачивающими насосными станциями. Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции. Совершенствование автоматизации оросительных систем. М. 1987. С 4-6.

18. Зоркин Е.М., Фиш A.M. Оптимизация водораспределения резерв экономии энергии. Мелиорация и водное хозяйство. №8. 1989. С 44-45.

19. Зоркин Е.М., Фиш A.M. Авт. свид. СССР № 620280. Способ управления шаговым двигателем. Б.И. 1978. №21 .

20. Зоркин Е.М., Фиш A.M., Ремпель Г.Д. Авт. свид. СССР № 1038601. Способ управления насосной станцией. Б.И. 1983. №32.

21. Байморуков A.M., Зоркин Е.М. Авторское свидетельство СССР № 1613693. Способ управления насосной станцией. Б.И. 1990. №46.

22. Арутюнов В.Г., Ботуз С.П., Зоркин Е.М., Фирсов C.B. Авт. свид. СССР1793190. Способ поверки многокомандных приборов активного контроля. Б.И. 1993. № 5.

23. Ботуз С.П., Зоркин Е.М. и др. Авт. свид. СССР № 1767984. Устройство для формирования релейного сигнала с опережающей характеристикой. Б.И. 1993. №3.

24. Зоркин Е.М. Патент РФ на изобретение № 1192062. Устройство для управления углом отпирания вентилей. Б.И. 1985. №42.

25. Зоркин Е.М., Шинянский A.B. Патент РФ на изобретение № 1290174. Способ измерения скорости вращения электродвигателя. Б. И. 1987. №6.

26. Зоркин Е.М. Патент РФ на изобретение № 1319181. Устройство для управления углом отпирания вентилей. Б. И. 1987. № 23.

27. Фиш A.M. Зоркин Е.М. Патент РФ на изобретение № 1494189. Способ управления электроприводом "Каскад ФАЗО". Б.И. 1989. №26.

28. Зоркин Е.М. Патент РФ на изобретение № 1686644. Устройство для управления углом отпирания. Б.И. 1989. №31.

29. Зоркин Е.М. Патент РФ на изобретение № 1769317. Устройство для управления углом отпирания вентилей "Атир". Б. И. 1992. №38.

30. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.

31. М JI.: Госэнергоиздат. 1960. с.

32. Ильин В.Г. Расчет совместной работы насосов, водопроводных сетей и резервуаров. Киев. Госстройиздат УССР. 1979. с.

33. Каталог насосов типа "Д". М.: 1984. 551с.

34. Каталог насосов Чехословацкого концерна "Сигма" Прага. 1983. 478 с.

35. Контаутас Р.К, Исследование и разработка методов регулирования систем городского водоснабжения. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1982. 23 с.

36. Кестер М. Автоматизация насосных станций. Перевод № 141/70. 1970. 38 с.

37. Корягин A.M. Широкозахватные дождевальные машины "Фрегат" и "Волжанка". Сб. трудов ВНИИТП. Коломна, 1974. С 16-25.

38. Кошляков Н.С. и др. Основные дифференциальные уравнения математической физики. М.: Физматгиз. 1962.

39. Краковец В.М., Никулин С.Н. Справочник оператора "Фрегат" и Волжанка. М.: Колос. 1976.82 с.

40. Кривченко Г.И. Гидравлические машины. М.: Энергия. 1978. 476 с.

41. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных установках. М.: ИК "Ягорба" Биоинформсервис. 1998. 180 с.

42. Ломакин A.A. "Центробежные и пропеллерные насосы". М., Л. 1950.

43. Маранец Е.А. Разработка и исследование замкнутого по давлению частотно -регулируемого электропривода насосных агрегатов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. М. 1983. 17с.

44. Николадзе Г.И., Сомов М.А., Водоснабжение., М., Стройиздат 1995.

45. Пак B.C. и Гейер В.Г. Рудничные и водоотливные установки. М. 1955. 268 с

46. Половец A.A. Опыт проектирования, строительства и эксплуатации подкачивающих насосных станций на закрытых оросительных системах. ЦБНТИ. Минводхоз СССР. М. 1975. № 14 С 8-15.

47. Попов Б. Строительство автоматических дождевальных станций в

48. Болгарии. Международный сельскохозяйственный журнал. М. 1976. № 6. С 21-30.

49. Прегер Е.А. Аналитическая зависимость между параметрами лопастных насосов. Научные труды ЛИСИ. 1955. № 20 С .

50. Проскура Г.Ф. Гидродинамика турбомашин. Киев.: Машгиз. 1954. 418 с.

51. Рыбицкий JI.C. Исследование тиристорного асинхронного электропривода насоса при дискретно ступенчатом регулировании. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Минск. 1980. 21 с.

52. Соколов М.М. Автоматизированный электропривод общепромышленных механизмов. М.: Энергия. 1976. 46 с.

53. Степанов А.И. Центробежные и осевые насосы. М.: ГНТИ машиностроительной литературы. 1960. 143 с.

54. Субботин М.А. Анализ регулируемых электроприводов для автоматизации насосных агрегатов. Сб. Мелиорация и водное хозяйство. Урожай. Киев. 1973, вып. 25. С 21-32.

55. Субботин М.А., Евдокимов Б.Ф., Венгренюк В.Г. Методические рекомендации по применению систем плавного автоматического регулирования производительности насосных станций, работающих на закрытую сеть. Киев. УкрНИИГиМ, 1976. 78 с.

56. Товстолес Фл. П. Гидравлика и насосы Ч III. JI-M.: ГОНТИ 1938,. 400 с.

57. Флоринский М.М., Рычагов В.В. Насосы и насосные станции. М.: Колос. 1967.456 с.

58. Фокс Д.А. Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах. М.: Энергоиздат. 1981. 186 с.

59. Хоружий П.Д. Расчет гидравлического взаимодействия водопроводных сооружений. Издательство при Львовском государственном университете издательского объединения . Вища школа. 1984. 151 с.

60. Цыпкин Я.З. Теория импульсных систем. Физматгиз. М.: 1958.

61. Чиликин М.Г., Соколов М.М., Терехов В.М., Шинянский А.В. Основыавтоматизированного электропривода. М.: Энергия. 1974. 478 с.

62. Чугуев P.P., Гидравлика. М.: 1982. 389 с.

63. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М.: 1984. 386 с.