Способ энергосбережения в системах водоснабжения

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации. Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл. Способ энергосбережения в системах водоснабжения заключается в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, при этом в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов. Создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора у всех потребителей, определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Выделяют в распределительной сети зоны c требуемым минимальным напором. Снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса из условия обеспечения требуемого минимального напора потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Повторяют этап снижения требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса из условий обеспечения требуемых минимальных напоров потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора на входе в зону и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Формируют множество пар значений затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса, множество дополнительных пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса. И определяют заданное значение минимального напора воды на выходе насоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации по критерию минимальной стоимости общих затрат за жизненный цикл и затрат на оплату электроэнергии.

Известен способ управления электродвигателем насоса водоснабжения, включающий замеры напоров в расчетных точках системы водоснабжения, введение замеренных значений напоров в модель системы и изменение подачи воды по результатам моделирования [SU 1260460, МПК Е03В 1/00, 1986 г.].

Для этого способа характерны следующие недостатки, ограничивающие его применение с целью оптимизации системы водоснабжения:

- высокие капитальные затраты, поскольку способ требует установки измерительных датчиков в нескольких точках объекта водоснабжения и дистанционной передачи их показаний в систему управления электропривода;

- низкая эффективность, поскольку результат работы зависит от адекватности модели конкретному объекту водоснабжения. Кроме того, при незначительном внесении изменений в систему требуется корректировка модели.

Наиболее близким аналогом к заявляемому способу служит «Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения», заключающийся в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, отличающийся тем, что измеряют расход воды и формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, находящейся в прямой зависимости от измеренного расхода воды. Имеются варианты развития, когда:

- переменную составляющую заданного значения напора формируют пропорционально измеренному расходу воды;

- коэффициент пропорциональности определяют как отношение (Нмакс* Нмин)/(Qмакс -Qмин), где Нмин - напор на выходе насоса, обеспечивающий комфортный напор в диктующей точке объекта при минимальном расходе воды, равном Qмин, Нмакс - напор на выходе насоса, обеспечивающий комфортный напор в диктующей точке объекта при максимальном расходе воды, равном Qмакс (см. патент РФ №2346114 (приоритет от 22.06.2007 г.) «Способ управления электродвигателем насоса водоснабжения»).

Для указанного способа характерны высокие затраты на эксплуатационное содержание за жизненный цикл, поскольку:

- им предусмотрено поддержание расчетного напора во всей распределительной сети водоснабжения, ориентируясь только на одну или несколько диктующих точек, как правило, расположенных в отдаленных зонах. При этом в других зонах напор может быть избыточным, что приведет к перерасходу электроэнергии;

- с его применением можно оптимизировать только затраты на оплату электроэнергии без учета других эксплуатационных затрат, например, на устранение аварий на сетях водоснабжения, которые зависят и от величины расчетного напора. По этой причине однопараметрическая оптимизация может привести к результату, когда затраты на оплату электроэнергии будут минимальны, а в целом, эксплуатационные затраты возрастут.

Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл известного способа.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе, заключающимся в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, в соответствии с настоящим способом:

- в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов,

а) создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора H0 воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей, i=1, 2, ..., n, и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии,

б) выделяют в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j = 1, 2, ..., k, где ,

в) снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H1 из условия обеспечения требуемого минимального напора p2 потребителей зоны j=2 и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за

жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j=1 с p2 до p1,

г) повторяют этап в), снижая требуемое значение минимальных напоров воды на выходе насоса до из условий обеспечения требуемых минимальных напоров pj+1 потребителей зоны j+1, и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pj+1 до pj, а зоны j-f с pj+1 до pj-1, где f=1, ..., j-1,

д) определяют требуемое значение минимального напора Hk воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора pk на входе в зону k и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pk до pj,

е) формируют множество u=k+1 пар значений затрат Cu на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, множество дополнительных u пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, где u=0, 1,..., k, определяют функции и , которые в точках H0, H1, …, Hk принимают значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, Ck и или равные этим значениям, а заданное значение минимального напора воды на выходе насоса определяют посредством определения напора H=max(Hэс, Hэл), при котором функции и принимают минимальные значения при и .

Имеется вариант развития, когда затраты на операционную деятельность принимают равными сумме, по меньшей мере, затрат на оплату электроэнергии и затрат на восстановление аварий в распределительной сети, при этом

где z - номер участка распределительной сети, z=1, 2, ..., m; K1, K2, Kз, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб; Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км; t - продолжительность жизненного цикла, год; Hu - напор воды на выходе из насоса, м.в.с.

Отличительными признаками заявляемого способа является следующее:

1. Применение в качестве насоса группы параллельно установленных насосов.

2. Создание гидравлической модели системы водоснабжения, включающей насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть.

3. Проведение гидравлического моделирования системы водоснабжения.

4. Определение требуемого значения минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей, i=l, 2, ..., n.

5. Определение затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии.

6. Выделение в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j= 1, 2, ..., k, где .

7. Снижение требуемого значения минимального напора воды на выходе насоса до H1 из условий обеспечения требуемого минимального напора p2 на входе в зону j=2.

8. Определение затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j=l с p2 до p1.

9. Снижение требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса до из условий обеспечения требуемых минимальных напоров pj+1 потребителей зоны j+1.

10. Определение затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pj+1 до pj, а зоны j-f с pj+1 до pj-f, где f=1, ..., j-1.

11. Определение требуемого значения минимального напора Hk воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора pk на входе в зону k.

12. Определение затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pk до pj.

13. Формирование множества k+1 пар значений затрат Cj на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hj воды на выходе насоса, где j=0, 1, ..., k.

14. Формирование множества u=k+1 пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса, где u=0, 1, ..., k.

15. Определение функции , которая в точках H0, H1, …, Hk принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, Ck или равные этим значениям.

16. Определение функции , которая в точках H0, H1, …, Hk принимает значения, как можно более близкие к значениям или равные этим значениям.

17. Определение заданного значения минимального напора воды на выходе насоса посредством определения напора H=max(Hэс, Hэл), при котором функции и принимают минимальные значения при и .

18. Определение затрат на операционную деятельность равными сумме, по меньшей мере, затрат на оплату электроэнергии и затрат на восстановление аварий в распределительной сети, при этом

где z - номер участка распределительной сети, z=1, 2, ..., m; K1, K2, K3, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб; Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км, t - продолжительность жизненного цикла, год; Hu - напор воды на выходе из насоса, м.в.с.

По сведениям, имеющимся у авторов, отличительные признаки 1-5 в литературе известны, а остальные - нет. Совместное их применение в заявляемом способе позволяет снизить затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, поскольку:

- им предусмотрено зонирование распределительной сети системы водоснабжения с поддержанием в каждой зоне минимально допустимого напора. Таким образом избегают переизбытка напора, что приведет к снижению расхода электроэнергии. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 1 - 4, 6 - 7, 9, 11;

- им предусмотрена оптимизация не только затрат на оплату электроэнергии, но и с учетом затрат на устранение аварий на сетях водоснабжения, которые зависят и от величины расчетного напора. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 5, 8, 10, 12-18. При этом затраты на оплату электроэнергии будут минимизированы до уровня, при котором в целом, эксплуатационные затраты не возрастут. Это достигается благодаря наличию отличительных признаков 13-16.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема системы водоснабжения, на которой может быть реализована предлагаемая система, на фиг. 2 - таблица с результатами определения на этапе гидравлическое моделирование системы водоснабжения за жизненный цикл t=10 лет следующих технолого-экономических параметров - давления на входе в насос, м.в.с, подачи насоса, м3/ч, коэффициент полезного действия (КПД) насоса, потребляемая мощность насоса Рнасоса, кВт, затраты на реконструкцию насоса, млн. руб., количество индивидуальных повысительных насосных станций (ИПНС), затраты на внедрение всех ИПНС, млн. руб., подача всех ИПНС, м3/ч, потребляемая мощность ИПНС Рипнс, кВт, общая потребляемая мощность Рнасосаипнс, кВт, количество аварий на распределительной сети, шт./10 лет, стоимость ликвидации аварий на распределительной сети за 10 лет Cjав, млн. руб., оплата электроэнергии за 10 лет Cjэл, млн. руб., на фиг. 3 - график с результатами формирования множества u=k+1 пар значений затрат Cu на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, множества дополнительных u пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, где u=0, 1, …, k, и определения функции и , которые в точках H0, H1, …, Hk принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, Ck и или равные этим значениям, и определения заданного значения минимального напора воды на выходе насоса посредством определения напора Н=max(Hэс, Hэл), при котором функции и принимают минимальные значения при и .

Осуществление изобретения.

Способ может быть реализован в системе водоснабжения, общий вид которой представлен на фиг. 1. Система водоснабжения включает в себя насос 1, представленный в виде группы 2 параллельно установленных насосов, систему трубопроводов 3, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов 4, присоединенных к выходу насоса 1 и подающих воду в распределительную сеть 5, на которой расположены потребители 6.

В процессе реализации способа на этапе а) создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос 1, систему трубопроводов 3, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов 4, присоединенных к выходу 1 насоса и подающих воду в распределительную сеть 5. Настоящим изобретением не исключаются различные варианты создания гидравлической модели, например, математической, реализуемой на компьютере с применением специальных программ, или натурной. Проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора Hc = 64 м.в.с. воды на выходе насоса 1 при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей 6, i=l, 2, …, n. При этом настоящим способом допускается применение различных методов формирования переменной составляющей напора, например:

- как в прототипе, пропорционально измеренному расходу воды;

- по суточному графику.

На фиг.1 в качестве примера приведена система водоснабжения, обслуживающая 32 потребителя, т.е. n=32. В этом режиме определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность. При этом затраты на инвестиционную деятельность включают в себя затраты на капитальное строительство, реконструкцию и определяются общепринятым способом по сметному расчету. Понятие сметный расчет доступно для понимания специалистами, т.к. определено согласно МДС 11-18.2005. В рассматриваемом примере затраты могут быть в общем случае равны сумме инвестиционных затрат на:

- реконструкцию насоса 1 (насосной станции);

- реконструкцию распределительной сети 5;

внедрение индивидуальной повысительной насосной станции/станций (ИПНС).

На этапе а) внедрение индивидуальной повысительной насосной станции/станций не требуется, поскольку в этом режиме требуемый минимальный напор hi обеспечивается у всех 32 потребителей, проводить реконструкцию распределительной сети 5 по результатам моделирования не целесообразно. Поэтому, в этом режиме затраты на инвестиционную деятельность равны затратам на реконструкцию насоса 1 (насосной станции) и включены в таблицу на фиг. 2, где =18 млн. руб.

Затраты на операционную деятельность в соответствии с настоящим изобретением равны сумме, по меньшей мере, затрат на оплату электроэнергии и затрат на восстановление аварий в распределительной сети. При этом

где z- номер участка распределительной сети, z=l, 2, …, m; K1, K2, K3, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб, Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); H0=64 м.в.с; Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км, t - продолжительность жизненного цикла, год. В рассматриваемом примере m=76, K1=5,6, K2=-0,7, K3=0,7, K4=7⋅10-5, K5=0,1389, K6=7,9259, t=10 лет.

Результаты расчета приведены в таблице на фиг.2. В ней же приведены результаты расчета затрат на оплату электроэнергии, вычисленные по известным зависимостям.

На этапе б) выделяют в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j=l, 2, …, k, где . На фиг. 1 приведен пример такого выделения k=4 зон. Первая зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 7) с требуемым минимальным напором на входе в зону p1' = 60 м.в.с. Вторая зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 8) с требуемым минимальным напором на входе в зону p2' = 40 м.в.с. Третья зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 9) с требуемым минимальным напором на входе в зону p3' = 25 м.в.с. Четвертая зона (на фиг. 1 обозначенная позицией 10) с требуемым минимальным напором на входе в зону p4' = 20 м.в.с.

На этапе в) снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H1 = 43 м.в.с. из условии обеспечения требуемого минимального напора p2 = 40 м.в.с. на входе в зону j=2, и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора с p2 = 40 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с. В этом режиме количество индивидуальных повысительных насосных станций равно 4, т.е. числу потребителей, находящихся в первой зоне. Затраты на их эксплуатационное содержание за жизненный цикл определяются аналогично затратам на эксплуатационное содержание насоса 1 за жизненный цикл. Результаты расчета по этому режиму приведены в таблице на фиг.2.

Далее (этап г) повторяют этап в), снижая требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H2 = 27 м.в.с., H3 = 21 м.в.с., из условий обеспечения требуемого минимального напора p3 = 25 м.в.с., p4 = 20 м.в.с. на входе в зону 3 и 4 соответственно, и определяют затраты C2, C3, на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, обеспечивающей повышение напора при минимальном напоре воды H2 = 27 м.в.с. с p3 = 25 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с., с p3 = 25 м.в.с. до p2 = 40 м.в.с., при минимальном напоре воды H3 = 21 м.в.с. с p4 = 20 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с., с p4 = 20 м.в.с. до p2 = 40 м.в.с., с p4 = 20 м.в.с. до p3 = 25 м.в.с.

На этапе д) определяют требуемое значение минимального напора H4 = 20 м.в.с. воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора p5 = 19 м.в.с. на входе в зону 4, и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей всех зон до требуемых значений при минимальном напоре воды H4 = 20 м.в.с. с p5 = 19 м.в.с. до p1 = 60 м.в.с., с p5 = 19 м.в.с. до p2 = 40 м.в.с., с p5 = 19 м.в.с. до p3 = 25 м.в.с., с p5 = 19 м.в.с. до p4 = 20 м.в.с.

Результаты расчета по этому режиму приведены в таблице на фиг. 2.

На этапе е) формируют множество k=5 пар значений затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл C0 = 38,43 млн. руб., C1 = 36,38 млн. руб., C2 = 37,2 млн. руб., C3 = 44,66 млн. руб., C4 = 63,21 млн. руб. и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров H0 = 64 м.в.с, H1 = 43 м.в.с., H2 = 27 м.в.с., H3 = 21 м.в.с., H4 = 20 м.в.с. воды на выходе насоса. Далее, определяют функцию , которая в точках H0, H1, …, H4 принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, C4 или равные этим значениям. Результаты этого этапа приведены в графическом виде на фиг. 3. Парные значения представлены на фиг. 3 позицией 11, а функция - позицией 12.

Кроме того, на этапе е) формируют множество дополнительных k=5 пар значений затрат на оплату электрической энергии за жизненный цикл = 11,82 млн. руб., = 9,42 млн. руб., С2эл = 7,66 млн. руб., С3эл = 7,72 млн. руб., С4эл = 8,37 млн. руб. и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров H0 = 64 м.в.с., H1 = 43 м.в.с., H2 = 27 м.в.с., H3 = 21 м.в.с., H4 = 20 м.в.с. воды на выходе насоса. Далее, определяют функцию , которая в точках H0, H1, …, H4 принимает значения, как можно более близкие к значениям C0, C1, …, C4 или равные этим значениям. Результаты этого этапа приведены в графическом виде на фиг. 3. Парные значения представлены на фиг. 3 позицией 13, а функция - позицией 14.

На завершающем этапе определяют заданное значение минимального напора воды на выходе насоса посредством определения напора H=max(Hэс, Hэл), при котором функции и принимают минимальные значения при и . На фиг. 3 приведен результат такой оценки, из которого видно, что оптимальным является минимальный напор H=max(Hэс, Hэл) max(43,27)=43 м.в.с.

Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию «промышленная применимость».

1. Способ энергосбережения в системах водоснабжения, заключающийся в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, отличающийся тем, что в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов,

а) создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора H0 воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора hi у всех n потребителей, i=l, 2, ..., n, и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии,

б) выделяют в распределительной сети k зон с требуемым минимальным напором pj на входе в j зону, j=1, 2, ..., k, где ,

в) снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса до H1 из условия обеспечения требуемого минимального напора p2 потребителей зоны j=2 и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j=1 с p2 до p1,

г) повторяют этап в, снижая требуемое значение минимальных напоров воды на выходе насоса до из условий обеспечения требуемых минимальных напоров потребителей зоны j+1, и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и - затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pj+1 до pj, а зоны j-f с pj+1 до pj-1, где f=l, ..., j-1,

д) определяют требуемое значение минимального напора Hk воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора pk на входе в зону k и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл, где и затраты на инвестиционную и операционную деятельность, включающие затраты на оплату электрической энергии, - затраты на эксплуатационное содержание индивидуальной повысительной насосной станции/станций за жизненный цикл, обеспечивающей повышение минимального напора потребителей зоны j с pk до pj,

е) формируют множество u=k+1 пар значений затрат Cu на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, множество дополнительных u пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров Hu воды на выходе насоса, где u=0, 1, ..., k, определяют функции и , которые в точках принимают значения, как можно более близкие к значениям и или равные этим значениям, а заданное значение минимального напора воды на выходе насоса определяют посредством определения напора Н=mах(), при котором функции и принимают минимальные значения при и .

2. Способ энергосбережения в системах водоснабжения по п. 1, отличающийся тем, что затраты на операционную деятельность принимают равными сумме, по меньшей мере, затрат на оплату электроэнергии и затрат на восстановление аварий в распределительной сети, при этом

где z - номер участка распределительной сети, z=1, 2, …, m; K1, K2, K3, K4, K5, K6 - эмпирические коэффициенты, зависящие от материала труб; Kи - коэффициент инфляции (коэффициент перехода от базовых цен к текущим); Dz - диаметр труб z-гo участка, мм; Lz - длина z-гo участка, км; t - продолжительность жизненного цикла, год; Hu - напор воды на выходе из насоса, м.в.с.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области энергосбережения, а именно к устройствам для утилизации тепловой энергии приточного и вытяжного воздуха в системах вентиляции. Целью настоящего изобретения является разработка централизованной системы рекуперации тепла, рассеянного на конструкции сооружения с возможностью утилизации избыточной тепловой энергии для водоподготовки в системе горячего водоснабжения.

Изобретение относится к системе и способу отбора тепловой энергии от отработанных (сбросных) вод. Способ отбора тепловой энергии от сбросных вод для нагрева или охлаждения здания, включающий следующие операции: подачу, в контуре сбросной воды, по линии отвода сточной воды к фильтрующему блоку в колонне забора сточной воды, расположенной в отдельном здании, части необработанной сточной воды, транспортируемой по канализационному коллектору, с захватыванием и удалением в части твердых фракций сточной воды; подачу профильтрованной сточной воды к первой стороне по меньшей мере одного теплообменника и последующую подачу использованной сточной воды, после отбора от нее тепловой энергии, в линию возврата использованной сточной воды со смыванием использованной сточной водой в канализационный коллектор ранее удаляемых крупных фракций, подачу, в основном контуре, рабочей среды, циркулирующей по другой стороне теплообменника, к испарителю или к компрессору теплового насоса в зависимости от выбранного операционного режима и подачу теплонесущей рабочей среды, циркулирующей в тепловом насосе, в накопительный бак дополнительного контура, а затем из бака теплопотребителю, причем теплообменник является кожухотрубчатым теплообменником.

Настоящее изобретение относится к способу циркуляции воды внутри трубопровода. В заявленном способе труба (110) введена в трубопровод (100) до передней стороны клапана (400), этим формируя двойной канал, и введенная труба (110) соединена с выходным отверстием (320) циркуляционного насоса (300) внутри трубопровода (180), и фланец (160), соединенный с трубопроводом (100), и фланец (360), соединенный с трубопроводом (180), закреплены болтами (140), и труба (120) введена в трубопровод (130) в накопитель горячей воды (200) котла и затем соединена с входным отверстием (330) насоса (300), и фланец (170), соединенный с трубопроводом (130), и фланец (370), соединенный с трубопроводом (180), закреплены болтами (150), и когда насос (300) эксплуатируется в автоматическом или ручном режиме по значению сигнала бойлера, вода циркулирует внутри трубопровода (130), трубопровода (180) и трубопровода (100), соединенного с накопителем горячей воды (200).

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплообменникам - утилизаторам тепла хозбытовых стоков и других тепловых отходов, и может использоваться в системах отопления и горячего водоснабжения индивидуальных жилых домов, производственных помещений, отдельных сооружений.

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для управления горячим водоснабжением жилых и административных зданий и сооружений. Заявлены способ и устройство регулирования температурного режима горячего водоснабжения.

Изобретение относится к технике горячего и холодного водоснабжения и теплоснабжения зданий. .

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в открытых системах промышленного горячего водоснабжения, оборудованных преимущественно паровыми котлами низкого и среднего давления.

Изобретение относится к установке для производства горячей хозяйственно-питьевой воды. .

Изобретение относится к устройству для распределения воды, содержащее водяной бак, содержащий нагревательное средство и термостат для нагрева воды в водяном баке и ее сохранения при температуре бака, при этом водяной бак содержит впускную трубу бака и выпускную трубу бака, причем впускная труба бака соединена с источником воды.

Изобретение относится к водоподъемным башенным установкам с насосными агрегатами. .

Изобретение относится к устройствам для забора жидкостей, в частности в железнодорожном транспорте. .

Изобретение относится к области тепловодоснабжения промышленных и жилых объектов. .

Изобретение относится к области водоснабжения и может быть использовано в фермерских хозяйствах, приусадебных участках, для автономного водоснабжения коттеджей, ферм с прилегающими поселками, для орошения садов, полей.

Изобретение относится к водоснабжению, в частности к способу управления насосной станцией, работающей на водонапорную сеть, и может быть использовано в водоснабжении.

Изобретение относится к области водоснабжения, в частности, к устройству систем управления водонапорными башнями (башен Рожновского). .

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано в насосных станциях с центробежными насосами. .

Изобретение относится к добыче подземных вод и мелиорации с помощью водозаборных скважин. .

Настоящее изобретение относится к клапанным конструкциям для воды и других текучих сред. Изобретение может применяться в санитарных и прочих установках, в которых в приборах применяется подача горячей и холодной воды. Изобретение позволяет осуществлять тепловую дезинфекцию таких приборов. Клапанная конструкция, имеющая первый и второй впуски для текучей среды и первый и второй выпуски для текучей среды, содержащая первый и второй клапаны, механически соединенные для синхронной работы друг с другом с возможностью переключения единственным действием между первой и второй конфигурациями потоков текучих сред, при этом первая конфигурация обеспечивает первый путь для первой текучей среды от первого впуска к первому выпуску и второй путь для второй текучей среды от второго впуска к второму выпуску, а вторая конфигурация обеспечивает пути для первой текучей среды от первого впуска к первому и второму выпускам, закрывая путь от второго впуска. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области систем водоснабжения и может быть использовано для их оптимизации. Задачей настоящего изобретения является снижение электропотребления и затрат на эксплуатационное содержание за жизненный цикл. Способ энергосбережения в системах водоснабжения заключается в том, что измеряют напор воды на выходе насоса, сравнивают измеренный напор с заданным значением и минимизируют отклонение измеряемого напора от заданного значения путем воздействия на частоту вращения электродвигателя насоса, при этом формируют заданное значение напора в виде суммы минимального напора и переменной составляющей, при этом в качестве насоса применяют группу параллельно установленных насосов. Создают гидравлическую модель системы водоснабжения, включающую насос, систему трубопроводов, подводящих воду к входу насоса, и систему трубопроводов, присоединенных к выходу насоса и подающих воду в распределительную сеть, проводят гидравлическое моделирование системы водоснабжения, определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения требуемого минимального напора у всех потребителей, определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Выделяют в распределительной сети зоны c требуемым минимальным напором. Снижают требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса из условия обеспечения требуемого минимального напора потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Повторяют этап снижения требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса из условий обеспечения требуемых минимальных напоров потребителей зоны и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Определяют требуемое значение минимального напора воды на выходе насоса при условии обеспечения минимального напора на входе в зону и определяют затраты на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл. Формируют множество пар значений затрат на эксплуатационное содержание системы водоснабжения за жизненный цикл и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса, множество дополнительных пар значений затрат на оплату электрической энергии и соответствующих им аргументов - требуемых значений минимальных напоров воды на выходе насоса. И определяют заданное значение минимального напора воды на выходе насоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх