Оптимізація електроприводів насосних агрегатів систем водопостачання на основі частотного регулювання

Анотація

У статті досліджено питання підвищення енергоефективності насосних станцій шляхом модернізації їх електроприводів із застосуванням частотного та комбінованого регулювання. Актуальність проблеми обумовлена зростанням вартості енергоресурсів, підвищенням вимог до ефективності технологічних процесів, а також значною часткою електроенергії, що споживається насосним обладнанням у промисловості та комунальному господарстві. Обґрунтовано доцільність переходу від нерегульованих асинхронних електродвигунів до частотно-регульованих систем керування, що дозволяє адаптувати роботу насосів до змін водоспоживання, зменшити енергоспоживання, покращити стабільність тиску в мережі, продовжити термін служби обладнання, а також знизити витрати на технічне обслуговування та ремонт. У роботі наведено результати математичного моделювання режимів роботи насосної станції з урахуванням законів подібності та проведено аналіз добових графіків роботи для різних режимів керування. Підтверджено зниження питомої енергоємності при частотному регулюванні до 0,32 кВт·год/м³, а також ефективність комбінованої схеми керування на базі трьох насосних агрегатів, один з яких працює з частотним перетворювачем. Такий підхід забезпечив мінімальний показник питомої енергоємності – 0,06 кВт·год/м³, що відповідає до 60 % енергозбереження порівняно з традиційними схемами без регулювання. Дослідження підтвердило, що впровадження частотного та комбінованого регулювання дає змогу значно підвищити енергоефективність насосних установок в умовах змінного навантаження, зменшити гідравлічні удари, знизити пускові струми та підвищити надійність обладнання. Розроблені рекомендації можуть бути використані під час модернізації існуючих насосних станцій, планування інвестиційних проектів у сфері водопостачання, а також при впровадженні автоматизованих систем керування для промислових і муніципальних об’єктів.