Энергетика
УДК 62812
АНАЛИЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
Д.В. Толпаров, Ю.Н. Дементьев
Томский политехнический университет
Е-та!; 19у@е! три.ги
Произведена систематизация и сравнительный анализ схемных решений систем управления насосными станциями. Приведены
основные особенности при работе различных систем управления автоматизированных станций. Сформулированы критерии для
выбора эффективных конфигураций систем управления.
Введение
В современных условиях развития российской
экономики программы энергосбережения и рацио-
нального использования ресурсов начинают играть
ведущую роль в увеличении конкурентоспособно-
сти продукции отечественных производителей.
Снижение себестоимости любого изделия и повы-
шение его качества во многом становятся серьёз-
ными задачами для предприятий, работающих с
постоянным — дефицитом 
квалифицированного
персонала и ограниченными инвестициями. При
этом наблюдается устойчивый рост спроса на со-
временные энергоэффективные инструменты ин-
тенсификации и автоматизации технологических
процессов. Среди них можно выделить преобразо-
ватели частоты для управления асинхронными
электродвигателями.
На сегодняшний день массовое внедрение си-
стем частотного регулирования стало возможно
благодаря высоким показателям энергосбережения
на механизмах с переменным моментом. Прежде
всего, это центробежные насосы. Они являются ос-
новными механизмами первичных и вторичных
коммуникаций промышленных и бытовых объек-
тов. В этих областях давно уже пройден психологи-
ческий барьер внедрения нового оборудования.
Повсеместное использование преобразователей
частоты на насосном оборудовании показало суще-
ственное влияние множества особенностей техно-
логических систем и их эксплуатации на величину
получаемого эффекта [1]. Дополнительно функ-
циональные возможности преобразователей часто-
ты позволяют построить на их базе автоматизиро-
ванные системы управления насосными станция-
ми с повышенным эксплуатационным ресурсом.
Эти системы представляют особый интерес по
причине минимальных технологических требова-
ний 
к ним [1, 2].
Целью данной статьи является построение эф-
фективных структур систем управления насосных
станций. Для этого производится исследование
влияния основных технологических и эксплуата-
ционных факторов на работу совместного группо-
вого управления насосами. Дополнительно анали-
зируются современные технические решения си-
стем управления насосных станций и критерии их
выбора.
Принцип работы насосной станции
Технологическая схема с насосами зачастую яв-
ляется системой с переменными параметрами, ча-
ще всего расхода перекачиваемой жидкости. В свя-
зи с этим насосное оборудование должно обеспечи-
вать определённый расход перекачиваемых сред,
преодолевая гидравлические сопротивления систем
трубопроводов. При увеличении ширины полосы
требуемого расхода возможно использование групп
параллельно установленных насосов вместо одного
большого. В этом случае, подключая и отключая
необходимое количество насосов, можно обеспе-
чить требуемый уровень расхода в определённый
период времени. Это решение давно известно и
повсеместно используется практически на всех
предприятиях. Насосы при этом чаще работают в
зонах высокого гидравлического КПД, а система в
целом обладает большей надёжностью с позиции
резервирования. Такое групповое управление насо-
сами в структуре станций подверглось существен-
ному изменению в приводной части с появлением
современных преобразователей частоты.
Современная насосная станция — это группа
насосов и их система управления, работающая по
определённому закону в автоматическом режиме,
обладающая полным набором электрических и тех-
нологических защит. На рис. 1 приведён пример
функциональной схемы станции водоснабжения.
По ней можно рассмотреть принцип работы груп-
пового управления насосами. В основе автомати-
ческой работы лежит параллельная работа насосов
на единый выходной коллектор в функции техно-
логического параметра, в данном случае давления.
Все насосы в группе развивают одинаковый напор.
При изменении производительности системы по
отклонению измеряемой физической величины
производится автоматическое включение или от-
ключение дополнительных насосов. Количество
насосов в реальных системах варьируется от двух до
семи и определяется оптимумом между зоной
КПД, диапазоном расходов перекачиваемых сред,
затрат на систему управления, требуемой надежно-
стью и резервированием. Контур регулирования
технологического параметра построен на базе про-
порционально-интегрального (ПИ)-регулятора.
Особенность работы схемы насосных станций за-
ключается в том, что в момент включения или от-
ключения дополнительных насосов происходит
113