Cercetări asupra pompării cu maşini hidraulice cu turaţie ... Thesis_Toma Daniel.pdf ·...

UNIVERSITATEA TEHNICĂ

“GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ,

GEODEZIE ŞI INGINERIA MEDIULUI

Doctorand,

Ing. TOMA DANIEL

CERCETĂRI ASUPRA POMPĂRII CU MAȘINI HIDRAULICE

CU TURAȚIE VARIABILĂ

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Conducător ştiinţific,

Prof. univ. dr. ing. JOSIF BARTHA

IAȘI, 2012

Cercetări asupra pompării cu maşini hidraulice cu turaţie variabilă Rezumat teză de doctorat

3

CUPRINS

INTRODUCERE 6-7

Cap. 1. MAŞINI HIDRAULICE 11-9

1.1. Transformări energetice. Maşini hidraulice 11-9

1.2. Clasificarea funcţională şi rolul generatoarelor hidraulice 13-9

1.2.1. Generatoare hidraulice 13-9

1.2.2. Transformatoare hidraulice 15---

1.3. Domeniile de utilizare ale maşinilor hidraulice 17-10

1.4. Importanţa maşinilor hidraulice acţionate la turaţie variabilă şi al

monitorizării parametrilor funcţional - energetici ai staţiilor de pompare

în vederea creşterii eficienţei energetice 21-10

Cap. 2. CARACTERISTICILE ŞI REGIMURILE DE FUNCŢIONARE ALE

TURBOPOMPELOR ŞI REŢELEI DE TRANSPORT A APEI 25-11

2.1. Mărimi caracteristice implicate în funcţionarea turbopompelor 25-11

2.1.1. Debitul 25----

2.1.2. Sarcina 26----

2.1.3. Puterea 28----

2.1.4. Randamentul 28----

2.1.5. Turaţia 29----

2.1.6. Rapiditatea 30----

2.2. Curbe caracteristice de funcţionare ale turbopompelor 30-11

2.2.1. Consideraţii generale 30-11

2.2.2. Modificarea performanţelor turbopompelor 32-11

2.3. Caracteristicile sistemelor hidraulice unifilare sub presiune 35-11

2.3.1. Caracteristicile pierderilor de sarcină 35-11

2.3.2. Caracterisitica reţelei de transport a apei 38-12

2.4. Funcţionarea turbopompelor în instalaţii 39-12

2.4.1. Regimurile de funcţionare ale ansamblului instalaţie de pompare - reţea 39-12

2.4.2. Indicatori de eficienţă energo - economică a pompării apei 43-12


4

Cap. 3. INSTALAŢIILE DE REGLARE ŞI SISTEMELE DE ACŢIONARE

ELECTRICĂ ALE TURBOPOMPELOR 45-13

3.1. Reglări bazate pe modificarea caracteristicii pierderilor de sarcină a

comunicaţiilor turbopompelor 45-13

3.1.1. Reglarea prin modificarea debitului curentului de lichid cu vana

de pe refulare 46-13

3.1.2. Reglarea prin derivarea curentului pompat 48----

3.2. Reglări bazate pe modificarea caracteristicii rezultante a instalaţiei de

pompare prin cuplarea în paralel a turbopompelor 51-14

3.3. Reglări bazate pe modificarea caracteristicii de sarcină a turbopompelor 55-15

3.3.1. Reglarea prin acţionarea la turaţie variabilă a turbopompelor 55-15

3.3.2. Reglarea prin modificarea unghiului de aşezare al palelor rotorice 60----

3.4. Reglarea prin funcţionarea intermitentă a agregatului de pompare şi

compensarea debitului 60----

3.5. Sisteme de acţionare electrică a turbopompelor 63-16

3.5.1. Consideraţii generale 63-16

3.5.2. Acţionarea electrică nereglabilă a turbopompelor 64----

3.5.3. Acţionarea electrică reglabilă a turbopompelor 64-16

3.6. Funcţionarea turbopompelor acţionate la turaţie variabilă 71-17

3.6.1. Aspecte energetice privind funcţionarea motorului asincron la turaţie

variabilă în cazul alimentării cu convertoare statice de frecvenţă 71-17

3.6.2. Randamentul motorului asincron şi al convertorului static de frecvenţă 72---

3.6.3. Metodă de determinare a randamentului general al grupului de

pompare convertor static de frecvenţă - motor asincron - turbopompă 72-17

Cap. 4. ANALIZA FUNCŢIONĂRII INSTALAŢIILOR DE POMPARE DIN

CADRUL SISTEMELOR DE ALIMENTARE CU APĂ, ECHIPATE CU

TURBOPOMPE ACŢIONATE LA TURAŢIE VARIABILĂ 89-24

4.1. Consideraţii generale 89-24

4.2. Modelarea funcţionării turbopompelor la turaţie constantă şi variabilă 90-24

4.2.1. Soft pentru pentru determinarea experimentală a caracteristicilor

funcţional - energetice ale turbopompelor din cadrul instalaţiilor

de pompare existente. Modelul matematic. Algoritmul de calcul 90-24


5

4.2.2. Soft pentru determinarea pierderilor de sarcină implicate în analiza

funcţionării turbopompelor. Modelul matematic. Algoritmul de calcul 92-25

4.2.3. Soft pentru determinarea regimurilor de funcţionare ale unei

instalaţii de pompare în diferite configuraţii de exploatare.

Modelul matematic. Algoritmul de calcul 97-25

4.3. Analiza funcţionării instalaţiilor de pompare prevăzute cu turbopompe

acţionate la turaţie variabilă. Studiu de caz: Staţia de pompare Chiriţa 99-26

4.3.1. Complexul de tratare a apei Chiriţa din cadrul sistemului de alimentare

a municipiului Iaşi 99-26

4.3.2. Descrierea funcţională şi tehnologică a SP Chiriţa 102-26

4.3.3. Determinarea caracteristicilor funcțional - energetice ale agregatelor

de pompare din cadrul instalației de pompare ORAȘ 110-27

4.3.4. Determinarea caracteristicilor hidraulice ale comunicaţiilor

agregatelor de pompare din cadrul instalaţiei de pompare ORAŞ 117-30

4.3.5. Determinarea regimurilor de funcţionare ale ansamblului

instalaţiei de pompare ORAŞ - reţea 118-30

4.3.6. Caracteristicile energo - economice ale pompării apei 124-32

4.3.7. Randamentele globale ale instalaţiei de pompare ORAŞ 127-33

4.3.8. Evidenţierea avantajului energetic al utilizării turaţiei variabile

în comparaţie cu reglarea debitului cu vana de pe comunicaţia de refulare136-35

4.4. Evaluarea oportunității introducerii acționării la turație variabilă a

turbopompelor în vederea îmbunătățirii eficienței energo - economice

a pompării. Studiu de caz: Stația de pompare Codrescu 139-36

4.4.1. Funcţionarea instalaţiei de pompare pe hidrofor. Modelul matematic 140---

4.4.2. Funcţionarea instalaţiei de pompare prin acţionarea la turaţie

variabilă a turbopompelor. Modelul matematic 141---

4.4.3. Evidenţierea avantajului energetic al acţionării la turaţie variabilă

a turbopompelor în comparaţie cu funcţionarea pe hidrofor 142-37

Cap. 5. MONITORIZAREA ŞI CONTROLUL STAŢIILOR DE POMPARE DIN

CADRUL SISTEMELOR DE ALIMENTARE CU APĂ 149-39

5.1. Consideraţii generale privind sistemul de monitorizare şi control al unei

staţii de pompare 149-39


6

5.2. Sistemul de monitorizare şi control al unei staţii de pompare.

Studiu de caz: Staţia de pompare Chiriţa 152-40

5.3. Analiza randamentului global al instalaţiilor de pompare şi a consumurilor

specifice de energie 167-44

Cap. 6. CONCLUZII ŞI CONTRIBUŢII 171-45

6.1. Concluzii 171-45

6.2. Contribuţii 175-48

BIBLIOGRAFIE 177-50

ANEXE 186---


7

INTRODUCERE

Prezenta lucrare se încadrează în problematica calităţii consumului de energie care este

apreciată cu ajutorul eficienţei energetice, definită prin creşterea efectului util obţinut prin

consumul unei forme de energie, pentru asigurarea unui serviciu la un consumator final.

Într-o economie din ce în ce mai globalizată, strategia energetică a unei ţări se realizează

în contextul evoluţiilor şi schimbărilor care au loc pe plan mondial. Una din provocările majore

pentru Uniunea Europeană se referă la modul în care se poate asigura securitatea energetică cu

energie competitivă şi „curată”, ţinând cont de limitarea schimbărilor climatice, escaladarea

cererii globale de energie şi de viitorul nesigur al accesului la resursele energetice.

Unul dintre obiectivele strategiei Uniunii Europene în privința combaterii schimbărilor

climatice este acela de reduce consumul de energie primară cu 20 %, care să se realizeze prin

îmbunătățirea eficienței energetice [Comisia Europeană, 2011]. Economia de energie obţinută

prin eficienţa energetică este resursa cea mai ieftină de energie şi cea mai avantajoasă pentru

mediu înconjurător, comparativ cu resursele de energie regenerabilă sau de combustibili fosili.

În cadrul acestei probleme globale, autorul s-a axat pe aspecte energetice care privesc

unele subsisteme ale industriei, respectiv instalaţiile de pompare.

Pornind de la marile posibilităţi ale acţionărilor cu turaţie variabilă, care urmăresc

reducerea consumurilor energetice, susţinute în prezent în literatura tehnică de specialitate

[Europump and Hydraulic Institute, 2004; Hydraulic Institute, U.S. Departament of Energy,

2006], autorul îşi propune să analizeze funcţionarea unei instalaţii de pompare, din cadrul unui

sistem de alimentare cu apă, echipată cu maşini hidraulice (turbopompe) acţionate la turaţie

variabilă. În acelaşi timp, introducerea acţionărilor cu turaţie variabilă trebuie să fie precedată de

studii de oportunitate pentru a se evita realizarea unor investiţii nejustificate sau menţinerea unui

sistem de exploatare a acestor subsisteme costisitor (randament energetic redus).

Teza de doctorat este structurată pe 6 capitole:

În prima parte, respectiv în capitolele 1 și 2, s-au prezentat o serie de aspecte generale

referitoare la locul şi rolul maşinilor hidraulice cu lichide în cadrul sistemelor tehnice, o

clasificarea funcţională a lor, domeniile de utilizare ale acestora, precum și caracteristicile și

regimurile de funcționare ale turbopompelor și rețelei de transport a apei.

În capitolul 3 s-au prezentat instalațiile de reglare şi sistemele de acţionare electrică ale

turbopompelor, subliniindu-se incovenientele energetice pe care le introduc unele dintre acestea

şi punându-se în evidenţă oportunitatea introducerii acţionării turbopompelor la turaţie variabilă.


8

În finalul acestui capitol se descrie şi se aplică o metodă practică de determinare a randamentului

unui convertor static de frecvenţă, precum şi a randamentului general al unui grup de pompare

alcătuit din convertor static de frecvenţă - motor asincron - turbopompă.

Capitolul 4 cuprinde analiza a funcţionării instalaţiilor de pompare, echipate cu

turbopompe acţionate la turaţie variabilă, din cadrul sistemelor de alimentare cu apă, bazată pe o

cercetare concretă. Studiul de caz este reprezentat de staţia de pompare Chiriţa, parte

componentă a sistemului de alimentare cu apă a municipiului Iaşi. Se evidenţiază eficienţa

energetică a acţionărilor la turaţie variabilă faţă de o altă metodă utilizată foarte des în

exploatare, aceea de reglare a debitului curentului de lichid cu ajutorul vanei de pe comunicaţia

de refulare a turbopompelor. În finalul acestui capitol se prezintă o evaluare a oportunităţii de

introducere a acţionării la turaţie variabilă a agregatelor de pompare din cadrul staţiei de

pompare Codrescu, cu scopul de a spori eficienţa energo - economică a pompării.

În capitolul 5 se analizează sistemul de monitorizare şi control al staţiei de pompare

Chiriţa care are ca principale scopuri: optimizarea energetică a exploatării, asigurarea

mentenanţei preventive şi programarea intervalelor de funcţionare în afara perioadelor de vârf

ale curbei de sarcină a sistemului energetic.

Capitolul 6 cuprinde concluziile lucrării şi evidenţierea contribuţiilor autorului.

Aduc mulţumiri conducătorului ştiinţific al lucrării, domnului prof. univ. dr. ing. Bartha

Josif, care mi-a îndrumat eforturile pe tot parcursul realizării acestei lucrări.

Îmi îndrept recunoştinţa către profesorii care au acceptat să participe ca referenţi

oficiali în comisia de doctorat, pentru a îmi face onoarea de a lectura această lucrare şi de a își

exprima opiniile şi observaţiile dumnealor, extrem de utile pentru prezent, dar şi pentru

activitatea mea ulterioară.

Mulţumesc membrilor Departamentului de Hidroamelioraţii şi Protecţia Mediului şi

Departamentului de Amenajări şi Construcţii Hidrotehnice din cadrul Facultăţii de

Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului pentru încurajările permanente, sfaturile şi

sprijinul moral acordat.

Mulţumirile mele se adresează conducerii S.C. APAVITAL S.A. Iaşi, precum şi

colectivului de specialişti ai societăţii, pentru sprijinul deosebit acordat în efectuarea

măsurătorilor de la staţia de pompare Chiriţa.

Ţin să mulţumesc soţiei şi părinţilor, cărora le sunt profund recunoscător pentru

răbdarea, afecţiunea şi susţinerea pe care mi-au dăruit-o, fără de care finalizarea tezei nu ar fi

fost posibilă.


9

CAPITOLUL 1

MAŞINI HIDRAULICE

1.1. Transformări energetice. Maşini hidraulice

Funcţionarea sistemelor hidraulice presupune existenţa unor transformări energetice

realizate de sisteme tehnice cu o structură mecanică sau electromecanică. Aceste sisteme tehnice

pot fi: aparate sau mașini.

Maşina hidraulică este o maşină de forţă care transformă energia fluidului ce o

traversează. În principiu, o asemenea maşină transformă energia hidraulică în energie mecanică

şi invers ( ), sau forme ale energiei hidraulice tot în energie hidraulică [Burchiu V. şi

colab., 1982]. În Fig. 1.1 se prezintă locul şi rolul aparatelor şi maşinilor hidraulice cu lichide în

cadrul sistemelor tehnice ce realizează transformări energetice [Alexandrescu O., 2004].

Fig. 1.1 Locul şi rolul maşinilor şi aparatelor hidraulice în ansamblul sistemelor tehnice

care realizează transformări eneregetice: E - energie mecanică; M - energie mecanică; H - energie hidraulică

1.2. Clasificarea funcţională şi rolul generatoarelor hidraulice

1.2.1. Generatoare hidraulice

Această grupă se împarte în: elevatoare, pompe volumice şi turbopompe [Alexandrescu

O., 2004; Burchiu V. şi colab., 1982].

Turbopompe. La turbopompe se realizează vehicularea fluidului pe baza schimbului de

energie, organul activ al maşinii fiind rotorul. După direcţia curgerii la ieşirea din rotor, se

disting tipurile: centrifugale, diagonale, axiale [Georgescu S.C. şi colab., 2005].


10

1.3. Domeniile de utilizare ale maşinilor hidraulice

Principalele domenii de utilizare ale apei cu ajutorul maşinilor hidraulice sunt:

a) utilizări hidroelectrice;

b) regularizarea râurilor şi regimului debitelor;

c) irigaţii şi desecări – drenaje;

d) alimentări cu apă şi canalizări.

1.4. Importanţa maşinilor hidraulice acţionate la turaţie variabilă şi al monitorizării

parametrilor funcţional - energetici ai staţiilor de pompare în vederea creşterii

eficienţei energetice

Conform Departamentului Energiei S.U.A., acţionările electrice ale instalaţiilor de

pompare din această ţară, consumă circa % din energia electrica produsă [U.S. Department of

Energy, 1998]. Situaţia este asemănătoare şi în Uniunea Europeană (UE) [Almeida A.T. şi

colab., 2003], unde % din consumul de energie electrică revine turbopompelor (v. Fig. 1.8).

Fig. 1.8 Distribuţia estimată a consumului de energie electrică în UE

Turbopompele au un potenţial ridicat de economisire a energiei, iar cea mai eficientă

metodă de a valorifica acest potențial o reprezintă utilizarea acţionărilor cu turaţie variabilă a

turbopompelor în loc de reglarea instalaţiilor de pompare prin alte metode. Pentru o singură

instalaţie de pompare, potenţialul de economisire a energiei poate fi între de 5-50 %, în cazul în

care agregatele de pompare sunt echipate cu convertoare statice de frecvenţă [Europump and

Hydraulic Institute, 2004].

Din cauza faptului că, în cadrul staţiilor de pompare, energia electrică consumată este

considerabilă, apare necesitatea realizării unor sisteme de monitorizare şi control al parametrilor

funcţional - energetici implicaţi în funcţionarea agregatelor de pompare din cadrul acestora.


11

CAPITOLUL 2

CARACTERISTICILE ŞI REGIMURILE DE FUNCŢIONARE

ALE TURBOPOMPELOR ŞI REŢELEI DE TRANSPORT A APEI

2.1. Mărimi caracteristice implicate în funcţionarea turbopompelor

Funcţionarea turbopompelor este apreciată prin folosirea unor mărimi a căror valoare

caracterizează: cantitatea de lichid vehiculată în unitatea de timp – debitul , energia specifică

hidraulică efectiv prelucrată de turbopompă – sarcina , puterea la arborele turbopompei ,

randamentul transformării energetice realizate η și turaţia .

2.2. Curbe caracteristice de funcţionare ale turbopompelor

2.2.1. Consideraţii generale

Mărimile caracteristice implicate în funcţionarea turbopompelor – sarcina , debitul ,

puterea , randamentul şi înălţimea energetică netă absolută cerută de aspiraţie –

depind atât de forma şi dimensiunile rotorului, precum şi de condiţiile de lucru. Mărimile ce

caracterizează funcţionarea unei turbopompe pot fi exprimate, în general, prin relaţii funcţionale

de forma (2.15):

{

( )

( )

( )

( )

( )

2.2.2. Modificarea performanţelor turbopompelor

b. Modificarea turaţiei rotorului

Variaţia debitului, a sarcinii şi a puterii, la modificarea turaţiei, urmează legile

similitudinii. Aceste legi arată că, la modificarea turaţiei, debitul variază proporţional cu turaţia,

sarcina variază proporţional cu pătratul turaţiei, iar puterea variază proporţional cu cubul

turaţiei [Ionel I., 1976].

2.3. Caracteristicile sistemelor hidraulice unifilare sub presiune

2.3.1. Caracteristicile pierderilor de sarcină

O instalaţie de pompare realizează transformările energetice implicate în funcţionarea

unui sistem hidraulic şi cuprinde de obicei mai multe agregate de pompare (v. Fig. 2.6).

Pierderile de sarcină totale includ, pentru fiecare tronson , caracterizat de lungimea

, diametrul , rugozitatea absolută , ce comportă singularităţile , caracterizate prin


12

coeficienţii pierderilor de sarcină locale , , pierderile de sarcină distribuite

(liniare) şi suma pierderilor de sarcină locale :

( )

Fig. 2.6 Schema unei instalaţii de pompare cu două agregate de pompare cuplate în paralel:

1- turbopompe; 2 - aspiratoare; 3 - comunicaţii de aspiraţie; 4 - reducţii asimetrice; 5 - difuzoare;

6 - compensatoare de montaj; 7 - robinete de reţinere; 8 - robinete de închidere; 9 - coturi;

10 - confluenţă piesă pantalon; 11 - conductă de refulare

2.3.2. Caracteristica reţelei de transport a apei

Caracteristica reţelei redă legătura dintre energia hidraulică specifică într-o secţiune

remarcabilă a unui sistem hidraulic şi debitul ce o traversează. Sarcina hidrodinamică a

instalaţie este dată de (2.37):

( ) ( )

2.4. Funcţionarea turbopompelor în instalaţii

2.4.1. Regimurile de funcţionare ale ansamblului instalaţie de pompare - reţea

Starea de funcţionare a ansamblului instalaţie de pompare - reţea, în regim normal şi

stabilizat, este apreciată prin valorile debitul transportat şi energiei specifice hidraulice a

curentului , într-o secţiune comună ( ) pentru cele două componente.

Regimul de funcţionare va fi caracterizat prin valorile ( ), soluţie a sistemului

constituit din caracteristica de sarcină a instalaţiei de pompare ( ) şi caracteristica reţelei

( ) , exprimate în aceeaşi secţiunea comună ( ).

2.4.2. Indicatori de eficienţă energo - economică a pompării apei

În literatura de specialitate, eficienţa energo - economică a pompării se caracterizează

prin utilizarea următorilor indicatori [Sârbu I., 1993]: consumul specific de energie, consumul

specific unitar de energie și randamentul global al instalaţiei de pompare.


13

CAPITOLUL 3

INSTALAŢIILE DE REGLARE

ŞI SISTEMELE DE ACŢIONARE ELECTRICĂ ALE TURBOPOMPELOR

Instalaţiile de pompare deservesc reţele ale căror cerinţe pot varia în timp între un debit

minim şi debitul de dimensionare. Apare astfel necesitatea reglării turbopompelor pentru

vehicularea diferitelor debite cerute de utilizator, în condiţii de eficienţă energo - economică.

Variaţia debitului pompat se poate realiza utilizând diverse metode [Alexandrescu, 2003]:

modificarea caracteristicii de sarcină a instalaţiei, redusă la originea refulării, prin:

modificarea caracteristicii pierderilor de sarcină ( ) a comunicaţiilor

turbopompelor;

modificarea caracteristicii rezultante a instalaţiei de pompare prin cuplarea în

paralel a turbopompelor;

modificarea caracteristicii de sarcină proprii turbopompelor ( ) ;

funcţionarea intermitentă a agregatului de pompare şi compensarea debitului.

3.1. Reglări bazate pe modificarea caracteristicii pierderilor de sarcină a

comunicaţiilor turbopompelor

Adaptarea la regimuri variabile se obţine prin modificarea caracteristicilor pierderilor de

sarcină ( ) ale comunicaţiilor de refulare ale pompelor, cu menţinerea neschimbată a

caracteristicilor ( ) ale turbopompelor. Aceasta se realizează prin mijloace foarte simple

(robinete, conducte de by-pass etc.), dar în schimb sunt însoţite de pierderi energetice. Adaptarea

la regimuri variabile bazată pe modificarea caracteristicii comunicaţiilor de refulare, se

realizează prin:

modificarea debitului curentului de lichid cu vana de închidere de pe refulare;

derivarea curentului de lichid pompat printr-o conductă by-pass.

3.1.1. Reglarea prin modificarea debitului curentului de lichid cu vana de pe refulare

Această reglare se realizează prin modificarea caracteristicii pierderilor de sarcină a

comunicaţiilor turbopompei ( ), folosind vana de închidere intercalată pe refularea

acesteia (v. Fig. 3.1).

Această reglare permite realizarea acordului între debitul cerut de reţea şi cel efectiv

pompat de turbopompă, dar prin acceptarea unui dezacord între sarcina cerută de reţea şi sarcina

asigurată efectiv de turbopompă, la racordul său de refulare.


14

Fig. 3.1 Adaptarea la regimuri variabile a unei instalaţii de pompare prin reglarea cu vana de pe refulare

3.2. Reglări bazate pe modificarea caracteristicii rezultante a instalaţiei de pompare

prin cuplarea în paralel a turbopompelor

În cazul în care debitul furnizat de o turbopompă este insuficient pentru alimentarea

utilizatorilor, instalaţiile de pompare sunt echipate cu mai multe agregate de pompare cuplate în

paralel (v. Fig. 3.3).

Fig. 3.3 Adaptarea la regimuri variabile a unei instalaţii de pompare

prin cuplarea în paralel a două turbopompe


15

3.3. Reglări bazate pe modificarea caracteristicii de sarcină a turbopompelor

Aceste reglări se obţin prin modificarea caracteristicii de sarcină a turbopompei ( ) ,

menţinând invariabile atât caracteristicile comunicaţiilor turbopompelor ( ), cât şi

caracteristica reţelei ( ) . Prin aplicarea acestei metode de reglare, regimul de funcţionare

dorit se situează totdeauna pe caracteristica reţelei, astfel că se asigură un acord între cerinţele

reţelei şi regimul de funcţionare al turbopompei, atât în ceea ce priveşte debitul, cât şi sarcina

sub care acesta este furnizat.

3.3.1. Reglarea prin acţionarea la turaţie variabilă a turbopompelor

a. Consideraţii generale

În instalaţiile de pompare din sistemele hidrotehnice/hidroedilitare, această reglare se

obţine prin modificarea turaţiei rotorului turbopompei. Ea necesită folosirea de acţionări electrice

reglabile, adică de acţionări electrice cu turaţie variabilă a motoarelor asincrone, folosind în acest

scop convertoare statice de frecvenţă cu putere adecvată.

b. Indici de calitate ai reglării turaţiei

Principalii indici care definesc calitatea reglajului de turaţie sunt: domeniul de reglare a

turaţiei și coeficientul de reglare a turaţiei.

c. Caracteristicile funcţional - energetice ale turbopompelor acţionate la turaţie

variabilă

Caracteristicile funcţional - energetice ale turbopompei se modifică, prin reducerea

turaţiei, în conformitate cu legile de similitudine. În planul ( ) se obţin (v. Fig. 3.4):

Fig. 3.4 Diagramă pentru deducerea coeficientului de reglare a turaţiei


16

o familie de curbe de sarcină paralele, ale căror ordonate la origine sunt cu atât mai

coborâte, cu cât turaţia este mai mică. Curbele de sarcină se exprimă analitic printr-o funcţie de

tip parabolic (3.39):

( )

o reţea a izoliniilor de randament, care reprezintă arce de parabolă ce trec prin origine,

pe care sunt situate regimurile de funcţionare obţinute cu acelaşi randament, la diferite turaţii.

Aceste izolinii prezintă forma pătratică (3.40):

( )

unde este un parametru determinat de mărimile ( ) proprii regimului care, pe curba de

sarcină corespunzătoare turaţiei , este realizat cu randamentul indicat .

3.5. Sisteme de acţionare electrică a turbopompelor

3.5.1. Consideraţii generale

Acţionarea electrică este operaţia prin care se efectuează comenzi asupra regimurilor de

funcţionare a maşinilor de lucru cu ajutorul energiei electrice. În funcţie de natura turaţiei,

acţionările electrice se împart în două categorii [Ionel I., 1980]:

1) reglabile, atunci când acestea au turaţia variabilă;

2) nereglabile, atunci când acestea au turaţie constantă.

3.5.3. Acţionarea electrică reglabilă a turbopompelor

Prin intermediul acţionărilor reglabile se obţin de la turbopompe caracteristici artificiale

( ) parabolice, situate cu concavitatea în sus care, în mod ideal, se suprapun peste

caracteristica ( ) a reţelei de pompare şi, ca urmare, se asigură instalaţiilor de pompare

randamente considerabil mai ridicate şi, prin aceasta, o eficienţă energo - economică mai bună.

Acţionarea electrică reglabilă bazată pe modificarea frecvenţei tensiunii de alimentare

Mijloacele tehnice cele mai utilizate pentru modificarea frecvenţei sunt convertoarele

statice de frecvenţă. Principalele tipuri de convertoare statice de frecvenţă sunt:

1. Convertoarele directe (cicloconvertoarele) transformă direct o sursă de energie de

curent alternativ de frecvenţă şi tensiune , în sursă de energie de curent alternativ de

frecvenţă şi tensiune [Gorda C. şi colab., 2010].

2. Convertoarele indirecte se caracterizează printr-o dublă conversie a energiei

electrice. Acestea preiau energia de la reţeaua trifazată de tensiune şi frecvenţă constantă şi o

transmit motoarelor asincrone cu o frecvenţă şi tensiune variabilă.


17

Avantajul cel mai mare al lor constă în faptul că se poate obţine un domeniu larg de

modificare a frecvenţei de la zero până la frecvenţe corespunzătoare turaţiilor suprasincrone. În

Fig. 3.9 se face o clasificare a convertoarelor statice de frecvenţă.

Fig. 3.9. Clasificarea convertoarelor statice de frecvenţă

3.6. Funcţionarea turbopompelor acţionate la turaţie variabilă

3.6.1. Aspecte energetice privind funcţionarea motorului asincron la turaţie variabilă

în cazul alimentării cu convertoare statice de frecvenţă

În studiul eficienţei energetice al acţionărilor cu turaţie variabilă a turbopompelor, trebuie

avut în vedere modificarea randamentelor a trei componente:

- randamentul turbopompei ( );

- randamentul convertorului de frecvenţă ( );

- randamentul motorului asincron acţionat cu convertor ( ).

3.6.3. Metodă de determinare a randamentului general al grupului de pompare

convertor static de frecvenţă - motor asincron - turbopompă

Schema bloc a unui grup de pompare, prevăzut cu acţionare la turaţie variabilă prin

intermediul unui convertor static de frecvenţă, este cea prezentată în Fig. 3.10.

Randamentul agregatului de pompare, alcătuit din turbopompă şi motorul asincron ce o

acţionează, folosind alimentarea cu energie prin convertor, este dat de relaţia (3.67):

( )


18

Fig. 3.10 Schema bloc a unui grup de pompare


(alimentarea cu energie prin convertorul static de frecvenţă)

Randamentul grupului de pompare cu convertor static de frecvenţă se exprimă sub forma:

( )

Puterea hidraulică, exprimată în kW, transmisă de turbopompă lichidului, este:

( )

Puterea electrică absorbită de convertorul de frecvenţă este dată de (3.70):

√ ( )

Puterea electrică absorbită de agregatul de pompare rezultă din (3.71):

√ ( )

Astfel, randamentul convertorului static de frecvenţă, va fi dat de relaţia (3.72):

( )

Schema bloc a unui grup de pompare, prevăzut cu acţionare la turaţie variabilă, dar care

foloseşte alimentarea cu energie direct de la reţea, este prezentată în Fig. 3.11.

În acest caz, randamentul agregatului de pompare se calculează cu relaţia (3.74):

( )

cu:

√ ( )


19

Fig. 3.11 Schema bloc a unui grup de pompare


(alimentarea cu energie direct de la reţeaua electrică)

Utilizând metoda expusă mai sus, s-a determinat randamentul general al unui grup de

pompare convertor static de frecvenţă - motor asincron - turbopompă. Măsurătorile au avut loc

la instalaţia de pompare ORAŞ, instalaţie ce reprezintă o parte componentă a staţiei de pompare

Chiriţa situată în municipiul Iaşi (v. Foto 3.1).

Instalaţia de pompare ORAŞ este compusă din (2+1) turbopompe WILO ASPV250C cu

următoarele caracteristici: Q = 300 l/s şi H = 48 mCA (v. Foto 3.2). Turbopompele P1, P2 şi P3

sunt cuplate în paralel şi sunt dirijate la turaţie nominală sau variabilă de un convertor static de

frecvenţă ATV61HC22N4 comutabil pe toate cele trei turbopompe (v. Foto 3.3).

Foto 3.1 Staţia de pompare Chiriţa Foto 3.2 Instalaţia de pompare ORAŞ

În primă fază s-au determinat, prin măsurare în cuplare directă (fără convertoare statice

de frecvenţă), randamentele agregatelor de pompare, , ce compun instalaţia de pompare

ORAŞ, în funcţie de debitele pompate în reţea.


20

Foto 3.3 Convertorul static de frecvenţă ATV61HC22N4 Foto 3.4 Analizorul de energie FLUKE 435

Valorile debitelor vehiculate, corespunzătoare diferitelor regimuri de funcţionare, au fost

vizualizate cu ajutorul soft-ului SCADA. Presiunile pe comunicaţiile de aspiraţie şi refulare ale

turbopompelor au fost citite la manometrele racordate la prizele de presiune ale instalaţiei.

Mărimile electrice au fost determinate cu ajutorul analizorului de energie FLUKE (v. Foto 3.4).

În Fig. 3.12 sunt prezentate corelaţiile ( ) pentru fiecare agregat de pompare

analizat din cadrul instalaţiei de pompare ORAŞ.

În faza a doua a măsurătorilor, folosind alimentarea cu energie prin convertoarele statice

de frecvenţă, s-au determinat pentru diferite turaţii , randamentul agregatului de pompare ,

randamentul grupului de pompare convertor static de frecvenţă - motor asincron - turbopompă,

, şi randamentul convertorului static de frecvenţă, , în funcţie de debitele pompate.

a b

Fig. 3.12 Caracteristicile de randament ale agregatelor de pompare, ,

funcţie de debitul pompat , în cazul alimentării cu energie direct de la reţea (la turaţie nominală)

a - agregatul de pompare AP1 ; b - agregatul de pompare AP2


21

Măsurătorile din această fază au fost efectuate la 8 frecvenţe diferite. În Foto 3.5 au fost

surprinse citirile de pe meniul convertorului static de frecvenţă corespunzătoare celor opt turaţii

implicate în analiză.

a - Hz ( rpm) b - Hz ( rpm) c - Hz ( rpm)

d - Hz ( rpm) e - Hz ( rpm) f - Hz ( rpm)

g - Hz ( rpm) h - Hz ( rpm)

Foto 3.5 Frecvenţele de alimentare ale motorului turbopompei P1

În Fig. 3.13 sunt prezentate corelaţiile ( ) şi ( ) pentru

agregatul de pompare AP1 din cadrul instalaţiei de pompare ORAŞ.

a - ( ) , ( ) f - ( ) , ( )


22

g - ( ) , ( ) h - ( ) , ( )

Fig. 3.13 Caracteristicile de randament ale agregatului de pompare AP1 şi ale grupului de pompare GP1,

funcţie de turaţia şi debitul pompat , în cazul alimentării cu energie prin convertoare statice de frecvenţă

În Foto 3.6 - 3.9 sunt redate aspecte din timpul măsurătorilor efectuate de către autor cu

ajutorul unei echipe ce a cuprins doi ingineri, un automatist, un electrician şi doi tehnicieni.

Foto 3.6 Stabilirea modului de desfăşurare al măsurătorilor Foto 3.9. Înregistrarea debitelor cu ajutorul SCADA

Foto 3.7 Manevrarea vanei de închidere de pe comunicaţia de refulare a turbopompei P1


23

a b

Foto 3.8 Înregistrarea valorilor de la aparatele de măsură ale presiunii

a – aspiraţie P1 ; b – refulare P1

În Tabelul 3.7 sunt prezentate valorile randamentului convertorului static de frecvență

funcţie de turaţia relativă de acţionare şi de debitul relativ corespunzător fiecărei turaţii.

Tabel 3.7 Randamentele convertorului static de frecvenţă, ,

funcţie de debitul relativ ⁄ , la diferite turaţii

Turaţia

(rpm)

Turaţie relativă ⁄ (-)

Debitul relativ ⁄ (-)

Randamentul convertorului static de frecvenţă (%)

1425 0,983 0,135 0,174 0,340 0,524 0,696 0,965 1,093 1,264 92,81 94,00 94,20 95,28 96,57 96,11 95,78 95,41

1400 0,966 0,131 0,373 0,648 0,776 0,926 1,056 1,216 - 91,91 93,14 93,43 94,99 95,26 95,76 95,22 -

1375 0,948 0,131 0,184 0,339 0,586 0,816 1,045 1,175 - 93,75 93,22 93,11 94,70 94,44 95,98 96,95 -

1350 0,931 0,129 0,369 0,552 0,765 0,958 1,052 1,215 - 91,86 92,87 94,23 94,80 94,19 93,93 93,50 -

1325 0,914 0,100 0,240 0,396 0,625 0,851 1,053 1,185 - 90,56 89,53 92,42 95,64 94,99 93,46 92,93 -

1300 0,897 0,099 0,275 0,535 0,747 0,934 1,049 1,164 - 91,01 93,47 94,51 94,08 94,13 93,51 93,93 -

1200 0,828 0,127 0,301 0,516 0,721 0,916 1,055 - - 81,89 88,42 91,86 93,79 92,42 91,14 - -

1100 0,759 0,092 0,257 0,548 0,732 0,872 1,009 - - 79,61 80,70 86,22 86,80 89,44 91,19 - -

Acesta prezintă valori cuprinse între % pentru orice turaţie relativă

⁄ şi orice debit vehiculat. Corespunzător fiecărei turaţii, în punctul nominal, valorile

randamentului variază între %. Valorile mai scăzute ale randamentului apar în cazul

acţionării la turaţii relative ⁄ şi debite relative ⁄ . Se observă de

asemenea că, pentru fiecare turaţie implicată în analiză, randamentul convertorului static de

frecvenţă se află în apropierea maximului, de la anumite valori ale debitului relativ, respectiv

[ ]⁄ .


24

CAPITOLUL 4

ANALIZA FUNCŢIONĂRII INSTALAŢIILOR DE POMPARE

DIN CADRUL SISTEMELOR DE ALIMENTARE CU APĂ,

ECHIPATE CU TURBOPOMPE ACŢIONATE LA TURAŢIE VARIABILĂ

4.1. Consideraţii generale

Pentru a asigura o analiză obiectivă a funcţionării instalaţiilor de pompare, echipate cu

turbopompe acţionate la turaţie variabilă, din cadrul sistemelor de alimentare cu apă este

necesară o cercetare temeinică, bazată pe următorul demers:

analiza stării fizice actuale a utilajului hidromecanic de bază;

determinarea, pe baza de măsurători in situ, a caracteristicilor funcţional - energetice

efective ale agregatelor de pompare din instalaţii la turaţia nominală;

determinarea, pe baza de măsurători in situ, a randamentelor agregatelor de pompare şi

ale grupurilor convertor static de frecvenţă - motor - turbopompă la diferite turaţii;

evaluarea caracteristicilor pierderilor de sarcină pentru toate componentele sistemului

de transport sub presiune al apei;

stabilirea domeniului de variaţie a sarcinilor în care evoluează fiecare instalaţie;

analiza regimurilor de funcţionare ale ansamblului rezervoare - instalaţie de pompare -

reţea/refulare, în diferite ipoteze de exploatare, cu determinarea caracteristicilor energo -

economice asociate regimurilor tipice de exploatare;

determinarea randamentelor globale ale instalaţiilor de pompare pentru fiecare regim

de funcţionare în parte, prin luarea în considerare a tuturor randamentelor implicate în analiză.

4.2. Modelarea funcţionării turbopompelor la turaţie constantă şi variabilă

4.2.1. Soft pentru pentru determinarea experimentală a caracteristicilor funcţional -

energetice ale turbopompelor din cadrul instalaţiilor de pompare existente.

Modelul matematic. Algoritmul de calcul

Capacitatea de funcţionare a unei turbopompe poate fi caracterizată prin prelucrarea

datelor din măsurători efectuate in situ (în condiţii de exploatare), pe domeniul normal de

utilizare al acestora, la turaţia nominală.

Pentru fiecare deschidere a vanei de închidere şi reglaj de pe comunicaţia de refulare,

după stabilizarea regimului corespunzător de funcţionare , se înregistrează indicaţiile aparatelor

de măsură: debitul pompat de turbopompă (măsurat cu un debitmetru), indicaţiile aparatelor


25

de măsură a presiunii, şi , tensiunea curentului electric ce alimentează motorul de

acţionare , intensitatea curentului pe fază , factorul de putere cos .

Pe baza mărimilor măsurate direct, se pot stabili prin calcul alte mărimi implicate în

funcţionarea turbopompelor (mărimi determinate indirect): sarcina la racordul spre bieful

superior al turbopompei , puterea hidraulică prelucrată , puterea electrică prelucrată de

motorul electric , randamentul motorului electric , randamentul agregatului de pompare

și randamentul turbopompei .

Pe baza modelului matematic şi al algoritmului corespunzător, autorul a elaborat în

mediul de programare MATLAB programul PARFUNC.

4.2.2. Soft pentru determinarea pierderilor de sarcină implicate în analiza funcţionării

turbopompelor. Modelul matematic. Algoritmul de calcul

Caracterizarea pierderilor de sarcină pentru toate componentele unui sistemului hidraulic

aflat în analiză se bazează pe determinarea modulelor de rezistenţă hidraulică ale acestora.

Calculele reclamă un volum important de lucru şi, de obicei, se recurge din plin la

folosirea tabelelor şi graficelor existente în literatura de specialitate. Pentru a facilita aceste

calcule, se poate recurge la folosirea diferitelor relaţii disponibile, şi pe baza unui model

matematic, se pot transpune într-un algoritm de calcul automat adecvat.

Pe baza modelului matematic şi al algoritmului corespunzător, autorul a elaborat în

mediul de programare MATLAB, programul PSARC. În cadrul programului PSARC s-au

introdus datele, în 44 de subrutine corespunzătoare, necesare calculului pierderilor de sarcină

locale introduse de 65 de singularităţi diferite ce pot apare pe traseul comunicaţiilor

turbopompelor şi a reţelei de transport a apei [Toma D., 2012a].

4.2.3. Soft pentru determinarea regimurilor de funcţionare ale unei instalaţii de

pompare în diferite configuraţii de exploatare. Modelul matematic. Algoritmul

de calcul

În vederea determinării regimurilor de funcţionare ale unei instalaţii de pompare echipate

cu turbopompe acţionate la turaţie variabilă şi pentru a realiza o analiză energo - economică a

pompării, trebuie utilizate următoarele caracteristici:

- de sarcină şi de randament ale turbopompelor acţionate la turaţie nominală :

( ) ( )

( ) ( )

- de sarcină şi de putere ale turbopompelor acţionate la turaţie variabilă :


26

( ) (

)

(

)

( )

- a pierderilor de sarcină pe comunicaţiile turbopompelor şi pe conducta de refulare;

- a randamentelor agregatelor de pompare, funcţionând la turaţie nominală:

( ) ( )

- a grupurilor convertor static de frecvenţă - motor asincron - turbopompă, funcţionând la

o turaţie mai mică decât turaţia nominală (obţinute în urma efectuării măsurătorilor in situ):

( ) ( )

Pe baza modelului matematic şi al algoritmului prezentat mai sus, autorul a elaborat în

mediul de programare MATLAB, programul REGFUNCT.

4.3. Analiza funcţionării instalaţiilor de pompare prevăzute cu turbopompe

acţionate la turaţie variabilă. Studiu de caz: Staţia de pompare Chiriţa

4.3.1. Complexul de tratare a apei Chiriţa din cadrul sistemului de alimentare a

municipiului Iaşi

Complexul de tratare Chiriţa este amplasată în partea de est – sud-est a municipiului Iaşi,

pe şoseaua Iaşi-Ţuţora. Staţia de tratare Chiriţa are rolul de trata apa provenită din râul Prut şi

din lacul Chiriţa, urmând astfel a asigura apa potabilă pentru circa 120 000 de persoane.

În anul 2003 a fost efectuat un studiu referitor la reabilitarea şi modernizarea Staţiei de

tratare Chiriţa, studiu la care a participat şi autorul [Alexandrescu O. și colab., 2003; Toma D.,

2008b; Toma D., 2008c]. Aducţiunea Ţuţora - Iaşi asigură legătura între Staţiile de pompare

Ţuţora, pe de o parte, Acumularea decantor Chiriţa şi Staţiile de tratare Chiriţa, respectiv

Şorogari, pe de altă parte.

4.3.2. Descrierea funcţională şi tehnologică a SP Chiriţa

Pe baza studiului efectuat în anul 2003, în anul 2009 s-a realizat proiectul “Reabilitarea

staţiei de pompare Chiriţa”, iar în anul 2010 toate lucrările prevăzute în acest proiect au fost

executate. Schema tehnologică a pompării propusă în studiul din 2003 a fost menţinută, cu

deosebirea că rezervorul de 2500 m3 (rezervorul R5) serveşte ca bazin de aspiraţie pentru

instalaţiile de pompare ORAŞ şi ŞOROGARI (v. Fig. 4.3).

Staţia de pompare a fost reechipată cu trei instalaţii de pompare, denumite în funcţie de

zona de deservire, după cum urmează:

instalaţia ORAŞ, utilizată pentru pomparea apei potabile de la staţia de filtre în reţeaua

de distribuţie a municipiului Iaşi (a înlocuit S.P.2 Chiriţa care s-a dezafectat);


27

instalaţia ŞOROGARI, utilizată pentru pomparea apei potabile de la staţia de filtre la

complexul de înmagazinare Şorogari;

instalaţia INDUSTRIE, utilizată pentru pomparea apei brute captate din lacul Chiriţa

spre zona industrială a municipiului Iaşi.

În Fig. 4.4 este prezentată schema funcţională a staţiei de pompare Chiriţa.

Aspiraţia instalaţiei de pompare ORAŞ se realizează printr-o conductă de oţel Dn 800

mm din rezervorul de înmagazinare R5 (linia 2) și este echipată cu (2+1) agregate de pompare

compuse din: turbopompă WILO ASPV250C, care asigură cu un randament de = 87 %,

prelucrarea debitului nominal Qo = 300 l/s, sub sarcina nominală Ho = 48 mCA, absorbind la

arbore puterea nominală Ppo = 166,1 kW, acţionată la no = 1485 rot/min de motorul WEG

315S/M, cu puterea nominală Pmo = 185 kW şi randamentul = 95,5 %.

4.3.3. Determinarea caracteristicilor funcţional - energetice ale agregatelor de

pompare din cadrul instalaţiei de pompare ORAŞ

Prin utilizarea soft-ului PARFUNC, în Fig. 4.7 și 4.9 s-au reprezentat grafic atât curbele

caracteristicilor de sarcină şi de randament de catalog, cât şi cele experimentale, obţinute în urma

măsurătorilor in situ, pentru fiecare turbopompa P1.

Fig. 4.7 Caracteristicile de sarcină ale turbopompei P1 Fig. 4.9 Caracteristicile de randament ale turbopompei P1

(experimentală şi de catalog) (experimentală şi de catalog)

Deşi caracteristicile de sarcină prezintă o altă alură decât cea de catalog acestea indică

satisfacerea relativ corectă a parametrilor proiectaţi. Caracteristicile de randament se situează cu

cca puncte procentuale sub cea de catalog, în cazul turbopompei P1, respectiv cu cca

puncte procentuale în cazul turbopompei P2.

Fig. 4.3 Schema tehnologică a pompării a SP Chiriţa

Fig. 4.4 Schema funcţională a SP Chiriţa

Rezervor apa tratata R5

V=2500 mc

P1P2P3P4P5P6P7P8P9

Dn800

Dn1000

Dn1000

Dn1000

Dn700

Dn700

Dn800

Dn1000

La reteaua de distributie a

orasului Dn1000

Dn800

Dn1000

Dn1000

Dn1000

Dn700

Dn500

Dn600

Dn800

Dn600

Dn700

Dn500

Dn600

Dn1000

Dn800

Dn600

Dn600

Dn500

Dn500

Dn500/1000

De la lacul Chirita

La rezervoarele Sorogari

Dn800

Dn800

Dn800

Dn700/800

Dn800/600Dn800

Dn700

Dn700

Dn1000Dn1000/800

Dn800

Dn600

Dn600

Dn1000/800

Dn800

Dn800

Dn800/600

Dn600

Dn600

Dn500

Dn500

Dn1000

Dn1000

Dn1000

Dn800

Dn1000

Dn150

Dn1000/800

Dn800

Dn800

VC3

Filtre nisipFiltre carbune

activ

Pavilion exploatare

Dn1000

Conducta preaplin

Spre canalizare

VC1

VC2Dn1000

Dn700

FC2

La reteaua de

apă industriala Dn1000

La complexul deinmagazinare Sorogari prin SP Ion Creanga Dn800

Statia de pompare CHIRITA

Dn700/1000

Dn100

VC5'

Linia 1

Linia 2

Linia 1

Linia 2

Linia 1

Linia 2

VC6

FC3

FC

VC

Dn500

VC4

FC1

Dn700/500

Dn1000

Dn1000/800

Dn700

VC7

FC4

Dn800

Dn700/800

Dn700/800

Dn700/800

Dn1000

Dn700

Dn700

VR1

VR2

VR3VR4

VR6

VR5

VR7

VR8

VR9

VR11

VR12 VR10

VR13

VR15

VR16

VR17

VR18 VR19

VR20

VR14

1FM

2FM

3FM 4FM

V1V2V3V4V5V6V7V8V9

C1C2C3C4C5C6C7C8C9

EV1EV2EV3EV4EV5EV6EV7EV8EV9

1PT3PT

Spre

cana

liza

re

LIN

IA 1

LIN

IA 2

LINIA 1a

LINIA 1b

VC5VR21


30

4.3.4. Determinarea caracteristicilor hidraulice ale comunicaţiilor agregatelor de

pompare din cadrul instalaţiei de pompare ORAŞ

După inventarierea singularităţilor de pe fiecare tronson, prin utilizarea soft-ului PSARC,

s-au determinat coeficienţii pierderilor de sarcină locale şi coeficienţii de rezistenţă liniară,

calculându-se apoi modulele de rezistenţă hidraulică ale tronsoanelor supuse analizei (v. Tabelul

4.7).

Tabel 4.7 Caracteristicile geometrice şi hidraulice ale aducţiunii şi

comunicaţiilor turbopompelor din cadrul instalaţiei de pompare ORAŞ

Turbo pompă

Comuni caţii

Lungime

(m)

Diametru

(m)

Rugozitate

(m)

Singularităţi (-)

Coef. rez. hidr. Mod. rez. hidr.

(s2/m5)

(-)

(-)

P1, P2 aducţiune 54,61 0,800 0,0006 Ic, 2xVf,

4xCt 0,0187 2,877 0,8383

P1

aspiraţie 3,76 0,600 0,0006 Rf, Re, Ct, Vf 0,0201 2,166 1,4612 0,50 0,300 0,0006 Re 0,0236 0,083 1,2494

refulare 0,50 0,250 0,0006 Df 0,0247 0,318 7,7759

4,32 0,500 0,0006 Rc, Vf, Ct,

Df, Cf 0,0209 4,023 5,5568

pompă 16,0433

P2

aspiraţie 1,32 0,600 0,0006 Rf, Vf 0,0201 0,720 0,4873 0,50 0,300 0,0006 Re 0,0236 0,083 1,2494

refulare 0,50 0,250 0,0006 Df 0,0247 0,318 7,7759 1,88 0,500 0,0006 Rc, Vf, Cf 0,0209 4,020 5,4184

pompă 14,9310

4.3.5. Determinarea regimurilor de funcţionare ale ansamblului instalaţiei de pompare

ORAŞ - reţea

Pentru a putea evidenţia avantajul energetic al acţionării la turaţie variabilă faţă de

metoda clasică de reglare, cea a modificării debitului curentului de lichid cu vana de pe

comunicaţie de refulare, s-au analizat două cazuri:

funcţionarea cu două agregate de pompare active, agregatul AP1 fiind acţionat la o

turaţia variabilă cuprinsă în intervalul [ ] r.p.m.;

funcţionarea cu două agregate de pompare active, ambele agregate fiind acţionate la

turaţia nominală r.p.m, prin alimentarea direct de la reţea, dar vana de pe

comunicaţia de refulare a turbopompei P1 având diverse grade de închidere.

În cazul reglării debitului cu vana de pe comunicaţia de refulare au fost studiate

regimurile de funcţionare similare cu cele obţinute în cazul acţionării la turaţie variabilă. Aceste

regimuri au fost obţinute prin identificarea gradelor de închidere ale vanei de pe comunicaţie de

refulare a turbopompei P1 care să conducă la aceleaşi debite pompate în reţea de către instalaţie.


31

Diagramele de analiză ale regimurilor de funcţionare, ale unor cazuri analizate, sunt

prezentate în Fig.4.18 și 4.21.

Fig. 4.18 Diagrama regimurilor de funcţionare ale ansamblului instalaţia de pompare ORAŞ - reţea

(P1 - funcţionare la turaţia variabilă rpm ; P2 - funcţionare la turaţia constantă rpm)

Fig. 4.21 Diagrama regimurilor de funcţionare ale ansamblului instalaţia de pompare ORAŞ - reţea la

sarcina statică minimă (P1 - funcţionare la turaţie constantă cu vana de pe comunicaţia de refulare

având diverse grade de închidere ; P2 - funcţionare la turaţie constantă)


32

4.3.6. Caracteristicile energo - economice ale pompării apei

Obţinute pe un domeniu convenţional, acoperitor pentru regimurile de funcţionare din

sistem, prin folosirea programului REGFUNCT, aceste caracteristici sunt redate sistematizat în

în Tabelele 4.9 şi 4.10.

Tabel 4.9 Caracteristicile energo - economice ale agregatelor de pompare cuplate în paralel

(P1 - funcţionare la turaţia variabilă ; P2 - funcţionare la turaţie constantă )

Turbo pompă

Turaţia

(rpm)

Domeniu de

funcţionare

(m)

Debitul

furnizat

(m3/s)

Putere absorbită

(kW)

Cons. spec. de energie

(Wh/m3)

Cons. sp. un. de energie

(Wh/m3/m)

P1 1425 40,17 - 48,22 0,265 - 0,336 167,4 - 182,9 160,6 - 182,1 3,78 - 4,00 P2 1450 40,31 - 48,31 0,275 - 0,348 180,6 - 199,8 167,4 - 190,3 3,94 - 4,15

P1 1400 40,02 - 48,06 0,254 - 0,328 161,1 - 177,2 156,0 - 180,7 3,76 - 3,90 P2 1450 40,25 - 48,24 0,275 - 0,348 180,8 - 199,9 167,3 - 190,0 3,94 - 4,16

P1 1375 39,72 - 47,73 0,233 - 0,313 148,5 - 165,5 151,6 - 180,4 3,72 - 3,82 P2 1450 40,12 - 48,11 0,277 - 0,349 181,2 - 200,2 167,1 - 189,4 3,94 - 4,16

P1 1350 39,48 - 47,49 0,216 - 0,300 139,7 - 156,7 150,7 - 182,2 3,73 - 3,84 P2 1450 40,02 - 48,01 0,278 - 0,350 181,5 - 200,4 166,9 - 189,0 3,94 - 4,17

P1 1325 39,16 - 47,19 0,194 - 0,283 128,9 - 145,4 149,2 - 184,6 3,73 - 3,91 P2 1450 39,89 - 47,87 0,279 - 0,351 181,8 - 200,7 166,7 - 188,5 3,94 - 4,18

P1 1300 38,90 - 46,81 0,162 - 0,268 115,5 - 136,4 146,4 - 200,1 3,76 - 4,27 P2 1450 39,78 - 47,70 0,281 - 0,352 182,3 - 200,9 166,5 - 187,8 3,94 - 4,18

P1 1200 37,67 - 41,61 0,119 - 0,189 86,9 - 97,4 149,6 - 205,0 3,97 - 4,93 P2 1450 39,21 - 43,15 0,324 - 0,356 193,7 - 202,0 165,5 - 173,6 4,02 - 4,22

P1 1100 36,40 0,069 61,9 280,5 7,71 P2 1450 38,52 0,361 203,4 164,3 4,26

Tabel 4.10 Caracteristicile energo - economice ale agregatelor de pompare cuplate în paralel

(P1 - funcţionare la turaţie constantă cu vana de pe comunicaţia de refulare având diverse

grade de închidere ; P2 - funcţionare la turaţie constantă)

Turbo pompă

Grade închid

(-)

Domeniu de

funcţionare

(m)

Debitul

furnizat

(m3/s)

Putere absorbită

(kW)

Cons. spec. de energie

(Wh/m3)

Cons. sp. un. de energie

(Wh/m3/m)

P1 44,98 - 52,27 0,264 - 0,335 183,5 - 200,9 174,7 - 200,5 3,81 - 3,89 P2 0 40,18 - 48,23 0,275 - 0,349 180,8 - 200,1 167,2 - 190,0 3,94 - 4,16

P1 45,83 - 53,14 0,254 - 0,327 180,9 - 199,2 176,9 - 205,4 3,80 - 3,87 P2 0 40,12 - 48,17 0,276 - 0,349 181,0 - 200,2 167,1 - 189,7 3,94 - 4,16

P1 47,60 - 54,87 0,232 - 0,312 174,9 - 195,5 181,8 - 217,6 3,81 - 3,97 P2 0 40,00 - 48,03 0,278 - 0,350 181,4 - 200,5 166,9 - 189,1 3,94 - 4,17

P1 48,94 - 56,04 0,215 - 0,299 170,2 - 192,4 186,2 - 228,5 3,80 - 4,08 P2 0 39,90 - 47,93 0,279 - 0,351 181,7 - 200,7 166,7 - 188,7 3,94 - 4,18

P1 50,66 - 57,43 0,192 - 0,282 163,7 - 188,1 192,8 - 246,5 3,81 - 4,29 P2 0 39,76 - 47,79 0,280 - 0,352 182,1 - 200,9 166,4 - 188,1 3,94 - 4,19

P1 52,03 - 58,98 0,160 - 0,267 154,2 - 184,2 199,3 - 279,9 3,83 - 4,75 P2 0 39,65 - 47,62 0,282 - 0,353 182,6 - 201,2 166,2 - 187,4 3,94 - 4,19

P1 57,76 - 60,32 0,118 - 0,186 141,3 - 161,9 252,0 - 350,1 4,36 - 5,80 P2 0 39,08 - 43,04 0,325 - 0,357 194,0 - 202,3 165,2 - 173,3 4,03 - 4,23

P1 60,91 0,071 125,9 522,3 8,58 P2 0 38,39 0,363 203,6 164,1 4,27


33

Analizând valorile din cele două tabele, rezultă că în cazul reglării debitului cu vana de

pe comunicaţia de refulare, consumul specific de energie indică valori cu peste puncte

procentuale la pomparea debitului maxim, în raport cu acţionarea la turaţie variabilă, ajungând

chiar şi la % la pomparea debitului de m3/s.

4.3.7. Randamentele globale ale instalaţiei de pompare ORAŞ

Randamentul global al instalaţiei de pompare ORAŞ depinde de numărul de pompe

active, de metoda de reglare al debitului pompat, precum şi de valoarea sarcinii statice.

În cazul reglării debitului cu ajutorul vanei de pe comunicaţia de refulare, randamentul

global se calculează cu relaţia (4.15):

( )

unde: , – randamentele agregatelor de pompare (alimentarea direct de la reţea).

În cazul reglării debitului prin acţionarea la turaţie variabilă a agregatului de pompare

AP1, randamentul global se calculează cu relaţia (4.16):

( )

în care: – randamentul general al grupului convertor static de frecvenţă - motor asincron -

turbopompă (alimentarea prin intermediul convertorului).

Tabel 4.17 Valorile randamentului global al instalaţiei de pompare, (%), în cazul cuplării în paralel,

funcţie de metoda de reglare a debitelor pompate în reţea

Sarcina statică

(m)

Metodă

de

reglare

Turaţia turbopompei P1 (rpm)

1425 1400 1375 1350 1325 1300 1200 1100

Gradele închidere ale vanei de pe comunicaţia de refulare

(m3/s) 0,683 0,676 0,662 0,650 0,634 0,620 0,543 0,434

cu vana ref. 61,02 60,59 59,64 58,88 57,83 56,91 51,82 44,39 turaţie variabilă 63,55 64,33 64,93 64,88 64,86 65,08 63,14 54,10

4,15 6,17 8,87 10,19 12,16 14,36 21,84 21,87

(m3/s)

0,617 0,609 0,592 0,578 0,560 0,540 0,443 -

cu vana ref. 64,38 63,80 62,55 61,57 60,21 58,66 51,15 - turaţie variabilă 67,23 67,76 68,14 68,02 67,95 67,36 61,94 -

4,43 6,21 8,94 10,48 12,86 14,83 21,09 -

(m3/s) 0,539 0,530 0,509 0,493 0,472 0,442 - -

cu vana ref. 65,69 64,89 63,13 61,77 59,88 57,19 - - turaţie variabilă 68,82 68,98 68,85 68,41 67,89 65,72 - -

4,76 6,30 9,06 10,75 13,38 14,92 - -


34

În Tabelul 4.17 sunt sistematizate valorile randamentului global al instalaţiei de pompare,

precum și creşterile procentuale ale randamentului global al instalaţiei în cazul acţionării la

turaţie variabilă faţă de metoda reglării debitului cu ajutorul vanei de pe comunicaţia de refulare.

În Fig. 4.24 au fost reprezentate variaţiile randamentelor globale ale instalaţiei de

pompare funcţie de debit, metoda de reglare şi sarcina statică.

Fig. 4.24 Variaţia randamentului global al instalaţiei Fig. 4.25 Variaţia creşterii procentuale a randamentului

funcţie de metoda de reglare, debit şi sarcina statică funcţie de debitul relativ şi sarcina statică

La reglarea debitului cu vana de pe refulare, odată cu mărirea gradului de închidere a

acesteia, randamentul global al instalaţiei scade foarte mult. La sarcina statică minimă acesta

scade de la valoarea %, corespunzător debitului maxim, la %, corespunzător

debitului minim. Acelaşi lucru se constată şi în cazul acţionării la turaţie variabilă, dar scăderea

randamentului este mai redusă. La debitele menţionate mai sus, scăderea are loc de la % la

%.

În Fig. 4.25 s-a reprezentat această creştere procentuală a randamentului funcţie de

debitul relativ ⁄ . Indiferent de sarcina statică, concomitent cu scăderea debitului pompat

în reţea, corespunzător unor turaţii de acţionare mai mici, respectiv a unor grade de închidere a

vanei mai mari, creşterea procentuală a randamentului global creşte. De asemenea, odată cu

scăderea sarcinii statice, la pomparea aceloraşi debite, creşterea procentuală a randamentului

global prezintă valori mai mari.

Se constată astfel o îmbunătăţire a creşterii procentuale a randamentului global al

instalaţiei de pompare odată cu scăderea turaţiei de antrenare a agregatului de pompare AP1,

precum şi cu scăderea sarcinii statice.


35

4.3.8. Evidenţierea avantajului energetic al utilizării turaţiei variabile în comparaţie cu

reglarea debitului cu vana de pe comunicaţia de refulare

Pentru a pune în evidenţă avantajul utilizării turbopompelor acţionate la turaţie variabilă,

se propune introducerea unui coeficient de eficienţă energetică, care să ţină cont de consumul

specific de energie al instalaţiei de pompare, definit prin relaţia (4.17):

( )

( )

unde: - metoda de reglare comparată;

- consumul specific de energie în cazul metodei de reglare ;

- consumul specific de energie în cazul metodei de reglare prin turaţie variabilă.

Deoarece reglarea cu vana de pe comunicaţia de refulare este una dintre cele mai utilizate

metode de reglare în exploatare, se determină indicatorul de eficienţă energetică în raport cu

această metodă ( ).

Tabel 4.18 Valorile coeficientului de eficienţă energetică, , al instalaţiei de pompare

Sarcina statică

(m)

Metodă

de

reglare

Cons.

spec. de

energ.

(Wh/m

3)

Turaţia turbopompei P1 (rpm)

1425 1400 1375 1350 1325 1300 1200 1100

Gradele închidere ale vanei de pe comunicaţia de refulare

(m3/s) 0,683 0,676 0,662 0,650 0,634 0,620 0,543 0,434

cu vana de pe

refulare

174,7 176,9 181,8 186,2 192,8 199,3 252,0 522,3 167,2 167,1 166,9 166,7 166,4 166,2 165,2 164,1 341,9 344,0 348,7 352,9 359,2 365,5 417,2 686,4

turaţie variabilă

160,6 156,0 151,6 150,7 149,2 146,4 149,6 280,5 167,4 167,3 167,1 166,9 166,7 166,5 165,5 164,3 328,0 323,3 318,7 317,6 315,9 312,9 315,1 444,8

4,07 6,02 8,60 10,00 12,05 14,39 24,47 35,20

(m3/s)

0,617 0,609 0,592 0,578 0,560 0,540 0,443 -

cu vana de pe

refulare

185,0 188,1 195,4 201,8 211,8 225,0 350,1 - 176,3 176,2 175,8 175,5 175,2 174,8 173,3 - 361,3 364,3 371,2 377,3 387,0 399,8 523,4 -

turaţie variabilă

169,1 165,8 162,6 162,2 161,1 162,8 205,0 - 176,6 176,4 176,1 175,8 175,5 175,1 173,6 - 345,7 342,2 338,7 338,0 336,6 337,9 378,6 -

4,32 6,07 8,76 10,42 13,02 15,48 27,67 --

(m3/s)

0,539 0,530 0,509 0,493 0,472 0,442 - -

cu vana de pe

refulare

200,5 205,4 217,6 228,5 246,5 279,9 - - 190,0 189,7 189,1 188,7 188,1 187,4 - - 390,5 395,1 406,7 417,2 434,6 467,3 - -

turaţie variabilă

182,1 180,7 180,4 182,2 184,6 200,1 - - 190,3 190,0 189,4 189,0 188,5 187,8 - - 372,4 370,7 369,8 371,2 373,1 387,9 - -

4,64 6,18 9,07 11,03 14,15 16,99 - -


36

În Tabelul 4.18 sunt prezentate caracteristicile energetice ale pompării apei, prin

considerarea consumurilor specifice ale turbopompelor active din instalaţia de pompare, funcţie

de metoda de reglare şi sarcina statică. Corespunzător acestor consumuri specifice de energie,

s-au calculat şi valorile coeficientului de eficienţă energetică.

Pe baza valorilor prezentate în acest tabel, în Fig. 4.26 au fost reprezentate variaţiile

consumurilor specifice de energie funcţie de metoda de reglare, debit și sarcina statică.

Fig. 4.26 Variaţia consumului specific de energie funcţie Fig. 4.27 Variaţia coeficientului de eficienţă energetică

de metoda de reglare, debit şi sarcina statică funcţie de debitul relativ şi sarcina statică

În Fig. 4.27 s-a reprezentat coeficientul de eficienţă energetică funcţie de debitul relativ

⁄ , pentru ambele metode de reglare. Se observă că, indiferent de sarcina statică,

concomitent cu scăderea debitului pompat în reţea, corespunzător unor turaţii de acţionare mai

mici, respectiv a unor grade de închidere a vanei mai mari, valoarea coeficientului creşte.

De asemenea, odată cu scăderea sarcinii statice, la pomparea aceloraşi debite, coeficientului

prezintă valori mai mari. Practic, prin creşterea sarcinii statice se reduce efectul economic al

folosirii turaţiei variabile. În concluzie, se constată o îmbunătăţire a valorilor odată cu

scăderea turaţiei de antrenare a agregatului de pompare AP1, precum şi cu scăderea sarcinii

statice.

4.4. Evaluarea oportunităţii introducerii acţionării la turaţie variabilă a

turbopompelor în vederea îmbunătăţirii eficienţei energo - economice a

pompării. Studiu de caz: Staţia de pompare Codrescu

În acest subcapitol se prezintă o evaluare a oportunităţii introducerii acţionării la turaţie

variabilă a turbopompelor din cadrul unei staţii de pompare existente cu scopul de a eficientiza

pomparea.


37

Staţia de pompare în discuţie se află în Punctul Termic Codrescu şi asigură furnizarea

apei potabile reci pentru cvartalul de locuinţe P+10, prin repomparea apei prelevate din reţeaua

municipiului ( ). Presiunea în reţeaua cvartalului este menţinută printr-un hidrofor de 60 l.

Staţia de pompare Codrescu este echipată cu (1+1) agregate de pompare compuse din (v. Foto

4.1): turbopompă GRUNDFOS CR 8 – 50, care asigură cu un randament de %,

prelucrarea debitului nominal m3/h, sub sarcina nominală mCA, absorbind la

arbore puterea nominală kW, acţionată la rot/min de motorul standard

GRUNDFOS, cu puterea nominală kW şi randamentul %.

Foto 4.1 Staţia de pompare Codrescu

Conform datelor existente, instalaţia de pompare cu hidrofor Codrescu serveşte în prezent

un număr de 600 persoane. Date de bază ale acestei evaluări sunt reprezentate de:

- sarcina statică a reţelei , ce variază în intervalul m;

- sarcina statică a hidroforului , ce variază în intervalul m;

- modulul de rezistenţă hidraulică reţea - hidrofor ..

4.4.3. Evidenţierea avantajului energetic al acţionării la turaţie variabilă a

turbopompelor în comparaţie cu funcţionarea pe hidrofor

Pe baza modelelor matematice prezentate, autorul a elaborat, în mediul de programare

Mathcad, două programe ce au avut ca scop reprezentarea diagramelor regimurilor de

funcţionare corespunzătoare diferitelor configuraţii de exploatare, precum şi determinarea

indicatorilor de eficienţă energetică a pompării pentru fiecare caz analizat [Toma D., 2012a].

În Fig. 4.28 este reprezentată diagrama regimurilor de funcţionare în cazul funcţionării

instalaţiei de pompare pe hidrofor, iar în Fig. 4.31 este reprezentată diagrama regimurilor de

funcţionare corespunzătoare funcţionării instalaţiei prin acţionarea la turaţie variabilă a

turbopompelor (pentru m).


38

Fig. 4.28 Diagrama regimurilor de funcţionare - funcţionarea pe hidrofor ( m)

Fig. 4.31 Diagrama regimurilor de funcţionare - funcţionarea la turaţie variabilă ( m)

Funcţionarea pe hidrofor asigură, în condiţiile echipării staţiei de pompare cu

turbopompe GRUNDFOS CR 8 – 50, furnizarea sub sarcina m, în cele mai bune

condiţii de presiune la utilizator, a debitelor l/s, cu un consum specific de

energie kWh/m3, turbopompa lucrând cu un randament %. Pe

de altă parte însă, se observă că în anumite cazuri, randamentul turbopompei scade foarte mult în

raport cu randamentul nominal, ajungând chiar la valori de 23 %.


39

La acţionarea cu turaţie variabilă a turbopompelor GRUNDFOS CR 8 – 50, în diferitele

configuraţii de funcţionare ale ansamblului reţea-utilizatori, debitele pompate în reţeaua

cvartalului sunt cuprinse în domeniul l/s, dar cu randamente superioare faţă

de funcţionarea pe hidrofor (cuprinse în intervalul 6 – 20 puncte procentuale) şi, în consecinţă,

cu consumuri specifice de energie mai mici ( kWh/m3).

Ţinând cont şi de faptul că debitele mici predomină în exploatarea curentă a reţelei, se

consideră oportună introducerea acţionării la turaţie variabilă a turbopompelor din cadrul staţiei

de pompare Codrescu, acest fapt conducând în final la ameliorarea eficienţei energo - economice

a pompării.

CAPITOLUL 5

MONITORIZAREA ŞI CONTROLUL STAŢIILOR DE POMPARE

DIN CADRUL SISTEMELOR DE ALIMENTARE CU APĂ

5.1. Consideraţii generale privind sistemul de monitorizare şi control al unei staţii

de pompare

Reabilitarea şi modernizarea sistemelor de alimentare cu apă, prin care să se asigure o

capacitate de servire corespunzătoare cerinţelor actuale şi de perspectivă ale consumatorilor de

apă, precum şi performanţe energo - economice ale serviciului prestat, la nivelul celor mai bune

tehnologii disponibile, se poate realiza prin intermediul informatizării acestora.

Principalele avantaje ale informatizării sunt legate direct de: creşterea randamentelor

hidraulice şi energetice, ameliorarea fiabilităţii şi siguranţei în funcţionarea agregatelor şi

echipamentelor, reducerea forţei de muncă.

Sistemul de monitorizare şi control pentru staţiile de pompare reprezintă o structură de

conducere ierarhizată pe patru nivele, aplicată instalaţiei tehnologice propriu-zise [Toma D.,

2012b]:

nivelul de câmp: instalaţia tehnologică cu dispozitive de automatizare;

nivelul de conducere automată locală, realizat cu automate programabile;

nivelul dispecer local: calculator PC de capacitate medie, interconectat cu automatele

programabile, cu rol de interfaţă grafică locală pentru proces;

nivelul dispecer central: calculator PC de capacitate ridicată, interconectat cu

dispeceratele locale şi cu alte sisteme tehnice, ce asigură posibilitatea supervizării, coordonării


40

globale, stocării şi procesării centralizate a datelor, precum şi monitorizării off-line a sistemului

de pompare în ansamblu.

În Fig. 5.2 este prezentată schema bloc de monitorizare şi control al unei staţii de

pompare.

Fig. 5.2 Schema bloc de monitorizare şi control la nivelul dispecerului local al unei staţii de pompare

5.2. Sistemul de monitorizare şi control al unei staţii de pompare. Studiu de caz:

Staţia de pompare Chiriţa

La nivelul staţiei de pompare Chiriţa, instalaţia tehnologică pentru care se implementează

sistemul de monitorizare şi control cuprinde: agregatele de pompare WILO, vanele cu acţionare

electrică AUMA, aparatele electrice de comutaţie şi protecţie, aparatele de măsură a mărimilor

hidraulice (debit, presiune) şi aparatele de măsură a mărimilor electrice (tensiune, intensitate,

factor de putere, energie activă, energie reactivă, energie aparentă).

Soluţia de automatizare pentru staţia de pompare Chiriţa utilizează, ca dispozitiv de

câmp, automate programabile Premium TSXP57 (PLC), a căror construcţie se bazează pe

folosirea microcontrolerelor de tip industrial.

Toate echipamentele de achiziţie şi comandă sunt integrate, prin intermediul unui sistem

de comunicaţie, de către programul de monitorizare SCADA (Supervisory Control and Data


41

Acquisition), instalat pe o unitate de calcul ce se află la staţia dispecer local. Aplicaţia SCADA

este formată în principal din trei module:

• server: administrare parametri, alarme, baze date, rapoarte;

• client: interfaţă cu utilizatorul;

• comunicaţie: achiziţie parametrii din automatele programabile.

În Fig. 5.6 este reprezentată schema funcţională a staţiei de pompare Chiriţa (proces

mimic). Sunt prezentate în ansamblu instalaţiile de pompare, începând cu vanele de distribuţie,

rezervorul intermediar, până la parametrii de ieşire, debite, presiuni şi rezervoarele de la

Şorogari. Vanele de distribuţie sunt monitorizate prin poziţia lor (închis / deschis). Pentru

rezervorul intermediar R5, de 2500 mc, sunt afişate nivelul în rezervor (cu ajutorul unui senzor

de nivel cu ultrasunete) şi starea senzorilor de lipsă apă şi deversare. Pentru rezervorul Şorogari

este afişat nivelul.

Fig. 5.6 Schema funcţională a staţiei de pompare Chiriţa (proces mimic din SCADA)

Modurile de lucru permise de automatul programabil sunt: manual și automat (pornirea

se face automat de PLC).

Principalele funcţii pe care le îndeplineşte sistemul de monitorizare şi control al staţiei de

pompare Chiriţa sunt:


42

1) Starea de funcţionare şi parametrii funcţional - tehnologici ai turbopompelor

Turbopompele şi cele trei instalaţii de pompare sunt reprezentate pe o hartă fizică pentru

ce permite utilizatorului să le localizeze rapid şi intuitiv (v. Fig. 5.6). Pe hartă, alături de numele

sau numărul turbopompei se marchează prin culori distincte şi starea ei - oprită, pornită, avariată,

în temporizare repornire sau nealimentată.

Utilizând traductorii Endress + Hauser, cu ieşire 4-20 mA, ce au un domeniu de măsurare

între 0 - 10 bar, instalaţi în originea conductelor de refulare, a debitmetrele electromagnetice

MAGFLO amplasaţi în afara staţiei de pompare Chiriţa şi a dispozitivului Prosonic M FMU 40

pentru măsurarea nivelurilor, sistemul de monitorizare oferă informaţii ce pot fi folosite pentru a

determina starea turbopompelor, a conductelor sau a elementelor de închidere. Astfel se poate

inspecta: presiunea în originea conductei de refulare, debitul instantaneu pompat și nivelurile

apei din rezervorul R5 și rezervorul Șorogari.

Bazele de date înregistrează datele de proces folosind MS SQL Server. Tabelele reţin mai

multe tipuri de date: mărimi de proces (nivel, presiune etc.), stări ale instalaţiei (mod automat,

pornit, deschis, poziţie etc.), configurarea parametrilor de funcţionare (nivel impus, presiune

maximă etc.), alarme cu mesaj, index, data iniţială.

Pentru a descrie posibilităţile de operare se va folosi ca exemplu tabela cu mărimile

hidraulice ce caracterizează funcţionarea instalaţiei ORAŞ (v. Fig. 5.8):

Fig. 5.8 Bază de date a instalaţiei ORAŞ (mărimi hidraulice)

Soft-ul SCADA permite şi realizarea unor grafice:

grafice istorice – grafice istorice predefinite ce oferă posibilitatea de a vizualiza

diverse curbe ale unor mărimi de interes;


43

grafice utilizator – grafice istorice configurabile de utilizator ce oferă posibilitatea de a

configura diverse curbe ale unor mărimi de interes folosind datele înregistrate în bazele de date

(v. Fig. 5.10);

grafice timp real – grafice în timp real configurabile de utilizator oferă posibilitatea de

a vizualiza în timp real diverse curbe ale unor mărimi de interes. Pentru a crea curba se folosesc

datele achiziţionate pe comunicaţie.

Fig. 5.10 Grafic utilizator – debitele pompate de instalaţiile de pompare ORAŞ, ŞOROGARI şi INDUSTRIE

Există posibilitatea de a obţine şi anumite rapoarte:

Zilnic - parametrii instalaţiilor de pompare şi rezervoare;

Debite - volume pompate;

Ore - ore de funcţionare turbopompe.

2) Starea reţelei de alimentare

Pentru a înregistra diferenţele de tensiune între regimul diurn şi cel nocturn, între zilele

lucrătoare şi cele de sărbătoare sau dezechilibrul generat prin încărcarea disproporţionată a

fazelor cu consumatori monofazici, sistemul de monitorizare preia, afişează şi memorează

principalii parametri ai reţelei de alimentare cu energie electrică, respectiv: frecvenţa reţelei,

tensiunile pe fiecare fază și dezechilibru de tensiune între faze.

3) Parametrii electrici ai motoarelor pompelor şi ai convertoarelor statice de frecvenţă

Alături de parametrii reţelei de alimentare, sistemul de monitorizare permite şi

inspectarea parametrilor electrici de stare a fiecărui motor, respectiv: curenţii pe fiecare fază,

dezechilibru de curent între faze, defazajele între curent şi tensiune pe fiecare din faze, rezistenţa

electrică de izolaţie a motorului.

Împreună cu lista mesajelor oferite de sistemul de protecţie, valorile parametrilor electrici

pot indica cauzele care au generat funcţionarea anormală a motorului sau a turbopompei. Toate


44

aceste informaţii conduc la întocmirea unui program complet de mentenanţă coretivă şi

preventivă, necesar menţinerii instalaţiilor de pompare în parametrii funcţionali.

4) Parametrii energetici ai pompelor

Sistemul de monitorizare permite, pentru fiecare instalaţie de pompare în parte, evaluarea

consumurilor energetice, respectiv afişează şi memorează: puterea activă, puterea reactivă,

puterea aparentă, factorul de putere, energia activă, energia reactivă și energia aparentă.

5) Avertizarea dispecerului în cazul detectării unei avarii sau a unei efracţii şi tipul

avariilor detectate şi momentul lor de apariţie

Avariile preluate de la punctele locale de măsură de către dispecerul local sunt afişate şi

apoi stocate împreună, într-o bază de date separată, cu data şi ora la care ele s-au produs şi se

reprezintă sub forma unor tabele. În acest mod, operatorul poate lua uşor la cunoştinţă de

numărul avariilor survenite într-o anumită perioadă de timp, de frecvenţa lor de apariţie sau de

timpul necesar remedierilor.

5.3. Analiza randamentului global al instalaţiilor de pompare şi a consumurilor

specifice de energie

Soft-ul SCADA nu permite monitorizarea randamentelor globale şi consumurilor

specifice de energie ale instalaţiilor de pompare. Pentru a realiza acest obiectiv ar fi necesar să

existe posibilitatea înregistrării debitului pompat de turbopompe din cadrul instalaţiilor de

pompare (debitul total fiind înregistrat prin intermediul debitmetrul instalat pe conducta de

refulare) prin montarea unor debitmetre pe comunicaţiile de refulare ale acestora. De asemenea,

soft-ul SCADA ar trebui să aibă posibilitatea înregistrării sarcinilor la racordurile de refulare ale

turbopompelor.

Cu toate acestea, pe baza parametrilor hidraulici (debitul instantaneu pompat și presiunea

în originea conductei de refulare) și electrici (tensiune, intensitate și factor de putere) ce pot fi

extrase din bazele de date ale soft-ului SCADA, se poate calcula aproximativ atât randamentul

global al instalațiilor de pompare, cât și consumul specific de energie (la funcționarea unei

turbopompe).

Randamentul global al instalației de pompare se calculează cu relația (5.1):

√ cos ( )

unde , și cos reprezintă mărimile electrice ce caracterizează alimentarea agregatelor direct

de la rețea, iar consumul specific de energie se obţine cu ajutorul relaţiei (5.2):


45

( )

Pentru exemplificare se prezintă cazul instalaţiei de pompare ŞOROGARI în configuraţia

de exploatare 1+2 (o singură turbopompă activă). Pe baza algoritmului prezentat, autorul a

elaborat în mediul de programare MATLAB programul RADCONS.

În Fig. 5.20 şi Fig. 5.21 sunt reprezentate variaţiile randamentului global al instalaţiei de

pompare ŞOROGARI şi ale consumului specific de energie funcţie de timp (o oră de

funcționare).

.

Fig. 5.20 Randamentul instalaţiei de pompare Fig. 5.21 Consumul specific de energie al

ŞOROGARI funcţie de timp instalaţiei de pompare ŞOROGARI funcţie de timp

CAPITOLUL 6

CONCLUZII ŞI CONTRIBUŢII

6.1. Concluzii

Lucrarea, în ansamblul ei, analizează şi propune măsuri de creştere a eficienţei

energetice, prin reducerea consumului de energie la staţiile de pompare, care au o pondere

importantă în consumurile industriale (circa ).

A. Referitor la randamentul convertorului static de frecvenţă şi randamentul

general al grupului de pompare convertor static de frecvenţă - motor asincron -

turbopompă

Depinzând de randamentul global al ansamblului convertor static de frecvenţă - motor

asincron - turbopompă, economia de energie este condiţionată de randamentele, în diferite

regimuri de lucru, ale fiecăreia dintre componentele sale.


46

Pe baza acestui fapt, în capitolul 3 s-a descris o metodă de determinare a randamentului

general al grupului de pompare alcătuit din convertor static de frecvenţă - motor asincron -

turbopompă, , a randamentului agregatului de pompare, , precum şi a randamentului

convertorului static de frecvenţă, .

Metoda a fost pusă în practică la staţia de pompare Chiriţa, componentă de bază a

sistemului de alimentare cu apă a municipiului Iaşi. Staţia de pompare Chiriţa este echipată cu

trei instalaţii de pompare denumite în funcţie de zona de deservire.

S-a constatat faptul că randamentul convertorului static de frecvenţă variază între şi

pentru turaţii relative ⁄ . Valorile mai ridicate, apropiate de maxim, se întâlnesc

de la o anumită valoare a debitului relativ. Pentru cele opt turaţii analizate, valorile acestui debit

relativ se situează în intervalul [ ]⁄ . Valorile mai scăzute apar în cazul

acţionării la turaţii relative ⁄ şi debite relative ⁄ .

B. Referitor la studiul instalaţiilor de pompare echipate cu turbopompe acţionate la

turaţie variabilă

În capitolul 4 s-a propus o metodologie de analiză a funcţionării instalaţiilor de pompare

echipate cu turbopompe acţionate la turaţie variabilă, bazată pe o cercetare temeinică. Pe această

linie autorul a elaborat o serie de modele matematice, pe baza cărora au fost stabiliţi algoritmii

de calcul corespunzători şi au fost concepute programe de calcul în mediile de programare

MATLAB şi MATHCAD.

Având în vedere că în cazul turbopompelor, capacitatea de funcţionare poate fi

caracterizată prin prelucrarea datelor din măsurători in situ, metodologia propusă presupune în

primul rând evaluarea caracteristicilor funcţional - energetice ale acestora. În continuare s-a

propus determinarea caracteristicilor pierderilor de sarcină pentru toate componentele sistemului

de transport sub presiune al apei, precum şi stabilirea caracteristicilor reţelei servite de instalaţia

de pompare.

Determinarea şi analiza regimurilor de funcţionare ale ansamblului instalaţie de pompare

- reţea asociate regimurilor tipice de exploatare, cu determinarea caracteristicilor energo -

economice (randament global, consum specific de energie, consum specific unitar de energie), a

reprezentat partea complexă a acestei metodologii.

Programele de calcul elaborate au fost folosite în analiza funcţionării instalaţiei de

pompare ORAŞ. În urma rulării programului de calcul PARFUNC a rezultat faptul că ambele

caracteristici de sarcină (ale turbopompelor P1 şi P2) prezintă o alură diferită decât cea de

catalog. Caracteristicile funcţional - energetice indică totuşi satisfacerea relativ corectă a


47

parametrilor proiectaţi în cazul ambelor turbopompe, dar caracteristicile de randament se

situează cu cca 10 - 15 puncte procentuale sub cea de catalog, în timp ce caracteristicile de

putere indică valori superioare referinţei.

Rulând programul de calcul PSARC au rezultat modulele de rezistenţă hidraulică ale

comunicaţiilor de aspiraţie şi de refulare corespunzătoare fiecărei turbopompe, precum şi pentru

conducta de aducţiune.

Regimurile de funcţionare ale instalaţiei de pompare ORAŞ au corespuns situaţiei

existente în exploatare, respectiv funcţionarea cu două agregate de pompare active (AP1 şi AP2),

agregatul de pompare AP1 fiind acţionat la turaţie variabilă.

C. Referitor la avantajul energetic al acţionărilor la turaţie variabilă

Pentru a pune în evidenţă eficienţa energetică a acţionării turbopompelor la turaţie

variabilă faţă de o altă metodă de reglare, respectiv modificarea debitului curentului de lichid

prin intermediul vanei de închidere de pe comunicaţia de refulare a turbopompei P1, au fost

studiate regimurile de funcţionare similare.

Analizând valorile randamentului global al instalaţiei de pompare s-a observat faptul că

acesta este superior la acţionarea cu turaţie variabilă a turbopompei P1, indiferent de configuraţie

de exploatare, cu un procent ce variază între şi faţă de reglarea debitului cu ajutorul

vanei de închidere. S-a constatat de asemenea că randamentul global are o creştere procentuală

mai mare la acţionarea cu turaţie variabilă odată cu scăderea debitului pompat în reţea şi a

sarcinii statice.

Evidenţierea avantajului energetic al acţionării turbopompelor la turaţie variabilă prin

modificarea frecvenţei a rezultat însă prin introducerea unui nou coeficient de eficienţă

energetică, , coeficient ce ţine seama de consumul specific de energie.

Avantajul energetic al acţionării la turaţie variabilă este mult mai mare la debite mai mici,

acest lucru rezultând din faptul că valoarea coeficientului de eficienţă energetică creşte foarte

mult la scăderea debitului pompat. În cazul pompării la sarcina statică minimă, acest coeficient

ajunge şi la % la un debit relativ ⁄ , faţă de o valoare de % la debitul

maxim pompat m3/s. De asemenea, valorile coeficientului prezintă valori

mai ridicate pentru sarcina statică minimă. Rezultă astfel că, la debite mari şi valori mai ridicate

ale sarcinii statice, se reduce efectul economic al folosirii turaţiei variabile.

D. Referitor la staţii de pompare mici (cvartal de locuinţe)

Introducerea acţionărilor cu turaţie variabilă trebuie să fie precedată de studii de

oportunitate pentru a se evita realizarea unor investiţii nejustificate sau menţinerea unui sistem


48

de exploatare a acestor subsisteme costisitor (randament energetic redus). În acest scop a fost

prezentat un studiu de caz: Staţia de pompare Codrescu.

O modalitatea frecventă de adaptare a funcţionării instalaţiior de pompare din cadrul

sistemelor de alimetare cu apă la variabilitatea cerinţelor utilizatorilor este cea asigurată prin

funcţionarea intermitentă a unui agregat de pompare, pe hidrofor.

În cazul staţiei de pompare Codrescu s-a propus acţionarea la turaţie variabilă a

tubopompelor existente, stabilită în baza randamentului mediu global, respectiv a consumului

specific de energie asigurat, această metodă conducând la pomparea cu cea mai mică valoare

medie a consumului specific de energie.

E. Referitor la monitorizarea şi controlul instalaţiilor de pompare

Asigurarea eficienţei în exploatare presupune monitorizarea şi controlul automat al

instalaţii de pompare adaptate la variabilitatea cerinţelor consumatorilor. Controlul permanent al

parametrilor electrici, energetici şi tehnologici ce caracterizează agregatele de pompare permite

elaborarea unor strategii de optimizare a regimului de exploatare astfel încât sistemul de

alimentare cu apă să fie sigur, durabil şi eficient. În acest scop a fost analizat sistemul de

monitorizare şi control al staţiei de pompare Chiriţa.

Având în vedere că soft-ul SCADA nu permite monitorizarea randamentului global al

instalațiilor existente în cadrul stației de pompare Chirița, precum și ale consumurilor specifice

de energie, s-a propus o metodă de calcul aproximativ a acestor mărimi cu ajutorul unui soft

elaborat de către autor. Monitorizarea acestor caracteristici energo - economice ar permite

efectuarea unor analize şi diagnoze tehnice complexe.

6.2. Contribuţii

1. Documentare asupra principalelor tipuri de maşini hidraulice şi a domeniilor de

utilizare ale acestora, cu evidenţierea importanţei pompării cu maşini hidraulice acţionate la

turaţie variabilă, care au un potenţial ridicat de economisire a energiei electrice.

2. Documentare asupra mărimilor şi caracteristicilor necesare analizei funcţionării

turbopompelor acţionate la turaţie variabilă din cadrul instalaţiilor de pompare.

3. Documentare asupra instalaţiilor de reglare ce asigură adaptarea la regimuri variabile

de funcţionare a instalaţiilor de pompare, cu accent pe reglarea prin acţionare la turaţie variabilă

a turbopompelor, ce poate asigura o pompare în condiţii de eficienţă energo - economică a

diferitelor debite cerute de consumatori.


49

4. Documentare asupra sistemelor de acţionare electrică reglabilă a turbopompelor, cu

accent pe acţionarea bazată pe modificarea frecvenţei tensiunii de alimentare care se realizează

prin intermediul convertoarelor statice de frecvenţă.

5. Descrierea şi materializarea unei metode practice de determinare a randamentului unui

convertor static de frecvenţă şi a randamentului general al grupului de pompare convertor static

de frecvenţă - motor asincron - turbopompă.

6. Elaborarea unor soft-uri, pe baza unor modele matematice şi al algoritmilor de calcul

corespunzători, în mediul de programare MATLAB, ce au ca scop:

- determinarea caracteristicilor funcţional - energetice reale ale turbopompelor, din cadrul

instalaţiilor de pompare, prin prelucrarea rezultatelor măsurătorilor efectuate in situ, şi raportarea

lor la caracteristicile nominale ale acestora (soft-ul PARFUNC);

- determinarea caracteristicilor pierderilor de sarcină pe comunicaţiile de aspiraţie şi

refulare ale turbopompelor (soft-ul PSARC cuprinde 44 de subrutine necesare calculului a 65 de

coeficienţi ai pierderilor de sarcină locale introduse de singularităţile cele mai des întâlnite pe

traseul liniilor tehnologice de bază ale instalaţiilor de pompare);

- determinarea regimurilor de funcţionare ale instalaţiilor de pompare prevăzute cu

turbopompe acţionate la turaţie variabilă, în diferite configuraţii de exploatare (soft-ul

REGFUNC);

- evaluarea eficienţei energo - economice a pompării apei prin determinarea consumului

specific de energie pentru pompare, respectiv a consumului specific unitar de energie în

regimurile semnificative de exploatare (soft-ul REGFUNC).

7. Introducerea unui nou coeficient de eficienţă energetică, ce ţine cont de consumul

specific de energie, care are rolul de a evidenţia eficienţa acţionării la turaţie variabilă a

turbopompelor faţă de alte instalaţii de reglare, respectiv de modificare a debitului curentului de

lichid prin intermediul vanei de pe comunicaţia de refulare a turbopompelor.

8. Aplicarea soft-urilor elaborate în vederea analizei funcţionării instalaţiei de pompare

ORAŞ din cadrul Staţiei de pompare Chiriţa, parte componentă a sistemului de alimentare cu apă

a municipiului Iaşi, staţie echipată cu turbopompe acţionate la turaţie variabilă.

9. Evidenţierea oportunităţii introducerii acţionării la turaţie variabilă a agregatelor

existente în staţia de pompare Codrescu.

10. Colaborarea la sistemul de monitorizare și control al Stației de pompare Chirița prin

elaborarea unui soft cu ajutorul căruia se poate calcula randamentul global al instalațiilor de

pompare, precum și consumul specific de energie, în cazul funcționării unei singure turbopompe.


50

BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ

1. Ahonen T., 2011, Monitoring of centrifugal pump operation by a frequency convertor,

Lappeenranta University of Technology, Lappeenranta, Finland

3. Alexandrescu A., Călăraşu D., Zaharia D., Ciobanu B., Tiţa I., Toma D., ş.a., 2007,

Optimizarea sistemelor energetice inteligente de transport a apei pentru creşterea eficienţei

energetice şi economia de energie, Proiect CNMP 1365/2007, contract de finanţare

21041/18.09.2007

4. Alexandrescu A., Alexandrescu S. A., Alexandrescu C. A., Toma D., 2008a, Contributions to

the calculation of optimization of the pumping station’s working, Machine – Building and

Technosphere of the XXI Century, Sevastopol, Ukraine, Ed. Tehnopolis, ISBN 966-7907-23-6,

pp. 42-46

5. Alexandrescu A., Alexandrescu S. A., Alexandrescu C. A., Toma D., 2008b, Contributions

as concerns the complex network’s optimization of water supply, Machine – Building and

Technosphere of the XXI Century, Sevastopol, Ukraine, Ed. Tehnopolis, ISBN 966-7907- 23-6,

pp. 46-50

6. Alexandrescu A., Alexandrescu S. A., Alexandrescu C. A., Toma D., 2008c, Contributions

concerning the energy consumption’s optimization of the hydraulic fittings out, Scientific

Bulletin of the Politehnica University of Timisoara, Transactions on Mechanics, Tom 53 (67),

Special issue, Ed. POLITEHNICA, ISSN 1224-6077, pp. 219-227

7. Alexandrescu A., Alexandrescu S. A., Alexandrescu C. A., Toma D., 2008d, Contributions

as regards the energetic optimization of an urban system of pumping, Scientific Bulletin of the

Politehnica University of Timisoara, Transactions on Mechanics, Tom 53 (67), Special issue,

Ed. POLITEHNICA, ISSN 1224-6077, pp. 213-218

8. Alexandrescu A., 2008, Stații de pompare, Editura Politehnium, ISBN 978-973-621-222-2,

Iași

10. Alexandrescu O., 1995, Randamentul global al adaptării instalaţiilor de pompare la

regimuri variabile prin folosirea hidroforului, CTS IC-EE, AIIR - UTI, Iaşi

12. Alexandrescu O., Anăstăsoaei M., Toma D., ş.a., 2003, Lucrări adiţionale la proiectul

“Modernizarea Staţiei de tratare a apei Chiriţa - municipiul Iași - Fază unică, Contract de

cercetare științifică nr. 1278P/20.06.2003, Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi, Centrul de

Cercetare, Proiectare şi Transfer Tehnologic “Polytech”, Iaşi

13. Alexandrescu O., 2003, Staţii de pompare, Ed. “Gh. Asachi”, Iaşi


51

14. Alexandrescu O., 2004, Maşini şi echipamente hidraulice, Ed. Politehnium, Iaşi

15. Almeida A.T., Fonseca P., Falkner H, Bertoldi P., 2003, Market Transformation of Energy-

Efficient Technologies in the EU, EnergyPolicy, Vol. 31, Iss. 6, May 2003, pp. 563–575

17. Anton A., Grecu M., Perju S., 1999a, Simularea funcţionării unei staţii de pompare de

alimentare cu apă, Conferinţa „Sisteme hidraulice sub presiune”, UTCB, Bucureşti

18. Anton A., Grecu M., Perju S., 1999b, Metodologia reabilitării unei staţii de pompare: aspecte

hidraulice şi alegerea agregatelor de pompare, Conferinţa „Sisteme hidraulice sub presiune”,

UTCB, Bucureşti

20. Bartha I., Javgureanu V., 1998, Hidraulică, vol. 1, Editura “Tehnica”, Chişinău

22. Bartha I., Marcoie N., Toma D., Gabor V., Molnar A.G., 2008, Cercetări asupra curgerilor

turbulente în medii poroase permeabile rigide, Proiect multianual de cercetare ştiinţifică PN-II-

ID-2298/2008, contractat cu CNCSIS cu nr. 589/19.01.2008

23. Bartha I., Marcoie N., Toacă D., Toma D., Gabor V., Molnar A.G., Lupuşoru A., 2010,

Post-Darcy filtration through rigid permeable media, Environmental Engineering and

Management Journal EEMJ, vol. 9, No.12, "Gh. Asachi" Technical University of Iasi, pp. 1727-

1734, ISSN: 1582-9596

24. Bartha I., Marcoie N., Toma D., Toacă D., Gabor V., Molnar A.G., 2011, The free level

uniform post-Darcy filtration through a sphere-made homogenous medium, Environmental

Engineering and Management Journal EEMJ, vol. 10, No.12, "Gh. Asachi" Technical University

of Iasi, pp. 1959-1966, ISSN: 1582-9596

25. Bartha I., Marcoie N., Toma D., Toacă D., Gabor V., Molnar A.G., Lupușoru A., 2012a,

Research on Filtration Process Through Sorted Crushed Rock, Conference on Modelling Fluid

Flow (CMFF’12), The 15th

International Conference on Fluid Flow Technologies, Budapest,

Hungary, September 4-7, Conference proceedings, vol. II, pp 539-544, ISBN 978-963-08-4587-8

26. Bartha I., Marcoie N., Toma D., Toacă D., Gabor V., Molnar A.G., Lupușoru A., 2012b,

The Free Level Post-Darcy Filtration Through Homogenous Media, Conference on Modelling

Fluid Flow (CMFF’12), The 15th

International Conference on Fluid Flow Technologies,

Budapest, Hungary, September 4-7, Conference proceedings, vol II, pp. 622-627, ISBN 978-

963-08-4587-8

27. British Pump Manufacturers’ Association, Gambica, 2003, Variable speed driven pumps.

Best practice guide

31. Burchiu V., Santău I., Alexandrescu O., 1982, Instalaţii de pompare, Editura Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti


52

32. Carlson R., 2000, The correct method of calculating energy savings to justify adjustable-

frequency drives on pumps, IEEE Transaction on Industry Application, vol.36, no.6

33. Carrier D., Stickney R., 2007, Variable Speed versus Constant Speed, Plumbing Systems and

Design, vol. 6, no. 2

34. Cătană I., ş.a., 2006, Controlul frecvenţei în reglarea automată a staţiilor de pompare,

Conferinţa Hidrotehnicienilor, U.P.B., Bucureşti

44. Doncean G., Barbalat A., 2000, Strategia cercetării. Optimizarea proceselor tehnologice,

Editura “Performantica”, ISBN 973-8075-07-6, Iaşi

47. Europump and Hydraulic Institute, 2001, Pump Life Cycle Costs: A guide to LCC analysis

for pumping systems, Parsippany, New Jersey

48. Europump, Hydraulic Institute and U.S. Department of Energy, 2004, Variable Speed

Pumping – A Guide to Successful Applications, Elsevier, Kidlington, Oxford, UK

54. Gavrilaș G., 2007, Retehnologizarea sistemelor de alimentare cu apa - Direcţie prioritară în

cadrul dezvoltării durabile, Ed. Politehnium, ISBN 978-973-621-172-0, Iași

55. Georgescu A.M., Georgescu S.C., 2007, Hidraulica rețelelor de conducte și mașini

hidraulice, Editura Printech, ISBN 978-973-718-623-2, București

56. Georgescu I., 1988, Economia de energie prin acţionarea cu turaţie variabilă a pompelor şi

ventilatoarelor şi automatizarea proceselor tehnologice, Rev. Energetica, nr. 3

57. Georgescu S.C., Georgescu A.M., Dunca G., 2005, Stații de pompare. Încadrarea

turbopompelor în sisteme hidraulice, Editura Printech, București, ISBN 973-718-235-9

63. Gordan C., Reiz R., Țepelea L., 2010, Tehnici moderne de comutație, Universitatea din

Oradea

65. Hydraulic Institute, U.S. Departament of Energy, 2006, Improving pumping system

performance. A sourcebook for industry, Second edition

68. Icemenerg, 1994, Introducerea în industrie a acționărilor cu turație variabilă, Ghid

informativ

69. Idelcik E.I., 1984, Îndrumător pentru calculul rezistenţelor hidraulice, Ed. Tehnică,

Bucureşti

70. Ionel I., 1976, Instalaţii de pompare reglabile, Editura Tehnică, Bucureşti

73. Kiselev P.G., 1988, Îndreptar pentru calcule hidraulice, Ed. Tehnică, Bucureşti

74. Luca M., 2000, Optimizarea consumului energetic prin reabilitarea hidraulică a instalaţiilor de

pompare, Simpozionul „Ştiinţa modernă şi energia”, Cluj - Napoca


53

75. Luca M., 2002, Consideraţii privind folosirea pompelor cu turaţie variabilă în staţiile de

pompare, Conferinţa „Instalaţii pentru construcţii şi confortul ambiental”, Timişoara

79. Pavel D., 1954, Mașini hidraulice, vol. I, Editura Energetică de Stat, București

81. Poiată T., Cârțină Gh., 1997, Modalități de reducere a consumului de energie electrică la

stațiile de pompare prin utilizarea acționărilor cu turație variabilă, Utilizarea eficientă a

energiei, nr. 1, pp. 15-17

86. Popescu Şt., 1983, Optimizarea parametrilor funcţionali ai utilajelor hidromecanice (maşini

hidraulice din staţiile de pompare pentru hidroamelioraţii), Teză de doctorat, Institutul

Politehnic Iaşi, Facultatea de Mecanică

87. Popescu Şt., Marcoie N., Toma D., 2008, Modelling of a hydrophore pumping facility in

slow variable operational regimes, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Tom LIV

(LVIII), fasc. 2, pp. 57-66, Hidrotehnica

88. Pricop A., Marcoie N., Toma D., 2005, Hydraulic calculus of pipes with distributed

discharges using Haar wavelets functions, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Tomul

LI (LV), Fasc. 1-4, pp. 49-61, Hidrotehnica

89. Profire M., 2002, Instalații Hidroedilitare. Monitorizare, Control, Reglare, Editura Tehnică,

Științifică și Didactică CERMI, ISBN 973-8188-37-7, Iași

90. Pump Systems Matter and Hydraulic Institute, 2008, Optimizing Pumping Systems: A Guide

for Improved Energy Efficiency, Reliability & Profitability, Parsippany, New Jersey

92. Safta C., Isbăşoiu E.C., 1999, Determinarea turaţiei pentru obţinerea debitului necesar la o

staţie de pompare la care un motor este acţionat cu turaţie variabilă, Sisteme hidraulice sub

presiune, UTC Bucureşti, 17-19 iunie

93. Sârbu I., 1993, Optimizarea energetică a funcționării pompelor în sistemele de distribuție a

apei, Revista Hidrotehnica, pp. 13-18, Nr.8

98. Suceveanu I., 1988, Analiza posibilităţilor de reglare a parametrilor tehnologici prin

variaţia turaţiei agregatelor, Revista Energetica, nr. 4

99. Toma A., 2012, Comportarea la acțiuni și durabilitatea sistemelor noi, în dezvoltare, pentru

transportul apei, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iași, Facultatea

de Construcții și Instalații

100. Toma D., 2003, Reabilitarea şi modernizarea S.P. Păcurari 2 din cadrul aducţiunii

Păcurari-Aurora-Mijlociu-Breazu, Proiect de diplomă, Universitatea Tehnică “Gh. Asachi” Iaşi,

Facultatea de Hidrotehnică


54

101. Toma D., 2008a, Documentare asupra pompării. eficienţa acesteia cu maşini hidraulice cu

turaţie variabilă, Referat de doctorat 1, Iași

102. Toma D., 2008b, Baza experimentală pentru studiul pompării cu mașini hidraulice cu

turaţie variabilă, Referat de doctorat 2, Iași

103. Toma D., 2008c, Primele rezultate experimentale privind pomparea cu mașini hidraulice

cu turaţie variabilă, Referat de doctorat 3, Iași

104. Toma D., Bartha I., Marcoie N., 2010, Reabilitarea și modernizarea alimentării cu apă a

centrului comunal Cotnari - Fază unică, Contract de cercetare științifică nr. 978/30.04.2010,

Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” din Iaşi, Centrul de Cercetare şi Transfer Tehnologic

“Polytech”, Iaşi

105. Toma D., Bartha I., 2012, Optimizing the determination of operating regimes for pumping

equipments within water supply systems, Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, în curs de

publicare

106. Toma D., 2012a, Issues related to the adapting of variable operating regime pumping

plants by the use of variable speed drives, 2nd International Conference “Water Across Time

inEngineering Research” Water 2012, ISSN 1584-5990, în curs de publicare

107. Toma D., 2012b, Monitoring and Controlling of Process Parameters in the Chirita

Pumping Station, facility included in the Iasi City Water System, 2nd International Conference

“Water Across Time in Engineering Research” Water 2012, ISSN 1584-5990, în curs de

publicare

108. Toma I., 2005, Contribuții la optimizarea funcțională și energetică a unui sistem de

alimentare cu apă, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi” Iași, Facultatea

de Construcții și Instalații

109. Tomescu D., 1991, Acţionarea cu turaţie variabilă a pompelor – mijloc pentru reducerea

consumului de energie electrică, Hidrotehnica nr. 5-6, Bucureşti

111. Vlad L., Bartha J., Ilaș I., Toma D., 2012, Renaturation and extension solutions for

wetlands inside embanked enclosures, „Present Environment and Sustainable Development”,

Iași, în curs de publicare

116. xxx Instalaţii de monitorizare, control şi automatizare, 2000, PROBIT, Bucureşti

117. xxx Comisia Europeană, 2011, Raport general privind activitatea Uniunii Europene - 2010,

ISSN 1977-0308, 1049 Bruxelles, Belgia

118. xxx Reabilitarea stației de pompare Chirița. Structuri și instalații hidromecanice, 2009,

contract nr. 351/17.03/2009, Detalii de execuție

Date post:	07-Sep-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	9 times
Download:	0 times

Cercetări asupra pompării cu maşini hidraulice cu turaţie ... Thesis_Toma Daniel.pdf ·...

Documents