CC BY
1042
TECHNICAL SCIENCE / «ШЦУШШУМ-ЛШШаИ» 2022
растет. Наибольшими проблемами Big Data являются:
- затраты на их обработку. Сюда можно включить как дорогостоящее оборудование, так и затраты на заработную плату квалифицированным специалистам, способным обслуживать огромные массивы информации;
- обилие входной и выходной информации. Если, например, исследование дает не 2-3, а большое количество результатов, то очень сложно остаться объективным и выделить из общего потока данных только те, которые повлияют на состояние любого явления;
- проблема конфиденциальности. В связи с тем, что большинство сервисов обслуживания клиентов переходят на онлайн использование данных, очень легко стать очередной мишенью для кибер-преступников. Даже хранение личной информации без любых интернет-транзакций может привести к нежелательным для клиентов облачных хранилищ последствиям;
- проблема потерь информации. Меры предосторожности требуют не ограничиваться одноразовым резервированием данных, а делать хотя бы 2-3 резервные копии хранилища. Однако с увеличением объема возрастают сложности с резервированием - и IT-специалисты пытаются найти оптимальное решение этой проблемы.
Внедрение технологии Big Data сопровождается рядом еще достаточно серьезных проблем. Одна из них - оценка эффективности проектов Big Data. Вообще выделяют два источника эффективности Big Data. Во-первых, они позволяют сократить затраты и время анализа и оперативно подготовить информацию для принятия решений. Во-вторых, применение Big Data обеспечивает сохранение индивидуализации и персонификации услуг на В2С (Business-to-consumer) цифровых рынках. Несмотря на это, рассчитать экономическую эффективность проектов, основанных на использовании технологии Big Data, довольно сложно.
Следующая проблема, возникающая при использовании такой технологии, связана с подготовкой специалистов, способных их применять. Такие специалисты, с одной стороны, должны иметь под-
УДК 629.7.036.22
готовку в области математической статистики, обработки и анализа данных, уметь работать с аппаратно-программными комплексами. Не считая того, они обязаны иметь навыки постановки маркетинговых задач. Они также должны знать методы, сценарии, алгоритмы маркетинговой деятельности, уметь формулировать требования к функциональным характеристикам аппаратно-программных комплексов и систем, реализующих технологии Big Data, обеспечивая создание конкурентных преимуществ сервисных предприятий.
Также технологии Big Data характеризуются высокой стоимостью и проблемой фильтрации обрабатываемых данных. То есть необходимо определить, какие данные необходимо добывать, хранить и анализировать, а какие информационный мусор.
И, наконец, еще одна проблема Big Data носит нравственный характер. То есть возникает вопрос: «Есть ли сбор данных нарушением приватных границ». В результате чего возникает необходимость в обеспечении безопасности хранения и использования данных.
Однако, несмотря на все сложности с использованием Big Data, бизнес ориентирован на рост вложений в это направление.
Таким образом, Big Data - это сфера технологий, которая получила распространение во многих областях бизнеса. Перспективы внедрения Big Data связаны с конкурентным преимуществом, которое получают компании в части повышения операционной эффективности бизнеса, привлечения дополнительного потока клиентов, минимизации рисков и внедрения технологий анализа и прогнозирования данных.
Список литературы
1. Кримшальний кодекс Украши // Законо-давство Укра1ни - 2015 - с.216.
2. РСТ-инвест [электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: https:// http://www.rst-invent.ru/ (дата обращения: 10.05.2019)
3. ТЭМИКС [электронный ресурс] - Режим доступа. - URL: http:// http://temix.com.ua/ (дата обращения: 10.05.2019)
4. Foundations of Data Science (English Edition) Avrim Blum, John Hopcroft, Ravi Kannan. Cambridge University Press; 1st edition (January 23, 2020). 431 р.
Андреев О. В.,
к. техн. н., доцент, Загребельна Л. I.,
к. техн. н., доцент Укра'тська ¡нженерно-педагоггчна академ1я, Харюв
Кобець О. В., к. техн. н., доцент
Нацюнальний технгчний утверситет «Хартвський полгтехтчний
Iнститут»
РР1: 10.24412/2520-6990-2022-1124-42-48 ХАРАКТЕРИСТИКА ВЩЦЕНТРОВОГО НАСОСА З РЕГУЛЬОВАНОЮ ЧАСТОТОЮ
ОБЕРТАННЯ
Andreev О. V.,
Ph. D. D., associate professor, Zahrebelna L. I.,
Ph. D. D., associate professor Ukrainian Engineering and Pedagogical Academy, Kharkiv
Kobets O. V.,
Ph. D. D., associate professor National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute»
CHARACTERISTICS OF THE CENTRIFUGAL PUMP WITH ADJUSTABLE ROTATION SPEED
Анотац1я
У po6omi до^джуеться характеристика вiдцентрового насоса з регульованою частотою обер-тання. Метою пропонованих до^джень е облк впливу параметрiв електроповоду з перетворювачем ча-стоти наро6очi характеристики вiдцентрового насосу за допомогою його натурних випробувань. Надано методику визначення мiнiмально припустимог частоти обертання. Наведено початковi данi для оцтки ефекту заощадження енергИ пiд час регулювання подачi змiною частоти обертання. Отримано поле характеристик насоса 2К-6б з регульованою частотою обертання, яке нео6хiдно враховувати пiд час ви-бору способу регулювання подачi й оцiнцi ефекту заощадження.
Abstract
The paper explores the characteristics of a centrifugal pump with a variable speed. The aim of the proposed research is to take into account for the influence of the parameters of an electric drive with a frequency converter on the operating characteristics of a centrifugal pump by means of its field tests. A method for determining the minimum permissible rotation frequency is given. The initial data for evaluating the energy-saving effect when regulating the feed by changing the rotation frequency are given. The field of characteristics of the pump 2K-6b with a variable speed has been obtained, which must be taken into account when choosing a methodfor regulating the flow and assessing the saving effect.
Ключов1 слова: вiдцентровий насос, дроселювання, перетворювач частоти, електроповiд, дiафрагма, заощадження енергИ.
Key words: centrifugal pump, throttling, frequency converter, electric drive, diaphragm, energy saving.
В останш десятилптя для регулювання подачi вщцентрових насоав змшою частоти обертання вала насоса знаходить широке застосування пере-творювача частоти (ПЧ) у схемах !хнього електрич-ного поводу [1].
Такий споаб регулювання забезпечуе ютотне заощадження енерги (до 30%) у порiвняннi iз тра-дицшним способом регулювання подачi - дроселю-ванням.
Метою пропонованих дослщжень е облш впливу параметрiв електроповоду з перетворювачем частоти на робочi характеристики вщцентро-вого насоса за допомогою його натурних випробу-вань на лабораторному стенд^ схему якого наведено на рис. 1.
Техшчш характеристики основного обладна-ння лабораторного стенда наведено в табл. 1.
Випробування насосу виконувалося ввдповщно до вимог м1жнародних стандарпв [2, 3].
Випробування проводилися на водi (р = 1000 кг/м3). Робочi режими встановлювалися пром1жними ввдкриттями дроселя ДР (див. рис. 1).
Подача насоса Q вимiрялася за допомогою дiафрагми Д, установлено! на нашрному трубопровода Перепад тиску (Ар ) на дiафрагмi вимiрявся
дiфманометром ДМ, так що подача насоса Q об-числювалася за формулою
Я = с^Ар, (1)
де с - постшна вузла вимiру подачц визначення величини постшно! с проводилося за допомогою мiрного бака МБ i секундомiра С (див. рис. 1).
44
ТЕСНМСАЬ 8С1Е1ЧСЕ / «ШУУШУУМ-ЛШШаИ» 2022
Рисунок 1 - Схема лабораторного стенда: ЕД - електродвигун; Т - тахометр; М- муфта; ПУ - пульт управлгння; ВТ - ватметр; Н - насос; ДР - дросель (засувка); МН - манометр; В - вакуумметр; С - секундомгр; ДМ - диференцшний манометр; МБ - мгрний бак; ПЧ - перетворювач частоти; АВ - автоматичний вимикач; НП - напруга живлення
Для дослщженого дiапазону подач 1.5 ^ 7.0 л/с середньозважена величина коефщента с = 0.966, так що розрахункова формула для визначення подачi е такою:
Я = 0.9667АР,
(2)
де Q - подача, л/с; Ар - перепад тиску, кПа.
Таблиця 1
Техмчш характеристики основного обладнання лабораторного стенда
№ п/п Найменування Техшчна характеристика
Подача Я = 25 м3/год (5.5 л/с),
1 Насос ввдцентровий консольний, тип 2К-6б нашр Н = 20 м, потужшсть — 2.0 кВт, частота обертання п = 2900 об/хв, ККД ~ 0.65, дiаметр робочого колеса О = 132 мм
2 Електродвигун асинхронний з ко-роткозамкненим ротором, тип А0-42-2 Потужшсть Ырр = 2.8 кВт, частота обертання п = 2880 об/хв, ККД = 0.84
3 Манометр (МН) сери ДМ5001 Меж1 вимiрiв 0 + 3 кгс/см2, вiдносна похибка менше 1.0%
4 Вакуумметр (В) серп ДМ50001 Вiдносна похибка 1.0%
5 Диференцшний манометр (ДМ) Сафiр БП-2-36 Меж1 вимiрiв 0 ^ 63 кПа, точшсть вимiрiв 0.1
6 Мрний бак (МБ) емнють V = 100 л
7 Перетворювач частоти (ПЧ), тип Goodrive 20, модель G20-004G4 Потужшсть Nm = 4 кВт, Напруга живлення U = 380 В, трифазний, дiапазон регулювання частоти 0 ^ 400 Гц, ККД = 0.95
8 Тахометр (Т), тип иТ-372 (лазерний) Меж1 вимiрiв - до 99999 об/хв, точшсть вимiрiв 0.1
9 Ватметр (W), тип ВТ-01-ТК Трифазний Меж1 вимiрiв 0 ^ 6 кВт, точнiсть вимiрiв 0.5
Примiтка: Для насоса й електродвигуна наведено номшальш параметри
Натр насоса Н, м, обчислювався за формулою, яка враховуе геометрш пiдключення манометра МН i вакуумметра В (г = 1.4 м, див. рис. 1):
H =10 (Рм + Рв ) + z >
(3)
Потужнiсть насосаЖ:
N = = ЛдвЛпч^,
двигуном
насосного
пристрою;
- ККД електродвигуна; лт - ККД перетво-
рювача частоти; W - електрична потужшсть двигуна, вимiрювана ватметром ВТ.
Коефщент корисно! ди електродвигуна лда
залежить вiд ступеня навантаження р :
Де Рм' Рв - показання манометра МН i вакуумметра В, кгс/см2.
У формулi (3) швидкiснi напори не враховува-лися, осшльки дiаметри всмоктувально! та нашрно! труб однаковi с = ^ = 50 мм.
Р=N*в/ N
дв.ном :
(5)
(4)
де N^ - потужнiсть, споживана електро-
де Nдвном = 2.8 кВт - номшальна потуж-
нiсть електродвигуна.
У табл. 2 за результатами роботи [4] наведено значення ККД i коефщента потужностi (COS ф) двигуна АТ-42-2 залежно вiд ступеня навантаження
Р •
Таблиця 2
Р,% 25 50 75 100 125
Лдв,% 74.5 83.0 85.0 84.5 81.5
COS ф 0.65 0.80 0.87 0.89 0.89
Коефiцieнт корисно! дИ перетворювача частоти G20-004G4 у дiапазонi частот у = 30 ^ 60 Гц
дорiвнюe лт = 0.95 [5].
Коефiцieнт корисно! дi!' насоса
Лн = ^п' (6)
де = pgQH - корисна потужнiсть насоса.
Результати випробування вiдцентрового консольного насоса 2К-6б з регульованою частотою обертання наведено на рис. 2.
Як видно з рис. 2 за нижню частоту обертання прийнята частота ^^ = 2500 об/хв. Мшмально
припустима частота обертання для насосного пристрою е важливим експлуатацiйним параметром. За мшмально! частоти повинна збертатися усталена робота насоса, особливо в початковш зонi робочо! частини (Q — Н) характеристики, щоб уникнути
помпажу.
Визначення мшмально! припустимо! частоти обертання здiйснюеться в такий спосiб:
• на (Q — Н) характеристицi за п = 2900 об/хв позначалися точка А (режим лтах = 65%), точка В (режим Лтп = 60%), точка С (режим Лтп = 62% ввдповдае крайнш точцi робочо! частини характеристики за ^ = 7.5 л/с);
• зi знайдених iз графiка (Q — Н) (п = 2900 об/хв) значень Q i Н для кожно! iз точок А, В, С бу-дувалися параболи Н = mQ , тобто лiнi!' постш-них ККД насоса;
• для точки В подача насоса ^ = 3.4 л/с;
• на лшп л^д = 60% позначилася точка В' , ввдповщно до подачi насоса = 2.9 л/с;
• з формули перерахування
^В '= п/птт
46
TECHNICAL SCIENCE / «ШУУШУОИМ-ЛШШаУ» #W24), 2022
визначалася мшшально припустима частота обертання вала насоса
Птп = пЯВ'1 Яв = 2900 • 2.9/3.4 = 2474 об/хв.
Ухвалюемо = 2500 об/хв.
H м 24
20
16
0
0
2
4
6
8 Q, л/с
Рисунок 2- Характеристика насоса 2К-6б з регульованою частотою обертання: 1 - Н за п = 2900 об/хв; 2 - Н за п = 2700 об/хв; 3 - Н за п = 2500 об/хв;
4 -
= 62%;
Лтт = 60%; 5 - Л max = 65% ; 6 - Лтт
7 - N за n = 2900 об/хв; 8 - N за n = 2500 об/хв
Енергетичш характеристики для частоти обертання п = 2500 об/хв побудовано за результатами прямих вимiрiв i дали гарний (±5%) зб^ з даними, шдрахованими за ввдповвдними формулами перера-хування для подiбних режимiв.
На рис. 3 показано поле характеристики насоса 2К-6б з регульованою частотою обертання, яким слiд користуватися тд час вибору насоса за зада-ними робочими параметрами.
«ШУУШШШИМ-ЛШИГМаУ» #И24)), ЖШ / ТЕСИМСЛЬ 8С!Е1ЧСЕ
47
И, м 22
20
18
16
14
12
10
8
1 2 3 4 5 6 7 8 0, л/с
Рисунок 3 - Поле характеристики насоса 2К-6б з регульованою частотою обертання: 1 - И за п = 2900 об/хв; 2 - И за п = 2700 об/хв; 3 - И за п = 2500 об/хв
Насос забезпечуе ефективну роботу в дiапазонi Енергетичнi показники насосного пристрою в
регулювання подачi 3.0 + 7.5 л/с, щдтримуючи цiлому, отриманi експериментально, наведено в при цьому максимально можливий ККД пристрою. табл. 3. Частота обертання вала насоса регулюеться в дiапа-зонi 2500 ^ 2900 об/хв.
Таблиця 3
Енергетичм показники роботи насосного пристрою_
0, л/с 3.0 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5
Ли, % 2900 - 60.0 63.0 65.0 64.0 62.0
2500 60.0 60.1 64.0 65.0 62.0 -
^ кВт 2900 - 1.5 1.72 1.89 2.02 2.12
2500 1.03 1.15 1.24 1.34 1.45 -
р, % 2900 - 53.6 61.4 67.5 72.1 75.7
2500 36.8 41.8 44.3 47.9 51.8 -
Лдв, % 2900 - 83.5 84.2 84.3 85.0 85.0
2500 78.0 78.5 80.5 82.0 83.0 -
cos ф 2900 - 0.80 0.825 0.845 0.85 0.85
2500 0.73 0.74 0.765 0.79 0.80 -
кВт 2900 - 1.58 1.81 1.99 2.13 2.23
2500 1.08 1.21 1.31 1.41 1.53 -
Лп, % 2900 - 47.6 50.4 52.3 51.7 50.1
2500 44.5 44.8 48.9 50.7 47.9 -
Аналiз даних, наведених у табл. 3, показуе, що час вибору способу регулювання подачi та тд час
ККД насосного пристрою Лп й коефiцiент потуж- оцiнки ефекту заощадження енерп1.
ностi електродвигуна знижуються зi зменшенням частоти обертання, що необхщно враховувати щд
1
2
3
ТЕСНМСАЬ 8С1Е1ЧСЕ / «ШУУШУУМ-ЛШШаИ» ЖШ
48
Висновки
1. Отримано поле характеристики насоса 2К-
6б.
2. Запропоновано методику визначення мiнiмально припустимо! частоти обертання.
3. Установлено припустимий дiапазон подач насосного пристрою з регулюванням частоти обертання.
4. Наведено початковi данi для оцшки ефекту заощадження енергп пiд час регулювання подачi змiною частоти обертання (див. табл. 3).
5. Паспортш даш насосiв повиннi мiстити характеристики вщповщно до частот обертання, одержуваш у результатi заводських випробувань.
Список лiтератури
1. Частотный преобразователь - регулирование работы вентиляторов, насосов и компрессоров [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Шр://а1т1к.иа>сЬа8101пу1рге0Ъга70уа1е1.
2. ДСТУ ГОСТ 6134-2009. Насоси динашчш. Методи випробування. -Ки!в : Держспоживстандарт Укра!ни, 2009. Мiжнародний стандарт.
3. Международный стандарт 1БО 5198:1987. Насосы центробежные. Правила испытаний для определения гидравлических характеристик. - 84 с. Точный класс. РСТ.
4. Параметры асинхронных электродвигателей единой серии А2 и АО-2, 2018 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Шр://ей.зи>а111с1е5>5ргауосЬтк.
5. Преобразователи частоты, руководство по эксплуатации. - 2019. - 145 с. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Goodrive 20.
