Influence of rotation variation on the optimization of the energy cost of pumping systems
| Autor: | Costa, José Nilton de Abreu |
|---|---|
| Přispěvatelé: | Castro, Marco Aurélio Holanda de, Costa, Luis Henrique Magalhães |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) Universidade Federal do Ceará (UFC) instacron:UFC |
| Popis: | The operation of water supply systems almost always requires of hydraulic pumps, which allow the water to be conveyed to the final consumer. Drive fluids is a fundamental requirement in industries, in sanitation, in irrigation, and in several other areas using hydraulic pumps, spending on electricity. The energy costs associated with the operation of the pumps can be reduced through an alternative consisting of the use of rotating pumps (BRV) instead of fixed rotation pumps. BRV's are pumps coupled to a motor controlled by a frequency inverter whose function is to change the power supply to vary the speed of rotation of the pump in order to make it operate with the highest yield. In addition, other factors should be considered in the operation of a as possible combinations of operating rules, water demand, maintenance of reservoir levels and consumption within preset limits and also the efficient use of the energy tariff. In view of this scenario, this work was motivated operational conditions to the supply system in a rational manner, with an emphasis on optimization of the energy cost, through the creation of a computational model that acts of coupled to the EPANET hydraulic simulator. The tool developed in the process of metaheuristic technique known as PSO - Particle Swarm Optimization (Particle Swarm Optimization). speed of the pumps. This method is responsible for the search for strategies low energy costs, while performance evaluation of such strategies is carried out in EPANET. Another innovative proposition of this This thesis consists of the development of a new equation proposal, which allows the calculation of the final yield of a BRV when its speed is changed. The methodology This proposal was evaluated through three case studies. Through the results obtained, the effectiveness of the PSO was evidenced, as much by the meeting of better operational strategies as well as by the reduction of computational time required for such realization. Finally, It is considered that the development of this methodology can contribute to the use of optimization models in the operation of water supply systems in real time. A operação de sistemas de abastecimento de água necessita quase sempre do funcionamento de bombas hidráulicas, que permitem a condução da água até o consumidor final. Conduzir fluidos com máximo rendimento é um requisito fundamental em indústrias, no saneamento, na irrigação, e em outras diversas áreas que utilizam bombas hidráulicas, já que diminuem os gastos com energia elétrica. Os custos energéticos vinculados ao funcionamento das bombas podem ser reduzidos através de uma alternativa que consiste no uso de bombas de rotação variável (BRV) em vez de bombas de rotação fixa. As BRV’s são bombas acopladas a um motor controlado por um inversor de frequência, cuja função é alterar a fonte de alimentação para variar a velocidade de rotação da bomba de modo a fazê-la operar com o maior rendimento possível. Além disso, outros fatores devem ser considerados na operação de um sistema de abastecimento como as combinações possíveis de regras operacionais, a variação da demanda hídrica, a manutenção dos níveis dos reservatórios e das pressões nos pontos de consumo dentro de limites preestabelecidos e, ainda, a utilização eficiente da tarifa energética. Diante deste cenário, motivou-se a realização deste trabalho, que tem por objetivo fornecer condições de operacionalidade ao sistema de abastecimento de forma racional, com ênfase na otimização do custo energético, através da criação de um modelo computacional que atua de maneira acoplada ao simulador hidráulico EPANET. A ferramenta desenvolvida fundamentase no processo de técnica meta-heurística conhecido como PSO - Particle Swarm Optimization (Otimização por Enxame de Partículas), tendo como variável de decisão a velocidade de rotação das bombas. Este método é responsável pela busca de estratégias operacionais com custo energético reduzido, enquanto que a avaliação do desempenho hidráulico de tais estratégias é realizada no EPANET. Outra proposição inovadora da presente tese consiste no desenvolvimento de uma nova proposta de equação, que permite realizar o cálculo do rendimento final de uma BRV quando a sua velocidade é alterada. A metodologia proposta foi avaliada por meio de três estudos de caso. Através dos resultados obtidos, evidenciou-se a eficácia do PSO, tanto pelo encontro de melhores estratégias operacionais como pela redução do tempo computacional necessário para tal realização. Finalmente, considera-se que o desenvolvimento dessa metodologia possa contribuir para o uso de modelos de otimização na operação de sistemas de abastecimento de água em tempo real. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|