zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



екстремальна енергоефективна система керування насосною установкою при змішаному з’єднанні агрегатів

 

Бур'ян С.О.

Україна, м. Київ,

Національний технічний університет України «КПІ»

 

В статті запропонована екстремальна енергоефективна система керування насосною установкою для змішаного з’єднання агрегатів, що забезпечує підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) одного з насосів до максимально можливого значення. Проведено математичне моделювання системи та представлені графіки зміни технологічних координат насосів та їх ККД.

 

Вступ. За останні роки в Україні зросла тенденція використання вичерпних водних ресурсів. Системи міського, сільськогосподарського, комунального водопостачання споживають велику кількість електричної енергії, але їх якість погіршується з кожним роком. Системи стабілізації напору та продуктивності на основі частотно-керованих асинхронних електроприводів, що широко використовуються у системах водопостачання, забезпечують до 40% економії електроенергії 1 у порівнянні із регулюванням за допомогою засувок 1. Кібернетичні системи [3] забезпечують підвищення енергоефективності за допомогою впровадження ігрових ситуацій між споживачем та системою керування. Кожен з методів керування має свої переваги та використовується для реалізації різних задач керування. Але питання підвищення енергоефективності насосних установок, що використовуються у системах задачею яких є передача великої кількості рідини без обмеження за часом але з максимальною енергоефективністю, залишається актуальним.

Мета роботи. Метою роботи є підвищення енергоефективності насосних установок за рахунок вдосконалення існуючих електромеханічних систем автоматичного керування насосними установками на основі частотно-керованих асинхронних електроприводів та застосування екстремального методу керування для змішаного типу з’єднань агрегатів.

Матеріали досліджень. Екстремальний енергоефективний закон керування ККД насосу описаний та досліджений у [4] для послідовного та у [5] для паралельного типів з’єднання агрегатів.

Опис роботи екстремального закону керування для змішаного з’єднання агрегатів поданий у [6].

Проведемо дослідження роботи такого закону керування методом математичного моделювання. Структурна схема електромеханічної системи автоматичного керування насосною установкою для змішаного з’єднання агрегатів представлена на рис.1.

 

Рис. 1. Структурна схема екстремальної електромеханічної системи керування насосною установкою у випадку змішаного з’єднання агрегатів з одним паралельно працюючим керованим насосом

 

Математична модель трьох насосів при їх змішаному з’єднанні має вигляд

                                        ,                                     (1)

                                      ,                                    (2)

                                                 ,                                               (3)

                                                                                                            (4)

                                                             ,                                                           (5)

                                                         ,                                                       (6)

                                                         ,                                                      (7)

                                                         ,                                                       (8)

де Q1, Q2, Q3 – продуктивності першого, другого та третього насосів відповідно; Q – сумарна продуктивність насосів; , ,  – напори першого, другого та третього насосів відповідно; , ,  – номінальні напори при нульових подачах першого, другого та третього насосів при номінальних швидкостях відповідно; , ,  – швидкості обертання першого, другого та третього насосів відповідно; , ,  – номінальні швидкості обертання першого, другого та третього насосів відповідно; ,  – сталі інтегрування першого та другого насосів відповідно;  – загальна стала інтегрування мережі; , ,  – номінальні гідравлічні опори першого, другого та третього насосів відповідно; , ,  – моменти навантаження на валах двигунів першого, другого та третього насосів відповідно; , ,  – оцінені значення ККД першого, другого та третього насосів відповідно;  – сумарний напір насосів;  – геодезична висота підйому води;  – гідравлічний опір мережі; – густина води;  – прискорення вільного падіння;  – час.

Наявність зворотних клапанів на виході кожного з насосів враховується наступним чином: якщо продуктивність насоса стає від’ємною, то вона приймається рівною нулю.

ККД насосів є нелінійними функціями, які залежать від положень робочих точок на напірних характеристиках . В роботі ці залежності апроксимуються двошаровими нейронними мережами типу “feed-forward backpropagation” з 10, 1 нейронами та функціями активації tansig, purelin у відповідних шарах. Для навчання нейронних мереж використана база даних 4000 робочих точок з каталогу фірми виробника [7].

Крива максимального ККД керованого за обертами насоса також апроксимована аналогічною нейронною мережею, навченою на основі даних 250 робочих точок.

Привідні асинхронні двигуни насосів описуються нелінійними двофазними моделями в нерухомій системі координат статора a-b [8]. Перетворювач частоти реалізує квадратичний закон керування u/f 2=const.

Екстремальний регулятор ККД насосу описується наступним рівнянням

                            ,                          (9)

де  – період квантування екстремального контролера; – необхідна величина зменшення завдання частоти;  – параметр, що задає амплітуду зміни завдання частоти.

Для дослідження вибрано три однакові насоси фірми Vogel Pumpen CNX-100-65-400 [7] з наступними максимальними даними: потужність 156.1 кВт, напір 240 м, продуктивність 164.9 м3/год, ККД 62.9%, частота обертання 2900 об/хв. Номінальні дані привідних асинхронних двигунів наступні: потужність 160 кВт, синхронна частота обертання 3000 об/хв, ККД 96%, лінійна напруга 380 В, коефіцієнт потужності 0.9, ковзання 0.019, активний опір статора 0.0117 Ом, індуктивність статора 0.0126 Гн, активний опір ротора 0.0094 Ом, індуктивність ротора 0.0127 Гн, взаємна індуктивність статора та ротора 0.0124 Гн. При моделюванні прийнято =150 м, =0.5 с/(м2/год), ==0.05 с/(м2/год), приведений момент інерції на валах двигунів =1.4 кг м2. Розрахункові параметри насосів на основі напірних характеристик є наступними: ==235 м, ==9018 м/(м3/с)2.

Результати досліджень екстремальної системи керування показані на рис. 2.

 

а)

б)

в)

Рис. 2. Графіки перехідних процесів роботи системи з екстремальним регулятором: а) – напір та продуктивність на виході системи, напір та продуктивність керованого насосу, швидкість обертання керованого насосу, задана швидкість; б) – ККД насосів; в) – потужності на виході двигунів.

 

З рис. 2, б) видно, що ККД керованого насосу, що встановлений послідовно до двох з’єднаних паралельно підвищується до максимального значення з 0.605 до 0.629 (3.82% від максимального значення). Потужність, що споживається зменшується з 105 кВт до 70 кВт (21.88% від номінальної потужності). ККД та потужності некерованих двигунів залишаються постійними.

Порівняння енергоефективності алгоритму керування для змішаного типу з‘єднання та системи стабілізації тиску приведене на рис. 3.

 

а)

б)

Рис. 3. Порівняння енергоефективності екстремального керування та системи стабілізації тиску: а) – потужності на виході двигунів; б) – ККД керованого та некерованих насосів

 

На рис. 3 показані енергетичні характеристики при запуску системи стабілізації, після якого керований насос працює з номінальними обертами при максимальному ККД. В момент часу 10 секунд гідравлічний опір мережі збільшується таким чином, що витрати води стають 100 . У випадку системи стабілізації ККД керованого насосу в порівняні з екстремальним керуванням зменшується на 0.023 (3.66% від максимального значення), а його потужність збільшується на 35.6 кВт (22.25% від номінальної потужності).

Висновки. При змішаному з’єднанні трьох насосів, один з яких оснащений керованим асинхронним електроприводом, можливе застосування екстремального енергоефективного керування. При цьому отримано до 22% економії електричної енергії та забезпечується підвищення ККД керованого за швидкістю насоса до максимально можливого значення. Отримані результати можна застосовувати у системах перекачування рідин, гідроакумулюючих електростанціях, системах поливу та зрошення.

 

Перелік посилань

1.      Лезнов Б.С. Экономия электроэнергии в насосных установках / Б.С. Лезнов. –М.: Энергоатомиздат, 1991. -144с.

2.      Шевчук С.П. Насосні, вентиляторні та пневматичні установки : підручник для студентів вищих навчальних закладів, які навчаються за напрямком підготовки «Електромеханіка» / С.П. Шевчук, О.М. Попович, В.М. Світлицький ; Мін-во освіти і науки України ; НТУУ «КПІ». – Київ : НТУУ «КПІ», 2010. – 308 с.

3.      Попович М.Г. Енергозберігаючі інтерактивні електромеханічні системи автоматичного керування насосними установками / М.Г. Попович, М.В. Печеник, О.І. Кіселичник, О.Ф. Соколовський // Електромашинобудування та електрообладнання. Тематичний випуск: проблеми автоматизованого електропривода. – Випуск 66. – Київ, Техніка. – 2006. – с.311-314.

4.      Popovich M. Extremal electromechanical control system of water supply pumps connected in series / M. Popovich, O. Kiselychnyk, S. Buryan // Transactions of Kremenchuk State University. Kremenchuk. – KSU, 2010. – N3/2010 (62). – [part 2]. – PP.37-41.

5.      Бур’ян С.О. Екстремальна електромеханічна система керування паралельно з’єднаними насосами водопостачання / С.О. Бур’ян, Т.В. Грищук // Радіоелектроніка, інформатика, управління. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2011. – №2. – С. 153-162.

6.      Бур'ян С.О. Екстремальний алгоритм керування коефіцієнтом корисної дії насосу для змішаного з'єднання агрегатів / С.О. Бур'ян, Т.В. Загороднюк // Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць Х Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук 28-29 березня 2012 р. Кременчук, КрНУ, 2012. с. 282-283.

7.      ITT Industries. Vogel Select CD// Selection Program Jan. 2009.

8.      Marino R., Peresada S. and Tomei P. Exponentially convergent rotor resistance estimation for induction motors// IEEE Trans.on Industrial Electronics. – 1995. – Vol. 42, No. 5. –P. 508-515.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info