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>>>



Дослідження системи стабілізації тиску двоагрегатної насосної установки в умовах зміни параметрів гідравлічної мережі

 

Бур’ян С.О., Манжилеєва О.Д.

Україна, м. Київ,

Національний технічний університет України «КПІ»

 

В статье представлена структурная схема системы стабилизации давления на выходе насосной установки с учетом изменения гидравлического сопротивления сети и гидростатического напора. Проведено моделирование системы с двумя последовательно соединенными насосами, один из которых комплектуется частотным преобразователем. Представлены графики переходных процессов технологических параметров системы.

 

Вступ. Насосні установки широко використовуються у всіх галузях промисловості, сільського та комунального господарства та є найпотужнішими споживачами електричної енергії. Керування технологічними параметрами насосів за допомогою частотних перетворювачів зменшує втрати електричної енергії до 30% у порівнянні з керуванням за допомогою засувок або гідравлічних вентилів. Проте, в процесі роботи насосів змінюються параметри гідравлічної мережі, такі як – гідравлічний опір та гідростатичний напір. Питання підвищення енергоефективності таких систем шляхом впровадження екстремального закону керування, що підвищує коефіцієнт корисної дії насосу (ККД) до максимуму, розглянуто у [1]. Проте, на типових об’єктах найчастіше застосовуються системи стабілізації тиску, де важливим є не максимум ККД, а забезпечення заданого напору споживачам. Дослідження роботи системи стабілізації тиску при варіаціях параметрів гідравлічної мережі при роботі двох насосів є актуальним завданням.

Мета роботи. Дослідження роботи системи стабілізації тиску на виході послідовно з’єднаних насосів водопостачання в умовах зміни параметрів гідравлічної мережі.

Матеріали досліджень. На рис. 1 представлена структурна схема системи автоматичного керування двома послідовно з’єднаними насосами водопостачання, один з яких керований за швидкістю, з урахуванням зміни параметрів гідравлічної мережі.

 

Рис. 1Структурна схема системи керування тиском

 

Математична модель двох послідовно з’єднаних насосів разом із гідравлічною мережею [2] описується наступною системою рівнянь

              ,        (1)

                                                       ,                                                (2)

                                                      ,                                                (3)

                                                          ,                                                    (4)

                                                         ,                                                   (5)

                                                                ,                                                          (6)

де Q – продуктивність насосів; ан1, ан2 – номінальні гідравлічні опори керованого та некерованого насосів відповідно; а(t) – гідравлічний опір мережі; Н1, Н2 – напори керованого та некерованого насосів відповідно; Н01н та Н02н – номінальні напори при нульових подачах керованого та некерованого насосів при номінальних швидкостях відповідно; ω1, ω2 – кутові швидкості обертання керованого та некерованого насосів відповідно; ωн1, ωн2 – номінальні кутові швидкості обертання керованого та некерованого насосів відповідно; χ – стала інтегрування; Мс1, Мс2 – моменти навантаження на валах двигунів керованого та некерованого насосів відповідно; ,  – оцінені значення ККД керованого та некерованого насосів відповідно; Н – сумарний напір першого та другого насосу; Нст(t) – геодезична висота підйому води; ρ – густина води; g – прискорення вільного падіння; t – 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 ηi=f(Qi, Hi). В роботі ці залежності апроксимуються двошаровими нейронними мережами типу прямого поширення з 10, 1 нейронами та функціями активації гіперболічного тангенсу та лінійною у відповідних шарах [3], [4].

Привідні асинхронні двигуни насосів описуються нелінійними двофазними моделями в нерухомій системі координат статора a-b [5]. Перетворювач частоти реалізує квадратичний закон керування u/f 2=const.

На рис. 1 також введені наступні позначення: UззH – напруга зворотного зв’язку за напором; UзH –напруга завдання за напором; kH – коефіцієнт зворотного зв’язку за напором, який обчислюється наступним чином:

                                                                 ,                                                           (7)

де  – максимальна напруга завдання за напором;  – максимальний напір.

Якщо не враховувати інерційності перетворювача частоти і електромагнітних кіл двигуна, вважаючи, що вони на порядок нижчі, ніж стала часу технологічного об’єкту, і зв’язок об’єкту та електроприводу через Мс, вважаючи, що жорсткість механічної характеристики двигуна достатньо висока, то структурну схему на рис. 1 у випадку керування H без Нст можливо лінеаризувати в околі номінальної точки і спростити до вигляду, що показаний на рис. 2.

 

Рис. 2 – Структурна схема системи керування напором

 

Де  – коефіцієнт передачі об’єкту по напору;  – стала інтегрування при регулюванні напору; Qн – номінальна продуктивність на виході системи; iп – передавальне число редуктора (при наявності); Δfз – приріст частоти завдання; Δω – приріст кутової швидкості обертання двигуна; ΔH – приріст напору на виході системи.

Вибираючи в якості WH(р) ПІ-регулятор [6], в якому забезпечується співвідношення kп/kі=ТН, можна забезпечити налаштування контуру як аперіодичної ланки з передаточною функцією

                                                              ,                                                            (8)

де ; ; .

Після синтезу регулятора були проведені дослідження методом математичного моделювання на двох однакових насосах фірми Vogel Pumpen CNX-100-65-400 з наступними максимальними даними: потужність 156.1 кВт, напір 240 м, продуктивність 164.9 м3/год, ККД 62.9%, частота обертання 2900 об/хв.

Результати математичного моделювання системи автоматичного керування представлені на рис. 3.

 

Рис. 3 – Результати моделювання системи стабілізації тиску

 

Як видно з рисунків, при зміні гідравлічного опору за довільним законом та одночасній зміні гідростатичного напору за лінійним законом (наповнення резервуару), система стабілізації тиску відпрацьовує задане значення сумарного напору Н насосів величиною 470 м. Продуктивність Q та напори насосів H1 і H2 при цьому варіюються.

Висновки. Проведені дослідження методом математичного моделювання показали, що при послідовному з’єднанні насосів система стабілізації тиску відпрацьовує завдання навіть при варіаціях гідравлічного опору та гідростатичного напору у мережі, що дозволяє застосовувати її у системах із плавучою диктуючою точкою. Показаний підхід дозволяє досить просто синтезувати регулятор напору за допомогою лінеаризованої моделі системи.

 

Перелік посилань

1.     Бур’ян С.О. Підвищення енергоефективності системи автоматичного керування послідовно з’єднаними насосами водопостачання при варіаціях параметрів гідравлічної мережі / С.О. Бур’ян, М.В. Печеник, К.В. Барановська // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Серія: Проблеми автоматизованого електроприводу. Теорія і практика. – Х.: НТУ «ХПІ». – 2013. - № 36(1009). – С. 356-358.

2.     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.

3.     Бур’ян С.О. Оцінювач коефіцієнта корисної дії насосу на основі нейронної мережі та каталожних характеристик / С.О. Бур’ян, Т.В. Грищук // Електромеханічні та енергетичні системи, методи моделювання та оптимізації. Збірник наукових праць ІХ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених і спеціалістів у місті Кременчук 07-08 квітня 2011 р. – Кременчук, КНУ, 2011. – с. 97-98.

4.     Бур’ян С.О. Підвищення енергоефективності електромеханічної системи автоматичного керування послідовно з’єднаними насосами водопостачання / С.О. Бур’ян // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія «Електротехніка і енергетика». – Донецьк: ДНТУ, 2013. - №1(14)’2013. – С. 47-52.

5.     Leonhard W. Control of Electrical Drives. SpringerVerlag, Berlin: 1996. – 420 p.

6.     Попович М.Г.. Особливості синтезу та дослідження електромеханічних систем з послідовною корекцією та частотно регульованими асинхронними двигунами /М.Г. Попович, В.І. Теряєв, О.І. Кіселичник, С.О. Бур’ян // Вісник Кременчуцького державного політехнічного університету імені Михайла Остроградського. – Випуск 3/2007 (44). Частина 2. – С.12-16.



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