Исследование на модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости

Для создания напора в водопроводной сети используются насосы. В настоящее время в сфере водоснабжения наибольшее распространение получили центробежные насосы. Для

Исследование на модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости

Дипломная работа

Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету

Компьютеры, программирование

Сдать работу со 100% гаранией

Аннотация

 

В данной работе последовательно рассмотрены все применяемые алгоритмы и выявлен наиболее оптимальный с точки зрения технико-экономических показателей. Во второй главе составлена математическая модель насосной станции. При исследовании алгоритма каскадно-частотного регулирования в пакете программ Matlab Simulink выявлена проблема обеспечения устойчивой работы насосных агрегатов и предложено решение о введении зоны нечувствительности. Даны рекомендации о выборе ширины зоны нечувствительности для устойчивой работы НС.

Abstract.diesem Papier haben wir adressieren konsequent sämtliche anwendbaren Algorithmen und identifiziert die am besten geeignete in Bezug auf technische und wirtschaftliche Indikatoren. Das zweite Kapitel ist ein mathematisches Modell der Pumpstation gemacht. In der Studie von Algorithmen kaskadierte Inverter-Software-Paket Matlab Simulink hat das Problem der nachhaltigen Pumpstände und schlug vor, dass eine Entscheidung über die tote Zone einzuführen. Die Empfehlungen für die Wahl der Breite der toten Zone für einen stabilen Betrieb der Pumpstation.

 

 

Содержание

 

Введение

. Обзор известных вариантов построения САУ для НС с применением ПЧ. Анализ алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости

. Разработка математической модели НС

.1 Математическое описание насоса и трубопровода

.2 Модель НС в Matlab Simulink

. Исследование на модели алгоритма управления группой

насосов с каскадно-частотным регулированием скорости

Заключение

Список использованной литературы

 

 

Введение

 

Решение проблемы полной автоматизации объекта при работе с минимально необходимым энергопотреблением, повышая при этом качество водоснабжения - вот основная задача, которая стоит перед предприятиями ЖКХ и производителями оборудования.

Для создания напора в водопроводной сети используются насосы. В настоящее время в сфере водоснабжения наибольшее распространение получили центробежные насосы. Для привода насосов используются преимущественно асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Насос в совокупности с электроприводом и передаточным механизмом образует насосный агрегат (НА). Для обеспечения работы оного или нескольких НА в требуемом режиме необходим целый комплекс оборудования: трубопроводы, запорная и регулирующая арматура, контрольно-измерительная аппаратура, а также аппаратура управления и защиты. НА с необходимым оборудованием образует насосную установку (НУ). Для создания требуемого напора и обеспечения подачи зачастую применяют несколько НУ, работающих на общую сеть. Сооружение, в состав которой входят одна или несколько НУ, а также вспомогательные системы и оборудование, бытовые и производственные помещения, обеспечивающие работоспособность в целом, называется насосной станцией (НС). В зависимости от требуемой суммарной характеристики НУ соединяются между собой или параллельно, или последовательно, или смешанным образом. Наиболее часто в сфере хозяиственно-бытового водоснабжения НУ работают параллельно и подают воду в один напорный трубопровод. Режим работы НС существенно зависит от изменения режима водопотребления. Приведение в соответствие водопотребления и подачи осуществляется системами автоматического управления (САУ), стабилизирующими напор в сети по заданному значению. В современных НС применяется два основных способа регулирования производительности: каскадное и частотное. Каскадное регулирование состоит во включении и выключении параллельно установленных насосов. Частотное регулирование позволяет регулировать производительность НС за счет изменения частоты вращения насосов с помощью преобразователей частоты (ПЧ). Комбинирование каскадного и частотного регулирования производительности группы НУ является наиболее эффективным средством с точки зрения технико-экономических показателей [1]. При данном способе регулирования отмечается снижение энергопотребление насосных станций на 10-45%, сокращение расходов на эксплуатацию и ремонт оборудования, а самое главное-оптимизация технологического процесса и высокая точность поддержания напора.

В данное время разработкой, проектированием и выпуском САУ занимается множество частных фирм и компаний. В связи с износом и устареванием оборудования объектов ЖКХ производится реконструкция насосных станций и все большее применение частотно регулируемого привода. Как показывает практика срок окупаемости установки оборудования автоматических систем управления и регулирования на станциях водоснабжения составляет от 3 месяцев до 2 лет. А, как известно спрос диктует предложение. Вот лишь некоторый перечень компаний, занимающих этот сектор рынка: ЗАО "Электротекс", г. Орел, www.etx.ru; ООО "НТ-Проект", г. Киев, www.novitech.com.ua; ООО "ТАК-ЭНЕРГО", Калуга, www.takenergo.ru; CONTROLSTATION, Москва, www.controlstation.ru; "Электросервис комплект", Москва, www.esc.su <http://www.esc.su> и др. В отличие от крупнейших мировых компаний, таких как Schneider Electric, которые поставляют универсальное оборудование для построения собственных систем автоматизации, эти фирмы все больше ориентированы на обработку индивидуальных заказов и изготовление станций управления насосами по требованиям заказчика, именно с тем функционалом, который необходим в конкретном случае. Благодаря такому подходу оборудование по экономическим, функциональным, массогабаритным показателям превосходит универсальные системы и пользуется спросом на российском рынке.

Не смотря на кажущуюся простоту создания САУ стабилизации напора в системе, из-за отсутствия методик и рекомендаций в технической литературе, всем этим компаниям приходится самостоятельно решать множество возникающих проблем при разработке алгоритмов управления автоматических станций [глава 1]. Поэтому целью данной работы является разработка алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием.

Для достижения обозначенной цели в данной работе будут решены следующие задачи:

анализ существующих алгоритмов;

составление математической модели НС;

исследование на основе модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости.

 

 

1. Обзор известных вариантов построения САУ для НС с применением ПЧ. Анализ алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости

 

Существует несколько способов построения систем частотного регулирования (рис.1.1). Рассмотрим каждую систему и выявим основные преимущества и недостатки того или иного способа.

Для сравнения будут использованы следующие технико-экономические критерии:

)Точность и пределы регулирования. Основной смыл применения регулируемого электропривода в насосных установках заключается в том, чтобы привести в соответствие режим работы насосов с режимом работы водопроводной сети. Так как диапазон изменения водопотребления довольно широк, колеблется в пределах (1/3):(1/2)[1], то необходимо, чтобы система обеспечивала необходимую точность поддержания давления в трубопроводе вне зависимости от изменения потребления воды. Соблюдение этих условий также влечет за собой снижение утечек и непроизводительных расходов воды (избыточный напор на каждую лишнюю атмосферу увеличивает расход воды на 7-9 % [2]) и снижение расходов на ремонт водопроводной сети в целом.

)Функциональные возможности. Контроль режимов работы электродвигателей регулируемых и нерегулируемых агрегатов (контроль потребляемого тока, мощности) и их защиту. Возможность модернизации в будущем.

)Энергоэффективность. Насосные установки работают круглосуточно и круглогодично. От их работы напрямую зависит энерго- и ресурсосбережение.

)Стоимость.

 

 

Рис.1.1. Известные способы регулирования частоты вращения насосов в НС: ПЧ - преобразователь частоты, УПП - устройство плавного пуска, КА - коммутационная аппаратура, Д - двигатель НА.

насосный каскадный программа matlab

Индивидуальное регулирование.

Способ управления, при котором все двигатели снабжены своими собственными преобразователями частоты (ПЧ). Данный метод наиболее универсален. Может обеспечить наивысшую точность в широком диапазоне регулирования. Функциональные возможности ограничиваются лишь энергетическими параметрами. Обеспечивает все защитные функции (максимально-токовая и времятоковая защиты; защита от потери нагрузки, от межфазных КЗ, от отклонения напряжения питающей сети, от обрыва фаз, контроль последовательности фаз и др.). Позволяет использовать различные по характеристикам насосные агрегаты. Сохраняет работоспособность при отказе ПЧ, при этом АД запитывается при помощи обводного контактора от сети. Высокая энергоэффективность данного метода обеспечивается выполнением энергетических расчетов для уточнения параметров, при которых целесообразно изменение состава работающих насосов. Основной недостаток - высокая стоимость. Из-за ограниченности средств на приобретение ПЧ данный способ не нашел широкого применения.

Групповое регулирование.

Использование одного преобразователя для одновременного управления параметрами нескольких АД встречается достаточно редко. Точность и диапазон регулирования определяются подобранными техническими средствами и программным обеспечением. Требует установки дополнительного оборудования для защиты электродвигателей и агрегатов в целом. Исключена возможность применения в НУ разных насосов. Энергоэффективность снижена потому, что при малом водопотреблении все насосные агрегаты работают в режиме с пониженным КПД. ПЧ большой мощности имеет высокую стоимость.

Смешанное регулирование.

Системы с одним частотно регулируемым насосны

Похожие работы

1 2 3 4 > >>