- •Введение
- •1 Анализ методов управления электроприводом насосных станций и постановка задачи исследования
- •1.1 Описание технологического процесса и принцип работы оператора
- •1.2 Общие сведения и патентно-информационный обзор по насосным установкам
- •1.3 Режимы работы насосной установки
- •1.4 Способы регулирования насосной установки
- •1.5 Основные сведения о частотно-регулируемом электроприводе. Скалярное и векторное управление асинхронным двигателем
- •1.6 Насосная станция с приводом на базе вентильного электродвигателя. Преимущества использования регулируемого электропривода в технологических процессах
- •1.7 Требования к автоматизированному электроприводу, системе управления насосной установки и обоснование выбора системы электропривода
- •1.8 Цели и задачи исследования
- •2 Выбор систем электропривода насосных станций и расчет его параметров
- •2.1 Структура частотного преобразователя
- •2.4 Расчетная схема механической части электропривода
- •2.5 Расчет нагрузок механизмов установки
- •2.6 Выбор электродвигателя и расчет его мощности
- •2.7 Выбор преобразователя и устройств автоматизации
- •3 Исследование частотно-управляемого электропривода насосной станции в среде matlab
- •3.1 Исследование модели асинхронного двигателя в и его математическое описание
- •3.2 Виртуальная модель асинхронного двигателя в среде matlab
- •3.3 Математическое описание системы частотно – регулируемый
- •3.4 Математическая модель центробежного насоса
- •3.5 Моделирование системы пч – ад – центробежный насос в matlab
- •4 Безопасность жизнедеятельности
- •4.1 Анализ условий труда в насосной станции
- •4.2 Расчёт искусственного освещения
- •4.3 Расчет зануления
- •5. Экономикалық бөлім
- •5.1. Жобаны әзірлеу мақсаты.
- •5.2. Өтім нарығын талдау
- •5.3. Электр энергиясының тарифы
- •5.4. Ұйымдық және заңды жоспары
- •5.5. Экологиялық ақпарат
- •5.6. Қосалқы станцияның технико-экономикалық көрсеткіштерін есептеу. Нұсқа бойынша күрделі қаржы шығынын анықтау. (пч–ад жүйесі)
- •5.7. Текущие годовые издержки на эксплуатацию
- •5.8 Показатели финансово-экономической эффективности инвестиций
- •Заключение
- •Список использованных источников
3.4 Математическая модель центробежного насоса
Рассмотрим центробежный насос как объект управления и приведем математическое описание его статических и динамических режимов на основе математической модели центробежного насоса [3].
Математическое описание напорнорасходной характеристики насоса
запишется в следующем виде:
(3.24)
где h0 – приведенный напор холостого хода насоса;
b – коэффициент, характеризующий линейную зависимость между напором и подачей насоса;
- коэффициент, характеризующий внутреннее гидравлическое
сопротивление насоса.
В уравнении (3.24) два первых члена определяют процесс передачи
энергии от рабочего колеса жидкости, а третий член определяет суммарные потери центробежного насоса, пропорциональные квадрату производительности. Из этого следует, что динамические показатели и инерционность насоса определяется двумя первыми слагаемыми уравнения (3.10). Для получения зависимостей, характеризующих поведение насоса в динамике, обозначим как динамическую составляющую характеристику центробежного насоса.
Динамическую характеристику насоса с учетом переходных процессов в нем можно представить в виде:
,(3.25)
или
(3.26)
Следует отметить, что насос с системой ПЧ – АД с обратной связью по скорости представляют единый механизм, который обладает маховой массой, составленной ротором электродвигателя и рабочим колесом насоса и имеет механическую постоянную времени.
3.5 Моделирование системы пч – ад – центробежный насос в matlab
Математическая модель системы ПЧ – АД с обратной связью по скорости – центробежный насос, на основе системы уравнений (3.23) и (3.25), будет иметь следующий вид:
,
,
,(3.27)
где постоянная времени переходных процессов в рабочем колесе насоса (аналогична электромагнитной постоянной времени электродвигателя).
Для удобства исследования переходных процессов динамики
системы ПЧ – АД с обратной связью по скорости и центробежный насос, после несложных преобразований, систему уравнений (3.13) представим в следующем виде:
(3.28)
где коэффициент линеаризации
переменной .
Программа решения системы (3.28), при параметрах асинхронного двигателя 4А112М2У3:
параметрах ПЧ:
,
параметрах регулятора скорости, коэффициента обратной связи:
,
а также параметрах центробежного насоса К90/20:
представлена на рисунке 3.18:
function MMN
x0=[0;0;0;0;0];
[T,X]=ode45(@nass,[0 20],x0);
plot(T,X(:,1),'g-');
%plot(T,X(:,5),'k-');
hold on
grid
hold off
function dx=nass(t,x)
dx=zeros(5,1);
dx(1)=1.96*x(2)-78.6*x(1);
dx(2)=101.7*x(3)-101.7*x(1)-20*x(2);
dx(3)=5000*x(4)-1000*x(3);
dx(4)=5*(1-exp(-t/3))-0.74*(1.96*x(2)+0.56*x(1)-
80*x(1)^2)- 0.74*x(1);
dx(5)=140*x(1)-20*x(5);
end
end
Рисунок 3.18 - программа решения системы, при параметрах асинхронного двигателя 4А112М2У3
Динамика системы ПЧ – АД – Центробежный насос может быть исследована на структурной схеме модели представленной на рисунке 3.19.
Рисунок 3.19 - Структурная схема модели системы ПЧ – АД – ЦБН
в MATLAB
В программе, для решения системы дифференциальных уравнений (3.28) используется численный метод Рунге – Кутта [4].
Осциллограммы, полученные в результате моделирования, приведены на рисунках 3.20, 3.21. На рисунке 3.20 представлен переходной процесс
скорости системы ПЧ – АД, на рисунке 3.21 представлен переходной процесс давления на выходе насоса.
Рисунок 3.20 Рисунок 3.21
На рисунках 3.22, 3.23 показаны переходные процессы системы ПЧ – АД и ЦБН при изменении параметров регулятора скорости ПЧ – АД ().
Рисунок 3.22 Рисунок 3.23
Визуальное исследование осциллограмм (рисунок 3.22, 3.23) показывает, что скорость вращения колеса насоса по качественным характеристикам соответствует скорости системы ПЧ – АД с обратной связью по скорости. Визуальное исследование осциллограмм (рисунок 3.24, 3.25) показывает, что темп нарастания давления (ускорение) выше, чем темп нарастания скорости системы ПЧ-АД.