Добавил:

mihail1000 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Воронежский государственный технический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Методическое пособие 733

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

30.04.2022

Размер:

6.36 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2324 / 2924 25 26 27 28 29 > Следующая >>>

n1 1

n1 p

n1D p

n1D 1

p d

d 1

;

(6.15)

n1N p

n1N 1

n1 1

An1D

Qn1D 1

;

(6.16)

n1N

n1N 1

n1 1

An1D

Qn1Dz 1

;

(6.17)

n1N

n1N 1

n1 p

n1 1

Cn1D p

Qn1Dz 1

Cn1D p

Qn1D 1

(6.18)

n1N p

n1N 1

n1N p

n1N 1

В составе множества задаваемых расходов воды, обозначаемых верхним индексом z, содержатся две группы расходов: первая – пропускаемых в систему через погружные насосы ( Qzn1N ) и задаваемых Пользователем, вторая –

определяемых с помощью численных значений Qzn1N из условий узловых

балансов ( Qzn1N и Qzn1 ).

Определим размерность системы уравнений (6.15) – (6.18) (рис. 6.6) и размеры соответствующей объединенной матрицы.

Рис. 6.6. Расчетная схема водопроводной станции:

(1–5) – погружные насосы центробежного типа; – дистанционно-управляемый дроссель; 16 – резервуар чистой воды

Число уравнений: 5 цепных (6.15) + 5 нормальных цепных (6.18) + 10 узловых балансовых (6.16) + 10 нормальных узловых балансовых (6.17) = 30.

Число неизвестных: 15(Q) + 10(QZ) + 5(S) = 30. 231

Таким образом, объединенная матрица (6.15) – (6.18) имеет квадратную конфигурацию, а соответсвующая модель управления функционированием по ошибке имеет единственное решение.

Линейная модель управления функционированием ВПС в относительных отклонениях, полученная линеаризацией (6.15) – (6.18) при вариации Qi, Si, i ID, в блочно-матричном виде (квадратичный режим течения) представлена ниже:

n1 p

n1 1

Cn1D p

2hn1D

Qn1D 1

n1N

n1N p

n1N 1

hn1

;

n1D

p d

n1D

d 1

hn1N

(6.19)

n1 1

An1D

Qn1D

n1D 1

n1N

n1N 1

;

(6.20)

n1 1

An1D

Qn1Dz

n1Dz 1

An1N

Qn1N

n1N 1

;

(6.21)

n1 p

n1 1

n1 p

n1 1

Cn1D p

Qn1D

n1D 1

Cn1D p

Qn1Dz

n1Dz

n1N p

n1N

n1N 1

n1N p

n1N

n1N 1

(6.22)

Использование, как и в предыдущем случае, дроссельных характеристик взамен итерационного решения систем линейных уравнений больших размерностей позволяет существенно сократить время подготовки управляющего сигнала, добиваясь оперативности исполнения заданного прогноза водопотребления.

Рассмотрим основные этапы формирования модели и алгоритмические аспекты построения процесса управления и регулирования по ошибке при функционировании ВПС (рис. 6.6) с системой ограничений в форме балансов расходов водопотоков через узлы (II версия ЦФ, квадратичный закон течения среды).

Функция ошибок:

232

F=
10−8)2++( 1−6 − 1−6)2+(							2−9 − 2−9)2+( 5−14 − 5−14)2+( 3−1
2 − 3−12)2++(		4−13 − 4−13)2+( 15−10 − 15−10)2+(							14−15 − 14
−15)2+
( 12−11 −− 12−11)2+(						13−11 − 13−11)2+(		11−10 − 11−10)2+( 8−1
6 − 6−7)2+ 6(		1−6 −				)+		7( 6−7 + 9−7 − 7−8 )+
	)+						)+	)+
	)+						)+	)+
	)+						).
Условия минимума F:
	1.		=2(				.
	1.		=2(				.
	2.		=2(				.
	2.		=2(				.
	3.			=2(				.
	3.			=2(				.
	4.			=2(				.
	4.			=2(				.
	5.			=2(				.
	5.			=2(				.
	6.		=2(					.
	6.		=2(					.
	7.		=2(					.
	7.		=2(					.
	8.		=2(					.
	8.		=2(					.
	9.			=2(				.
	9.			=2(				.
	10.				=2(			.
	10.				=2(			.
	11.				=2(			.
	11.				=2(			.
	12.				=2(			.
	12.				=2(			.
	13.				=2(			.
	13.				=2(			.
	14.			=2(				.
	14.			=2(				.
Выбрав определенный вариант исключения множителей									, получаем один
из вариантов формирования системы нормальных уравнений:
а) цепных:
1. (							(	(
2. (		(					(	(
3.	(							(
		(
							233

4.	(				(
10−8	++ (	8−16	−	8−16)=0.
5.	(			(	(
10−8	++ (	8−16	−	8−16)=0.

б) узловых балансовых:

10.

Известно [1,2,40,44,71], что расходы потребителям пропускаются преимущественно через фиктивные сетевые структуры, эвивалентирующие абонентские подсистемы. Согласно [53,55,56,57] допускается установка управляемых дросселей как на реальных, так и на фиктивных участкая, однако в последнем случае необходима разработка алгоритма идентификации гидравлических характеристик УД на ветвях структурного графа АП. Вместе с тем, учитывая особенности сети ВПС (отсутствие АП для независимой схемы), управляемые дроссели устанавливаются на реальных участках. Согласно традиционной постановке задачи УД должны устанавливаться на линиях, транспортирующих воду непосредственно отдельным (крупным) потребителям или группам однородных (мелких) потребителей. Однако в случае ВПС управление режимом ее работы, то есть режимом водопотребления насосными станциями второго подъёма( а следовательно, режимом водопотребления потребителями в составе АП), может быть достигнуто установкой УД на линиях, подающих воду от погружных насосов (например, через участки 6-7, 9- 7, 14-15 и т.д., рис 6.6). Этим обусловлена необходимость задания пользователем расходов воды, подаваемой через линии от погружных насосов и обозначаемых параметрами с «верхней крышей», например , и т д. (рис.6.6). Они могут быть определены на основе формулы Дюпюи из условия взаимодействия скважины и погружного насоса, предпочтительно с привлечением опытных данных [1].

234

Линейная модель управления функционированием ВПС (рис. 6.6).

Цепные уравнения:

2. 2

3.2

Узловые балансовые уравнения:

=0.

10.

=0.

11.

=0.

12.

=0.

13.

=0.

14.

=0.

15.

=0.

235

3. Нормальные цепные уравнения:

16.

(

)+(

)=0.

17.

(

)+(

)=0.

18.

(

)+(

)=0.

19.

(

)+(

)=0.

20.

(

)+(

)=0.

4. Нормальные балансовые уравнения

21.(

22.

23.

24.

25.

26.

27.

=0.

28.

29.

30.

Как отмечалось ранее, согласно схеме сетевой системы ВПС (рис.6.6), математическая модель управления функционированием включает 30 уравнений, из них нормальных - 15 и уравнений, формирующих модель возмущенного состояния с граничными условиями второго рода -15 (5 цепных и 10 узловых балансовых). То есть модель управления по ошибке с функциональными ограничениями в форме балансов расходов воды через узлы по порядку матричных структур в 2 раза превышает модель возмущенного состояния и почти на 60 % -модель управления по ошибке с функциональными

236

ограничениями в форме баланса расходов через систему в целом. Однако при этом модель управления с узловыми балансовыми ограничениями обеспечивает тотальный контроль и управляемость расходами воды от всех без исключения скважин, оснащенных соответствующим количеством погружных насосов. Таким образом, полный охват процессом управления всех элементов ВПС достигается довольно резким увеличением размерности систем уравнений в составе соответствующей модели управления функционированием по ошибке. То есть область рациональной реализации той или иной версии модели управления по ошибке определяется масштабом и степенью разветвленности сетевой системы ВПС: а) для ВПС, сформированных большим множеством структурообразующих элементов (погружных насосов, резервуаров чистой воды, скважин и т.д.) целесообразно применять модель управления с функциональными ограничениями в форме баланса расходов через систему в целом, поскольку при сравнительно небольшом порядке матричных структур влияние на точность исполнения заданного прогноза подачи воды в РЧВ от одного неуправляемого участка на линии погружного насоса исчезающее мало; б) во втором случае при небольших ВПС целесообразно применять модель с функциональными ограничениями в форме балансов расходов через отдельные узлы системы с тотальным охватом всех элементов управления и регулирования, когда размерность системной задачи не является доминирующей, а неучёт прогноза водоподачи на одном (неуправляемом) участке погружного насоса может оказаться существенным для всей системы ВПС.

Отметим ряд алгоритмических аспектов в качестве дополнения к аналогичным разделам.

Термин «пользователь» необязательно несет в себе смысловую нагрузку в форме доминирующего «человеческого фактора». Это скорее соответствующая компьютерная программа человеко-машинных процедур (разработка которой выходит за рамки данной монографии), отражающих возможности прогнозирования водоподачи в сеть СПРВ и водопотребления от этой сети отдельными(крупными) потребителями и (или) группами однородных(мелких) потребителей. Во всяком случае очевидно, что исходной предпосылкой разработки программы «Пользователь» является условие баланса расходов водоподачи в сеть СПРВ от системы ВПС и водопотребления всеми потребителями плюс утечки воды из сети. Такой баланс правомерен для условий квазиустойчивости гидравлических процессов, несжимаемости среды, изотермичности течений водопотоков и т.п.

237

Другим не менее важным алгоритмическим аспектом является «привязка» режима водоподачи в сеть ко времени функционирования системы. Время в системе ВПС также выступает как параметр, а временной мониторинг предполагает разбивку параметра-времени на пикеты. Интервал времени между соседними пикетами отводится для подготовки управляющего сигнала на перенастройку УД в системе ВПС, включающего многократное решиние систем линейных (алгебраических в простейшем случае) уравнений больших размерностей. Так, при К = и временном интервале между соседними пикетами = 60 с линейная система уравнений в течение суток должна решаться 15· раз, что занимает значительную долю времени, отводимого для подготовки плюс передачи, плюс исполнение сигнала на перестройку УД. При этом исходные параметры соответствующей 0-й итерации вырабатываются на пикете, предшествующем интересующему нас моменту времени. Пикетирование времени является неизбежным атрибутом алгоритмического метода конечных разностей.

Сетевая система ВПС в силу своего предназначения и условий эксплуатации менее подвержена влиянию структурных возмущений. Это позволяет надеяться на возможность использования дроссельных характеристик в системе ВПС для оперативности выработки управляющего сигнала на перестройку УД.

238

ТОЛКОВЫЙ РУССКО-АНГЛИЙСКИЙ СЛОВАРЬ НЕКОТОРЫХ ТЕРМИНОВ И ОПРЕДЕЛЕНИЙ

Абонент м – consumer, user - физическое или юридическое лицо, заключившее договор с оператором на оказание коммунальных услуг (холодного и горячего водоснабжения, водоотведения).

Аварийность ж - accident rate, breakdown rate - показатель количества аварий

(отказов) на водопроводных и канализационных сетях и сооружениях.

Аварийный запас воды в резервуаре – emergency accumulation (storage) reservoir – запас воды в резервуаре, предусматриваемый при подаче по одному водоводу на время ликвидации на нем аварии.

Автоматизированная система управления водоохранным комплексом - automated system of waterprotective complex control - aвтоматизированная система управления, предназначенная для выработки и реализации управляющих воздействий на водоохранный комплекс в соответствии с принятым критерием управления.

Агрегат насосный - pumping unit (set)– сокупность устройств, состоящая обычно из насоса, двигателя и передачи.

Алгоритм м - algorithm – точное описание способа решения задачи, устанавливающее, какие операции и в какой последовательности выполнять,чтобы получить результат, однозначно определяемый исходными данными.

Анализ м - analysis, determination - 1. Метод научного исследования, состоящий в расчленении целого на составные элементы. 2. Определение состава и свойств какого-либо вещества, исследование их.

Аналогия ж – analogy - сходство в каком-либо отношении между предметами или явлениями;

◦аналогия гидродинамическая - fluid-flow analogy, hydrodynamical analogy –

метод исследования течений идеальной жидкости путём исследования течения электрического тока в проводнике.

Аппаратура ж - equipment - совокупность аппаратов, приспособлений для выполнения какой-либо работы.

◦аппаратура исследовательская - research equipment–комплекс лабораторного оборудования, приборов и установок для проведения научноисследовательских работ.

◦аппаратура контрольная - supervisory equipment - оборудование,

применяемое для оперативного контроля различных технологических процессов и обеспечивающая их безопасность.

239

Аппроксимация ж – approximation - приближенное выражение одних величин через другие, более простые. Например, аппроксимация прямых линий ломанными, произвольных непрерывных функций многочленами, системы дифференциальных уравнений, описывающих поведение исследуемой нелинейной системы, – системой линейных уравнений и т.п.

Арматура ж – armature, carcase, fittings, fixtures, mountings, reinforcement -

вспомогательные, обычно стандартные устройства и детали для выключения, регулирования, обслуживания и ремонта трубопроводной сети.

◦арматура водопроводная - plumbing fixtures - арматура, устанавливаемая для управления потоком жидкости. По способу присоединения к трубопроводам арматура разделяется на муфтовую, цапковую и фланцевую. По назначению арматура делится на запорную (вентили, пробковые краны, задвижки), регулирующую и предохранительную (предохранительные, обратные и редукционные клапаны, вантузы, выпуски).

◦арматура измерительная - measuring fittings - предназначена для отслеживания и поддержания заданных рабочих параметров систем отопления и водоснабжения. В данную группу входит стандартное измерительное оборудование, такое как манометры, термометры, расходомеры, вакууммеры, термоманометры, а также различные реле и датчики, осуществляющие включение различных компонентов системы в зависимости от изменения температуры, давления или потока.

◦арматура распределительная - dispersed concrete/spaced/distribution reinforcement; distribution rods/steel - трубопроводная аматура, предназначенная для распределения потока рабочей среды по определенным направлениям.

◦арматура трубопроводная - pipeline (plumbing) fittings - устройство,

устанавливаемое на трубопроводнах, предназначенное для управления (отключения, распределения, сброса, смешивания, фазоразделения) потоками рабочих сред (жидкой, газообразной, гозожидкостной, порошкообразной, суспензии и т.п.) путем изменения площади проходного сечения. Трубопроводная арматура характеризуется двумя главными параметрами: условным проходом (номинальным размером) и условным (номинальным) давлением.

◦арматура трубопроводная запорная - stop valves for transmission pipelines -

трубопроводная арматура, обеспечивающая прекращение поступления транспортируемых продуктов в отдельные участки трубопроводной сети.

◦арматура трубопроводная регулирующая - regulating [control] valves -

трубопроводная арматура, предназначенная для регулирования расхода транспортируемых продуктов и поддержания заданного давления в трубопроводной сети.

Байпас м – bypass – 1. Ниппельная или клапанная система, позволяющая воде проходить по водопроводной магистрали минуя систему очистки воды в

240

<<< < Предыдущая 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 2324 / 2924 25 26 27 28 29 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
30.04.20226.2 Mб3Методическое пособие 729.pdf
#
30.04.2022350.93 Кб2Методическое пособие 73.pdf
#
30.04.20226.28 Mб15Методическое пособие 730.pdf
#
30.04.20226.32 Mб8Методическое пособие 731.pdf
#
30.04.20226.34 Mб19Методическое пособие 732.pdf
#
30.04.20226.36 Mб5Методическое пособие 733.pdf
#
30.04.20226.36 Mб2Методическое пособие 734.pdf
#
30.04.20226.42 Mб2Методическое пособие 735.pdf
#
30.04.20226.43 Mб12Методическое пособие 736.pdf
#
30.04.20226.52 Mб15Методическое пособие 737.pdf
#
30.04.20226.61 Mб16Методическое пособие 738.pdf