CC BY
6Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
ПРОГРАММНЫЕ КОМПЛЕКСЫ И ИХ РОЛЬ В ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
Эргашев Отабек Мирзапулатович,
доцент кафедры информационных технологий, Ферганского филиала Ташкентского университета информационных технологий, E-mail: ergashev1984otabek@gmail .com
Аннотация. В статье рассматривается применение программных комплексов для оптимизации работы насосных станций и контроля их режимов работы. Описываются программные модули, обеспечивающие расчет и оценку фактических режимов, определение требуемых параметров агрегатов, моделирование работы каналов и автоматическое регулирование уровня воды. Использование данных программных комплексов позволяет улучшить эффективность работы оборудования, снизить энергозатраты и повысить общую производительность.
Ключевые слова: программные комплексы, насосные станции, оптимизация работы, управление режимами, расчет и оценка, требуемые параметры, моделирование, автоматическое регулирование
Введение. В современном обществе технологии стали неотъемлемой частью нашей жизни. Прогресс и инновации развиваются с каждым днем, и это отражается на всех сферах человеческой деятельности. В частности, особое значение приобретают технологии, связанные с оптимизацией работы различных объектов и предприятий. Одним из таких решений является использование программных комплексов в управлении и контроле работы насосных станций. Программные комплексы позволяют
автоматизировать процессы, контролировать и оптимизировать работу насосных агрегатов и систем. В этой статье мы рассмотрим особенности и преимущества использования программных комплексов для управления насосами и оптимизации их работы [1].
Программные комплексы играют важную роль в оптимизации работы насосных станций, их использование существенно улучшает
эффективность и управляемость системы [2].
Одним из ключевых аспектов является автоматизация процессов. Программные комплексы позволяют настроить автоматический контроль параметров работы насосных станций,
что позволяет системе быстро реагировать на изменения нагрузки и поддерживать оптимальные условия работы. Например, при изменении потребления воды программный комплекс может автоматически регулировать скорость насосов и давление в системе, минимизируя энергопотребление без ущерба для производительности [3].
Другим важным аспектом является управление энергопотреблением. Программные комплексы позволяют отслеживать и анализировать потребление энергии насосами [4], оптимизируя их работу в соответствии с текущими потребностями системы. Это позволяет снизить затраты на электроэнергию и уменьшить негативное влияние на окружающую среду.
Кроме того, программные комплексы обеспечивают контроль за работой оборудования, позволяя оперативно выявлять потенциальные проблемы или неисправности [5]. Это способствует уменьшению вероятности возникновения аварийных ситуаций и обеспечивает более стабильную и безопасную работу насосных станций.
99
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific Электронный научный журнал "Потомки Аль-
journal of Fergana branch of TATU named after Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени
Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252
Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
Развитие программных комплексов также способствует внедрению технологий и методов управления, направленных на оптимизацию расхода ресурсов и сокращение операционных затрат. Благодаря анализу данных и прогнозированию нагрузки программные комплексы позволяют рационально использовать ресурсы и средства [6], что приводит к экономии средств и повышению экологической устойчивости системы насосных станций.
Таким образом, развитие программных комплексов играет важную роль в повышении эффективности и надежности работы насосных станций [7], а также способствует экономии ресурсов и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Методология. Программное обеспечение, разработанное для насосных станций, включает в себя ряд модулей, предназначенных для решения различных задач. К ним относятся:
1. Расчет и оценка фактических режимов работы. Этот модуль позволяет контролировать и анализировать текущие режимы работы насосных агрегатов, чтобы определить их эффективность и возможные проблемы.
2. Определение требуемых режимов агрегатов насосных станций - модуль, который позволяет рассчитать оптимальные параметры работы агрегатов, исходя из заданных условий и требований.
3. Расчет управляющих воздействий - модуль, предназначенный для определения оптимального количества и углов разворота лопастей насосов, которые обеспечивают наиболее эффективную работу всей станции.
4. Моделирование работы участков каналов -программное обеспечение позволяет моделировать режимы работы каналов и определять оптимальные параметры их работы, учитывая различные факторы, такие как уровень воды, пропускная способность и т.д.
5. Системы автоматического регулирования уровня воды - модуль, позволяющий контролировать и регулировать уровень воды в каналах, обеспечивая их оптимальное функционирование. Все эти программные модули работают вместе, обеспечивая эффективное управление и контроль работы насосных станций в целом. Они позволяют оптимизировать работу оборудования [8], снизить затраты на электроэнергию и повысить общую производительность станций. Важно отметить, что использование таких программных комплексов не только повышает эффективность работы насосных станций [9], но и делает этот процесс более прозрачным и понятным для операторов.
Методика решения задачи. Программные модули "Расчет и оценка фактических режимов", "Определение оптимальных режимов работы агрегатов НС" и "Расчет управляющих воздействий (количество, номер и углы поворота лопастей и т.д.)" предназначены для оптимизации работы насосных станций.
База данных и программное обеспечение для каналов позволяют моделировать и анализировать работу различных участков канала, контролировать уровень воды в них и собирать информацию о физических и технических характеристиках каждого участка. В базе данных для каналов содержатся все необходимые сведения для расчета и анализа работы каналов, включая таблицы с фактическими параметрами участков, данными о притоках и водозаборах [10].
Программные модули "Расчёт
коэффициентов разностных уравнений для главных переменных", "Расчёт коэфициентов для разностных уравнений" и "Расчёт дискретных моделей звеньев" предназначены для моделирования процессов в каналах. Они помогают определить уровни и расходы воды на каждом участке, что позволяет контролировать работу всей системы.
Программные модули "Дискретная модель законов регулирования", "Преобразование
100
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
структурных схем систем регулирования и "Расчет параметров систем регулирования и качества переходных процессов" используются для моделирования и анализа систем автоматического регулирования в каналах. Эти модули позволяют оценить эффективность работы системы, а также определить оптимальные параметры
регулирования [11, 12].
Для моделирования выбраны следующие параметры участка канала: до = 80 м3/с Ик= 4,2 м Ьо = 12 м g = 9.8м2/с У = 1/5 т = 1.5 I = 17000м I = 0.00004
Были созданы модели систем регулирования верхнего бассейна с использованием дискретного ПИД-регулятора. Дискретный ПИД-регулятор был реализован в соответствии с алгоритмом, описанным ранее.
Качество процесса регулирования оценивалось с помощью среднеквадратической ошибки регулирования.
1 Т
10 =— \02(т)сСт
Т 0 , (1)
где Т - время соответствующему переходному процессу на канале.
Для определения оптимальных параметров регулятора были выбраны значения коэффициента усиления к и времени задержки Ти. Время задержки определяет время, в течение которого регулятор ожидает поступления новых данных перед формированием управляющего сигнала [13, 14].
Обсуждения результатов. В рамках моделирования были рассчитаны значения выбранного критерия эффективности для различных комбинаций значений к и Ти. На основе этих данных были построены графики зависимости
критерия от указанных параметров, один из которых представлен на рисунке 1.
g 5'°
1.0 ■
( \ I ¡=3800
, " ч \ Г ¡=983.0: к=].96: Ти=580 сек
\^ \\ \ I ¡=2400
1 !
Время задержки Ти
ооооооооооооооооо оооооооооооооооо < гч п -тг |/ч г^ оэ о -н с-1 <п т ^ ■£>
Рис. 1 - Область критерия качества переходного процесса
На рисунке 2 представлены результаты моделирования изменения расхода (а) и уровня (Ь) воды на участке канала без системы регулирования в зависимости от увеличения расхода воды в начале канала. Можно увидеть, что увеличение расхода в начале участка приводит к накоплению воды и увеличению уровня воды на участке. За промежуток времени t = 7000 секунд уровень воды увеличивается на 1.5 метра. Также можно заметить волновые колебания расхода и уровня воды.
А)
101
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Б)
Рис. 2 - Изменение расхода и уровня воды при увеличении расхода воды в начале участка канала без системы регулирования
На рисунке 3 представлены результаты моделирования изменения уровня воды (а) и расхода (Ь) на участке канала с установленной системой регулирования уровня верхнего бьефа в зависимости от изменения уставки уровня воды на регуляторе на 1 метр. При этом значения к и Ти были равны к=4 и Ти=400 соответственно. Из рисунка видно, что изменение уставки уровня воды отрабатывается регулятором за промежуток времени t=8000 секунд.
А)
Б)
Рис. 3 - Изменение расхода и уровня воды при увеличении расхода воды в начале участка канала без системы регулирования
На рисунке 4 представлены результаты моделирования изменения уровня воды на участке канала с установленной системой регулирования уровня верхнего бьефа в зависимости от изменения уставки уровня воды на регуляторе на 1 метр для двух наборов параметров регулятора: к=3 и Ти=600, а также к=5 и Ти=800. Из рисунка видно, что изменение уставки уровня воды отрабатывается регуляторами за промежуток времени t=12000 и t=17000 секунд для каждого из наборов параметров соответственно. Переходный процесс при этом характеризуется перерегулированием для регулятора с параметрами к=5 и Ти=800, в то время как для регулятора с параметрами к=10 и Ти=300 он близок к колебательному. Амплитуда колебаний уровня воды с течением времени уменьшается, и переходный процесс продолжает изменяться.
А)
102
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific Электронный научный журнал "Потомки Аль-
journal of Fergana branch of TATU named after Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени
Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252
Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
Изменение уровня воды подлине и времени
Расстояние
Б)
Рис. 4 -Изменение расхода и уровня воды при увеличении расхода воды в начале участка канала без системы регулирования
На рисунке 5 представлены результаты моделирования изменения уровня воды на участке канала для двух наборов параметров системы регулирования: к=20 и Ти=300, а также к=30 и Ти=200. Из рисунка видно, что увеличение уставки уровня воды отрабатывается системой регулирования за промежуток времени t=9000 и t=7000 секунд соответственно. Переходный процесс характеризуется затухающими колебаниями для регулятора с параметрами к=20 и Ти=300, амплитуда колебаний уровня воды уменьшается с течением времени. Для регулятора (рис. 5 б) с параметрами к=15 и Ти=300 переходный процесс близок к колебательному, однако амплитуда колебаний уменьшается незначительно в течение всего времени моделирования.
Изменение уровня воды подлине и времени
Изменение уровня воды по длине и времени
ими ИВ ТЧ\
Б)
Рис. 5 -Изменение расхода и уровня воды при увеличении расхода воды в начале участка канала без системы регулирования
На рисунке 6 представлены результаты моделирования для двух наборов параметров системы регулирования уровня воды: к=1 и Ти=600 и к=1.96 и Ти=580. Изменение уставки уровня воды отрабатывается системами регулирования за время t=12000 и t=6000 секунд, соответственно. Переходный процесс для регулятора с параметрами к=1 и Ти=600 характеризуется перерегулированием, в то время как для регулятора с параметрами к=1.96 и Ти=580 он близок к оптимальному. В течение времени моделирования t=6000 процесс стабилизируется и достигает установившегося состояния.
103
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific Электронный научный журнал "Потомки Аль-
journal of Fergana branch of TATU named after Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени
Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252
Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
Изменение уровня воды по длине и времени
Изменение уровня воды по длине и времени
Рис. 6 - Изменение расхода и уровня воды при увеличении расхода воды в начале участка канала без системы регулирования
Заключение. В заключение можно сказать, что программные комплексы играют важную роль в оптимизации работы насосных станций. Они позволяют контролировать и анализировать режимы работы оборудования, рассчитывать оптимальные параметры работы и управлять процессами. Использование этих программных комплексов позволяет повысить эффективность работы насосов, снизить затраты на энергию и улучшить общую производительность станции. Кроме того, эти программные продукты делают процесс управления более прозрачным и понятным для операторов, что позволяет им принимать более обоснованные решения. В целом, использование программных комплексов является необходимым
условием для успешной работы насосных станций в современных условиях.
Источники информации
1. Шипулин, Ю. Г., Махмудов, М. И., Эргашев, О. М., & Худойбердиев, Э. Ф. (2020). ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ СТОЧНЫХ ВОД. In Эффективность применения инновационных технологий и техники в сельском и водном хозяйстве (pp. 421-423).
2. Ergashev, O. M., Turgunov, B. X., & Turgunova, N. M. (2023). Microprocessor Control System for Heat Treatment of Reinforced Concrete Products. INTERNATIONAL JOURNAL OF INCLUSIVE AND SUSTAINABLE EDUCATION, 2(5), 1115.
3. Mirzapo'lotovich, E. O., & Mirzaolimovich, S. M. (2022). TA'LIMDA JARAYONIDA LMS TIZIMLAR TAXLILI. TA'LIM VA RIVOJLANISH TAHLILI ONLAYN ILMIY JURNALI, 118-122.
4. Кадиров, О. Х., Шипулин, Ю. Г., Махмудов, М. И., & Эргашев, О. М. (2019). СИНТЕЗ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД. Наука. Образование. Техника, (3), 5-11.
5. Эргашев, О. М. (2018). Обеспечение информационной безопасности радиотехнических систем. Теория и практика современной науки, (6 (36)), 689691.
6. Эргашев, О. М. (2018). РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В ВОЛС НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНЦЕПЦИИ КОДОВОГО ЗАШУМЛЕНИЯ. Теория и практика современной науки, (6 (36)), 686-688.
104
Muhammad al-Xorazmiy nomidagi TATU Farg'ona filiali "Al-Farg'oniy avlodlari" elektron ilmiy jurnali ISSN 2181-4252 Tom: 1 | Son: 1 | 2024-yil
"Descendants of Al-Farghani" electronic scientific journal of Fergana branch of TATU named after Muhammad al-Khorazmi. ISSN 2181-4252 Vol: 1 | Iss: 1 | 2024 year
Электронный научный журнал "Потомки Аль-Фаргани" Ферганского филиала ТАТУ имени Мухаммада аль-Хоразми ISSN 2181-4252 Том: 1 | Выпуск: 1 | 2024 год
7. Шипулин, Ю. Г., Махмудов, М. И., Мухамедова, Ш. Р., & Эргашев, О. М. (2018). Применение оптоэлектронных методов для контроля качественных и количественных параметров сточных вод. In Оптико-электронные приборы и устройства в системах распознавания образов, обработки изображений и символьной информации. Распознавание -2018 (pp. 292-294).
8. Shipulin, Y. G., Raimzhonova, O. S., Ergashev, O. M., & Usmanov, Z. K. (2021). Method for Ensuring Continuous Functioning of Multichannel Systems for Control and Recording of Water Composition in Seismic Wells.
9. Шипулин, Ю. Г., Рустамов, Э., & Эргашев, О. М. (2019). ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЙ ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ДАТЧИК НА ОСНОВЕ ПОЛОГО СВЕТОВОДА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ШЕРОХОВАТОСТИ МАТЕРИАЛОВ. In Проблемы получения, обработки и передачи измерительной информации (pp. 253-258).
10. Ergashev, O. M., & Turgunov, B. X. (2023). INTELLIGENT OPTOELECTRONIC DEVICES FOR MONITORING AND RECORDING MOVEMENT BASED ON HOLLOW FIBERS. CENTRAL ASIAN JOURNAL OF MATHEMATICAL THEORY AND COMPUTER SCIENCES, ¥(5), 34-38.
11. Эргашев, О. М., & Эргашева, Ш. М. (2022). ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА МУЛЬТИАГЕНТНОЙ СИСТЕМЫ КОРПОРАТИВНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ. Journal of new century innovations, 11(1), 144-151.
12. Эргашев, О. М., & Эргашева, Ш. М. (2022). ПРИМЕНЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ИТ-РЕШЕНИЙ В КОМПЛЕКСНЫХ ВЫСОКОТЕХНОЛОГИЧНЫХ ПРОИЗВОДСТВАХ. Journal of new century innovations, 11(1), 152-159.
13. Alimova, N. B., Khaitova, A. R., Khusanov, A. M., & Ergashev, E. O. (2022, June). Methods and means of control and diagnostics of technological units in the treatment of industrial wastewater based on optoelectronic and hollow light guides. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1043, No. 1, p. 012007). IOP Publishing.
14. Мазур Л.С. Методы теории автоматического управления. М: Инфра-Инженерия, 2014.
105
