CC BY
62
УДК 621.313
РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СТАНЦИИ ПЕРВОГО ПОДЪЕМА
Ш.Т. Дадабаев
Для исследования режимов работы насосной станции необходимыматемати-ческие модели,которыедолжныучитыватьвсе части и параметры станции. Для математического описания технологических процессов оросительной станции необходимо создание структурной схемы объекта, которая, в свою очередь, требует составления уравнений математической модели. В результате исследования была создана базовая структурная схема насосной станции, а также разработана математическая модель регулирования производительности насосов путем отключение-включение агрегатов оросительной станции.
Ключевые слова: насосная станция, математическая модель, структурная схема, площадь резервуара, насосный агрегат.
Оросительные насосные станции первого подъема обычно имеют большую производительность и тем самим большие мощности насосных агрегатов. В данной статье объектом исследования принята насосные агрегаты оросительной насосной станции первого подъема АНС-1, которая расположена в Аштском районе Согдийской области Республики Таджикистан [4]. В АНС-1 установлены четыре насосных агрегатов серии 1200В-6,3/100-А с мощностью электродвигателей каждой по 8 МВт [3, 5]. В АНС-1 регулирование подачи насосных агрегатов выполняется путем включения или отключения одного из агрегатов станции. Исследуя режимы работы насосной станции АНС-1, необходимо учитывать надежность работы насосных агрегатов, для чего необходимо свести к минимуму частые пуски насосных агрегатов. Однако в насосной станции АНС-1 расход воды носит случайный характер, который зависит от различных факторов и потому подача воды не регулируется. При избытке воды на втором подъеме отключают один из насосных агрегатов в насосной станции первого подъема.
Для широкого исследования режимов работы насосной станции необходимо разработать математическую модель насосной станции, которая должна состоять из водозабора (река), насосной станции первого подъёма и резервуара воды [2]. Для математического описания технологических процессов АНС-1 необходимо создание структурной схемы объекта, которая, в свою очередь, требует составления уравнений математической модели [1, 2].
Работу нерегулируемого насоса можно выразить следующим уравнением
н = но - явнд2, (1)
где явн- внутреннее сопротивление насоса.
В линии насоса ещё есть дополнительные сопротивления (я1 и Я2), и с учетом этого уравнения (1)
и' = но - (явн+ я1 + я2) д2 = но - я^2, (2)
где и' - напор в трубопроводе; н0- напор насоса при 0 = 0, (взят из О-И характеристики насоса); я1 - сопротивление всасывающего трубопрово-да;я2-сопротивление напорного трубопровода.
Совместную работу четырех нерегулируемых насосов можно описать уравнением
б. = 01 + 02 + вэ + 04 = 4
V
и 0- и'
—Ч--(3)
я21 . w
Можно принять объем воды,поступающей в резервуар (Р) 2-го подъёма из АНС-1,
бр = в* , (4)
где О—суммарный объем подачи воды насосной станции.
Пополнение резервуара 2-го подъёма можно описать уравнением [1,2].
ДЙр = вр ~вмСХ < (5)
где вР- объем поступающей воды, в резервуар;вРАсх - подача воды к потребителю;^ - площадь резервуара 2-го подъема.
Уравнение (5)преобразуем в интегральную форму, затем в операторную форму:
АНр ^) = -1 \ (вр - врасх )* .
I расх / (6)
Л р ;
а 7 / ч вР в расх
№р (р) =——р— (7)
Л р • р .
В соответствии с математическим описанием параметров насосной станции и (1) - (7) составлена базовая структурная схема оросительной насосной станции, которая представлена на рис. 1.
В данной модели блок 1 описывает работу насосной станции 1-го подъёма, а блок 2 описывает резервуар (Р), который станция должна снабжать водой. Данная структурная схема учитывает количество параллельных ветвей трубопроводов, диаметр трубопроводов, коэффициенты местных сопротивлений и гидравлического трения [1, 2]. Составленная структурная схема будет основой для разработки математической модели, которая позволит сделать анализ различных способов регулирования подачи при работе насосной станции 1-го подъёма.
Рис. 1. Базовая структурная схема оросительной насосной станции
1-го подъёма АНС-1
По правилам регулирования подачи насосных агрегатов путем включения-отключения насосов один из насосов отключают, еслиуровень воды повысится от заданных значений, если уровень воды понизится, то включают один из агрегатов. В данной системе регулирования по сигналу датчиков уровня воды осуществляется включение-отключение насосных агрегатов.
Для разработки модели данной системы регулирования используем базовую структурную схему (см. рис. 1), куда добавляем внешний контур для подачи сигнала уровней воды в резервуаре 2-го подъема. В результате разработанная модель будет иметь вид, показанный на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема модели системы регулирования путем включения-отключения насосов
534
В данной модели приведены следующие параметры:Лг-реальный геодезический уровень воды ;Нг.зад-заданный геодезический уровень воды;Л^-высота резервуара;^ - подача воды включаемого-отключаемого насоса;^ - суммарная подача насосов 1-го подъема.
Такой режим работы для электродвигателей насосов оросительной насосной станции вполне благоприятен, так как в оросительных станциях нагрузка обычно остается постоянной и частые пуски электродвигателей мало наблюдаются. По паспорту вертикального синхронного электродвигателя ВДС2-325/69-16, который используется в АНС-1, общее количество пусков в год не должно превышать 160-200. Однако в насосной станции АНС-1 средний годовой пуск насосных агрегатов иногда может достигать в два раза больше от допустимых значений, что негативно влияет на технический ресурс электрооборудованиястанций. Другимизначимыми негативными последствиями от частых пусков насосных агрегатов являются:
- износ коммутационной аппаратуры и привода запорной арматуры;
- износ механических частей электродвигателейи запорной арматуры насоса;
- сокращение межремонтного периода электродвигателей и запорной арматуры.
В результате исследования было составлена базовая структурная схема насосной станции, по которой была разработана математическая модель регулирования производительности насосов путем отключения-включения агрегатов. Данная математическая модель послужит основой для дальнейшего компьютерного моделирования, результатом чего будут технологические процессы насосной станции при различных способах регулирования, в данном случае путем включения-отключения агрегатов. В результате будет возможенподробный анализ различных способов регулирования подачи,их эффективности и недостатковв оросительныхнасосных станциях 1-го подъёма.
Список литературы
1. Горюнов А.Н. Исследование эффективности применения регулируемого электропривода насосных агрегатов первого подъема: дис. ... канд.техн. наук. М., 2013. 139 с.
2. Дадабаев Ш.Т. Математическая модель оросительной насосной станции первого подъёма//Вестн. Оренбург.гос. ун-та. Оренбург, 2015. Вып. 03(178). С. 239-242.
3. Дадабаев Ш.Т. Особенности механических характеристик электроприводов с вентиляторным характером нагрузки. М.: Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2013. №11. С. 29-34.
535
4. Дадабаев Ш.Т. Перспективы внедрения регулируемых электроприводов в насосных агрегатах большой мощности // Энергетик.2015. №7.С. 31-33.
5. Дадабаев Ш.Т., Ларионов В.Н. Исследования применения энергоэффективных способов управления в электроприводах с вентиляторной нагрузкой //Вестн. ТТУ.2014.№4.С. 56-59.
Дадабаев Шахбоз Толибджонович, асп., shahhozdadohoevamail.ru, Россия, Чебоксары, ЧГУ имени Ульянова И.Н.
DEVELOPMENT OF A MATHEMATICAL MODEL FOR THE CONTROL SYSTEM OF PUMPING UNITS OF THE FIRST-STAGE IRRIGATION PLANT
Sh. T. Dadahaev
To study the modes of operation of the pumping station, mathematical models are required, which must take into account all parts and parameters of the station. For the mathematical description of the technological processes of the irrigation plant, it is necessary to create a structural diagram of the object, which in turn requires the derivation of equations of the mathematical model. As a result of the study, a basic structural diagram of the pumping station was compiled, and a mathematical model for controlling the pump capacity was developed hy switching off/ on the units of the irrigation plant.
Key words: pumping station, mathematical model, structural diagram, tank area, pumping unit.
Dadahaev Shakhhoz Tolihjonovich, postgraduate, shahhozdadohoevamail. ru, Russia, Chehoksary, ChGU hy name of Ulyanov I.N.
УДК 621.398; 621.316
ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ УСТРОЙСТВА КОМПЕНСАЦИИ
РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Д.В. Ишутинов, Е.Н. Малышев, Н.С. Сластихин, В.И. Лалетин
Рассмотрена имитационная модель устройства компенсации реактивной мощности на базе конденсаторных батарей, подключаемых параллельно индуктивной нагрузке, учитывающая работу датчика реактивной мощности и системы управления. В основу модели положена разработанная авторами методика выбора структуры и основных элементов схемы. Показано, что использование модели позволяет уточнить и детализировать как технические, так и экономические показатели системы электроснабжения.
Ключевые слова: конденсаторная батарея, имитационная модель, компенсация реактивной мощности, датчик реактивной мощности.
Одним из негативных факторов, ухудшающих качество электрической энергии [1] и снижающих энергоэффективность потребителей электрической энергии [2], является циркуляция реактивной мощности (РМ) в электрических распределительных сетях промышленных предприятий.
536
