ТАКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК С СИНХРОННЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Розен В.П.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», к.т.н., професор, зав. кафедры автоматизации управления электротехническими комплексами

Печеник Н.В.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», к.т.н., доцент кафедры автоматизации электромеханических систем и электропривода

Оборонов Т.Ю.

Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», аси-стент кафедры теплотехники и энергосбережения

ТАКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ НАСОСНЫХ УСТАНОВОК С СИНХРОННЫМИ

ДВИГАТЕЛЯМИ

TAKSONOMICAL EVALUATION OF ENERGY AND TECHNICAL STATE PUMP UNITS WITH SYNCHRONOUS MOTORS

Rosen V.P., National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Sc.D., Professor, department of electric-complexes controls automation

Pechenik N.V. National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute", Ph.D., associate professor, department of automation of electromechanical systems and electric drive

Oboronov T.Y. National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute" The assistant of the department of thermal engineering and energy saving

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются вопросы, связанные с применением таксонометрического метода для оценивания состояния двигателя насосной установки. Специальное внимание уделяется общему действию таких факторов как несиметрия, несинусоидальность, отклонение напряжения и частоты питающего напряжения на энергетические показатели установки.

ABSTRACT

The article deals with issues related to the use of taksonomical method for evaluating the condition of the motor pump unit. Special attention is given to the overall effects of such factors as the non-symetrical, nonsinus-oidal, voltage deviation, and frequency of the supply voltage at the energy performance of systems.

Ключевые слова: оценивание, таксонометрический метод, синхронный двигатель, насосная установка, нормирование

Keywords: estimation, taksonomical method, synchronous motor, pump installation, normalization

В основу таксонометрических метода заложен выбор эталона и сравнения оптимальных параметров его вектора с соответствующими параметрами векторов всех других объектов исследования (определение евклидового расстояния, по которому и происходит ранжирование объектов: наименьшее расстояние соответствует самому высокому месту объекта). Принципиальное отличие данной методики от других, используемых для оценки состояния объекта, заключается в представлении всех статистических данных по выбранным критериям (показателям) в виде матрицы, где отдельную строку является вектором конкретного объекта, координатами которого являются значения критериев (показателей) .

Метод включает в себя несколько этапов [3]. Основным из них является этап нормирования показателей, рассматриваемых в связи с тем, что они могут иметь различную природу и несравнимы между собой значения. Показатели, в свою очередь,

составляют матрицу Р (ьй вектор-столбец элементов матрицы Р - список значений однородного ьго показателя (число показателей п) для каждого из Ь-объектов, а s-й вектор-строку элементов - список разнородных значений показателей для s-го объекта а = (1, п) ; s = (1, Ь) ). На данном этапе нормализация происходит по следующим формулам:

Ki =

Ps,i - Pi

b

Oi =

N

b

где Р'Б1 - матрица нормализованных значений показателей ( 5 1,Ь ; i 1,п); - элементы матрицы

а

S = 1

S = 1

Р; pt - среднее значение i-го показателя для всей совокупности объектов; at - среднее квадратическое отклонение i-го показателя.

Вторым важным этапом является формирование «эталонного» объекта [1]. Для формирования «эталонного» объекта, с которым будут сравниваться все остальные, определяются оптимальные значения нормализованных i-х показателей по всем объектам. Выбираются, соответственно, максимальные значения влияния на результативный признак [3]. Выбраны оптимальные значения формируют матрицу-строку:

Peti = [maxps i maxpS2... maxpsn],

где max ps1 - определение максимального нормализованного значение i-го показателя на результативный признак.

В работе [4] также предлагается рассчитывать нормализованые показатели «эталонного» объекта путем корректировки определенного оптимального значения i-го нормализованного показателя на величину среднеквадратичного отклонения: P'eti = Peti +

где {Peti - матрица нормализованных значений показателей «эталонного» объекта

Следующим этапом метода является сопоставление значений и-х показателей всех исследуемых объектов с их «эталонными» значениями. На этом этапе рассчитываются расстояния Ds между s-м объектом и «эталонным», используя следующее выражение:

Ds =

и

Ъ P's,i - P'eti

На основе определенных на этом этапе расстояний 05 уже можно сделать вывод о том, какой объект лучше, то есть осуществить рейтингования исследуемых объектов[2]. Как отмечалось выше, использовать матрицу:

Р =

Рц Рц Р±п

Pel ■"" Pçj ■"" Pet

Р)

Ь1

Pbi -P,

bn ]

сти их к безразмерному виду. Это предлагается осуществить путем нормирования значений показателей. Для численного значения, с которым будет сравниваться каждый показатель, удобно взять норму вектора столбца (норму каждого критерия) по исследуемым НУ с СД:

рп

Ъ

где pSi - численное значение i-го показателя i = 1,п; по 5-й установке s = 1,Ъ

n - количество показателей, которые рассматриваются;

b - количество установок, которые исследуются.

Таким образом, нормированные значения критериев, приведенных к единице, определяются выражением:

р' = Vsi

rs,i pnorm'

где P's i - матрица нормализованных значений показателей (i = 1 , n; s = 1, b).

Для формирования «эталонного» показателя влияния качества напряжения питания на насосную установку с синхронными двигателями (НУ с СД), с которым будут сравниваться все остальные, определяются оптимальные значения нормализованных i-х показателей по всем установками. Выбираются, соответственно, максимальные значения в зависимости от влияния на НУ. Выбраны оптимальные значения формируют матрицу-строку:

Peti = [maxp'esi — maxp

maxp'esn],

max p ¡.i - определение максимального нормализованного с учетом значения i-го показателя от влияния на НУ (s = 1, b;i = 1, п).

В результате, соотношение для определения расстояний между s-м реальным состоянием и «эталонным», на основе которого определяются влияние на энергетический и техническое состояние НУ с СД, будет следующий

Для матрицы Р влияния качества напряжения питания на энергетический и техническое состояние НУ с СД (9) 1-й вектор-столбец элементов - список значений однородного /'-го показателя (число показателей п) для каждого из ¿-установок, а 5-й вектор -строчка элементов - список разнородных значений показателей для s-й установки (I = 1, п; 5 = 1Ь).

Для того, чтобы сравнивать численные значения показателей между собой, необходимо приве-

N

Ъ

p'etf

Влияние качества напряжения определяется на основе вышеуказанного выражения - чем значение расстояния О!? меньше, тем меньшее отрицательные влияния вызывают показатели напряжения питания на НУ с СД и выше ее остаточный ресурс. Результаты расчетов влияния качества напряжения питания на полную энергию СД НУ 1Д1250-125 приведены на дендрограмме рис. 1.

2

S = 1

2

S = 1

S.l

S = 1

92

N0 4 (4) (2016) | # БЮЮСЮА!. БС^СЕБ #

0,8 -.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.-г

0,7 -0,6 -

а> £

.2 0,5 -

м

ь

<в

„ ,

Л? 0,4 -

с

0,3 -0,2 -

0,1 --------------------.

19 14 9 6 12 3 18 5 4 11 8 20 10 2 13 17 16 15 7 1

Рис. 1. Дендрограма суммарного влияния показателей качества напряжения питания на полную энергию

СД НУ 1Д1250-125

С дендрограммы видно, что насчитывается 2 класса работы двигателя, то есть нормальный и предаварийном режим работы. Показатели 14 и 19 соответствуют предаварийному режиму работы

двигателя при отклонении напряжения которая составляла 13%. Сводные таксонометрических показатели влияния качества напряжения питания на энергетические показатели синхронных двигателей насосных установок приведены в табл. 1

Таблица 1 таксонометрический показатель влияния качества напряжения питания на энергетические показатели синхронных двигателей насосных установок_

Таксонометричний показатель СД НУ СДВ 7200/29 (1000 кВт) СД НУ СМ 250 (250 кВт) НУ 1Д1250-125 (630 кВт)

Коэфициент полезного 0,357 0,561 0,781

действия

Полная энергия 0,421 0,612 0,705

Активная энергия 0,394 0,524 0,652

Реактивная энергия 0,182 0,195 0,283

Полные потери энергии 0,467 0,689 0,846

По данным таблицы 1 можно сделать вывод, что наиболее отрицательное влияние на энергетические показатели НУ 1Д1250-125 вызывает именно отклонения качества напряжения питания.

Список литературы 1. Андреев М.В. Прикладний статистичний аналiз високочастотних випадкових процейв у дискретному чай / М.В. Андреев // Систем. дослвдж. та шформ. технологи. — 2002. — № 4. — С. 61-79.

2. Белоконов И.В. Статистический анализ динамических систем: Учебное пособие /И.В. Белоконов. - Самара: Самар. гос. аэрокосм. ун-т, 2001. -256 с.

3. Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электронабжения / Ю.А. Фокин. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.

4. Шидловский А.К. Введение в статистиче-кую динамику систем электроснабжения / А.К. Шидловский, Э.Г. Куренный. - К.: Наук. думка, 1984. - 273 с.