Электропривод и система автоматического управления насосной установки
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
?еняющиеся во времени. Следовательно, может быть рассчитан динамический режим любой системы автоматического управления, если имеются средства, моделирующие динамику непрерывных и импульсных, линейных и нелинейных динамических звеньев, а также произвольных входных воздействий.
В соответствии со структурной схемой нашей системы (см. рис.6.2) составлена математическая модель для среды SIMULINK. Схема модели приведена на рис.7.1.
В результате моделирования были получены графики переходных процессов выходного напряжения задатчика интенсивности, регулятора напора; приведенного тока ротора и тока статора двигателя; скорости и момента двигателя; момента статического; напора в водопроводной сети и расхода воды через водопроводную сеть. Данные переходные процессы получены для двух режимов работы установки - при пуске насосной установки и при регулировании напора по изменению потребления воды из водопроводной сети. Полученные в результате моделирования графики переходных процессов представлены на рис.7.2 - рис.7.10.
Анализ графиков переходных процессов (рис.7.2 - рис.7.10) показывает, что разработанный электропривод полностью соответствует сформулированным в разделе 2 требованиям. Время установления заданного давления в системе горячего водоснабжения составляет 10 с.
8. Проектирование системы автоматизации насосной установки
8.1 Выбор принципов и проектирование схемы управления насосной установки
Согласно требованиям к насосным установкам, они должны быть максимально автоматизированы и работать без постоянного дежурства обслуживающего персонала.
Выполнение этого требования можно обеспечить лишь в случае применения системы автоматизированного управления. Данную систему целесообразно построить на базе программируемого контроллера, в функции которого входит анализ информации о состоянии объекта, поступающей с датчиков и выработка управляющих воздействий, а также выдача информации о ходе рабочего процесса на управляющую ЭВМ центрального диспетчерского пункта.
Выбор принципов управления насосной установкой произведем на основании требований к системе автоматизации (см. п.2.6). В соответствии с данными требованиями была разработана структурная схема автоматизации установки, изображенная на рис.8.1.
Структурная схема включает в себя два насоса (Н1 и Н2), сетевой трубопровод (СТ), преобразователь частоты с коммутационной аппаратурой (ПЧ), программируемый контроллер (ПК) и управляющую ЭВМ центрального диспетчерского пункта (ЭВМ).
На данной структурной схеме произведено разделение потоков информации, а именно: от контроллера к агрегатам насосной установки и обратно. Укажем, какую информацию должен получать контроллер, а какую передавать.
В процессе работы насосной установки необходимо осуществлять контроль следующих параметров:
- расхода жидкости через сетевой трубопровод;
- напора в сетевом трубопроводе;
- температуру жидкости в сетевом трубопроводе.
Следовательно, на контроллер должна поступать информация о расходе жидкости, напоре в сетевом трубопроводе, температуре жидкости, состоянии преобразователя и насосов (электродвигателей насосов). Контроллер же, в зависимости от расхода через сетевой трубопровод, должен подавать на преобразователь частоты сигнал задания на стабилизацию напора на необходимом уровне. Расчет необходимого напора, в зависимости от реального расхода, проводится по характеристикам сети.
Проанализировав схему силовых цепей насосной установки, приведенную на рис.5.2., можно сделать вывод, что для управления контакторами необходимо четыре дискретных выходных сигнала. Для управления преобразователем необходим один аналоговый выходной сигнал (напряжение задания напора).
Некоторое количество выходных дискретных сигналов необходимо для организации сигнализации режимов работы установки.
Для контроля состояния контакторов необходимо четыре дискретных входа и еще два необходимо для контроля исправности преобразователя и контроля необходимости включения дополнительного насоса. Для опроса датчиков необходимо два аналоговых входа.
.2 Формализация условий работы установки
В процессе работы насосной установки необходимый напор в системе трубопроводов поддерживается за счет изменения скорости вращения насоса. Величина необходимого напора определяется по текущему расходу воды из сети.
Для определения расхода воды из сети воспользуемся следующим уравнением:
, (8.1)
где Q0 - расход воды, м3/с; a - коэффициент расхода о. е.; F0 - площадь отверстия сужающего устройства, м2; r - плотность воды в рабочих условиях, кг/м3; DР - перепад давления в сужающем устройстве, Н/м2.
Приведение расхода воды в нормальных условиях Q0 к расходу воды в нормальном состоянии QН выполняется по формуле:
, (8.2)
где QН - расход воды в нормальном состоянии, м3/с; Р - абсолютное давление воды перед сужающим устройством, Н/м2; РН - нормальное абсолютное давление воды, Н/м2; Т - температура воды перед сужающим устройством, К; ТН - температура воды в нормальных условиях, ТН=293 К; К - коэффициент сжимаемости воды.
На основании выражений (8.1) и (8.2) получим следующую формулу для расчета расхода воды в нормальном состоянии:
, (8.3)
где d - диаметр отверстия сужающего устр?/p>