Исследование на модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ям приходится самостоятельно решать множество возникающих проблем при разработке алгоритмов управления автоматических станций [глава 1]. Поэтому целью данной работы является разработка алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием.
Для достижения обозначенной цели в данной работе будут решены следующие задачи:
анализ существующих алгоритмов;
составление математической модели НС;
исследование на основе модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости.
1. Обзор известных вариантов построения САУ для НС с применением ПЧ. Анализ алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости
Существует несколько способов построения систем частотного регулирования (рис.1.1). Рассмотрим каждую систему и выявим основные преимущества и недостатки того или иного способа.
Для сравнения будут использованы следующие технико-экономические критерии:
)Точность и пределы регулирования. Основной смыл применения регулируемого электропривода в насосных установках заключается в том, чтобы привести в соответствие режим работы насосов с режимом работы водопроводной сети. Так как диапазон изменения водопотребления довольно широк, колеблется в пределах (1/3):(1/2)[1], то необходимо, чтобы система обеспечивала необходимую точность поддержания давления в трубопроводе вне зависимости от изменения потребления воды. Соблюдение этих условий также влечет за собой снижение утечек и непроизводительных расходов воды (избыточный напор на каждую лишнюю атмосферу увеличивает расход воды на 7-9 % [2]) и снижение расходов на ремонт водопроводной сети в целом.
)Функциональные возможности. Контроль режимов работы электродвигателей регулируемых и нерегулируемых агрегатов (контроль потребляемого тока, мощности) и их защиту. Возможность модернизации в будущем.
)Энергоэффективность. Насосные установки работают круглосуточно и круглогодично. От их работы напрямую зависит энерго- и ресурсосбережение.
)Стоимость.
Рис.1.1. Известные способы регулирования частоты вращения насосов в НС: ПЧ - преобразователь частоты, УПП - устройство плавного пуска, КА - коммутационная аппаратура, Д - двигатель НА.
насосный каскадный программа matlab
Индивидуальное регулирование.
Способ управления, при котором все двигатели снабжены своими собственными преобразователями частоты (ПЧ). Данный метод наиболее универсален. Может обеспечить наивысшую точность в широком диапазоне регулирования. Функциональные возможности ограничиваются лишь энергетическими параметрами. Обеспечивает все защитные функции (максимально-токовая и времятоковая защиты; защита от потери нагрузки, от межфазных КЗ, от отклонения напряжения питающей сети, от обрыва фаз, контроль последовательности фаз и др.). Позволяет использовать различные по характеристикам насосные агрегаты. Сохраняет работоспособность при отказе ПЧ, при этом АД запитывается при помощи обводного контактора от сети. Высокая энергоэффективность данного метода обеспечивается выполнением энергетических расчетов для уточнения параметров, при которых целесообразно изменение состава работающих насосов. Основной недостаток - высокая стоимость. Из-за ограниченности средств на приобретение ПЧ данный способ не нашел широкого применения.
Групповое регулирование.
Использование одного преобразователя для одновременного управления параметрами нескольких АД встречается достаточно редко. Точность и диапазон регулирования определяются подобранными техническими средствами и программным обеспечением. Требует установки дополнительного оборудования для защиты электродвигателей и агрегатов в целом. Исключена возможность применения в НУ разных насосов. Энергоэффективность снижена потому, что при малом водопотреблении все насосные агрегаты работают в режиме с пониженным КПД. ПЧ большой мощности имеет высокую стоимость.
Смешанное регулирование.
Системы с одним частотно регулируемым насосным агрегатом и несколькими нерегулируемыми НА - это системы каскадного регулирования, но с увеличенной точностью регулирования, благодаря применению ПЧ и усложненного алгоритма управления. Основные недостатки - возникновение в сети бросков напряжения, связанных с переходными процессами при пуске двигателей и сокращение ресурса оборудования.
Другим решением, которое не только снижает броски тока в сети, уменьшает износ элементов НУ и позволяет предотвратить гидроудар, является использование устройства плавного пуска (УПП) совместно с ПЧ с каскадным включением насосных агрегатов. Применение УПП значительно повышает стоимость системы.
Каскадно-частотное регулирование.
Наиболее оптимальным, с точки зрения технико-экономических показателей является каскадно-частотное регулирование. Данный метод обеспечивает высокое качество регулирования, высокую энергоэффективность насосной станции и обладает потенциалом к модернизации. Алгоритм работы (рис.1.2):
основной частотно-регулируемый НА стабилизирует технологический параметр в диапазоне нагрузок, обеспечиваемых одиночным агрегатом, постепенно разгоняясь до номинальной частоты вращения;
при дальнейшем росте нагрузок электродвигатель работающего на номинальной частоте вращения ЧР НА синхронизируется с питающей сетью, а преобразователь переключается на управление другим НА, который становится основны