Исследование на модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
м;
при дальнейшем росте нагрузок таким же образом подключается следующий дополнительный агрегат;
при снижении нагрузок операции выполняются в обратной последовательности.
Рис.1.2. Блок-схема каскадно-частотного регулирования группы из 4 насосов.
Контроль расхода и давления осуществляется в конкретных диктующих точках сети. Программируемый логический контроллер (ПЛК) обрабатывает поступающие на него сигналы от датчика давления, воздействует на ПЧ, который изменяет скорость вращения приводного двигателя насосного агрегата, и управляет подключением требуемого количества двигателей для обеспечения потребительских нужд. Специализированные ПЧ с функцией многомоторного управления (или MMC - Multi Motor Control или IMC - Intelligent Motor Control) способны заменить ПЛК, так как вся логика уже есть внутри них. Но ПЧ с многомоторным управлением - это всего лишь удобный инструмент для создания системы управления автоматизированной НС, а не система управления в целом и им присущи следующие недостатки:
) При управлении от преобразователя частоты гарантируется защита только основного двигателя. В алгоритмах, которые заложены в ПЧ ММС защита будет обеспечена тому двигателю, который в данный момент управляется от ПЧ. Защита же остальных двигателей, работающих от сети, возлагается на их пускорегулирующую аппаратуру (контакторы, пускатели). Сбой в работе какого-либо двигателя становится известным ПЧ с помощью соответствующих диагностических дискретных входов. Аварийный двигатель просто исключается из дальнейшей работы.
) Выход из строя ПЧ означает невозможность продолжения работы. Работа же специализированной станции управления может быть продолжена.
) Специализированная станция реализует более широкий спектр защитных и сервисных функций, недоступных отдельному ПЧ. Например, автоматический ввод резерва при пропадании основного питания, система телеметрии и пр. Действительно, если в специализированной станции установлен некий контроллер (ПЛК), то он сможет реализовать гораздо более широкий спектр сервисных функций и защит.
При организации параллельной работы любых насосных агрегатов необходимо решить три основные задачи: определить условия, при которых должен включаться НА; разработать алгоритм распределения нагрузки между параллельно работающими НА; определить условия, при которых НА целесообразно отключить.
Но помимо этого, у метода каскадно-частотного регулирования группы насосов есть много проблем, требующих решения [3]:
в виду того, что процесс изменения водопотребления не всегда идет монотонно, часто при достижении граничного значения подачи возникает ситуация, в которой дополнительный насос будет многократно включаться и отключаться;
качество управления сильно зависит от настройки коэффициентов ПИД регулятора, которые подбираются индивидуально;
алгоритм должен по возможности управлять и использовать насосы в режимах, где их КПД наивысший;
в случае установки на насосной станции разнотипных насосов нужно предусмотреть возможность обхода мертвых зон (подробно рассмотрен в [3]);
необходимость создания ограничений уставок для защиты от ошибок оператора или скачкообразного изменения контролирующего параметра.В последующих главах будет рассмотрен именно метод каскадно-частотного регулирования и решена проблема многократного включения-выключения насосного агрегата.
2. Разработка математической модели НС
.1 Математическое описание насоса и трубопровода
Анализ режима работы НУ выполняется с использованием характеристик насосов и трубопроводов. На рис. 2.1[4] представлены рабочие характеристики насоса CA120/33 при частоте вращения 2850 об/мин.
Рис. 2.1. Рабочие характеристики центробежного насоса.
Характеристики Q-H центробежных насосов в пределах рекомендуемых подач описываются уравнением квадратичной параболы[1]:
(2.1),
где -фиктивный напор, при нулевой подаче, м; -гидравлическое фиктивное сопротивление насоса, . -потери напора в самом насосе, зависящие от множества факторов (тип жидкости, конструкция насоса, скорость вращения и т.д.). Здесь потери в насосе вычисляются упрощенно через коэффициент . Фиктивные параметры могут быть определены по каталожным или экспериментальным данным. Для этого необходимо определить координаты двух точек рабочей части напорной характеристики. Используя т.1 и т.2 на рис.2.1 определим параметры насоса CA120/33:
; м
Характеристика насоса CA120/33, построенная по формуле (2.1) представлена на рис.2.3. Видно, что из-за принятых допущений, характеристика несколько отличается от приведенной на рис.2.2, однако близка к ней в области рекомендуемых подач.
Рис. 2.3. Характеристика насоса по формуле (2.1).
Изменение частоты вращения рабочего колеса насоса ведет к изменению всех его рабочих параметров. При этом напорная характеристика центробежного насоса, работающего с переменной частотой вращения, описывается следующим уравнением[1]:(2.2), где -частота вращения рабочего колеса, ; -номинальная частота вращения , . Из (2.2) видно, что гидравлические потери в насосе при одной и той же подаче не зависят от частоты вращения. Это значит, что при ее изменении напорные характеристики насоса остаются подобными друг другу и только изменяют свое положение по вертикали в координатах Q и H на графике (рис.2.4)
При параллельной работе насосы подают воду в одну систем?/p>