Исследование на модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
мальный свободный напор в сети водопровода населенного пункта при максимальном хозяйственно-питьевом водопотреблении на вводе в здание над поверхностью земли должен приниматься при одноэтажной застройке не менее 10 м, при большей этажности на каждый этаж следует добавлять 4 м. Для 12-ти этажного здания , т.е. в диктующей точке получим: , где -давление столба жидкости; 2.7 м-высота одного этажа здания. Согласно [6] следует обеспечивать необходимые напоры воды у сантехнических приборов 2-5м. Законодательно [7] оговорено, что давление ХВС в многоквартирных жилых домах должно быть в пределах 3-60 м. Руководствуясь этими документами, получаем довольно широкий диапазон разрешенных давлений 3-60 м. Для хорошей работы душевых и уборных на последнем этаже давление воды должно быть, по рекомендации изготовителей сантехнических устройств, 10 м. Но, для более современного оборудования (душевые кабины, гидромассажные ванны, стиральные машины) минимальное рабочее давление порядка 20-30 м. Для потребителя же, чем выше давление тем лучше. Но, как уже говорилось, увеличение давления в системе на 10 м ведет к увеличению утечек на 7-9% и расходов на ремонт водопроводной сети в целом. Получаем, что оптимальное давление - 30 м.
Рис. 2.13. Работа НС.
3. Исследование на модели алгоритма управления группой насосов с каскадно-частотным регулированием скорости
Процесс изменения водопотребления, в отличие от представленного на рис.2.13, не всегда идет монотонно. Действительная картина отбора воды из сети весьма сложна; он происходит в огромном числе точек (измеряемом сотнями, тысячами и более). Отбор в каждой точке возникает и прекращается исключительно по воле потребителя и совершенно не управляем. Может возникнуть режим, когда отбор воды из сети изменяется не значительно и колеблется около некоторого среднего значения. При этом водоподача не может быть обеспечена уже работающими НА и начнет включаться следующий насос, т.е. система будет находиться в так называемом граничном режиме. Из-за колебания водопотребления возникает ситуация, когда НА постоянно включаются и выключаются. Пример такого режима при заданном нулевом отклонении показан на рис.3.1. Видно, что за промежуток времени 10 мин, даже при отклонении давления от граничной величины на 1% наблюдается постоянное включение-выключение насоса, что снижает энергоэффективность системы (низкий КПД) и сокращает срок службы насосного оборудования, запорной и регулирующей аппаратуры. К сожалению, мне не удалось найти точных данных о влиянии частоты пусков НА на срок службы и износ оборудования. Производитель данного оборудования ограничивает лишь число прямых пусков, что объясняется большими потерями и нагревом двигателя. Однако при частотном регулировании потери в переходных процессах пуска сведены к минимуму.
Рис. 3.1 Граничный режим: постоянное включение и выключение одного из группы насосов.
Для исключения колебательного режима работы насосов в системе регулирования предусматривается зона нечувствительности - диапазон отклонений давления от его заданного значения, не вызывающих изменения регулятором выходной величины. Наличие зоны нечувствительности в характеристике объекта управления приводит к тому, что в интервале ее действия ?H никакое отклонение давления не приводит к соответствующему изменению частоты ПИ-регулятора, что в свою очередь снижает частоту пусков НА. В модели зона нечувствительности реализуется элементом DZ (Dead Zone). Выходной сигнал блока вычисляется в соответствии со следующим алгоритмом:
если величина входного сигнала находится в пределах зоны нечувствительности, то выходной сигнал блока равен нулю;
если входной сигнал больше или равен верхнему входному порогу зоны нечувствительности, то выходной сигнал равен входному минус величина порога;
если входной сигнал меньше или равен нижнему входному порогу зоны нечувствительности, то выходной сигнал равен входному минус величина порога. На рис. 3.2 представлена блок-схема алгоритма каскадно-частотного управления группой насосов с зоной нечувствительности.
Рис. 3.2. Алгоритм с зоной нечувствительности.
Выбор зоны нечувствительности должен производиться исходя из двух условий:
поддержание напора в диктующей точке в допустимых пределах;
исключение или минимизация граничных режимов.
Как уже говорилось выше, законодательно давление в системе ХВС ограничено довольно широким диапазоном. Однако, при этом потребитель будет испытывать большие неудобства, а большинство современного сантехнического оборудования просто не будет работать. Для определения уставки зоны нечувствительности в качестве основного параметра примем комфортность использования смесителя в ванной комнате. Потребителям хорошо известна ситуация, когда изменение напора по холодной или горячей воде резко меняет температуру за смесителем и иногда в достаточно широких пределах, а это становится опасным, особенно при пользовании смесителем детьми. Согласно проведенным испытаниям [8] для поддержания стабильной температуры за смесителем () колебания давления в сети ХВС должны находиться в пределах 0.7-1м. На рис.3.3 отображен режим работы НС с зоной нечувствительности 1м (водопотребление как и на рис. 3.1 отклоняется от граничного значения на 1%). Как видно из рис.3.3 введение допустимого отклонения напора позволяет избежать постоянных коммутаций НА, что улучшает условия работы оборудован