В статье рассматривается вопрос применения системы стабилизации напора питательного насоса при изменении его подачи с использованием ПИД-регулятора. Моделирование системы выполнено в среде Simintech.
Ключевые слова: питательный насос, частота вращения, регулируемый электропривод, стабилизация напор, регулирование параметров насоса.
The article deals with the issue of using a system for stabilizing the pressure of a feed pump when changing its supply using a PID controller. The simulation of the system was carried out in the Simintech environment.
Keywords: feed pumps, speed, adjustable electric drive, head stabilization, regulation of pump parameters.
Для снижения динамических ударов в сети при снятии избыточного давления, развиваемого питательным насосом, возникает потребность в разработке системы стабилизации напора при изменяемой подаче.
Рассмотрим ре жим работы системы подачи воды для установки, состоящей из одного насосного агрегата, в диапазоне с подачей от 130 до 580 м 3 /ч и напоре 1724 м. На рисунке 1 показаны рабочая характеристика насоса ПЭ 580–185–5 с нерегулируемым электроприводом и характеристика работы регулируемого электропривода.
Рис. 1. Характеристики работы ПЭ 580–185–5: 4–5– характеристика ПЭ 580–185–5 с нерегулируемым электроприводом; 1–2–3 — характеристика ПЭ 580–185–5 с регулируемым электроприводом
Характеристика регулируемого электропривода состоит из двух отрезков: 1–2 — линия постоянной частоты вращения (2636 об/мин) и 2–3 — линия постоянного напора (1724 м).
Анализ графиков позволяет констатировать, что в диапазоне подачи от 0 до 130 м 3 /ч не имеет смысла регулировать частоту вращения по ряду причин. Данный диапазон подачи не входит в область рабочего интервала насоса, а работа на минимальных расходах приведет к выходу из строя оборудование. Режим работы в этом диапазоне сопутствуется с высокими удельными расходами электроэнергии, тем самым снижая КПД установки, кроме того, минимальная подача в 130 м 3 /ч обусловлена техническим минимумом котлоагрегата.
Для оценки эффективности использования регулируемого электропривода на рисунке 2 приведены характеристики работы насоса для различных значений скорости вращения электропривода при изменении подачи от 130 до 580 м 3 /ч,
Рис. 2. Характеристики работы ПЭ 580–185–5 при регулировании скорости вращения ротора: 1, 2, 3, 4, 5 — характеристика ПЭ 580–185–5 при различной скорости вращения ротора; 6 — линия постоянного давления
Как следует из графика при регулировании скорости вращения электропривода в системе необходимо удерживать постоянный напор (1724м). При изменении скорости вращения от 2636 до 2754 об/мин на отрезке a-b меняется и характеристика работы насосной установки.
Для подтверждения этого было осуществлено моделирование системы насос регулируемый электропривод в среде Simintech, схема модели приведена на рисунке 3.
Рис. 3. Модель насосной установки в среде Simintech
В результате моделирования получили графики скорости вращения и напора.
Рис. 4. График скорости при увеличении расхода: 1–2 — уменьшение расхода от 580 до 130 м 3 /ч; 2–3 — расход 130 м 3 /ч; 3–4 — увеличение расхода от 130до 580 м 3 /ч
Рис. 5. График стабилизации напора
Из полученных графиков видно, что при различных изменениях изменении подачи в диапазоне от 130 до 580 м 3 /ч, в предложенной системе, изменяется скорость вращения ротора.
Данные воздействия не оказывают существенного влияния на изменение напора, поэтому считаем его стабильным.
Литература:
1 Терехов, В. М. Система управления электроприводов / В. М. Тере- хов, О. И. Осипов. — Москва: Издательский центр «Академия», 2005. — 301 с.
2 Лезнев, Б. С. Частотно-регулируемый электропривод насосных установок. / Б. С. Лезнев. — М.: Машиностроение, 2013–176 с.
3 Simintech Введение в работу с программным обеспечением «Среда динамического моделирования технических систем «SimInTech», 2020
4 Андреев М. А. Математическое моделирование гидропривода: Учебное пособие. —на правах рукописи, 2017. — 61 с
5 Соколовский Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием. 2006
6 Карпов А. Г. Теория автоматического управления. Учебное пособие. − Томск: ТМЛ-Пресс, 2011. − 212 с.
