Методы повышения надежности аппаратных средств автоматизированных систем управления насосными станциями

• Автор: Илющенко, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Современные тенденции развития автоматизированных систем управления насосных станций.
1.1 Потери энергиив электроприводах насосных станций при различных способах регулирования.

1.2 Методы регулирования скорости электроприводов насосных станций

1.3 Причины отказов ПЧ с АИН в элекгроприводах насосных станций

1.4 Способы повышения надежности преобразователей частоты с автономными инверторами напряжения.
1.5 Устройство для плавного пуска и управления группой асинхронных электродвигателей.
1.6 Выводы

2. Анализ и синтез системы управления насосной

станции
2.1 Статический расчет звеньев системы
2.пределение передаточных функций и структурной схемы
системы
2.3 Выбор коэффициента усиления системы.
2.4 Построение частотных характеристик системы
2.5 Анализ устойчивости исходной системы
2.6 Синтез корректирующего устройства системы.
2.7 Построение кривой переходного процесса
2.8 Определение показателей качества системы
2.9 Выводы
3. Разработка системы управления насосной станции
с повышенной надежностью оборудования
3.1 Структура автоматизированных систем управления насосных станций
3.2 Архитектура и алгоритм работы систем управления насосных станций
3.3 Разработка алгоритма управления насосной станции с повышенной надежностью оборудования.
3.4 Разработка системы управления электроприводом
насосной станции.
3.5 Формирование частоты коммутации.
3.6 Формирование частоты модуляции.
3.7 Формирование модулирующего напряжения.
3.8Имитационное моделирование устройства плавного пуска для группы, асинхронных электродвигателей.
3.9 Структурное моделирование системы
3. Экспериментальные исследования макета насосной станции .ЛОЗ
3. Выводы
4. Разработка методики расчета оборудования насосной станции с
повышенной надежностью
4.1 Методика расчета преобразовательных устройств на основе оборудования с повышенной надежностью.
4.2 Алгоритм расчета преобразовательных устройств на основе оборудования с повышенной надежностью.
4.3 Анализ исходных данных.
4.4 Разработка алгоритма управления преобразователем на основе оборудования с повышенной надежностью и выбор ПЛК.
4.5 Разработка алгоритма управления силовыми ключами.
4.6 Расчет типов и номиналов силовых ключей
4.6.1 Расчет ЮВТ по напряжению коллектор эмиттер
4.6.2 Расчет ЮВТ по току коллектора
4.6.3 Расчет частоты переключений
4.7 Подготовка данных для автоматизированного расчета
4.7.1 Расчет средней мощности потерь.
4.7.2 Расчет температуры кристалла.
4.7.3 Расчет теплоотвода и охладителя
4.7.4 Расчет параметров драйвера.
4.8 Выбор коммутаторов управления и аппаратов защиты.
4.9 Автоматизированный расчет элементов инвертора
4. Проверка правильности расчетов
4. Математическое моделирование режимов работы преобразовательного устройства
4. Выдача данных для разработки преобразовательного устройства
4. Выводы
Заключение.
Список основных сокращений.
Библиографический список.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, а также получен 1 патент на изобретение. В трудах с соавторами автору принадлежит % результатов. Результаты, представляющие научную новизну получены, автором лично. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения и списка литературы. Объем работы включает в себя 4 страницы основного текста, 9 таблиц и рисунков. Библиографический список включает 4 наименования. Системы водоснабжения и водоотведения обладают весьма сложной структурой, основными элементами которой являются трубопроводная сеть и центробежные насосы. Широко известным примером таких технологических систем являются системы холодного и горячего водоснабжения, отопления и водоочистки городов (Рис. На рисунке 1. ЦТП), станцию водоочистки []. Холодная вода? Рис. Технологическая схема системы холодного и горячего водоснабжения и водоочистки городов. Рассмотрим схему водоснабжения жилых домов через центральный тепловой пункт (ЦТП). С помощью насосов холодного водоснабжения (ХВС) холодная вода из городского водопровода подается в систему холодного и горячего водоснабжения. Для подачи воды на верхние этажи домов на выходе системы водоснабжения необходимо создать избыточное давление из расчета 0,1 атм. Если давление воды в городском-водопроводе меньше минимально допустимого значения, необходимо включить насос ХВС. Холодная, вода с выхода насоса ХВС также поступает па вход циркуляционного насоса горячего водоснабжения (ГВС), проходит через теплообменник, поступает к потребителю и возвращается обратно на вход циркуляционного насоса ГВС. Давление в системе ГВС должно также соответствовать максимальной высоте обслуживаемых домов []. Насосы ЦТП могут быть выполнены как на индивидуальных, так и на нескольких электроприводах, работающих во взаимосвязанном режиме, когда угловая скорость меняется в некоторых пределах. В зависимости от расхода, работает один, два или три насоса, обеспечивая заданный уровень давления (Рис. Рис. Схема с двумя параллельными насосами. Рис. Схема с тремя последовательными насосами. Условные обозначения: 1М, 2М, ЗМ - насосы; РЕ - датчик давления; ОК1, ОК2, ОКЗ - обратные клапаны. Самым, простым способом для этого является уменьшение общего числа работающих на магистраль насосов, однако в этом случае невозможно обеспечить точность регулирования данного технологического параметра. Традиционно изменение взаимосвязи параметров в системе осуществляется дросселированием, т. Этот элемент создает дополнительное гидравлическое сопротивление и, кроме того, позволяет обеспечить стабильное давление в сетевом трубопроводе, однако с этим способом связаны значительные потери подводимой к системе энергии, а также экономические потери, связанные с увеличением эксплуатационных расходов. В доказательство сказанного выше, рассмотрим упрощенную технологическую схему системы, обеспечивающей подачу воды в сеть потребителей с постоянным заданным давлением. Рис. Рис. Упрощенная технологическая схема с насосным агрегатом. Условные обозначения: ЗЮ. ЗК2 - запорные клапаны; Р - насосный агрегат; Ф - фильтр; РК - регулирующий клапан. Сразу стоит отметить, что аналогичный подход можно применить и в других технологических схемах, где в качестве транспортируемого вещества может быть жидкость или газ. Основными элементами схемы являются запорные технологические клапаны ЗК1 и ЗК2; насосный агрегат Р; фильтр предварительной подготовки воды Ф и регулирующий клапан РК. На схеме можно выделить основные технологические параметры, среди которых: /У/ - напор, создаваемый источником подачи воды; Нр - напор, получаемый после насосного агрегата; Нк - напор перед регулирующим клапаном; Ш — напор в сети потребителей и , ? Кроме того, можно выделить напор Ни, развиваемый насосным агрегатом, который определяется как сумма #/ и Нр; АН/ - потери на запорном клапане ЗЮ; потери напора на элементах системы, расположенных между насосным агрегатом Р и сетью потребителей: АЯ// - потери напора на запорном клапане ЗК2 и фильтре Ф, а также АЯ/2 - потери напора на регулирующем клапане. ГИу-2Ж/ = 0; (1.