Автоматизация процессов управления плавным пуском асинхронных двигателей насосной станции системы водоснабжения

• Автор: Мелихов, Артем Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 180 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Анализ современных тенденций автоматизации процессов электромеханического преобразования энергии в устройстве плавного пуска электропривода насосной станции системы водоснабжения.

1.1. Типовая структура системы водоснабжения

1.2. АСУ плавным пуском электропривода насосной станции системы водоснабжения.

1.2.1. Функции и структура

1.2.2. Формирование траекторий управления пускотормозными режимами

1.2.3. Анализ основных показателей переходных процессов пуска АД

1.3. Структура математической модели АСУ плавным пуском АД насосной станции

Результаты и выводы по главе

Глава 2. Построение математической модели процесса преобразования энергии в АСУ плавным пуском АД насосной станции.
2.1. Модель системы импульснофазового управления тиристорным преобразователем напряжения асинхронного двигателя
2.1.1. Структурная схема ТПНАД. Моделирование несимметричных режимов подключения АД к сети питания.
2.1.2. Разработка численного алгоритма моделирования системы импульснофазового управления тиристорным преобразователем напряжения, снижающего затраты машинного времени
2.1.3. Система импульснофазового управления ТПНАД с двумя типами синхронизации
2.1.4. Исследование показателей качества стационарных и переходных режимов системы импульснофазового управления тиристорным преобразователем напряжения с двумя типами синхронизации
2.2. Математическая модель трансформаторной подстанции.
2.3. Упрощенная тепловая модель АД.
2.4. Математическая модель насосной нагрузки.
2.5. Модель неустановившегося движения жидкости
2.5.1. Построение модели неустановившегося движения жидкости в трубопроводе произвольной конфигурации
2.5.2. Интегрирование уравнений неустановившегося движения жидкости методом характеристик
Результаты и выводы по главе.
Глава 3. Постановка и проведение физического и численного экспериментальных исследований процесса преобразования энергии в АСУ плавным пуском АД насосной станции.
3.1. Постановка и проведение экспериментального исследования УПП АД
на базе ТПН с СИФУ, синхронизированной по напряжению сети
3.1.1. Постановка экспериментального исследования
3.1.2. Экспериментальное исследование пуска АД с УПП. Сравнение экспериментальных данных и результатов моделирования.
3.2. Проведение численного эксперимента с моделями компонентов АСУПП АД.
3.2.1. Энергетическая подсистема АСУПП АД.
3.2.2. Гидравлическая подсистема АСУПП АД.
3.2.3. Моделирование нестационарного нагрева обмоток АД.
Результаты и выводы по главе.
Глава 4. Разработка адаптивного алгоритма управления плавным пуском асинхронных двигателей насосной станции. Постановка и проведение численного эксперимента
4.1. Разработка адаптивного алгоритма управления плавным пуском АД насосной станции
4.2. Разработка программного обеспечения системы управления и мониторинга АСУПП АД. Постановка и проведение численного эксперимента
Результаты и выводы по главе.
Заключение
Список литературы


Разработана методика моделирования плавного пуска АД насосной станции системы водоснабжения, включающая в свой состав адаптивный алгоритм управления плавным пуском АД и оптимальный алгоритм интегрирования модели СИФУТПНАД, и, позволяющая с минимальными затратами машинного времени проводить исследования переходных процессов электромеханического преобразования энергии в системе электрическая сеть УПП АД насос трубопровод при неустановившемся движении жидкости в трубопроводе произвольной конфигурации. Практическая значимость. Программная реализация предложенной математической модели, методики моделирования и адаптивного алгоритма управления плавным пуском АД позволяет сократить потери энергии в обмотках двигателей в переходных режимах путем внедрения и использования разработанного программного обеспечения на автоматизированном рабочем месте диспетчера насосной станции. Методы и средства исследования. При проведении исследования использовались методы теоретической электротехники, электромеханики, теории импульсных систем автоматического управления, теории устойчивости, теоретической и прикладной гидродинамики, численные методы интегрирования дифференциальных уравнений, методы прикладной статистики. Проведение аналитических преобразований при получении символического представления модели СИФУТПНАД выполнено с помощью средств пакета расширения i x системы компьютерной математики 7. АСУПП АД насосной станции с целью проведения численных экспериментальных исследований. Натуральные экспериментальные исследования проводились на экспериментальной установке, смонтированной в проблемной лаборатории динамики импульсных систем преобразования энергии кафедры ПТЭиВС ОрелГТУ. Реализация работы. Математические модели, методика моделирования и адаптивный алгоритм управления плавным пуском АД, предложенные в диссертационной работе, составляют основу пакета прикладных программ, предназначенных для интерактивного управления, мониторинга и диагностики автоматизированной системы управления плавным пуском асинхронных двигателей типовой насосной станции системы водоснабжения. Апробация работы. Изложенные в настоящей диссертационной работе материалы докладывались на третьем международном семинаре Компьютерное моделирование электромагнитных процессов в физических, химических и технических системах в г. Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве в г. Информационные технологии в науке, образовании и производстве в г. Балтийская олимпиада ВОАС, ВОАС в г. Методы прикладной математики и компьютерной обработки данных в технике, экономике и экологии в г. Управление и информационные технологии УИТ в г. Высокие технологии энергосбережения в г. Ii I iii i в г. Периодические системы управления 3 I АС ii в г. Публикации по теме исследования. По результатам исследования опубликовано работ, в том числе две статьи из них одна статья в российском журнале, рекомендованном ВАК РФ для публикации результатов научных исследований. Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 0 страницах и включает в свой состав оглавление, введение, четыре главы собственных исследований, заключение, список литературы из 2 наименований и 4 Приложения. Работа проиллюстрирована рисунками и содержит 7 таблиц. ГЛАВА 1. Автоматизированная система управления технологическим процессом АСУТП водоснабжения представляет собой комплекс средств технического, информационного, математического и программного обеспечения для выработки и реализации управляющих воздействий на систему водоснабжения в соответствии с критерием минимума себестоимости подаваемой потребителям воды, требуемого объема при условии обеспечения ее необходимого качества. АСУТП дальнего транспорта воды управление насосными станциями магистральных трубопроводов. Перед тем как предложить структурную схему типовой насосной станции, обратимся к определению СНиП 2 насосной станцией НС называют комплекс гидротехнических сооружений и оборудования, обеспечивающий забор воды из источников и транспортировку ее с помощью насосных агрегатов к напорному бассейну или месту потребления.