Повышение эффективности функционирования системы водоснабжения сельскохозяйственных предприятий с автономным источником электроснабжения : На примере системы регулирования топливоподачи дизель-генератора

• Автор: Агеев, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 181 с. : ил

Содержание
Введение.

1. Состояние вопроса и задачи исследования

1.1. Особенности сельскохозяйственного водоснабжения и режимы работы насосных установок.
1.2. Способы регулирования производительности систем водоснабжения с постоянно работающими насосами.

1.3. Частотное управление асинхронными электроприводами

1.4. Аварийное водоснабжение сельскохозяйственных предприятий

1.5. Системы аварийного электроснабжения с автономными источниками

1.6. Развитие электронных и микропроцессорных регуляторов дизельгенераторов

1.7. Методы анализа и оптимизации сложных динамических систем

1.8. Задачи исследования.

2. Теоретические предпосылки к экспериментальным исследованиям
2.1. Функциональная схема микропроцессорного регулятора топливоподачи дизельгенератора в составе системы водоснабжения
2.2. Алгоритм управления микропроцессорного регулятора топливоподачи дизельгенератора в составе системы водоснабжения
2.3. Методика составления и анализа математических моделей.
2.4. Критерии качества переходных процессов
2.5. Математическая модель дизельгенератора с микропроцессорным регулятором топливоподачи в составе системы водоснабжения
2.5.1. Математическая модель дизельгенератора с микропроцессорным регулятором
2.5.2. Исследование пределов изменения коэффициента пропорциональной составляющей микропроцессорного регулятора.
2.5.3. Исследование пределов изменения коэффициента дифференциальной составляющей микропроцессорного регулятора.
2.5.4. Исследование пределов изменения коэффициента выдержки микропроцессорного регулятора
2.5.5. Исследование работы регулятора при ступенчатых входных
воздействиях.
2.5.6. Исследование работы регулятора при гармонических входных
воздействиях.
2.6. Разработка корректирующего контура микропроцессорного регулятора по давлению в системе водоснабжения.
2.6.1. Математическая модель системы водоснабжения.
2.6.2. Закон регулирования корректирующего контура по давлению.
3. Методика экспериментальных исследований.
3.1. Назначение экспериментальной установки и ее структурная схема
3.2. Характеристика устройств и арегатов, входящих в экспериментальную установку
3.2.1. Дизельгенератор
3.2.2. Исполнительный механизм регулятора.
3.2.3. Согласующее устройство.
3.2.4. Плата аналогоцифрового и цифроаналогового преобразования Ь5
3.2.5. Макетный образец микропроцессорного регулятора.
3.2.6. Гидравлическая часть установки.
3.2.7. Преобразователь частоты вращения коленчатого вала дизеля.
3.2.8. Преобразователь избыточного давления.
3.2.9. Преобразователь расхода
3.2 Преобразователь тока.
3.3. Характеристика разработанного программного обеспечения.
3.3.1. Программа управления дизельгенератором в режиме стабилизации давления в водопроводной сети.
3.3.2. Программа многоканальной записи параметров экспериментальной установки.
3.3.3. Программа анализа результатов работы программы управления и программы записи параметров экспериментальной установки.
3.3.4. Программа моделирования переходных процессов.
3.4. Поверка измерительной аппаратуры.
4. Результаты экспериментальных исследований
4.1. Исследование регулятора частоты вращения дизельгенератора
4.1.1. Задачи исследования
4.1.2. Установление зависимости между положением топливодозирующего органа и цикловой подачей.
4.1.3. Исследование пределов изменения частоты управления микропроцессорного регулятора.
4.1.4. Исследование пределов изменения коэффициента пропорциональной составляющей
4.1.5. Исследование пределов изменения коэффициента дифференциальной составляющей
4.1.6. Исследование пределов изменения коэффициента выдержки
4.1.7. Исследование пределов изменения коэффициен т усреднения
4.2. Исследование регулятора давления в системе водоснабжения.
4.2.1. Задачи исследования
4.2.2. Исследование пределов изменения коэффициента пропорциональной составляющей
4.2.3. Исследование пределов изменения коэффициента дифференциальной составляющей
4.3. Исследование работы микропроцессорною регулятора с оптимальными параметрами.
4.3.1. Режим стабилизации частоты вращения дизельгенератора
4.3.2. Режим стабилизации давления в системе водоснабжения
4.4. Идентификация экспериментальных зависимостей и модели
5. Производственная проверка полученных результатов и их техникоэкономическая эффективность.
5.1. Результаты испытаний дизельгенератора с микропроцессорным регулятором в составе системы водоснабжения.
5.2. Техникоэкономическая эффективность полученных результатов
Общие выводы
Литература


Для большинства систем сельскохозяйственного водоснабжения, когда коэффициент часовой неравномерности водопотребления составляет значительную величину 2 ч 3 и характеристика трубопроводной сети в течение суток меняется достаточно резко, происходит существенное ухудшение экономических показателей работы насосного оборудования. Системы водоснабжения с постоянно действующими нерегулируемыми насосами не получили распространения в сельской местности изза недостаточной надежности энергоснабжения и быстрого износа насосов. Но у подобных систем водоснабжения есть одно неоспоримое преимущество, которое заставляет работать над их совершенствованием это отсутствие нанорнорегулирующей емкости. Созданы и успешно эксплуатируются автоматизированные насосные установки, в которых необходимое изменение подачи насоса достигается путем изменения частоты вращения рабочего колеса. Такой метод регулирования особенно эффективен для насосов с крутопадающей характеристикой II, т. Регулирование производительности насоса путем изменения числа оборотов рабочего колеса находит применение на водонапорных станциях второго подъема. Для изменения подачи погружных насосов этот метод не применяется изза узкой зоны регулирования вследствие больших значений геометрического напора
В настоящее время, когда наиболее трудоемкий процесс водоподъема в основном механизирован за счет широкого внедрения различных видов насосного оборудования, дальнейшее повышение техникоэкономических показателей работы систем сельскохозяйственного водоснабжения возможно только совершенствованием регулирования производительности насосных установок. При разработке режимов работы насосных станций главным требованием является обеспечение подачи необходимого количества воды при заданном напоре и минимальной затрате электроэнергии. Достигается это различными способами регулирования насосных агрегатов, которые работают в одном из рассмотренных режимов. Для регулирования центробежных насосов наиболее часто применяют метод ступенчатого и плавного регулирования производительности насосов. Ступенчатое регулирование осуществляется путем включения или отключения насосов, работающих на общий трубопровод. Плавное регулирование производительности достигается изменением частоты вращения рабочего колеса насосного агрегата. В сельскохозяйственном водоснабжении ступенчатое регулирование обычно применяют для поверхностных насосов на станциях второго подъема, причем с целью повышения к. Насосы выбирают в соответствии с водопотреблением, исходя из следующих соотношений один рабочий и резервный насосы должны иметь производительность не менее расхода воды в час наибольшего водопотребления, второй рабочий насос должен обеспечивать подачу при минимальном водопотреблении. Пуск и отключение электродвигателей насосов осуществляется с помощью обычной электрической схемы, в которой в качестве чувствительного элемента используется преобразователь давления. Ступенчатое регулирование применяется в качестве основного способа управления насосными агрегатами на станциях второго подъема в системах водоснабжения животноводческих комплексов. Ступенчатое регулирование позволяет легко перейти на ручное и телеуправление насосами, но в большинстве случаев не обеспечивает требуемого качества водоснабжения. С переводом сельскохозяйственного производства на промышленную основу и созданием крупных систем водоснабжения с гарантированным энергообеспечением появилась возможность реализовать схемы автоматизированных насосных станций, оборудованных агрегатами, позволяющими плавно менять производительность в соответствии в водопотреблением. Н1 i 1. Из приведенных формул следует, что 2 . Поскольку в данное выражение не входит можно сделать вывод, что при изменении частоты вращения между двумя точками характеристик соотношение н2 . Поэтому если для насоса, подающего воду по трубопроводу, рабочей является точка С рис. НА, то частоту вращения пн, при которой характеристика Н будет проходить через точку А, находят следующим образом. Опре
деляют значение П а и строят параболу, проходящую через начало координат Н 2. Для всех точек этой параболы, в том числе и для точки В, расположенной на исходной характеристике Н , соответствующей частоте вращения пн9 справедливо выражение 2 аи.