RU2064194C1 - Device to model system "motor-pump-pipe-line" - Google Patents
Device to model system "motor-pump-pipe-line" Download PDFInfo
- Publication number
- RU2064194C1 RU2064194C1 SU5049545A RU2064194C1 RU 2064194 C1 RU2064194 C1 RU 2064194C1 SU 5049545 A SU5049545 A SU 5049545A RU 2064194 C1 RU2064194 C1 RU 2064194C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- switch
- output
- controller
- inputs
- regulators
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области моделирования и может быть использовано при электродинамическом моделировании комплекса взаимосвязанных динамических режимов работы насосов систем машинного орошении (водоподъемные насосные установки). The invention relates to the field of modeling and can be used in electrodynamic modeling of a set of interconnected dynamic modes of operation of pumps of machine irrigation systems (water-lifting pumping units).
Известны разработки и выполнен ряд схем физического моделирования первичных двигателей гидравлических турбин энергосистем, где для построения моделей аналогов турбин используют различные системы электропривода, причем чаще всего двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, момент которого регулируется путем воздействия на возбуждение питающего двигатель генератора или вольтодобавочной машины / 1 /. There are known developments and a number of schemes of physical modeling of primary engines of hydraulic turbines of power systems have been performed, where different electric drive systems are used to build analog models of turbines, moreover, most often a direct current motor with independent excitation, the moment of which is regulated by affecting the excitation of the generator feeding the engine or booster machine / 1 /.
Основным недостатком этих моделей является невозможность получения нелинейной, в частности, квадратичной зависимости изменения момента от скорости вращения. The main disadvantage of these models is the impossibility of obtaining a non-linear, in particular, quadratic dependence of the change in moment on the rotation speed.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа электрическая схема автоматической системы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока / 2 /. Электродвигатель независимого возбуждения управляется тиристорным преобразователем, собранным по трехфазной мостовой схеме. На валу двигателя находится тахогенератор. Задающее напряжение подается на управляющую обмотку суммирующего магнитного усилителя. Closest to the technical nature of the claimed device is selected as a prototype circuit diagram of an automatic system for controlling the speed of a DC motor / 2 /. An independent excitation electric motor is controlled by a thyristor converter assembled according to a three-phase bridge circuit. There is a tachogenerator on the engine shaft. The reference voltage is applied to the control winding of the summing magnetic amplifier.
Сигнал с выходной обмотки магнитного усилителя поступает на фазоимпульсный преобразователь. Фаза его выходных импульсов пропорциональна напряжению на входе. Выходные импульсы поступают в требуемые моменты времени. В схеме выполнены обратные связи по току якоря, напряжению на якоре (внутренние обратные связи) и частоте вращения двигателя (главная обратная связь). Сигналы обратной связи по току, напряжения и скорости подаются в остальные обмотки магнитного усилителя. The signal from the output winding of the magnetic amplifier is fed to a phase-pulse converter. The phase of its output pulses is proportional to the input voltage. Output pulses arrive at the required times. The circuit contains feedbacks on the armature current, voltage at the armature (internal feedbacks) and engine speed (main feedback). Feedback signals for current, voltage and speed are fed to the remaining windings of the magnetic amplifier.
Основным недостатком прототипа являются значительные энергозатраты. The main disadvantage of the prototype are significant energy costs.
Целью изобретения является сокращение энергозатрат. The aim of the invention is to reduce energy consumption.
Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования системы 'двигатель-насос-трубопровод", содержащее соединенные последовательно приводной двигатель и тахогенератор, установленный на валу приводного двигателя, усилитель, тиристорный преобразователь, а также блок управления тиристорным преобразователем, отличающееся тем, что в него введены подключенный к выходу тиристорного преобразователя питающий трансформатор, выход которого совместно с входом приводного двигателя соединен с питающей сетью, первый и второй блоки нелинейно-степенного преобразования, входы которых соединены с выходом тахогенератора, а выход второго из них соединен со входом блока управления тиристорным преобразователем, установленный на валу приводного двигателя генератора постоянного тока, выход которого подключен ко входу тиристорного преобразователя, а обмотка возбуждения к обмотке управления усилителя, выполненного в виде электромашинного усилителя, а также первый переключатель вариантов, режимов пуска, первый ПИ-регулятор, первый автоматический переключатель регуляторов, второй переключатель вариантов режимов пуска, второй ПИ -регулятор, первый "И" регулятор, второй автоматический переключатель регуляторов, третий переключатель вариантов режимов пуска, третий "ПИ"-регулятор, третий автоматический переключатель регуляторов, четвертый переключатель вариантов режимов пуска, четвертый "ПИ"- регулятор, второй "И"- регулятор, четвертый автоматический переключатель регуляторов, пятый переключатель вариантов режимов пуска, пятый "Пи-регулятор, третий "И"- регулятор, пятый автоматический переключатель регуляторов, первый и второй элементы сравнения, причем входы первого, второго и четвертого переключателей вариантов режимов пуска соединены между собой параллельно и соединены с выходом первого элемента сравнения, входы третьего и пятого переключателя вариантов режимов пуска соединены между собой параллельно и соединены с выходом второго элемента сравнения, вход первого "ПИ" регулятора соединен с выходом первого переключателя вариантов режимов пуска, а выход соединен с одним из входов первого автоматического переключателя регуляторов, входы второго "ПИ" регулятора и первого "И" регулятора соединены между собой параллельно и соединены с выходом второго переключателя вариантов режимов пуска, а их выходы соединены с входами второго автоматического переключателя регуляторов, вход третьего "ПИ" регулятора соединен с выходом третьего переключателя вариантов режимов пуска, а его выход с одним из входов третьего автоматического переключателя регуляторов, входы четвертого "ПИ" - регулятора и второго "И" регулятора соединены между собой параллельно и соединены с выходом четвертого переключателя вариантов режимов пуска, а их выходы соединены с входами четвертого автоматического переключателя регуляторов, входы пятого "ПИ" регулятора и третьего "И" регулятора соединены между собой параллельно и соединены с выходом пятого переключателя вариантов режимов пуска, а их выходы соединены с входами пятого автоматического переключателя регуляторов, выход первого блока нелинейно-степенного преобразования соединен с другими входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого автоматических переключателей регуляторов, а их выходы, соединяясь параллельно между собой и с входом обмотки управления усилителя, причем другие входы элементов сравнения соединены с первым и вторым каналами сигналов, пропорциональными статическому напору насоса и статическому напору насоса с учетом параллельного включения насосов. This goal is achieved by the fact that in the device for simulating the engine-pump-pipeline system, comprising in series a drive motor and a tachogenerator mounted on the shaft of the drive motor, an amplifier, a thyristor converter, and a thyristor converter control unit, characterized in that a power transformer connected to the output of the thyristor converter, the output of which, together with the input of the drive motor is connected to the power supply, the first and second blocks are introduced linear power conversion, the inputs of which are connected to the output of the tachogenerator, and the output of the second of them is connected to the input of the control unit of the thyristor converter mounted on the shaft of the drive motor of the DC generator, the output of which is connected to the input of the thyristor converter, and the excitation winding to the control winding of the amplifier, made in the form of an electric machine amplifier, as well as the first switch of options, starting modes, the first PI controller, the first automatic switch of the regulator , the second switch of the start-up mode options, the second PI controller, the first "AND" regulator, the second automatic switch of the start-up modes, the third switch of the start-up mode options, the third "PI" -regulator, the third automatic time switch of the regulators, the fourth switch of start-up mode options, the fourth "PI "- regulator, second" AND "- regulator, fourth automatic switch of regulators, fifth switch of start-up modes options, fifth" Pi-regulator, third "I" - regulator, fifth automatic switch of regulator ov, the first and second comparison elements, the inputs of the first, second and fourth switches of the start-up mode options connected to each other in parallel and connected to the output of the first comparison element, the inputs of the third and fifth switch of the start-up mode options connected to each other in parallel and connected to the output of the second comparison element , the input of the first "PI" controller is connected to the output of the first switch of the start-up mode options, and the output is connected to one of the inputs of the first automatic switch of the regulators, inputs of the second “PI” controller and the first “AND” controller are interconnected in parallel and connected to the output of the second switch of the start mode options, and their outputs are connected to the inputs of the second automatic switch of the regulators, the input of the third “PI” regulator is connected to the output of the third switch of the start mode options and its output with one of the inputs of the third automatic switch of the regulators, the inputs of the fourth "PI" - controller and the second "AND" controller are interconnected in parallel and connected to the output of the fourth ne the switch of the start-up mode options, and their outputs are connected to the inputs of the fourth automatic switch of regulators, the inputs of the fifth "PI" controller and the third "AND" of the controller are connected in parallel and connected to the output of the fifth switch of the start-up mode options, and their outputs are connected to the inputs of the fifth automatic switch regulators, the output of the first block of nonlinear-power conversion is connected to other inputs of the first, second, third, fourth and fifth automatic switch regulators, and x outputs, connected in parallel with each other and with the input of the control winding of the amplifier, the other inputs of the comparison elements being connected to the first and second signal channels proportional to the static pressure of the pump and the static pressure of the pump, taking into account the parallel connection of the pumps.
На фиг. 1 представлена функциональная схема описываемой модели "двигатель-насос-трубопровод"; на фиг. 2 представлены механические характеристики насоса при пуске на открытую задвижку при питании приводного двигателя с питающим напряжением f=const, где 1 механическая характеристика насоса при закрытой задвижке, 2 механическая характеристика насоса при пуске Hст= 0 3, 4, 5 механические характеристики насоса при Hст≠0,Hст3<Hст4<Hст5; на фиг. 3 приведена механическая характеристика насоса при пуске на открытую задвижку без учета гидравлического удара; на фиг. 4 приведена механическая характеристика насоса при пуске на открытую задвижку с учетом гидравлического удара; на фиг. 5 приведена механическая характеристика при пуске на открытую задвижку при параллельно работающим насосным агрегатам без учета гидравлического удара; на фиг 6 приведена механическая характеристика насоса при пуске на открытую задвижку при параллельно работающим насосным агрегатам с учетом гидравлического удара.In FIG. 1 is a functional diagram of the described engine-pump-pipeline model; in FIG. 2 shows the mechanical characteristics of the pump during start-up on an open gate valve when feeding a drive motor with a supply voltage f = const, where 1 is the mechanical characteristic of the pump with a closed gate, 2 the mechanical characteristic of the pump when starting H st = 0, 3, 4, 5 the mechanical characteristics of the pump at H st ≠ 0, H st3 <H st4 <H st5 ; in FIG. 3 shows the mechanical characteristics of the pump during start-up on an open valve without taking into account water hammer; in FIG. 4 shows the mechanical characteristics of the pump during start-up on an open valve, taking into account water hammer; in FIG. 5 shows the mechanical characteristic during start-up on an open valve with parallel running pump units without taking into account water hammer; Fig. 6 shows the mechanical characteristic of the pump during start-up on an open valve with parallel running pumping units taking into account water hammer.
Устройство для моделирования системы "двигатель-насострубопровод" (фиг. 1), содержащее соединенные последовательно приводной двигатель 1 и тахогенератор 2, установленный на валу приводного двигателя 1, усилитель 3, тиристорный преобразователь 4, а также блок управления тиристорным преобразователем 5, отличающееся тем, что в него введены подключенный к выходу тиристорного преобразователя 4 питающий трансформатор 6, выход которого совместно с входом приводного двигателя 1 соединен с питающей сетью, первый 7 и второй 8 блоки нелинейно-степенного преобразования, входы которых соединены с выходом тахогенератора 2, а выход второго из них соединен со входом блока управления 5 тиристорным преобразователем 4, установленный на валу приводного двигателя 1 генератор постоянного тока 9, выход которого подключен ко входу тиристорного преобразователя 4, а обмотка возбуждения 10 к обмотке управления усилителя 11, выполненного в виде электромашинного усилителя 3, а также первый переключатель вариантов режимов пуска 12, первый "ПИ" регулятор 13, первый автоматический переключатель регуляторов 14, второй переключатель вариантов режимов пуска 15, второй "ПИ" регулятор 16, первый "И" регулятор 17, второй автоматический переключатель регуляторов 18, третий переключатель вариантов режимов пуска 19, третий "ПИ" регулятор 20, третий автоматический переключатель регуляторов 21, четвертый переключатель вариантов режимов пуска 22, четвертый "ПИ" регулятор 23, второй "И" регулятор 24, четвертый автоматический переключатель регуляторов 25, пятый переключатель вариантов режимов пуска 26, пятый "ПИ" регулятор 27, третий "И" регулятор 28, пятый автоматический переключатель регуляторов 29, первый 30 и второй 31 элементы сравнения, причем входы первого 12, второго 15 и четвертого 22 переключателя вариантов режимов пуска соединены между собой параллельно и соединены с выходом первого элемента сравнения 30, входы третьего 19 и пятого 26 переключателя вариантов режимов пуска соединены между собой параллельно и соединены с выходом второго элемента сравнения 31, вход первого "ПИ" - регулятора 13 соединен с выходом первого переключателя вариантов режимов пуска 12, а выход соединен с одним из входов первого автоматического переключателя регуляторов 14, входы второго "ПИ" регулятора 16 и первого "И" регулятора 17 соединены между собой параллельно и соединены с выходом второго переключателя вариантов режима пуска 15, а их выходы соединены с входами второго автоматического переключателя регуляторов 18, вход третьего "ПИ" - регулятора 20 соединен с выходом третьего переключателя вариантов режимов пуска 19, а его выход с одним из входов третьего автоматического переключателя регуляторов 21, входы четвертого "ПИ" регулятора 23 и второго "И" регулятора 24 соединены между собой параллельно и соединены с выходом четвертого переключателя вариантов режимов пуска 22, а их выходы соединены с входами четвертого автоматического переключателя регуляторов 25, входы пятого "ПИ" регулятора 27 и третьего "И" регулятора 28 соединены между собой параллельно и соединены с выходом пятого переключателя вариантов режимов пуска 26, а их выходы соединены с входами пятого автоматического переключателя регуляторов 29, выход первого блока нелинейно-степенного преобразования 7 соединен с другими входами первого 14, второго 18, третьего 21, четвертого 25 и пятого 29 автоматических переключателей регуляторов, а их выходы, соединяясь параллельно между собой и с входом обмотки управления усилителя 11, причем другие входы элементов сравнения 30 и 31 соединены с первым и вторым каналами сигналов, пропорциональными статическому напору насоса и статическому напору насоса с учетом параллельного включения насосов. A device for simulating the system "engine-nasostruboprovod" (Fig. 1), containing in series a drive motor 1 and a
Существенным признаком заявляемого изобретения является наличие переключателей вариантов режимов пуска системы, автоматических переключателей регуляторов и регуляторов типа "И" и "ПИ" и сопоставительный анализ показал, что эти отличия отсутствуют в аналоге и прототипе. An essential feature of the claimed invention is the presence of switches of the options for starting the system, automatic switches of regulators and regulators of the type "I" and "PI" and a comparative analysis showed that these differences are absent in the analogue and prototype.
Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию изобретения "новизна". Thus, the claimed invention meets the criteria of the invention of "novelty."
Устройство для моделирования системы "двигатель-насострубопровод работает следующим образом. Приводной двигатель 1 постоянного или переменного тока приводит во вращение генератор постоянного тока независимого возбуждения 9 и тахогенератор 2. Генератор постоянного тока 9 возбуждается от усилителя 3, который в свою очередь управляется обмоткой управления 11, получая сигналы управления с выходов первого 14, второго 18, третьего 21, четвертого 25 и пятого 29 автоматических переключателей регуляторов. A device for simulating the engine-pump-pipe system works as follows. A direct or alternating current drive motor 1 drives an independent excitation DC generator 9 and a
Одновременно с выхода тахогенератора 2 сигнал поступает на входы первого 7 и второго 8 блоков нелинейно-степенного преобразования, на первый 30 и второй 31 элементы сравнения с выхода первого блока нелинейно-степенного преобразования 7. Сигнал поступает на один из входов первого 14, второго 18, третьего 21, четвертого 25 и пятого 29 автоматических переключателей регуляторов. At the same time, from the output of the
На входы элементов сравнения 30 и 31 соответственно подаются сигналы от стабильного источника питания, пропорционального статическому напору
u ≡ Hст и u ≡ Hст+ΔH
где Hст статический напор.The inputs of the comparison elements 30 and 31 respectively receive signals from a stable power source proportional to the static pressure
u ≡ H st and u ≡ H st + ΔH
where H article static pressure.
ΔH дополнительный напор, создаваемый работой параллельно включенных насосов. ΔH is the additional pressure created by the operation of the pumps connected in parallel.
Заявляемое изобретение позволяет смоделировать пуск и работу системы при открытой регулируемой задвижке для вариантов конструктивного исполнения насоса и напорного трубопровода при наличия автоматического затвора, когда первый сочленен на свой индивидуальный напорный трубопровод и когда несколько насосов подсоединены в общий напорный трубопровод (параллельная работа насосов) с короткими и длинными трубопроводами. The claimed invention allows to simulate the start-up and operation of the system with an open, adjustable gate valve for the design options of the pump and pressure pipe in the presence of an automatic shutter, when the first is connected to its individual pressure pipe and when several pumps are connected to a common pressure pipe (parallel operation of the pumps) with short and long pipelines.
При этом возможны несколько случаев моделирования:
Случай 1. Пуск системы "двигатель-насос-трубопровод" осуществляется при открытой регулируемой задвижке и при наличии автоматического затвора, подключенный на индивидуальный напорный трубопровод относительно небольшой длиной, достаточной для пренебрежения гидравлическим ударом и с противодавлением. При этом будут задействованы первый переключатель вариантов режимов пуска 12, первый "ПИ" регулятор 13 и первый автоматический переключатель регуляторов 14.In this case, several modeling cases are possible:
Case 1. The start-up of the engine-pump-pipeline system is carried out with an open, adjustable gate valve and in the presence of an automatic shutter, connected to an individual pressure pipe with a relatively short length, sufficient to neglect water hammer and with back pressure. In this case, the first switch of the options for starting modes 12, the first "PI" regulator 13 and the first automatic switch of the regulators 14 will be involved.
Насос сочленен с приводным электродвигателем переменного тока, который запускается прямым включением в сеть с постоянной частотой питающего напряжения и за время разгона электродвигателя до номинальной скорости автоматическая задвижка успевает сработать. Из-за относительного короткого значения напорного трубопровода гидравлическим ударом пренебрегаем. The pump is coupled with an AC drive electric motor, which is started by direct connection to the network with a constant frequency of the supply voltage and during the acceleration of the motor to the rated speed, the automatic shutter manages to work. Due to the relative short value of the pressure pipe, water hammer is neglected.
Исходя из положения имитации момента сопротивления насоса на валу приводного двигателя 1, определим характер изменения момента сопротивления насоса для рассматриваемого случая. Based on the position of the simulation of the moment of resistance of the pump on the shaft of the drive motor 1, we determine the nature of the change in the moment of resistance of the pump for the case under consideration.
В этом случае момент сопротивления насоса Mc состоит из составляющих Mcn1, Mcn2 и Mcn3, последовательно соответствующим отрезкам времени t1, t2 и t3 или соответствующим частотам вращения n1, n2 и n3.In this case, the moment of resistance of the pump M c consists of components M cn1 , M cn2 and M cn3 , sequentially corresponding to the time intervals t 1 , t 2 and t 3 or the corresponding rotational speeds n 1 , n 2 and n 3 .
Частота вращения n1 определяется соответствующим напором насоса, достаточным для открытия автоматической задвижки. Момент сопротивления M2 соответствует скачку момента сопротивления из закрытого состояния автоматического затвора в открытое.The speed n 1 is determined by the corresponding pump head, sufficient to open the automatic valve. The moment of resistance M 2 corresponds to a jump in the moment of resistance from the closed state of the automatic shutter to the open.
Момент сопротивления Mcn3 соответствует изменению его в процессе изменения частоты вращения от nn2 до nn3 (номинального) значения.The moment of resistance M cn3 corresponds to its change in the process of changing the speed from n n2 to n n3 (nominal) value.
Первая составляющая момента Mcn1 определяется по
где m момент сопротивления в сальниках и подшипниках насоса, как принято m 0,05 Mcн;
n, nн соответственно текущее и номинальное значения частоты вращения, насоса-двигателя.The first component of the moment M cn1 is determined by
where m is the moment of resistance in the seals and bearings of the pump, as is customary m 0.05 M cn ;
n, n n, respectively, the current and nominal values of the speed of the pump-motor.
На фиг. 2 приведены механические характеристики насоса при пуске на открытую задвижку при питании приводного двигателя с питающим напряжением f const. In FIG. 2 shows the mechanical characteristics of the pump during start-up on an open gate valve when feeding a drive motor with a supply voltage f const.
Значения точек a', a, a" определяются из соотношений
В момент времени, когда напор насоса станет равным или больше статического напора, открываетcя автоматический затвор и Mcn3 определяется по формуле:
где Q подача насоса при данном числе оборотов nn1;
Hcт статический напор (противoдавление);
A гидравлическое сопротивление трубопровода.The values of the points a ', a, a "are determined from the relations
At the time when the pump head becomes equal to or greater than the static head, an automatic shutter opens and M cn3 is determined by the formula:
where Q is the pump flow at a given speed n n1 ;
H ct static pressure (back pressure);
A hydraulic resistance of the pipeline.
Согласно данным / 3 / фиг. 5, / 4 / фиг. 2, / 5 /, механическую характеристику с учетом трех составляющих Mcn1, Mcn2 и Mcn3 можно представить кривыми, приведенными на фиг. 1, где "та" участок механической характеристики, соответствующий разгону насоса при закрытой автоматичеcкoй задвижке ( Q О ), "аб" участок, соответствующий скачку статического момента при открытии автоматической задвижки, "бв" участок нарастания момента сопротивления пропорционально нарастанию частоты вращения двигателя-насоса
Так как проектируемые и эксплуатируемые водоподъемные насосные агрегаты выбираются так, чтобы Н/Нст > 7 и более, то участок изменения момента сопротивления "абв" можно аппроксимировать в виде двух ломаных прямых "аб" и "бв", где "аб" прямая, параллельная к оси Мс, считая открытие автоматического затвора мгновенным, "бв" как прямую с различными углами наклона к оси n в зависимости от величины Hcт (противодавление).According to the data / 3 / Fig. 5, / 4 / Fig. 2, / 5 /, the mechanical characteristic, taking into account the three components M cn1 , M cn2 and M cn3, can be represented by the curves shown in FIG. 1, where the “one” section of the mechanical characteristic corresponding to the acceleration of the pump with the automatic shutter closed (Q О), the “ab” section, which corresponds to the jump in the static moment when the automatic shutter is opened, the “bv” section of the increase in the resistance moment is proportional to the increase in the speed of the motor-pump
Since the designed and operated water-lifting pump units are selected so that N / N st > 7 or more, the section of change in the moment of resistance "abv" can be approximated in the form of two broken straight lines "ab" and "bv", where "ab" is a straight line, parallel to the axis M with a starting opening the automatic shutter instantaneous "bc" as a straight line with a different inclination angles to the axis of n depending on the value of CT H (backpressure).
С учетом отмеченного, на фиг. 2 приведена механическая характеристика насоса в функции частоты вращения с выделением трех участкoв момента сопротивления. In view of the above, in FIG. Figure 2 shows the mechanical characteristic of the pump as a function of speed with the allocation of three sections of the resistance moment.
Формирование управляющего сигнала на входе обмотки управления 11 усилителя 3 осуществляется следующим образом, фиг. 3 / 4 /. Составляющую Мcn1 можно получить с помощью обратной связи по скорости через второй блок нелинейно-степенного преобразования 8, который воздействует через первый автоматический переключатель регуляторов 14 на обмотку управления 11 усилителя 3 и блока управления 5 тиристорного преобразователя 4.The formation of the control signal at the input of the control winding 11 of the amplifier 3 is as follows, FIG. 3/4 /. Component M cn1 can be obtained using speed feedback through the second block of nonlinear-power conversion 8, which acts through the first automatic switch of the regulators 14 on the control winding 11 of the amplifier 3 and the
Составляющие Мcn2 и Мcn3 можно сформировать первым "ПИ" - регулятором 13 с передаточной функцией
где Тиз постоянная времени изодрома
Kp пропорционально к углу наклона Mcn3 с учетом Нcт
Таким образом получаем механическую характеристику насоса при пуске на открытую задвижку без учета гидравлического удара, адекватную управляющему сигналу на входе обмотки управления 11 усилителя 3, которая приведена на фиг. 3.Components M cn2 and M cn3 can be formed by the first "PI" - controller 13 with a transfer function
where T is from the isodrome time constant
K p is proportional to the inclination angle M cn3 taking into account N c
Thus, we obtain the mechanical characteristic of the pump during start-up on an open valve without taking into account water hammer, which is adequate to the control signal at the input of the control winding 11 of amplifier 3, which is shown in FIG. 3.
Случай 2. Модель пуска системы "двигатель-насос-трубопровод" с случаем 1, но с длинным трубопроводом и с учетом гидравличеcкого удара. При этом будут задействованы второй переключатель вариантов режимов пуска 15, второй "ПИ"-регулятор 16, первый "И"-регулятор 17 и второй автоматический переключатель регуляторов 18.
Для данного случая момент сопротивления насоса Мc при пуске состоит из четырех составляющих: Мcn1, Мcn2, Мcn3 и Мcn4 соответственно частотам вращения n1, n2, n3, n4
Mcn3, Mcn4 моменты сопротивления насоса, аналогичные случаю 1.For this case, the pump resistance moment M c at start-up consists of four components: M cn1 , M cn2 , M cn3 and M cn4, respectively, with rotation frequencies n 1 , n 2 , n 3 , n 4
M cn3 , M cn4 pump resistance moments similar to case 1.
Момент сопротивления Mcn3 обусловлен гидравлическим ударом. Согласно теории расчета гидравлического удара в напорном трубопроводе, вследствие того, что подача воды насосом начинается относительно быстро и из-за упругости трубы и сжимаемости жидкости движение воды по трубопроводу возникает не сразу, трубопровод считается как бы закупоренным водяной пробкой до тех пор, пока напор, созданный насосом, не распространится до конца трубопровода.The moment of resistance M cn3 is due to water hammer. According to the theory of calculating the water hammer in a pressure pipe, due to the fact that the water supply by the pump starts relatively quickly and because of the elasticity of the pipe and the compressibility of the liquid, the movement of water through the pipe does not occur immediately, the pipeline is considered as if blocked by a water plug until the pressure created by the pump will not extend to the end of the pipeline.
В связи с этим после открытия второго автоматического переключателя регуляторов 18 еще дополнительно происходит задержка в подаче и задержанная часть изменяет механическую характеристику насоса, определяемый уже с уровня противодавления Нcт и этот участок из-за незначительности можно аппроксимировать прямой линией с определенным углом наклона.In this regard, after the opening of the second automatic switch of the regulators 18, there is still an additional delay in supply and the delayed part changes the mechanical characteristic of the pump, which is already determined from the back pressure level H c and this section can be approximated due to insignificance by a straight line with a certain angle of inclination.
Мcn4 соответствует моменту сопротивления, как и в случае 1.M cn4 corresponds to the moment of resistance, as in case 1.
Исходя из изложенного, на фиг. 4 представлена механическая характеристика насоса с учетом гидравлического удара. Based on the foregoing, in FIG. 4 shows the mechanical characteristics of the pump, taking into account water hammer.
Формирование управляющего сигнала на входе обмотки управления 11 усилителя 3, приведенного на фиг. 4, осуществляется следующим образом. Составляющую Мcn1 (та), Мcn2 (аб), и Мcn3 (бв) формируем аналогично случаю 1, а участок Мcn4 (Вг) первым "И"-регулятором 17.The formation of the control signal at the input of the control winding 11 of the amplifier 3 shown in FIG. 4 is carried out as follows. We form the component M cn1 (ta), M cn2 (ab), and M cn3 ( bv ) in the same way as in case 1, and the section M cn4 ( Вг ) is the first "AND" -regulator 17.
Случай 3. Модель пуска системы "двигатель-насос-трубопровод" аналогична случаю 1 с отличающей частью, выражающейся в том, что в общий напорный трубопровод конструктивно подключены несколько насосных агрегатов в частности два, при котором насосные агрегаты не работают при пуске одного из них. В данном случае формирование управляющего сигнала на входе обмотки управления 11 усилителя 3 осуществляется, как и в случае 1, характер изменения которого приведен на фиг. 3. Case 3. The start-up model of the engine-pump-pipeline system is similar to Case 1 with the distinguishing part, which is that several pumping units are structurally connected to the common pressure pipe, in particular two, in which the pumping units do not work when starting one of them. In this case, the formation of the control signal at the input of the control winding 11 of the amplifier 3 is carried out, as in case 1, the nature of the change of which is shown in FIG. 3.
Случай 4. Модель пуска системы "двигатель-насос-трубопровод", аналогична случаю 3, но в работе находятся параллельно включенные насосные агрегаты. При этом будут задействованы третий переключатель вариантов режимов пуска 19, третий "ПИ"- регулятор 20 и третий автоматический переключатель регуляторов 21. Case 4. The start-up model of the engine-pump-pipeline system is similar to Case 3, but the pumping units are in parallel operation. In this case, the third switch of the start mode options 19, the third “PI” - regulator 20 and the third automatic switch of the regulators 21 will be involved.
В данном случае момент сопротивления насоса Мc состоит из составляющих Мcn1, ΔMcΔn1, 
Для создания ΔH находим еще дополнительно Δn1 В связи с этим открытие автоматической задвижки затягивается на Δn1,, соответственно и на время Δt
Формирование управляющего сигнала на входе обмотки управления 11 усилителя 3, приведенного на фиг. 5, осуществляется следующим образом:
Составляющая ΔMcΔn1 увеличивает угол наклона составляющей Мcn3 к оси n и тем самым приближает к прямой линий, отрезок aa' соответствует ΔMcΔn1.
Случай 5. Модель пуска системы "двигатель-насос-трубопровод" аналогична случаю 3, но напорный трубопровод длинный и учитывает гидравлический удар. При этом будут задействованы четвертый переключатель вариантов режимов пуска 22, четвертый "ПИ"-регулятор 23, второй "И"-регулятор 24 и четвертый автоматический переключатель регуляторов 25.In this case, the moment of resistance of the pump M c consists of the components M cn1 , ΔM c Δn 1 ,
To create ΔH, we additionally find Δn 1. In this regard, the opening of the automatic valve is delayed by Δn 1 , respectively, and for the time Δt
The formation of the control signal at the input of the control winding 11 of the amplifier 3 shown in FIG. 5 is carried out as follows:
The component ΔM c Δn 1 increases the angle of inclination of the component M cn3 to the n axis and thereby approaches the straight lines, the segment aa 'corresponds to ΔM c Δn 1 .
В данном случае формирование управляющего сигнала на входе обмотки управления 11 усилителя 3 осуществляется, как и в случае 2, характер изменения которого приведен на фиг. 3. In this case, the formation of the control signal at the input of the control winding 11 of the amplifier 3 is carried out, as in
Случай 6. Модель пуска системы "двигатель-насос-трубопровод" аналогична случаю 4, когда трубопровод длинный, с учетом гидравлического удара. При этом будут задействованы пятый переключатель вариантов режимов пуска 26, пятый "ПИ"- регулятор 27, третий "И"-регулятор 28 и пятый автоматический переключатель регуляторов 29. В данном случае момент сопротивления насоса Мc состоит из составляющих Мcn1, ΔMcΔn1,ΔMcn2,, Мcn3 и Мcn4.Case 6. The start-up model of the engine-pump-pipeline system is similar to case 4, when the pipeline is long, taking into account water hammer. In this case, the fifth switch of the start-up mode options 26, the fifth “PI” - controller 27, the third “I” -regulator 28 and the fifth automatic switch of the regulators 29 will be activated. In this case, the pump resistance moment M c consists of the components M cn1 , ΔM c Δn 1 , ΔM c n 2 ,, M cn3 and M cn4 .
Формирование управляющего сигнала на входе обмотки управления 11 усилителя 3, приведенного на фиг. 6, состоящего из отрезков "та", "аа", "аб", "бв" и "вг" осуществляeтся следующим образом. Учет составляющих "та" и "аа", точка " a' " будет соответствовать напору Hст+ΔH, чему будет соответствовать скорость
а составляющая 
Участок "a", "бв" реализуется пятым "ПИ" регулятором 27, а участок "вг" третьим "И"-регулятором 28.The formation of the control signal at the input of the control winding 11 of the amplifier 3 shown in FIG. 6, consisting of segments "ta", "aa", "ab", "bv" and "vg" are carried out as follows. Accounting for the components "ta" and "aa", the point "a '" will correspond to the pressure H st + ΔH, which will correspond to the speed
and component
Section "a", "bv" is implemented by the fifth "PI" regulator 27, and section "vg" by the third "And" -regulator 28.
Таким образом получаем механическую характеристику насоса при пуске на открытую задвижку с параллельно работающим насосным агрегатом с учетом гидравлического удара, адекватную управляющему сигналу на входе обмотки управления 11 усилителя 3, которая приведена на фиг. 6. Thus, we obtain the mechanical characteristic of the pump during start-up on an open gate valve with a pump unit operating in parallel, taking into account water hammer, which is adequate to the control signal at the input of the control winding 11 of amplifier 3, which is shown in FIG. 6.
В качестве "ПИ" и "И"-регуляторов в устройстве применены стандартные регуляторы, выполненные на операционных усилителях. Заявляемое изобретение по сравнению с прототипом позволило сократить энергозатраты. As “PI” and “I” -regulators, the device uses standard regulators made on operational amplifiers. The claimed invention in comparison with the prototype allowed to reduce energy consumption.
Источники информации
1. Д.В.Никитин. Моделирование первичных двигателей в физических моделях энергосистем. Труды АН СССР (Сибирский институт). О методах моделирования при изучении энергетических систем. Из-во АН СССР М. 1963, с.62-79 (аналог).Information sources
1. D.V. Nikitin. Primary engine modeling in physical models of power systems. Proceedings of the Academy of Sciences of the USSR (Siberian Institute). On modeling methods in the study of energy systems. Because of the Academy of Sciences of the USSR M. 1963, p. 62-79 (analogue).
2. Л.М.Твердин, В.Б.Закорюкин и др. Дискретно-непрерывные автоматические системы. М. Энергия, 1980, с.8, рис. 2 (прототип). 2. LM Tverdin, VB Zakoryukin and others. Discrete-continuous automatic systems. M. Energy, 1980, p. 8, fig. 2 (prototype).
3. Г Б.Онищенко, М.Г.Юньков. Электропривод турбомеханизмов. Энергия, М. 1972, с. 240. 3. G. B. Onishchenko, M. G. Yunkov. Electric drive of turbomechanisms. Energy, M. 1972, p. 240.
4. Д. Н. Смирнов. Пуск насосов при открытой задвижке на напорной линии. Водоснабжение и санитарная техника. 1962, N 2, с. 24-28. 4. D.N. Smirnov. Starting pumps with open valve on the pressure line. Water supply and sanitary equipment. 1962,
5. И.А.Сыромятников. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей. М. Энергоавтоиздат, 1984, 240 с. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 5. I.A. Syromyatnikov. Operating modes of asynchronous and synchronous motors. M. Energoavtoizdat, 1984, 240 pp. YYY2 YYY4
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5049545 RU2064194C1 (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Device to model system "motor-pump-pipe-line" |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5049545 RU2064194C1 (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Device to model system "motor-pump-pipe-line" |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2064194C1 true RU2064194C1 (en) | 1996-07-20 |
Family
ID=21607920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5049545 RU2064194C1 (en) | 1992-06-24 | 1992-06-24 | Device to model system "motor-pump-pipe-line" |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2064194C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105739420A (en) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 青岛爱尼通讯科技有限公司 | Automatic winding device used for external anti-corrosion glass fiber cloth of pipeline |
-
1992
- 1992-06-24 RU SU5049545 patent/RU2064194C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Никитин Д.В. Моделирование первичных двигателей в физических моделях энергосистем. Труды АН СССР (Сибирский энергетический институт). О методах моделирования при изучении энергетических систем. - М.: Энергия, 1980, с. 8, рис. 2. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105739420A (en) * | 2016-01-29 | 2016-07-06 | 青岛爱尼通讯科技有限公司 | Automatic winding device used for external anti-corrosion glass fiber cloth of pipeline |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1914875B1 (en) | Control method and motorstarter device | |
| US4417190A (en) | Control system for an induction motor with energy recovery | |
| RU2710850C2 (en) | Braking energy recovery system and method for electric motor | |
| CA2480204A1 (en) | Fixed-frequency electrical generation system and process for controlling the system | |
| JPS6014600B2 (en) | AC-DC power generation system | |
| US6979181B1 (en) | Method for controlling the motor of a pump involving the determination and synchronization of the point of maximum torque with a table of values used to efficiently drive the motor | |
| CN103219940A (en) | Suppression method of electromotor vibration | |
| RU2064194C1 (en) | Device to model system "motor-pump-pipe-line" | |
| JP3674364B2 (en) | Vibrating motor and drive control device thereof | |
| RU2065196C1 (en) | Device for simulation of motor-pump-pipe system | |
| AU2021107655A4 (en) | Control system | |
| WO2019182547A1 (en) | Method for controlling a permanent-magnet synchronous electric motor | |
| CN1276184C (en) | Power system of oil-submersible screw pump | |
| RU1797095C (en) | Simulator of the system "engine-pump" | |
| RU2687175C1 (en) | Control system of electric drive of pump unit and method of operation of system | |
| RU2254249C2 (en) | System to control pressure in pneumatic system of traction vehicle | |
| RU2790609C1 (en) | Electric diesel generator station for mining machines | |
| RU136939U1 (en) | CONTROL DEVICE FOR SYNCHRONOUS FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVE OF MAIN PUMPS | |
| SU1164846A1 (en) | System for starting synchronous electric drive | |
| SU855909A1 (en) | Method and device for control of dc electric drive mechanism with pulsating load on the shaft | |
| Durham et al. | Effect of cyclic loading on motor efficiency | |
| JPS63176692A (en) | Electric pump | |
| RU2626325C1 (en) | Frequency control method of asynchronous electric motor | |
| RU2116517C1 (en) | Method of control of speed of asynchronous motor of centrifugal hydraulic pump and three-phase voltage converter for realization of this method | |
| RU2251204C1 (en) | Ac drive |