RU2476728C1 - Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов - Google Patents
Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476728C1 RU2476728C1 RU2011126578/06A RU2011126578A RU2476728C1 RU 2476728 C1 RU2476728 C1 RU 2476728C1 RU 2011126578/06 A RU2011126578/06 A RU 2011126578/06A RU 2011126578 A RU2011126578 A RU 2011126578A RU 2476728 C1 RU2476728 C1 RU 2476728C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- equation
- rotation speed
- turbine units
- pipeline
- turbine
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области управления турбоагрегатами, в частности нефтеперекачивающими, водоотливными и компрессорными установками, включающими центробежные или осевые машины. Для изменения скорости вращения роторов турбоагрегатов формируют управляющий сигнал, обеспечивающий максимальное значение КПД. Для этого паспортные характеристики турбоагрегатов аппроксимируют полиномами, по которым определяют аналитическое выражение для максимального КПД и уравнение линии равных КПД, которое решают совместно с уравнением нагрузки, в частности трубопровода. Результат этого решения используют для определения значения частоты вращения турбоагрегатов путем решения уравнения их напорной характеристики относительно частоты вращения, которое используют в качестве задания для устройства изменения частоты вращения роторов. Изобретение направлено на получение максимально возможного КПД турбоагрегатов независимо от характеристики трубопровода. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области управления турбоагрегатами, в частности нефтеперекачивающими, водоотливными и компрессорными установками, включающими центробежные или осевые машины, и предназначено для обеспечения их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия независимо от изменения характеристики трубопровода.
Известен "Способ определения расходной характеристики насосной установки" (патент RU N 1783869, опуб. 29.11.1990). Недостатками этого способа является то, что не предусмотрено регулирование заданного расхода путем изменения числа оборотов вала насоса, это не позволяет их использовать как регуляторы расхода. Поэтому их применение как регуляторов расхода требует дополнительной установки в потоке жидкости регуляторов давления, что ведет к дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам.
Известен «Способ регулирования расхода центробежного электронасоса» (патент RU N 2157468, опубл. 10.10.2000), взятый за прототип. Согласно изобретению при регулировании расхода измеряют активную мощность, потребляемую электродвигателем привода из сети, и вычисляют мощность, действующую на валу насоса с учетом коэффициента полезного действия электродвигателя и эксплуатационного коэффициента полезного действия насосной установки, определяемого при ее работе на закрытую задвижку, измеряют давления на входе и выходе насоса, измеряют частоту питающей сети или число оборотов электродвигателя привода насоса. Расход жидкости, подаваемой центробежным электронасосом, регулируют путем изменения числа оборотов.
Недостаток способа заключается в отсутствии возможности поддержания максимального значения КПД при изменении характеристики трубопровода.
Техническим результатом является получение максимально возможного коэффициента полезного действия турбоагрегатов независимо от характеристики трубопровода.
Технический результат достигается тем, что в способе управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов, включающем использование рабочих характеристик турбоагрегатов H-Q при номинальной частоте вращения и изменение частоты вращения их роторов, формируют управляющий сигнал, для чего рабочие характеристики турбоагрегатов H-Q и КПД-Q аппроксимируют аналитическими зависимостями, по которым определяют значение максимального КПД и уравнение линии равных максимальных КПД, которое решают совместно с уравнением нагрузки, в частности трубопровода, и затем результат этого решения используют для определения значения частоты вращения роторов турбоагрегатов путем решения уравнения их напорной характеристики относительно частоты вращения роторов, которую используют в качестве задания для изменения частоты вращения роторов.
Суть способа заключается в следующем. Паспортную характеристику (H-Q) выбранного насоса и КПД аппроксимируют при номинальной частоте вращения аналитическими зависимостями, например полиномами,
где a 0, а 1, a 2, c1, c2, с3 - постоянные коэффициенты, определяемые по паспортным характеристикам турбоагрегатов или при проведении регламентированных испытаний в процессе эксплуатации, Q - производительность, Н - напор.
Исследуя формулу (2) на экстремум, получают значения производительности и напора турбоагрегата при максимальном КПД:
Используя законы подобия турбомашин, определяют уравнение линии максимальных значений КПД для выбранного насоса:
Используя известные формулы для разных зон гидравлического трения характеристику трубопровода получают в аналитической форме, например в виде полинома второй степени:
где b0, b1, b2 - постоянные коэффициенты, определяемые при проектном расчете трубопровода или регламентированных испытаниях.
Совместное решение уравнений (4) и (5) определяет режимные параметры (Н0, Q0) турбоагрегата установки при ее работе с максимальном КПД на трубопровод с заданными параметрами.
При переменной частоте вращения ротора насоса уравнение напорной характеристики приобретает вид:
Подставляя величины (Н0, Q0) в это уравнение (7) и решая его относительно n/nпасп, получаем значение частоты вращения роторов турбоагрегатов, при которой они будут работать с максимальным КПД:
Это значение частоты вращения используется в качестве задания для устройств, обеспечивающих работу турбоагрегатов при переменной скорости вращения ротора. Оно может быть определено как на стадии проектирования насосных и компрессорных станций, так и при эксплуатации.
В качестве примера возьмем данные по одной из насосных водоотливных установок, включающих насос ЦНСГ 850-240.
Для этого насоса а 0=285 м, а 1=0,1143 ч/м2, а 2=0,0001694 ч2/м5, с1=0,237·10-2, с2=0,024·10-4, с5=0,62·10-9.
По формулам (3) Qmax=665 м3/ч, Нmax=286 м, ηmax=0,691.
По формуле (4) 
.
Для характеристики трубопровода получим b0=220 м, b1=0, b2=0,0000186 ч2/м5.
Совместное решение уравнений (4) и (5) определит режимные параметры регулируемого турбоагрегата H0=226,5 м, Q0=592 м3/ч, ηmax=0,697.
Подставляя эти значения в формулу (8), получим n=0,89nпасп.
Для нерегулируемого турбоагрегата H=237 м, Q2=965 м3/ч, η=0,609, n=nпасп.
При изменении характеристики трубопровода режимные параметры регулируемого насоса изменятся, а КПД останется равным своему максимальному значению. Результаты расчета показаны на чертеже. Определение режимных параметров работы насосной установки: 1 - линия рабочих режимов, 2 - характеристика трубопровода, 3 - естественная характеристика насосной установки 
4 - регулировочная характеристика насосной установки 
5 - график КПД.
Claims (1)
- Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов, включающий использование рабочих характеристик турбоагрегатов H-Q при номинальной частоте вращения и изменение частоты вращения их роторов, отличающийся тем, что формируют управляющий сигнал, для чего рабочие характеристики турбоагрегатов H-Q и КПД-Q аппроксимируют аналитическими зависимостями, по которым определяют значение максимального КПД и уравнение линии равных максимальных КПД, которое решают совместно с уравнением нагрузки, в частности трубопровода, и затем результат этого решения используют для определения значения частоты вращения роторов турбоагрегатов путем решения уравнения их напорной характеристики относительно частоты вращения роторов, которую используют в качестве задания для изменения частоты вращения роторов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011126578/06A RU2476728C1 (ru) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011126578/06A RU2476728C1 (ru) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011126578A RU2011126578A (ru) | 2013-01-10 |
| RU2476728C1 true RU2476728C1 (ru) | 2013-02-27 |
Family
ID=48795168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011126578/06A RU2476728C1 (ru) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2476728C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3225141A1 (de) * | 1982-07-06 | 1984-02-16 | Grundfos A/S, 8850 Bjerringbro | Drehzahlgeregeltes pumpenaggregat |
| RU2016252C1 (ru) * | 1991-02-20 | 1994-07-15 | Самарский архитектурно-строительный институт | Способ управления работой насосной установки в скважине |
| RU2157468C1 (ru) * | 1999-02-08 | 2000-10-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Способ регулирования расхода центробежного электронасоса |
| RU88167U1 (ru) * | 2009-06-10 | 2009-10-27 | Закрытое акционерное общество "ЭлеСи" | Система оптимального управления установкой электроцентробежного насоса |
| US20110081255A1 (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Steger Perry C | Controlling Pumps for Improved Energy Efficiency |
-
2011
- 2011-06-28 RU RU2011126578/06A patent/RU2476728C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3225141A1 (de) * | 1982-07-06 | 1984-02-16 | Grundfos A/S, 8850 Bjerringbro | Drehzahlgeregeltes pumpenaggregat |
| RU2016252C1 (ru) * | 1991-02-20 | 1994-07-15 | Самарский архитектурно-строительный институт | Способ управления работой насосной установки в скважине |
| RU2157468C1 (ru) * | 1999-02-08 | 2000-10-10 | Самарская государственная архитектурно-строительная академия | Способ регулирования расхода центробежного электронасоса |
| RU88167U1 (ru) * | 2009-06-10 | 2009-10-27 | Закрытое акционерное общество "ЭлеСи" | Система оптимального управления установкой электроцентробежного насоса |
| US20110081255A1 (en) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Steger Perry C | Controlling Pumps for Improved Energy Efficiency |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011126578A (ru) | 2013-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11396887B2 (en) | Rotating diffuser pump | |
| Ahonen | Monitoring of centrifugal pump operation by a frequency converter | |
| Pei et al. | Numerical prediction of 3-D periodic flow unsteadiness in a centrifugal pump under part-load condition | |
| WO2010141815A2 (en) | Control system | |
| KR101850828B1 (ko) | 터보 기계 | |
| EP2423510A3 (en) | Turbomachine with mixed-flow stage and method | |
| KR101844096B1 (ko) | 회전 속도가 조절되는 저압 원심팬을 제어하기 위한 방법 | |
| RU2476728C1 (ru) | Способ управления турбоагрегатами для перекачки жидкостей и газов | |
| Van Esch et al. | Unstable operation of a mixed-flow pump and the influence of tip clearance | |
| RU2682043C2 (ru) | Способ отключения насоса, а также конструкция насосной станции | |
| JP2019522143A (ja) | 適応型サージ防止制御システムおよび方法 | |
| Klarecki et al. | Influence of setting the selected parameters of hydraulic systems on pressure pulsation of gear pumps | |
| Al-Hashmi et al. | Cavitation detection of a centrifugal pump using instantanous angular speed | |
| RU2498115C1 (ru) | Система оптимального управления турбоагрегатом | |
| JP2015052278A5 (ru) | ||
| RU2493437C1 (ru) | Система управления турбоагрегатом | |
| RU2498116C1 (ru) | Система автоматического управления турбоагрегатом | |
| RU2157468C1 (ru) | Способ регулирования расхода центробежного электронасоса | |
| AU2015400261B2 (en) | Determining the phase composition of a fluid flow | |
| RU2717468C2 (ru) | Способ определения рабочей точки гидравлической машины и установка для осуществления указанного способа | |
| RU2403455C1 (ru) | Лопаточный аппарат центробежного колеса | |
| Huang et al. | Flow performance analysis on shutoff condition in centrifugal pump based on CFD simulation | |
| UA81006C2 (en) | Method for control of centrifugal pump | |
| Tamminen | Variable speed drive in fan system monitoring | |
| Kassanos et al. | Numerical performance evaluation of design modifications on a centrifugal pump impeller running in reverse mode |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130629 |