RU2515573C2 - Method for control of stability improvement in cavitator operation - Google Patents
Method for control of stability improvement in cavitator operation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515573C2 RU2515573C2 RU2012135445/06A RU2012135445A RU2515573C2 RU 2515573 C2 RU2515573 C2 RU 2515573C2 RU 2012135445/06 A RU2012135445/06 A RU 2012135445/06A RU 2012135445 A RU2012135445 A RU 2012135445A RU 2515573 C2 RU2515573 C2 RU 2515573C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cavitator
- control
- electric motor
- control unit
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Centrifugal Separators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и эксплуатации систем с асинхронным электродвигателем и частотным регулятором, в частности к регулированию скорости вращения и предотвращению критических режимов работы.The invention relates to the field of electrical engineering and operation of systems with an asynchronous electric motor and a frequency controller, in particular to regulating the speed of rotation and preventing critical operating modes.
Известно техническое решение по патенту №2416853, МПК H02J 3/01, RU, СПОСОБ СНИЖЕНИЯ УРОВНЯ ВЫСШИХ ГАРМОНИК. Способ может быть использован в системах электроснабжения промышленных предприятий с неизменной нагрузкой за счет размещения дополнительных реакторов, представляющих большое сопротивление для высших гармоник, в электрической сети. Поскольку сеть содержит как индуктивные, так и емкостные элементы, то предлагаемый способ основан на изменении амплитудно-частотной характеристики узла сети.Known technical solution according to patent No. 2416853, IPC
Достоинством является снижение влияния высших гармоник на электрооборудование.The advantage is to reduce the influence of higher harmonics on electrical equipment.
Однако недостатком способа является невозможность проведения анализа изменения характеристик высших гармоник, а, следовательно, корректировку и оптимизацию режимов работы электрооборудования.However, the disadvantage of this method is the inability to analyze changes in the characteristics of higher harmonics, and, therefore, the adjustment and optimization of the operating modes of electrical equipment.
Известно техническое решение по патенту №2427937, МПК G21C 17/00, RU, СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ МЕЖКАНАЛЬНОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В РЕАКТОРЕ С ВОДОЙ ПОД ДАВЛЕНИЕМ. Способ относится к ядерной энергетике, в частности к области контроля теплоносителя в активной зоне реактора с водой под давлением, и предназначено для контроля возникновения межканальной неустойчивости (регулярных пульсаций расхода) в активной зоне в режиме реального времени. Регистрируют сигналы с внезонных датчиков нейтронного потока (ионизационных камер). Зарегистрированный сигнал нейтронного потока преобразуют в сигнал нейтронной мощности, раскладывают его в частотный спектр, выявляют гармонический ряд с известной частотой основной гармоники, характеризующий возникновение межканальной неустойчивости путем амплитудно-частотной дискриминации. По заранее известной зависимости от уровня мощности реактора автоматическим изменением уровня амплитудной дискриминации пропорционально уровню спектрального шума в измерительном тракте, в случае выявления ненулевых амплитуд в спектре сигнала мощности, формируют диагностирующий сигнал "Возникновение межканальной неустойчивости", который передают на вход системы управления реактора.A technical solution is known according to the patent No. 2427937, IPC G21C 17/00, RU, METHOD FOR DIAGNOSTIC OF THE ORIGIN OF INTERCHANNEL INSTABILITY IN A REACTOR WITH WATER UNDER PRESSURE. The method relates to nuclear energy, in particular to the field of control of the coolant in the reactor core with pressurized water, and is intended to control the occurrence of inter-channel instability (regular flow pulsations) in the core in real time. Signals from off-band neutron flux sensors (ionization chambers) are recorded. The recorded neutron flux signal is converted into a neutron power signal, decomposed into a frequency spectrum, a harmonic series with a known fundamental harmonic frequency is detected, which characterizes the occurrence of interchannel instability by amplitude-frequency discrimination. According to a previously known dependence on the reactor power level, the automatic change in the amplitude discrimination level is proportional to the spectral noise level in the measuring path, in case of detecting non-zero amplitudes in the power signal spectrum, a diagnostic signal “Inter-channel instability occurrence” is generated, which is transmitted to the input of the reactor control system.
Достоинством является снижение вероятности ложных срабатываний.The advantage is the reduction in the probability of false positives.
Однако способ обеспечивается большим количеством датчиков, что материалоемко.However, the method is provided by a large number of sensors, which is material-intensive.
Известно техническое решение по патенту №2413140, МПК F24J3/00, RU, СПОСОБ НАГРЕВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. Способ нагрева технологических жидкостей включает прохождение жидкости в зазоре между ротором и статором и последующее преобразование полученной энергии в тепловую, при этом, с целью снижения потребляемой мощности и регулирования процессом нагрева жидкостей с различной вязкостью, нагрев осуществляют в режиме автоколебаний, определяя режимы обработки из зависимости:Known technical solution according to patent No. 2413140, IPC F24J3 / 00, RU, METHOD FOR HEATING TECHNOLOGICAL LIQUIDS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION. A method for heating process fluids involves passing a fluid in the gap between the rotor and the stator and then converting the received energy to heat, in order to reduce the power consumption and regulate the process of heating fluids with different viscosities, the heating is carried out in self-oscillating mode, determining the processing modes from the dependence:
BT=2·np·h2·Z·ν-1,BT = 2 · n p · h 2 · Z · ν -1 ,
где ВТ - отношение критериев Рейнольдса (Re) и Струхаля (Str), ВТ 8600;where BT is the ratio of the Reynolds (Re) and Strouhal (Str) criteria, BT 8600;
np - число оборотов ротора, с-1;n p is the number of revolutions of the rotor, s -1 ;
h - глубина отверстий на роторе, м;h is the depth of the holes on the rotor, m;
Z - число отверстий на роторе;Z is the number of holes on the rotor;
ν - кинематическая вязкость обрабатываемой среды, м2/с,ν is the kinematic viscosity of the treated medium, m 2 / s,
и контролируют наступление автоколебательного процесса по величине падения потребляемой аппаратом мощности в среднем на 20-30%.and control the onset of a self-oscillating process by the magnitude of the drop in power consumption by the device by an average of 20-30%.
Способ регулирования процессом нагрева при использовании сред с различной вязкостью проводят, изменяя глубину отверстий на роторе.The method of regulating the heating process when using media with different viscosities is carried out by changing the depth of the holes on the rotor.
Однако способ не обеспечивает максимальной эффективности нагрева технологических жидкостей, так как максимальная эффективность нагрева достигается при скоростях вращения ротора кавитатора, близких к критическим, а при критической скорости вращения ротора происходит срыв потока и резкое падение эффективности нагрева.However, the method does not provide the maximum heating efficiency of process fluids, since the maximum heating efficiency is achieved at cavitator rotor speeds close to critical, and at a critical rotor speed, flow stalls and a sharp drop in heating efficiency occurs.
Механическое регулирование не позволяет автоматически поддерживать максимально эффективную скорость вращения ротора кавитатора и предотвращать срыв потока жидкости.Mechanical regulation does not automatically maintain the maximum effective speed of rotation of the rotor of the cavitator and prevent the stall of the fluid flow.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение надежности кавитатора, обеспечение поддержания его устойчивой работы путем коррекции режима работы в случае обнаружения признака, свидетельствующего о приближении возникновения срыва потока - изменения скорости вращения электродвигателя.The technical result of the proposed method is to increase the reliability of the cavitator, ensuring the maintenance of its stable operation by correcting the operation mode in case of detection of a sign indicating the approach of the occurrence of flow stall - a change in the rotation speed of the electric motor.
Поставленная цель достигается следующим образом. Способ управления процессом повышения стабильности работы кавитатора включает прохождение жидкости в зазоре между ротором и статором и последующее преобразование полученной энергии в тепловую, регулирование процесса нагрева, при этом производят фиксацию анализатором всех характеристик электроэнергии, поступающей к электродвигателю, подают сигнал на электронный блок управления, который вычисляет коэффициент К (для нечетных гармоник) по формуле:The goal is achieved as follows. The method of controlling the process of increasing the stability of the cavitator includes the passage of fluid in the gap between the rotor and the stator and the subsequent conversion of the received energy into heat, regulating the heating process, while the analyzer fixes all the characteristics of the electric power supplied to the electric motor, and sends a signal to the electronic control unit, which calculates coefficient K (for odd harmonics) according to the formula:
где К - программный коэффициент для блока управления, характеризующий режим работы кавитатора;where K is the program coefficient for the control unit, characterizing the mode of operation of the cavitator;
V - величина напряжения гармоники;V is the value of the harmonic voltage;
n, m - порядковый номер гармоники (где n>m, 3≤n, 1≤m≤n-2);n, m is the harmonic sequence number (where n> m, 3≤n, 1≤m≤n-2);
- сравнивают полученное значение коэффициента с заложенным программным эталоном:- compare the obtained value of the coefficient with the embedded software standard:
- при К < эталонного значения электронный блок управления подает сигнал на частотный регулятор, который ↑ увеличивает скорость вращения электродвигателя,- when K <the reference value, the electronic control unit sends a signal to the frequency controller, which ↑ increases the speed of rotation of the electric motor,
- при К > эталонного значения электронный блок управления подает сигнал на частотный регулятор, который ↓ уменьшает скорость вращения электродвигателя- when K> the reference value, the electronic control unit sends a signal to the frequency controller, which ↓ reduces the speed of rotation of the electric motor
Способ осуществляется следующим образом. При включении источника питания (6) напряжением 380 V подают питание на частотный регулятор (5), который запускает электродвигатель (2), приводящий во вращение ротор кавитатора (1). Фиксируют анализатором (3) все характеристики электроэнергии, поступающей к электродвигателю (2), и подают сигнал на блок управления (4). Блок управления, с дискретностью 0,01 сек, вычисляет коэффициент К (для рассмотрения нечетных гармоник) по формулеThe method is as follows. When the power source (6) is turned on with a voltage of 380 V, power is supplied to the frequency controller (5), which starts the electric motor (2), which rotates the cavitator rotor (1). The analyzer (3) fixes all the characteristics of the electric power supplied to the electric motor (2), and sends a signal to the control unit (4). The control unit, with a resolution of 0.01 sec, calculates the coefficient K (for considering odd harmonics) according to the formula
, ,
где К - программный коэффициент для блока управления,where K is the program coefficient for the control unit,
характеризующий режим работы кавитатора;characterizing the mode of operation of the cavitator;
V - величина напряжения гармоники;V is the value of the harmonic voltage;
n, m - порядковый номер гармоники (n>m, 3≤n, 1≤m≤n-2).n, m is the harmonic sequence number (n> m, 3≤n, 1≤m≤n-2).
Величину рассчитанного коэффициента К сравнивают со значением заложенного программного эталона:The value of the calculated coefficient K is compared with the value of the embedded software standard:
- при К < эталонного значения электронный блок управления подает сигнал на частотный регулятор, который ↑ увеличивает скорость вращения электродвигателя,- when K <the reference value, the electronic control unit sends a signal to the frequency controller, which ↑ increases the speed of rotation of the electric motor,
-при К > эталонного значения электронный блок управления подает сигнал на частотный регулятор, который ↓ уменьшает скорость вращения электродвигателя.-for К> of the reference value, the electronic control unit sends a signal to the frequency controller, which ↓ reduces the rotation speed of the electric motor.
1. Пример реализации способа:1. An example implementation of the method:
Схема устройства для реализации заявляемого способа представлена на Фиг.1, где:A diagram of a device for implementing the proposed method is presented in figure 1, where:
1. Кавитатор;1. The cavitator;
2. Электродвигатель;2. The electric motor;
3. Анализатор;3. The analyzer;
4. Электронный блок управления;4. The electronic control unit;
5. Частотный регулятор;5. The frequency regulator;
6. Источник питания.6. Power source.
Кавитатор 1 для оптимальной работы должен поддерживать определенную (оптимальную) частоту вращения ротора, при увеличении этой частоты до определенного предела может наблюдаться срыв потока жидкости, что резко снижает эффективность нагрева, для восстановления нормального режима работы необходима полная остановка кавитатора для полного заполнения жидкостью.
Для того чтобы оптимизировать рабочий процесс, в схему включен анализатор 3 высших гармоник в электросети, частотный регулятор 5 скорости вращения электродвигателя 2 и электронный блок управления. 4.In order to optimize the workflow, the circuit includes an
Когда режим работы кавитатора 1 приближается к критическому, параметры работы электродвигателя 2 становятся иными и вольтамперные характеристики высших гармоник электрической сети резко меняются. В электронный блок управления 4 поступает соответствующий сигнал с анализатора 3 высших гармоник в электросети, и тот в свою очередь подает управляющий сигнал на частотный регулятор 5, который уменьшает частоту вращения электродвигателя 2. Соответственно уменьшается частота вращения ротора кавитатора 1, в результате процесс нагрева жидкости нормализуется без остановки оборудования.When the operating mode of the
Для нечетных гармоник 3, 5, 7, 9 и 11, обладающих наибольшей амплитудой и являющихся наиболее информационными, что касается процессов, происходящих при работе кавитатора, К заложен в диапазоне 0,3≤K<1.For
Диаграмма отношения величины напряжения 9-ой гармоники к 3-ой при включении-отключении кавитатора представлена на Фиг.2.The diagram of the ratio of the voltage value of the 9th harmonic to the 3rd when turning on / off the cavitator is shown in Figure 2.
На Фиг.3, 4 - выделены две области, соответствующие одному циклу (включению-отключению) кавитатора за время t=1 мин, при различном значении К, представленныеIn figure 3, 4 - two areas are selected, corresponding to one cycle (on-off) of the cavitator for a time t = 1 min, at a different value of K, presented
На Фиг.3 при 0,3≤К - стабильный процесс работы кавитатора. На Фиг.4 при К<0,3 - процесс, грозящий срывом потокаFigure 3 at 0.3≤K is a stable process of the cavitator. In Fig. 4, when K <0.3, a process threatening a stall
Анализатор 3 передает сигнал на электронный блок управления, который с помощью частотного регулятора уменьшает скорость вращения электродвигателя.The
Способ контроля режимов работы кавитатора основан на анализе соотношения высших гармоник в электрической сети, сравнении его с пороговым значением и формировании сигнала управления скоростью вращения электродвигателя.The method for controlling the operating modes of the cavitator is based on the analysis of the ratio of higher harmonics in the electric network, comparing it with a threshold value and generating a signal for controlling the speed of rotation of the electric motor.
Заявляемый способ управления позволяет автоматически поддерживать оптимальную скорость вращения ротора кавитатора для обеспечения максимальной эффективности нагрева технологических жидкостей. Не требует применения большого количества датчиков и анализирующих устройств, обладает большой надежностью и точностью.The inventive control method allows you to automatically maintain the optimal speed of rotation of the rotor of the cavitator to ensure maximum heating efficiency of process fluids. It does not require the use of a large number of sensors and analyzers; it has great reliability and accuracy.
2. Пример реализации заявляемого способа. Схема устройства для реализации заявляемого способа представлена на Фиг.5, где:2. An example implementation of the proposed method. A diagram of a device for implementing the proposed method is presented in Figure 5, where:
1-7 - Полимер изаторы;1-7 - Polymer insulators;
8 - Распределительное устройство с анализатором концентрации полимера;8 - Switchgear with polymer concentration analyzer;
9 - Устройство по Фиг.1.9 - The device of FIG. 1.
Способ очистки линейки полимеризаторов 1-7 в процессе производства бутилкаучука с использованием процесса активизации растворителя, например, предельных углеводородов, в котором после процесса нагревания в устройстве по Фиг.1, подают в один полимеризатор, где производят очистку стенок и мешалку от продуктов реакции. Переключение на следующий полимеризатор из линейки происходит после достижения максимальной концентрации полимера (продукта реакции) в растворителе (предельном углеводороде)The method of cleaning the line of polymerization agents 1-7 during the production of butyl rubber using the process of activating a solvent, for example, saturated hydrocarbons, in which, after the heating process in the device of FIG. 1, it is fed into one polymerizer, where the walls are cleaned and the agitator is removed from the reaction products. Switching to the next polymerizer from the line occurs after reaching the maximum concentration of the polymer (reaction product) in the solvent (saturated hydrocarbon)
Claims (1)
прохождение жидкости в зазоре между ротором и статором и последующее преобразование полученной энергии в тепловую, регулирование процессом нагрева,
отличающийся тем, что
производят фиксацию анализатором всех характеристик электроэнергии, поступающей к электродвигателю,
подают сигнал на электронный блок управления, который для рассмотрения нечетных гармоник вычисляет коэффициент К по формуле
,
где К - программный коэффициент для блока управления,
характеризующий режим работы кавитатора;
V - величина напряжения гармоники;
n, m - номер гармоники (где n>m, 3≤n, 1≤m≤n-2).
- сравнивают полученное значение коэффициента с заложенным программным эталоном:
- при К < эталонного значения электронный блок управления подает сигнал на частотный регулятор, который увеличивает скорость вращения электродвигателя,
- при К > эталонного значения электронный блок управления подает сигнал на частотный регулятор, который уменьшает скорость вращения электродвигателя. A method of controlling the process of increasing the stability of the cavitator, including
the passage of fluid in the gap between the rotor and the stator and the subsequent conversion of the received energy into heat, regulation of the heating process,
characterized in that
the analyzer fixes all the characteristics of the electric power supplied to the electric motor,
send a signal to the electronic control unit, which for the consideration of odd harmonics calculates the coefficient K by the formula
,
where K is the program coefficient for the control unit,
characterizing the mode of operation of the cavitator;
V is the value of the harmonic voltage;
n, m is the harmonic number (where n> m, 3≤n, 1≤m≤n-2).
- compare the obtained value of the coefficient with the embedded software standard:
- when K <the reference value, the electronic control unit sends a signal to the frequency controller, which increases the speed of rotation of the electric motor,
- when K> the reference value, the electronic control unit sends a signal to the frequency controller, which reduces the speed of rotation of the electric motor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135445/06A RU2515573C2 (en) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Method for control of stability improvement in cavitator operation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012135445/06A RU2515573C2 (en) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Method for control of stability improvement in cavitator operation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012135445A RU2012135445A (en) | 2014-02-20 |
RU2515573C2 true RU2515573C2 (en) | 2014-05-10 |
Family
ID=50114008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012135445/06A RU2515573C2 (en) | 2012-08-09 | 2012-08-09 | Method for control of stability improvement in cavitator operation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515573C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1426628A2 (en) * | 1986-04-21 | 1988-09-30 | Л.И.Пищенко, А.С.Самохвалов, Ю.И.Белебезьев, В.Б.Русин и А.А.Шурпач | Cavitational mixer |
US6297484B1 (en) * | 1998-04-09 | 2001-10-02 | Usui Kokusai Sanyo Kaisha Ltd | Magnetic heater |
RU89419U1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "БИОИНДУСТРИЯ" | TURBULENT-CAVITATION MIXER |
RU2413140C2 (en) * | 2009-02-24 | 2011-02-27 | Владимир Владимирович Елфимов | Procedure for heating process fluids and device for its implementation |
RU2416768C1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма ООО "Свет.Вода.Тепло" | Centrifugal leakproof electric pump - heat generator |
-
2012
- 2012-08-09 RU RU2012135445/06A patent/RU2515573C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1426628A2 (en) * | 1986-04-21 | 1988-09-30 | Л.И.Пищенко, А.С.Самохвалов, Ю.И.Белебезьев, В.Б.Русин и А.А.Шурпач | Cavitational mixer |
US6297484B1 (en) * | 1998-04-09 | 2001-10-02 | Usui Kokusai Sanyo Kaisha Ltd | Magnetic heater |
RU89419U1 (en) * | 2008-02-15 | 2009-12-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное объединение "БИОИНДУСТРИЯ" | TURBULENT-CAVITATION MIXER |
RU2413140C2 (en) * | 2009-02-24 | 2011-02-27 | Владимир Владимирович Елфимов | Procedure for heating process fluids and device for its implementation |
RU2416768C1 (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма ООО "Свет.Вода.Тепло" | Centrifugal leakproof electric pump - heat generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012135445A (en) | 2014-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Estima et al. | Recent advances in fault diagnosis by Park's vector approach | |
US9777748B2 (en) | System and method of detecting cavitation in pumps | |
CN102158100B (en) | Triphase variable-frequency power supply with high power and operating method thereof | |
CN104155555B (en) | Active island detection method and device | |
EP3637115B1 (en) | Method and apparatus for detecting capacitance value of filter capacitor in inverter | |
CN105335602B (en) | A kind of life-span prediction method of power IGBT module | |
CN104113259B (en) | A kind of converter follows the trail of the method and its device of motor speed | |
RU2515573C2 (en) | Method for control of stability improvement in cavitator operation | |
CN103760514B (en) | The method and device that a kind of electric energy meter quickly detects | |
CN201203661Y (en) | Monitoring system for large-sized generator set | |
CN103186160B (en) | Self-adjustment control method for maximum power point tracing of photovoltaic power generation | |
CN101876689A (en) | Large-scale generator set monitoring system | |
CN104601083B (en) | Asynchronous machine negative phase-sequence suppressor and implementation method under the conditions of a kind of Voltage unbalance | |
JP6075901B2 (en) | Thyristor starter and control method thereof | |
Drobnič et al. | Simplified detection of broken rotor bars in induction motors controlled in field reference frame | |
CN116743805A (en) | Energy management and control cloud platform | |
CN103123376B (en) | A kind of performance testing device of soft initiator | |
KR100603216B1 (en) | Method for detecting fault in power module for nuclear reactor control rod drive mechanism control system | |
CN201758362U (en) | Equipment and frequency converter used for system state monitoring | |
CN107092186B (en) | Furnace water dosing method and system | |
EP3456972B1 (en) | Method of operating an electric induction motor in the event of a power loss | |
CN103166441A (en) | Overvoltage restraining method with prediction of busbar voltage | |
CN105587476B (en) | A kind of state monitoring method and device for wind generator system | |
Stopa et al. | Detection of gaseous nuclei in centrifugal motor pumps by analysis of their estimated torque | |
JP6134462B2 (en) | Power generation facility monitoring system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180810 |