RU2623195C1 - Способ для определения давления насоса с электродвигателем - Google Patents

Способ для определения давления насоса с электродвигателем Download PDF

Info

Publication number
RU2623195C1
RU2623195C1 RU2016111761A RU2016111761A RU2623195C1 RU 2623195 C1 RU2623195 C1 RU 2623195C1 RU 2016111761 A RU2016111761 A RU 2016111761A RU 2016111761 A RU2016111761 A RU 2016111761A RU 2623195 C1 RU2623195 C1 RU 2623195C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
values
components
pump
estimated
stator current
Prior art date
Application number
RU2016111761A
Other languages
English (en)
Inventor
Олег Александрович Лысенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2016111761A priority Critical patent/RU2623195C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2623195C1 publication Critical patent/RU2623195C1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means

Landscapes

  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения выходных характеристик электродвигателя. При реализации способа измеряют давление на подающем трубопроводе, измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора. Затем вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора. По оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя. С помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разницы между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса. С помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса. Определяют гидравлическую мощность насоса. По значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки. По значениям действительного расхода насосной установки и давлению на подающем трубопроводе определяют развиваемое насосной установкой давление. Технический результат заключается в повышении точности определения давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения выходных характеристик электродвигателя.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются система и способ для определения давления насоса на основе тока двигателя (патент US 8441222 от 15.07.2009 «System and method for determining pump pressure based on motor current»), содержащая жидкостный насос, приводной электродвигатель. Сущность изобретения: ток двигателя измеряется при заранее определенных давлениях насоса и скорости потока для создания калибровочных таблиц, соответствующих току двигателя насоса. После калибровки система определяет давление насоса на основе тока двигателя, обратившись к таблицам калибровки.
Недостатком прототипа является невысокая точность определения давления, связанная с дрейфом параметров подводящего трубопровода, а также большим количеством необходимых предварительных измерений для создания калибровочных таблиц.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения давления жидкости насосной установки с центробежными насосами и асинхронными двигателями.
Данный технический результат достигается тем, что измеряют давление на подающем трубопроводе, измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора, вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора, по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя, с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса, с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса. Определяют гидравлическую мощность насоса. По значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки. По значениям действительного расхода насосной установки и давлению на подающем трубопроводе определяют развиваемое насосной установкой давление.
Сущность технического решения поясняется формулами (1-11).
Двухфазные значения токов и напряжений определяются по формулам преобразования [Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007 г. - 272 с.] (1-2):
Figure 00000001
Figure 00000002
где u[i] Sa(β) - составляющая напряжения статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В,
i[i] Sa(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А.
Оцениваемые значения тока статора определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат для статорной обмотки, при этом уравнение по второму закону Кирхгоффа дополняется усиленными разницами между измеренными и оцененными токами статора:
Figure 00000003
Оцениваемые значения тока статора одной составляющей определяются по формуле (3) в операторном виде:
Figure 00000004
Figure 00000005
- составляющая потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), Вб,
kLIs - коэффициент усиления невязок тока,
kR - безразмерный параметр двигателя,
RS - сопротивление статора, Ом,
TS - постоянная времени статора двигателя, с.
Оцениваемые значения невязок (разниц между реальным и оцененным значениями) тока статора одной составляющей определяются по формуле (4):
Figure 00000006
Оцениваемые значения потокосцепления ротора одной составляющей определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле в операторном виде (5):
Figure 00000007
где
Figure 00000008
- угловая скорость ротора (оцененное значение), рад/с,
RR - сопротивление ротора, Ом,
TR - постоянная времени ротора двигателя, с.
Оцениваемые значения электромагнитного момента определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле (6):
Figure 00000009
где рp - число пар полюсов.
Оцениваемые значения момента нагрузки насоса определяются по формуле (7) через потокосцепления ротора двигателя и «невязки» проекций токов статора:
Figure 00000010
где КTmp - коэффициент усиления момента.
Оцениваемые значения угловой скорости ротора определяются по формуле (8) в операторном виде:
Figure 00000011
где J - момент инерции механизма, кг⋅м2.
Гидравлическая мощность насоса определяется по формуле (9) как произведение скорости вращения вала насоса на момент сопротивления насоса:
Figure 00000012
где Т0 - момент трения, Н⋅м.
Одновременно гидравлическая мощность насоса
Figure 00000013
определяется как произведение давления нагнетаемого насосом РCP, и подачей насоса
Figure 00000014
.
Давление насоса (10) определяется через параметры напорной характеристики насоса, плотность жидкости и угловую скорость вала насоса, и относительный расход насоса:
Figure 00000015
Расход жидкости насоса определяется по формуле (11)
Figure 00000016
где ρr - плотность жидкости, кг/м3,
ωпот - номинальная угловая скорость насоса, рад/с,
С0, С1 - параметры напорной характеристики насоса,
Figure 00000017
- относительный расход насоса, м3/с.
Давление жидкости насосной установки определяется как сумма давления развиваемого насосом и давления в питающем трубопроводе (12):
Figure 00000018
где Р[i] OutT - давление на выходе насосной установки,
Figure 00000019
- давление, развиваемое насосом,
РInT - давление в питающем трубопроводе.
Проведенные расчеты показывают, что для насоса К8-18 с асинхронным двигателем АД80М2 погрешность определения давления уменьшилась на 5-6%.
Таким образом, заявленный способ позволяет повысить точность определения давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.

Claims (1)

  1. Способ для определения давления насоса на основе тока двигателя, отличающийся тем, что проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразование трехфазных значений токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определение оцененных составляющих тока статора, вычисление разницы между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, вычисление оцененных значений составляющих потокосцеплений ротора, вычисление электромагнитного момента асинхронного двигателя по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора, вычисление момента нагрузки центробежного насоса с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, вычисление текущей угловой скорости вращения рабочего колеса центробежного насоса с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса, вычисление гидравлической мощности насоса, вычисление действительного расхода насосной установки, по значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки, а по значениям действительного расхода насосной установки и давлению на подающем трубопроводе определяют развиваемое насосной установкой давление.
RU2016111761A 2016-03-29 2016-03-29 Способ для определения давления насоса с электродвигателем RU2623195C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111761A RU2623195C1 (ru) 2016-03-29 2016-03-29 Способ для определения давления насоса с электродвигателем

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111761A RU2623195C1 (ru) 2016-03-29 2016-03-29 Способ для определения давления насоса с электродвигателем

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623195C1 true RU2623195C1 (ru) 2017-06-22

Family

ID=59241358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111761A RU2623195C1 (ru) 2016-03-29 2016-03-29 Способ для определения давления насоса с электродвигателем

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623195C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743866C1 (ru) * 2020-06-30 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом
RU2791689C1 (ru) * 2022-07-29 2023-03-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1342460A2 (ru) * 1986-04-28 1987-10-07 Отдел Энергетической Кибернетики Ан Мсср Система водоснабжени дл орошени
US8441222B2 (en) * 2009-07-15 2013-05-14 Integrated Designs, L.P. System and method for determining pump pressure based on motor current
WO2013106660A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-18 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for compressor motor protection
RU2502079C1 (ru) * 2012-07-27 2013-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ определения параметров асинхронного электродвигателя
RU2558172C2 (ru) * 2010-03-24 2015-07-27 Проминент Гмбх Способ управления дозирующим насосом и/или регулирования дозирующего насоса

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1342460A2 (ru) * 1986-04-28 1987-10-07 Отдел Энергетической Кибернетики Ан Мсср Система водоснабжени дл орошени
US8441222B2 (en) * 2009-07-15 2013-05-14 Integrated Designs, L.P. System and method for determining pump pressure based on motor current
RU2558172C2 (ru) * 2010-03-24 2015-07-27 Проминент Гмбх Способ управления дозирующим насосом и/или регулирования дозирующего насоса
WO2013106660A1 (en) * 2012-01-11 2013-07-18 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for compressor motor protection
RU2502079C1 (ru) * 2012-07-27 2013-12-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Способ определения параметров асинхронного электродвигателя

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2743866C1 (ru) * 2020-06-30 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом
RU2791970C1 (ru) * 2021-12-28 2023-03-15 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом
RU2791689C1 (ru) * 2022-07-29 2023-03-13 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7095209B2 (en) Method and apparatus to regulate torque provided to loads
US7602138B2 (en) Driving apparatus and driving system for electric motor
JP2011185190A (ja) 制御装置一体型モータポンプ
US9176023B2 (en) Turbomachine
US9813002B2 (en) Motor controller and turbo-molecular pump
Yamamoto et al. Experimental estimation of a 5-axis active control type bearingless canned motor pump
RU2623195C1 (ru) Способ для определения давления насоса с электродвигателем
KR20180036037A (ko) 펌프 효율 산출방법
RU2610909C1 (ru) Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом
JP2003021091A (ja) 遠心ポンプの流量制御装置
EP3886314A1 (en) Inverter control device
CN103888039B (zh) 一种基于转矩估算的感应电机转子磁场定向偏差校正方法
RU2718091C1 (ru) Способ стабилизации давления насосной установки с асинхронным электроприводом
Tarhan et al. Determination and functional implementation of operating point of a centrifugal pump with BLDC motor
JP2019193489A (ja) 流体発電システム、流体発電システムの制御方法および流体発電装置の制御装置
RU2743866C1 (ru) Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом
RU2784325C1 (ru) Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом
CN112740539B (zh) 逆变器控制方法和马达控制装置
KR101302717B1 (ko) Ａｃ 전동 지게차용 유도전동기의 최대 운전효율 제어방법
RU2389127C2 (ru) Электропривод переменного тока
RU2791689C1 (ru) Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом
Lysenko et al. Volumetric Flow Observer For A Pumping Unit Without Backpressure With Induction Electric Drive
RU2706416C1 (ru) Вентильный электропривод
RU2020121596A (ru) Способ определения кпд электронасосного агрегата с асинхронным электроприводом
US20170051590A1 (en) Systems and Methods for Determining Forces on a Linear Permanent Magnet Motor Using Instantaneous Current Vectors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210330