RU2743866C1 - Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом - Google Patents
Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2743866C1 RU2743866C1 RU2020121594A RU2020121594A RU2743866C1 RU 2743866 C1 RU2743866 C1 RU 2743866C1 RU 2020121594 A RU2020121594 A RU 2020121594A RU 2020121594 A RU2020121594 A RU 2020121594A RU 2743866 C1 RU2743866 C1 RU 2743866C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- centrifugal pump
- input
- asynchronous electric
- electric drive
- Prior art date
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
- F04B51/00—Testing machines, pumps, or pumping installations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0088—Testing machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле давления текучих сред. Способ определения давления жидкости, перекачиваемой центробежным насосом с асинхронным электродвигателем, заключается в проведении измерения давления на подающем трубопроводе, мгновенных величин токов и напряжений статора асинхронного двигателя. Трехфазные значения токов и напряжений преобразуют в двухфазные составляющие токов и напряжений. Определяют модули векторов напряжения и тока статора, подают их на вход искусственной нейронной сети, предварительно обученной по опытным данным работы центробежного насоса с асинхронным электроприводом при различных входных воздействиях как со стороны частоты и амплитуды питающего напряжения, так и со стороны гидравлического сопротивления сети и входного давления. С помощью искусственной нейронной сети, используя выявленные при ее обучении зависимости между входными и выходными данными, определяют промежуточные значения по формуле давления жидкости, фильтруют данные, тем самым определяя мгновенную величину давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом. Изобретение направлено на расширение арсенала средств аналогичного назначения.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле давления воды и других текучих сред.
Известен способ определения расходной характеристики насосной установки (патент SU 1783869 от 29.11.1990), содержащих центробежный насоса, приемный трубопровод, выкидной трубопровод и приводной электродвигатель. Сущность изобретения: измеряют силу тока электропривода и давление нагнетания в магистрали питания. Расходную характеристику определяют в виде зависимости расхода от характерного параметра, получаемого по результатам измерений. Дополнительно определяют мощность, потребляемую насосной установкой от электропривода, и давление, развиваемое установкой. Характерный параметр определяют в виде коэффициента подачи от определенного заданного соотношения. Для определения мощности, потребляемой от электропривода, измеряют активную его мощность и уменьшают ее на КПД, взятый в функции от силы тока. Для определения давления, развиваемого установкой, измеряют давление на магистрали всасывания и вычисляют разность давлений нагнетания и всасывания.
Наиболее близким к заявляемому является способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом (патент RU 2623195 от 22.06.2017), при реализации которого 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.
Недостатками известных способов является то, что для его осуществления требуются технические данные двигателя, насоса и перекачиваемой жидкости.
Отличием от известных способов является определение давления насосной установки без использования данных о параметрах схемы замещения асинхронного двигателя, расходной и напорной характеристик насоса, что повышает точность определения давления.
Задачей изобретения является расширение арсенала средств аналогичного назначения.
Данный технический результат достигается тем, что измеряют давление на всасывающем патрубке, мгновенные трехфазные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя в двухфазные, по формулам [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.]:
где 
- составляющая напряжение статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В,
Определяют модуль вектора напряжения статора, определяют модуль вектора тока статора по формулам:
где Us - модуль вектора напряжения статора,
Is - модуль вектора тока статора.
С помощью искусственной нейронной сети, предварительно обученной по опытным данным работы центробежного насоса с асинхронным электроприводом при различных входных воздействиях как со стороны частоты и амплитуды питающего напряжения, так и со стороны гидравлического сопротивления и давления на всасывающем трубопроводе, используя выявленные искусственной нейронной сетью при обучении зависимости между входными и выходными данными определяют промежуточные значения давления по формуле [Хайкин С. Нейронные сети: полный курс, 2-е издание. – М.: Издательский дом «Вильяме», 2006 г.]:
где
m - количество нейронов во входном слое (m=7),
n - количество нейронов в скрытом слое (n=40).
Фильтруют данные, определяют мгновенную величину давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом, по формуле
где p - оператор дифференцирования, с-1,
Для определения мгновенной величины давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом использовали трехслойную рекуррентную искусственную нейронную сеть, которая состоит из входного слоя, скрытого слоя и выходного слоя. Количество нейронов во входном слое равно 7, в скрытом слое - 40, в выходном слое - 1. Функция активации всех нейронов скрытого слоя - гиперболический тангенс, выходного слоя - линейная. Нейроны входного слоя передают входные сигналы на скрытый слой, не преобразуя их. Для уменьшения шумов нейронной сети используют фильтр - апериодическое звено первого порядка.
Перед началом работы обучают искусственную нейронную сеть на выборке, сформированной по опытным данным работы электропривода центробежного насоса с частотным регулированием и дроссельным регулированием подачи насоса. Для обучения искусственной нейронной сети использовали байесовскую регуляризацию.
Процесс обучения искусственной нейронной сети выглядит следующим образом: все коэффициенты связей между нейронами инициализируются случайными числами, затем сети предъявляется обучающая выборка, и с помощью алгоритма обучения коэффициенты синаптических связей подстраиваются при выполнении циклической процедуры так, чтобы расхождение между обучающей выборкой и реакцией сети на соответствующие входные данные было минимальным.
В проведенных экспериментах на насосе К8-18 с асинхронным двигателем АД80М2 погрешность определения давления по сравнению с эталонной моделью в установившемся режиме не превышает 5%
Claims (1)
- Способ определения давления жидкости, перекачиваемой центробежным насосом с асинхронным электродвигателем, заключающийся в том, что проводят измерение давления на подающем трубопроводе, мгновенных величин токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразование трехфазных значений токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, отличающийся тем, что определяют модули векторов напряжения и тока статора, подают их на вход искусственной нейронной сети, с помощью которой, предварительно обученной по опытным данным работы центробежного насоса с асинхронным электроприводом при различных входных воздействиях как со стороны частоты и амплитуды питающего напряжения, так и со стороны гидравлического сопротивления сети и входного давления, используя выявленные искусственной нейронной сетью при обучении зависимости между входными и выходными данными, определяют промежуточные значения по формуле давления жидкости, фильтруют данные, тем самым определяя мгновенную величину давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121594A RU2743866C1 (ru) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020121594A RU2743866C1 (ru) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2743866C1 true RU2743866C1 (ru) | 2021-03-01 |
Family
ID=74857458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020121594A RU2743866C1 (ru) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2743866C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114065608A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-18 | 深圳市卓立智能制造有限公司 | 往复电磁泵输出功率稳定控制方法、系统和电子设备 |
| 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 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1783869A1 (ru) * | 1990-11-29 | 1996-03-10 | Куйбышевский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна | Способ определения расходной характеристики насосной установки |
| EP1564411B1 (de) * | 2004-02-11 | 2008-03-19 | Grundfos A/S | Verfahren zur Ermittlung von Fehlern beim Betrieb eines Pumpenaggregates |
| US7539549B1 (en) * | 1999-09-28 | 2009-05-26 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Motorized system integrated control and diagnostics using vibration, pressure, temperature, speed, and/or current analysis |
| US8441222B2 (en) * | 2009-07-15 | 2013-05-14 | Integrated Designs, L.P. | System and method for determining pump pressure based on motor current |
| RU2525094C1 (ru) * | 2013-04-05 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Устройство для оценки технического состояния установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации |
| RU2623195C1 (ru) * | 2016-03-29 | 2017-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Способ для определения давления насоса с электродвигателем |
-
2020
- 2020-06-30 RU RU2020121594A patent/RU2743866C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1783869A1 (ru) * | 1990-11-29 | 1996-03-10 | Куйбышевский инженерно-строительный институт им.А.И.Микояна | Способ определения расходной характеристики насосной установки |
| US7539549B1 (en) * | 1999-09-28 | 2009-05-26 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Motorized system integrated control and diagnostics using vibration, pressure, temperature, speed, and/or current analysis |
| EP1564411B1 (de) * | 2004-02-11 | 2008-03-19 | Grundfos A/S | Verfahren zur Ermittlung von Fehlern beim Betrieb eines Pumpenaggregates |
| US8441222B2 (en) * | 2009-07-15 | 2013-05-14 | Integrated Designs, L.P. | System and method for determining pump pressure based on motor current |
| RU2525094C1 (ru) * | 2013-04-05 | 2014-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Устройство для оценки технического состояния установок электроцентробежных насосов в процессе эксплуатации |
| RU2623195C1 (ru) * | 2016-03-29 | 2017-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Способ для определения давления насоса с электродвигателем |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114065608A (zh) * | 2021-10-21 | 2022-02-18 | 深圳市卓立智能制造有限公司 | 往复电磁泵输出功率稳定控制方法、系统和电子设备 |
| CN114065608B (zh) * | 2021-10-21 | 2023-09-22 | 深圳市卓立智能制造有限公司 | 往复电磁泵输出功率稳定控制方法、系统和电子设备 |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108306568B (zh) | 电梯用pmsm抗负载扰动的自适应积分反步控制方法 | |
| RU2743866C1 (ru) | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| EP2994637A1 (en) | Method and relevant system for converting mechanical energy from a generator actuated by a turbine into electric energy | |
| CN108763831A (zh) | 一种水泵水轮机线性模型参数辨识方法 | |
| Menaem et al. | A proposed ANN-based acceleration control scheme for soft starting induction motor | |
| CN110242588B (zh) | 一种离心泵诊断信号采集系统及故障诊断方法 | |
| Wang et al. | Performance differences of electrical submersible pump under variable speed schemes | |
| CN106555738A (zh) | 用于确定压力的装置 | |
| CN110954172B (zh) | 一种并联变频恒压供水系统流量检测方法 | |
| Buryan et al. | Sensorless control of water supply pump based on neural network estimation | |
| RU2741267C1 (ru) | Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| RU2791970C1 (ru) | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| CN106019947A (zh) | 一种伺服直驱泵控液压系统小波神经网络控制方法 | |
| EP3482082B1 (en) | Adaptive anti surge control system and method | |
| CN206386223U (zh) | 基于风速测量与估计的风电系统mppt控制装置 | |
| Anandaraju et al. | Genetic algorithm: an approach to velocity control of an electric dc motor | |
| RU2781571C1 (ru) | Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| Guo et al. | Dynamic simulation of an induction-motor centrifugal-pump system under variable speed conditions | |
| Bakman et al. | Sensorless pressure control of centrifugal pumps | |
| RU2791689C1 (ru) | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| CN103560744B (zh) | 一种基于功率预测的变速拖动曲线优化控制方法 | |
| Martyanov et al. | Modelling of wind turbine performance measurement | |
| Pimentel | Modeling, Implementation and Control of a CVT Based PTO for a Small Scale MHK-Turbine in Low Flow Speed Operation | |
| Ab Rahman et al. | System identification for a mathematical model of DC motor system | |
| Uma et al. | Conventional controller design for switched reluctance motor drives |