RU2791970C1 - Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом - Google Patents
Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791970C1 RU2791970C1 RU2021139237A RU2021139237A RU2791970C1 RU 2791970 C1 RU2791970 C1 RU 2791970C1 RU 2021139237 A RU2021139237 A RU 2021139237A RU 2021139237 A RU2021139237 A RU 2021139237A RU 2791970 C1 RU2791970 C1 RU 2791970C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pressure
- values
- input
- stator
- currents
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле давления воды и других текучих сред. 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, определение модуля вектора тока статора, модуля вектора напряжения статора. Последовательно выполняют временные задержки по крайней мере на 2 мс, получая задержанные дважды значения входного давления, задержанные дважды двухфазные значения токов и напряжения статора, задержанные дважды модули векторов тока и напряжения статора, подают вместе с одноименными незадержанными входными переменными на вход искусственной нейронной сети, 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 сети и входного давления, используя выявленные искусственной нейронной сетью при обучении зависимости между входными и выходными данными, определяют промежуточные значения, мгновенную величину давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом, определяют задержанные дважды и четырежды значения выходного давления центробежного насоса, которые используют в качестве обратной связи. Техническим результатом является повышение точности определения давления. 1 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле давления воды и других текучих сред.
Известен 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.
Наиболее близким к заявленному является способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом (патент RU 2743866 от 30.06.2020), при реализации которого 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.
Недостатками известных способов является недостаточная точность определения давления в установившихся и переходных процессах, а также недостаточное быстродействие отклик из-за использования фильтров в виде апериодических звеньев со значительными постоянными времени.
Задачей изобретения является повышение точности определения давления насосной установки.
Отличием от известных способов является использование структуры нейронной сети c нелинейной авторегрессией с экзогенными входами с дополнительными данными, полученными путем задержки по времени входных сигналов давления на входе, токов и напряжений, а также наличие внутренней обратной связи выходного давления с задержкой по времени, что повышает точность определения давления.
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:
где 
- составляющая напряжение статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В,
Определяют модуль вектора напряжения статора, определяют модуль вектора тока статора по формулам:
где 
- модуль вектора напряжения статора,
Определяют величины 
, 
, 
, 
, 
, 
, которые являются соответствующими значениями напряжения и тока с задержкой как минимум на 2 миллисекунды.
С помощью искусственной реккурентной нейронной сети с обратной связью, 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:
где
m - количество нейронов во входном слое (m=16),
n - количество нейронов в скрытом слое (n=7).
w 1 ij - синаптический вес j-го входа i-го нейрона скрытого слоя,
b 1 i 0 - сдвиг i-го нейрона скрытого слоя,
w 2 i - синаптический вес i-го входа нейрона выходного слоя,
b 20 - сдвиг нейрона выходного слоя.
Структура нейронной сети представлена на чертеже. Для определения мгновенной величины давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом использовали трехслойную рекуррентную искусственную нейронную сеть с обратной связью, которая состоит из входного слоя, скрытого слоя и выходного слоя. Количество нейронов во входном слое равно 16, в скрытом слое - 7, 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.
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. Период дискретизации 1 мс. Для обучения искусственной нейронной сети использовали алгоритм Левенберга-Марквардта.
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 3%.
Claims (1)
- Способ определения давления жидкости, перекачиваемой насосом, включающий проведение измерения давления на подающем трубопроводе, мгновенных величин токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразование трехфазных значений токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определение модуля вектора тока статора, модуля вектора напряжения статора, отличающийся тем, что последовательно выполняют временные задержки по крайней мере на 2 мс, получая задержанные дважды значения входного давления, задержанные дважды двухфазные значения токов и напряжения статора, задержанные дважды модули векторов тока и напряжения статора, подают вместе с одноименными незадержанными входными переменными на вход искусственной нейронной сети, 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 сети и входного давления, используя выявленные искусственной нейронной сетью при обучении зависимости между входными и выходными данными, определяют промежуточные значения, мгновенную величину давления жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом, определяют задержанные дважды и четырежды значения выходного давления центробежного насоса, которые используют в качестве обратной связи.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2791970C1 true RU2791970C1 (ru) | 2023-03-15 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| 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 |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101013876A (zh) | 具有参数自整定功能的电压解耦变频调速矢量控制方法 | |
| CN102176653A (zh) | 带指数渐消因子的卡尔曼滤波器的感应电机转速观测方法 | |
| CN112101457A (zh) | 基于转矩信号模糊智能学习的pmsm退磁故障诊断方法 | |
| CN108763831A (zh) | 一种水泵水轮机线性模型参数辨识方法 | |
| CN109873586A (zh) | 一种基于高阶滑模观测器的电机机械参数辨识方法及系统 | |
| CN104378038A (zh) | 基于人工神经网络的永磁同步电机参数辨识方法 | |
| CN110954827B (zh) | 故障诊断方法、装置、电子设备及系统 | |
| RU2791970C1 (ru) | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| Menaem et al. | A proposed ANN-based acceleration control scheme for soft starting induction motor | |
| RU2743866C1 (ru) | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| CN114915225A (zh) | 一种基于优化bp神经网络的永磁同步电机参数辨识方法 | |
| CN102055402B (zh) | 感应电机的转速与参数同时辨识方法 | |
| RU2781571C1 (ru) | Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| EP3482082B1 (en) | Adaptive anti surge control system and method | |
| CN106019947A (zh) | 一种伺服直驱泵控液压系统小波神经网络控制方法 | |
| Lovrec et al. | Simulation-aided determination of an efficiency field as a basis for maximum efficiency-controller design | |
| RU2741267C1 (ru) | Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| Banerjee et al. | Hybrid intelligent predictive control system for high speed BLDC motor in aerospace application | |
| RU2791689C1 (ru) | Способ определения давления центробежного насоса с асинхронным электроприводом | |
| CN108267970B (zh) | 基于Smith模型和单神经元PID的时滞转子主动平衡控制系统及其方法 | |
| CN105207561B (zh) | 一种用于电机的磁链观测方法及设备 | |
| CN105116330A (zh) | 一种常温高压环境下电机的测试方法 | |
| CN108956124A (zh) | 电/磁流变执行器的时间响应特性自动测试与标定平台 | |
| Bakman et al. | Sensorless pressure control of centrifugal pumps | |
| CN106374765A (zh) | 一种无反向电动势传感器的逆变器控制系统及其控制方法 |