Моделирование многодвигательных приводов

В работе рассматривается моделирование последовательного пуска двигателей насосов.

Развитие автоматизированных систем управления современным производством определяет необходимость комплексного, системного подхода к проектированию электроприводов. Всё чаще возникает задача расчёта и моделирования многодвигательного привода, когда несколько производственных механизмов находятся в одной технологической цепочке или работают на общую систему.

На насосных станциях количество работающих насосов в пита­ющей сети зависит от давления в сети или суточного потребления. Работа насосов определяется информацией, поступающей с дат­чика давления, установленного в магистрали питающей сети, или по графику суточного расхода воды, заложенному в промышлен­ном компьютере. При параллельной работе центробежных механизмов возможны два случая: 1) одновременно и синхронно регулируется скорость всех механизмов; 2) регулируется скорость одного механизма либо части механизмов. Если параметры сети постоянны, то в первом случае все механизмы могут рассматриваться как один эквивалентный. Во втором случае напор нерегулируемой части механизмов оказывает на регулируемую часть такой же эффект, как противодавление, поэтому экономия потребляемой мощности здесь не превышает 10-15% от номинальной мощности машины. 

Если на агрегате возникает аварийная ситуация или происхо­дит отклонение его параметров от номинальных, информация по сети нижнего уровня поступает на контроллеры приводов других агрегатов. В этом случае управляющая программа конкретного аг­регата останавливает его работу или изменяет режим работы. Ин­формация по сети поступает на промышленный компьютер верх­него уровня, который также может принять решение о дальней­шей работе агрегатов в комплексе.

В качестве примера рассмотрим работу насосной станции.

Насосы №1-4 насосной станции ливневых стоков предназначены для перекачки промливневых стоков из ёмкости Е-1 в Е-2. В ёмкость Е-1 поступают промышленные стоки с предприятия и ливневая канализация. Поступление стоков в ёмкость Е-1 крайне неравномерное от 500 м3/ч до 2000 м3/ч. В работе одновременно могут находиться четыре насоса. Каждый насосный агрегат состоит из насоса, электродвигателя, всасывающей и напорной задвижек и обратного клапана. Вал электродвигателя и вал насоса соединяются при помощи муфты. Насосы 1-4 имеют номинальную частоту вращения 1450 об/мин, напор 32 м, производительность 800 м3 /ч. Мощности приводных двигателей составляют 132 кВт.

Режим, при котором поддерживается постоянный уровень сточных вод в приемном резервуаре Е-1 насосной станцией, обеспечивается постоянно работающей системой автоматического регулирования, включающей управляющее звено – регулируемый электропривод на базе преобразователей частоты (UZ1 и UZ2) и датчик обратной связи – датчик уровня в приемном резервуаре насосной станции (DL).

Математическое описание асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором выполнено во вращающейся системе координат на основании системы уравнений. 

При исследовании работы системы управления электроприводом от преобразователя частоты были рассмотрены следующие режимы: пуск одного насоса от преобразователя частоты на номинальную скорость; работа от сети; включение второго насоса от преобразователя частоты для получения максимальной производительности. Графики переходных режимов приведены на рисунке.

Разработанная модель многодвигательного электропривода позволяет оценить качество реакции системы на управляющие и возмущающие воздействия. Проводить исследования для различных режимов работы насосной станции. На основании полученных результатов можно уточнять парамет­ры автоматической системы регулирования и получать оптимальные переходные, с точки зрения экономии электроэнергии, счёт регулирования производительности насосных агрегатов.