ВИКОРИСТАННЯ ЧАСТОТНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА – ДІЄВИЙ ТА ЗРУЧНИЙ СПОСІБ РЕГУЛЮВАННЯ ШВИДКОСТІ НАСОСНОГО АГРЕГАТУ
Анотація
У статті розглянуто систему, що дає можливість автоматизованого керування роботою насосного агрегату за різних режимів роботи. Системою забезпечуються ручний та автоматичний режими керування, що дає змогу переважно за автоматичного режиму керування виключити відсоток відмов через людський фактор. Робота системи базується головним чином на використанні перетворювача частоти, що є основним елементом у системі, яка розглядається, та допоміжних структурних елементів, таких як реле захисту від «сухого ходу», реле для захисту від перепаду тиску в основному та резервному насосах, датчики температури та тиску. Потреба у постійній високоточній зміні швидкості обертання насосного агрегату здатна бути вирішена за рахунок такої системи, принцип роботи якої полягає у надходженні періодичних, коли це необхідно буде здійснювати, сигналів до перетворювача частоти, який залежно від того, яку швидкість обертання насосного агрегату потрібно досягти, буде регулювати частоту, яка безпосередньо має вплив на швидкість обертання електричного двигуна, що є приводним двигуном для насосного агрегату. У разі наприклад зменшення тиску води у системі через датчики температури та реле перепаду тиску буде подано сигнал до частотного перетворювача, яким буде збільшено частоту електромагнітного поля. За рахунок збільшення частоти і при цьому незмінного числа пар полюсів у електричному двигуні буде досягнуто більшу швидкість обертання електродвигуна, що призведе до збільшення продуктивності насосного агрегату, яким накачується певна кількість рідини, тиск якої заздалегідь визначений та запрограмований як стандартне значення тиску у системі. Збільшивши частоту, а відповідно, і продуктивність насосного агрегату, тиск у системі буде піднято до стандартного значення, після чого насосний агрегат буде здійснювати роботу на звичній для себе швидкості. Таким чином, будь-які відхилення параметрів системи від робочих є контрольованими та регулюються за рахунок датчиків та реле температури, а також перетворювача частоти, який за рахунок зміни частоти здійснює зміну швидкості обертання і, як наслідок, зміну продуктивності роботи насосного агрегату, що може бути використаний у системах тепло- або водопостачання як житлових будинків, так і промислових підприємств окремо взятих груп споживачів.
Посилання
2. Kolpakhchian, P.G., Lavronova, L.I. (2011). Energoeffektivnost’ razlichnykh sposobov regulirovaniya elektroprivoda gruppy nasosnykh agregatov [Energy efficiency of various ways of regulating the electric drive of a group of pumping units]. Proceedings of universities. North Caucasian region. Technical science. No. 6. P. 59–63 (in Russian).
3. Urishev, B.U., Beitullaeva, R.Kh., Gayimnazarov, I.Kh., Umirov, A.P. (2015). Vliyaniye regulirovaniya vodopodachi nasosov na vodnoenergeticheskiye parametry nasosnykh stantsiy [Influence of regulation of water supply of pumps on water-energy parameters of pumping stations]. Topical issues of technical sciences: materials of the III Intern. scientific. conf. (Perm, April 2015). Perm: Zebra, 2015. S. 85–86 (in Russian).
4. Mirmarine. (2021). Regulirovaniye rabochikh parametrov nasosov [Regulation of operating parameters of pumps]. Date of access: 09.01.2022. URL: https://mirmarine.net/svm/sudovye-nasosy/1251-regulirovanie-rabochikh-parametrovnasosov (in Russian).
5. Ke, L. (2016). Modelirovaniye i simulyatsiya mashiny dlya ispytaniya na ustalost’ nasosov s reguliruyemoy chastotoy International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 29(1). P. 92–102. DOI: 10.5829/idosi.ije.2016.29.01a.13.
6. Araujo, L.S., Ramos, H. & Coelho, S.T. (2006). Kontrol’ davleniya dlya minimizatsii utechek v upravlenii sistemami vodosnabzheniya [Pressure Control for Leakage Minimisation in Water Distribution Systems Management]. Water Resources Management. 20(1). P. 133–149. DOI: 10.1007/s11269- 006-4635-3 4 (in Russian).
7. Piratla, K.R. & Ariaratnam, S.T. (2011). Criticality Analysis of Water Distribution Pipelines. Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice. 2(3). P. 91–101. DOI: 10.1061/(asce)ps.1949-1204.0000077.
8. Price, E. & Ostfeld, A. (2012). Successive Linear Programming Scheme for Optimal Operation of Water Distribution Networks World Environmental and Water Resources Congress. P. 2964–2970. DOI: 10.1061/9780784412312.297 6.
9. Price, E. & Ostfeld, A. (2013). Iterative Linearization Scheme for Convex Nonlinear Equations: Application to Optimal Operation of Water Distribution Systems. Journal of Water Resources Planning and Management. 139(3). P. 299–312. DOI: 10.1061/(asce)wr.1943-5452.0000275.
10. Schwartz, R., Housh, M. & Ostfeld, A. (2016). Limited Multistage Stochastic Programming for Water Distribution Systems Optimal Operation. Journal of Water Resources Planning and Management. 142(10), 06016003. DOI: 10.1061/(asce)wr.1943-5452.0000687.
11. Volkov V.A. (2018). Optimizatsiya vremen namagnichivaniya i razmagnichivaniya [Optimization of magnetization and default times]. “Electrotechnika ta electroenergetika”. No. 4. P. 17–29. DOI: 10.15588/1607-6761-2018-4-2 (in Russian).
12. Shabanov, V.A., Pashkin, V.V., Ivashkin, O.N. (2019). Sposob podkhvata elektroprivoda ventilyatsionnykh i nasosnykh ustanovok pri obratnom vrashchenii rabochego kolesa [Method for cooking up the electric drive of ventilation and pump units with reverse rotation of the impeller]. Electrical and data processing facilities and systems. 15(1) P. 26–32. DOI: 10.17122/1999-5458-2019-15-1-26-32 (in Russian).
13. Korshunov, A., Khomyak, V., Vasilyeva, I. (2020). Frequency-current method of controlling an asynchronous threephase motor [Frequency-current method of controlling an asynchronous three-phase motor]. Transactions of the Krylov State Research Centre. 394(4): 129–136. DOI: 10.24937/2542-2324-2020-4-394-129-136 (in Russian).
14. Bibik, O.V. (2019). Vyznachennya khodiv pered proektuvannyam asynkhronnykh pryvodiv pislya zmin [Determination of travels before the design of asynchronous drives in the wake of changes]. Bulletin of NTU “Kharkiv Polytechnic Institute”. Series: Electrical machines and electrical engineering. No. 1329 (4). P. 94–98. DOI: 10.20998/2409- 9295.2019.4.14 (in Ukrainian).
15. Bibik, O.V., Mazurenko, L.I., Shikhnenko, M.O. (2019) Formuvannya kharakterystyk robochykh rezhymiv ventyl’noinduktornykh dvyhuniv z periodychnym navantazhennyam [Formation of characteristics of operating modes of valveinduction motors with periodic loading]. Electrical engineering and electromechanics. No. 4. P. 12–16. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2019.4.02 (in Ukrainian).
16. Anikin, S.V., Burkovsky, V.L., Mukonin, A.K., Tonn, D.A., Trubetskoy, V.A. (2021). Sposob vektornogo chastnogo upravleniya asinkhronnym elektroprivodom [Method for vector private control of asynchronous electric drive]. Voronezh State Technical University Bulletin. Т. 17. No. 5. 2021. P. 98–103. DOI: 10.36622/VSTU.2021.15.5.014 (in Russian).
17. Ivanov, V.B., Sitas, V.I., Richter, M. (2015). Otsenka effektivnosti vnedreniya gidromuft dlya regulirovaniya proizvoditel’nosti tsentrobezhnykh nasosov [Evaluation of the effectiveness of the introduction of hydraulic couplings to regulate the performance of centrifugal pumps]. Technological audit and production reserves. No. 1(4). P. 55–60. DOI: 10.15587/2312-8372.2015.47783 (in Russian).
18. Sitas, V.I., Peshk, A., Richter, M. (2005). Konkurentosposobnyy reguliruyemyy privod dlya energetiki [Competitive variable speed drive for power generation]. Energy drink. No. 2. P. 45. (in Russian).
19. Ivanov, V.B., Richter, M., Sitas, V.I. (2012). K voprosu o sravnitel’noy effektivnosti mekhanotronnogo i chastotnoreguliruyemogo privodov [On the question of the comparative efficiency of vacuum and variable frequency drives]. Eastern European Journal of Advanced Technologies. 3/10(57). P. 32–35 (in Russian).
20. Alas, P., Noulette, E. (2013). Electro Compression a Challenging Alternative: How and Why to Choose a Gas Turbine or an Electric Motor to Drive a Centrifugal Compressor Turbine. Technical Conference GT 2013, June 3–7, 2013, San Antonio, Texas, USA. ASME International. 9 p. DOI: 10.1115/gt2013-94163.
21. Ledukhovsky, G.V., Gorshenin, S.D., Zinovyeva, E.V., Zinovyeva, A.S. (2021). Analiz effektivnosti regulirovaniya pitatel’nykh nasosov izmeneniyem chastoty vrashcheniya rotora dlya elektrostantsiy razlichnogo tipa [Analysis of the efficiency of feed pump control by changing the rotor speed for power plants of various types]. Bulletin of the Ivanovo State Power Engineering University. No. 4. P. 5–14 (in Russian).
22. Goman, V.V. and Oshurbekov, S.Kh. and Kazakbaev, V.M. and Prakht, V.A. and Dmitrievskii, V.A. (2020). Comparison of energy consumption of various electrical motors operating in a pumping unit. Electrical Engineering & Electromechanics. (1). 16–24. URL: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2020.1.03.
23. Shabanov, V.A., Khakimov, E.F., Kalimgulov, A.R., Sergeenkova, E.V. (2019). Issledovaniye zavisimosti KPD elektrodvigatelya i preobrazovatelya chastoty ot koeffitsiyenta zagruzki i chastoty vrashcheniya [Research of the dependence of efficiency of electric motor and frequency converter on loading coefficient and rotation frequency]. Electrical and information complexes and systems. No. 4, т. 15, P. 83–90. DOI: 10.17122/1999-5458-2019-15-4-83-90 (in Russian).
24. Barabanov, V.G., Gavrilov, D.P. (2017). Razrabotka i issledovaniye sistemy upravleniya nasosnoy ustanovkoy [Development and research of a control system for a pumping unit]. Bulletin of SUSU. Ser. Mechanical engineering. Т. 17, No. 2. P. 11–19. DOI: 10.14529/engin170202 (in Russian).
25. Buravchenko, K.O. (2016). Doslidzhennya ta analiz dynamiky protsesu rehulyuvannya nasosnym ahrehatom. Tekhnolohycheskyy audyt y rezervy proyzvodstva [Preliminary and analysis of the dynamics of the process of regulation by the pumping unit]. Technological audit and production reserves. Т. 3, No. 2 (29). P. 15–19. DOI: 10.15587/2312-8372.2016.71878 (in Ukrainian).
26. Shabanov, V.A., Sharipova, S.F. (2013). Trebovaniya k chastote vrashcheniya magistral’nykh nasosov pri chastotnoreguliruyemom elektroprivode [Requirements to the speed of rotation of main pumps with a frequency-controlled electric drive]. Electrical and information complexes and systems. No. 3. Т. 9. P. 42–46 (in Russian).
27. Mukonin, A.K., Medvedev, V.A., Trubetskoy, V.A., Tonn, D.A., Goremykin, S.A., Sitnikov, N.V. (2020). Povysheniye nadezhnosti sistem avtomaticheskogo upravleniya tekhnologicheskimi protsessami [Increasing the reliability of automatic control systems of technological processes]. Voronezh State Technical University Bulletin. Т. 16. No. 4. P. 56–63. DOI: 10.25987/VSTU.2020.16.4.007 (in Russian).
28. Kopyrin, V.A., Portnyagin, A.L., Khamitov, R.N. (2019). Puti povysheniya effektivnosti ustanovok elektrotsentrobezhnykh nasosov dobychi nefti [Ways to increase the efficiency of electric centrifugal pumps for oil production]. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Engineering of georesources. Т. 330. No. 11. 155–162. DOI: 10.18799/24131830/2019/11/2361 (in Russian).
29. 1860–2014. IEEE Guide for Voltage Regulation and Reactive Power Compensation at 1000 kV AC and Above. DOI: 10.1109/IEEESTD.2014.6861419.
30. Bakshaeva, N.S., Suvorova, I.A., Cherepanov, V.V. (2017). Voltage quality improving in power distribution networks with abruptly variable load by application of reactive power series compensation devices. International Conference on Industrial Engineering, Appli cations and Manufacturing (ICIEAM). St. Petersburg, Russia, 16–19 May 2017. DOI: 10.1109/ICIEAM.2017.8076281.