Обґрунтування вибору системи керування електроприводом насосного агрегату для водоочистки та водопідготовки на основі комп’ютерного моделювання
DOI:
https://doi.org/10.31734/agroengineering2024.28.086Ключові слова:
система керування електроприводу, насосний агрегат, частотне керуванняАнотація
У статті розглянуто питання вдосконалення системи керування електроприводом насоса водоочисної системи цукрового заводу. На прикладі протічного діафрагмового електролізера зі споживаною потужність 5 кВт та продуктивністю за анолітом 4,5–5 м3/год розглянуто роботу промислової водоочисної системи. Спираючись на відомі методики розрахунку, проаналізовано дросельний та частотний методи керування електроприводу насосного агрегату. Зокрема, розраховано спожиту потужність, коефіцієнт корисної дії, момент, швидкість обертання вала як функції витрати води із забезпеченням заданого тиску. Розраховано коефіцієнти корисної дії установки з різними методами керування та показано енергетичні переваги частотного методу керування насосним агрегатом. Водночас встановлено, що в режимі частотного керування двигуном збільшення гідравлічного опору системи призводить до зниження економії електроенергії. Для дослідження асинхронного двигуна під час прямого пуску з вентиляторним моментом статичного навантаження використано нелінійну MathCAD-модель. За результатами моделювання встановлено, що під час пуску асинхронного приводу насоса двигун дуже швидко виходить на номінальний режим роботи, але момент постійно пульсує. За допомогою математичної моделі системи автоматичного керування проведено порівняння роботи розімкненої та замкненої систем. Аналіз отриманих діаграм Найквіста, амплітудно-частотних та фазо-частотних характеристик показав підвищення стійкості роботи для замкненої системи. Проведено моделювання використання П-, ПІ- та ПІД-регуляторів. Усі розглянуті схеми спочатку дають гарну стабілізацію, але з часом П- та ПІ-регулятори викликають нестійку роботу системи. А у системі з ПІД-регулятором підбір параметрів дозволив отримати перехідний процес тривалістю близько 0,2 с.
Посилання
Aayushi, A., Aayushi, S., Aditya, M., & Bhavnesh, J. (2024). Speed Control of Three-Phase Induction Motor Using ANFIS and Flower Pollination Algorithm Optimized PI Controller. In International Conference on Advancements in Power, Communication and Intelligent Systems (pp. 1-6). Kannur, India. doi: 10.1109/APCI61480.2024.10616561.
Ferdiansyah, I., Raharja, L., Yanaratri, D., & Purwanto, E. (2019). Design of PID Controllers for Speed Control of Three Phase Induction Motor Based on Direct-Axis Current Coordinate Using IFOC. In 4th International Conference on Information Technology, Information Systems and Electrical Engineering (pp. 369-372). Yogyakarta, Indonesia. doi: 10.1109/ICITISEE48480.2019.9003893.
Hrabko, V. V., & Moshnoriz, M. M. (2011). Metody ta zasoby optymizatsii roboty elektropryvodiv nasosnoi stantsii vodopostachannia. Vinnytsia: VNTU.
Janisz, K., Bordun, I., Ptashnyk, V., & Pohrebennyk, V. (2014). Role of Ionic Transport in the Electrochemical Activation of Water Solutions. Przegląd Elektrotechniczny, 90(1), 80-83. doi: 10.12915/pe.2014.01.19.
Kostyniuk, L. D., Moroz, V. I., & Paranchuk, Ya. S. (2004). Modeliuvannia elektropryvodiv. Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky.
Marchenko, O. S., Lavrinenko, Yu. M., Savchenko, P. I., & Zhulai, Ye. L. (1995). Elektropryvid. Kyiv: Urozhai.
Noh, M., Najib, M., & Abdullah, N. S. (2008). Simulator of Water Tank Level Control System Using PID-Controller. In Int. Conf. On Water Resources, Hidraulics & Hidrology (pp. 168-171). University of Cambridge.
Paranchuk, Y., & Kuznyetsov, O. (2020). Synthesis of the Intelligent Position Controller of an Electromechanical System. In IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP) (pp. 1-4). Kremenchuk, Ukraine. doi: 10.1109/PAEP49887.2020.9240889.
Paranchuk, Y., Evdokimov, P., & Kuznyetsov, O. (2020). Electromechanical positioning system with a neuro-fuzzy corrector. Przeglad Elektrotechniczny, 96(9), 52-55. doi: 10.15199/48.2020.09.11.
Patel, R. K., Shankar, R., Khare, P., & Mondal, P. (2022). Treatment of sugar processing industry wastewater using copper electrode by electrocoagulation: Performance and economic study. Journal of the Indian Chemical Society, 99(8), 100563. doi: 10.1016/j.jics.2022.100563.
Sakhara, S., Brahimi, M., Nacib, L., & Layadi, T. (2023). Application of a wavelet neural network approach to detect stator winding short circuits in asynchronous machines. Electrical Engineering & Electromechanics, 2023(3), 21-27. doi: 10.20998/2074-272X.2023.3.03.
Sakhara, S., Salah, S., & Nacib, L. (2017). Diagnosis and detection of short circuit in asynchronous motor using three-phase model. International Journal of System Assurance Engineering and Management, 8(2), 308-317. doi: 10.1007/s13198-016-0435-1.
Shabatura, Yu. V., Paranchuk, Ya. S., & Chumakevych, V. O. (2009). Enerhozberihaiucha systema upravlinnia tryfaznymy elektropryvodamy viiskovo-tekhnichnykh kompleksiv z pokrashchenoiu elektromahnitnoiu sumisnistiu. Problemy stvorennia, vyprobuvannia, zastosuvannia ta ekspluatatsii skladnykh tekhnichnykh informatsiinykh system (2, pp. 140-147). Zhytomyr.
Spooner, J., Maggiore, M., Ordonez, R., & Passino, K. (2002). Stable Adaptive Control and Estimation for Nonlinear Systems. A John Wiley & Sons.
Tolochko, O. I. (2016). Modeliuvannia elektromekhanichnykh system. Matematychne modeliuvannia system asynkhronnoho elektropryvodu. Kyiv: NTUU “KPI”.
Yadav, M., Yadav, R. K., & Gole, V. L. (2021). Sugar industry wastewater treatment: Current practices and advances. Microbial Ecology of Wastewater Treatment Plants, 151-174. doi: 10.1016/B978-0-12-822503-5.00017-5.
Zhulai, Ye. L. (2001). Elektropryvid silskohospodarskykh mashyn, ahrehativ ta potokovykh linii. Kyiv: Vyshcha osvita.
