ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ НАСОСНИХ УСТАНОВОК ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

Abstract

У статті намічені шляхи вирішення важливої та актуальної науково-технічної проблеми створення енергозберігаючих САУ технологічними об'єктами. Сформульовано вихідні наукові принципи, викладено загальну процедуру створення та реалізації енергозберігаючих САУ нагнітачів при частотно-дросельному управлінні. Наведені аналітичні залежності, які встановлюють залежності між основними параметрами насосної установки – тиском та об'ємною подачею та параметрами керуючого впливу – частотою обертання насоса та положенням регулюючої засувки та, таким чином, являють собою модель управління. Показано вирази, що визначають значення напорів, споживаної потужності та ККД у робочих точках. Отримано функцію залежності подачі в робочій точці насоса від двох регульованих параметрів – частоти обертання робочого колеса та положення регулюючої засувки. Показано, що на низьких частотах обертання насоса його напірна характеристика круто падає, однак при зміні подачі в межах (0,7-1,1) Qном, частотне регулювання забезпечує необхідний напір в умовах відкритої засувки. При створенні адекватних математичних моделей і виборі доцільного методу оптимізації, розглянутий підхід управління мінімуму енергетичних втрат може бути використаний при синтезі систем управління практично будь-якого енергетичного обладнання електростанцій. Показано, що наявність інших способів регулювання нагнітачів не обмежує можливості використання цього методу, але потребує уточнення математичних моделей та аналізу енергетичних характеристик. Запропонована система управління адаптивна, що дозволяє більш точно підтримувати необхідні характеристики технологічного процесу, знижуючи тим самим втрати енергії у нагнітачах, а й у основному енергетичному обладнанні ТЕС і АЕС.

The article outlines approaches to solving the important scientific and technical problem of creating energy-saving control systems for technological objects. The initial scientific principles are formulated, the general procedure for the creation and implementation of energy-saving control systems for pumps with frequency-throttle control is presented. Analytical dependencies are presented, which establish relationships between the main parameters of the pumping system - pressure and volumetric flow rate, and control influence parameters - pump rotation frequency and position of the control valve, thus constituting a control model. Expressions defining the values of head, power consumption, and efficiency at operating points are shown. A function of the pump flow rate dependence at the operating point on two adjustable parameters - the rotation frequency of the impeller and the position of the control valve - is obtained. It is shown that at low pump rotation frequencies, its head characteristic sharply decreases, however, with changes in flow rate within (0.7-1.1) Qnom, frequency control provides the necessary head under conditions of an open valve. When creating adequate mathematical models and choosing a rational optimization method, the discussed approach to minimizing energy losses can be used in the synthesis of control systems for practically any power equipment of power plants. It is shown that the presence of other methods of pump regulation does not limit the possibilities of using this method, but requires clarification of mathematical models and analysis of energy characteristics. The proposed control system is adaptive, allowing for more accurate maintenance of the necessary technological process characteristics, thereby reducing energy losses in pumps, as well as in the main power equipment of thermal and nuclear power plants.