ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ НАСОСНИМИ АГРЕГАТАМИ ШЛЯХОМ ВИКОРИСТАННЯ ЧАСТОТНО-КЕРОВАНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ

Abstract

У статті розглянуто напрямки вирішення актуальної науково-технічної задачі підвищення якості роботи насосних агрегатів електричних станцій та промислових підприємств при їх автоматизованому керуванні. Наведені аналітичні залежності та експериментальні енергетичні характеристики насосних агрегатів які встановлюють взаємозв’язки між основними параметрами – тиском та об'ємною подачею та параметрами керуючого впливу – частотою обертання насоса що є собою модель управління. Встановлено, що найбільш надійним і незалежним від властивостей конкретного об'єкта управління методом оптимізації є пошукові алгоритми, які при розрахунку використовують значення струмів і напруг, а найбільш прийнятним методом оптимізації енергоспоживання для перетворювачів зі скалярним керуванням є метод мінімізації споживаної потужності. Показані характеристики продуктивності відцентрового насоса при дросельному та частотному регулюванні. Наведено, що додаткового енергозбереження при частотному керуванні асинхронним двигуном можна отримати шляхом розробки такого алгоритму управління, який оптимізував би магнітний потік. Оптимізація магнітного потоку дозволяє дещо знизити споживану потужність шляхом зниження рівня напруги при роботі в сталому режимі. Показано, щомаксимальний енергозберігаючий режим може бути здійснений такими способами: підтримкою сталості cosφ; підтримкою постійного ковзання; керуванням з використанням моделі двигуна; за допомогою пошукових алгоритмів. Наведені приклади механізмів і процесів, які підтверджують, що використання для них частотно-регульованих асинхронних електроприводів з системою технологічної автоматики дозволяє підвищити якість керованих процесів в перехідних і встановилися режимах і забезпечити суттєві ресурсо- та енергозбереження. The article discusses approaches to addressing the current scientific and technical challenge of improving the operation quality of pump units in electric stations and industrial enterprises through automated control. Analytical dependencies and experimental energy characteristics of pump units are provided, establishing relationships between key parameters such as pressure, volumetric flow rate, and control parameters such as pump rotation frequency, forming a control model. It is established that search algorithms are the most reliable and independent method of optimization, regardless of specific control object properties, utilizing current and voltage values in calculations. For converters with scalar control, the most acceptable energy optimization method is power consumption minimization. Performance characteristics of centrifugal pumps under throttle and frequency regulation are demonstrated. Additional energy savings in frequency-controlled asynchronous motors can be achieved by developing algorithms optimizing magnetic flux. Magnetic flux optimization allows to reduce power consumption by lowering voltage levels during steady-state operation. It is presented that maximum energy-saving modes can be implemented through methods such as maintaining a constant power factor, ensuring consistent slip, motor model-based control, and utilizing search algorithms. Examples of mechanisms and processes confirm that the use of frequency-controlled asynchronous electric drives with technological automation systems enhances the quality of controlled processes in transient and steady states, ensuring significant resource and energy savings.