МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СИСТЕМЫ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Исследованы физические процессы, происходящие в электротехнических комплексах с турбомеханизмами и трубопроводами. Определена стратегия усовершенствования методов и средств анализа режимов работы электротехнических комплексов с управляемыми насосными станциями для повышения энергоэффективности их функционирования. Предложена классификация подсистем таких комплексов, проведен поэлементный и общий анализ современного состояния их моделирования. Показано, что, несмотря на большое количество трудов, посвященных этой тематике, на сегодняшний день недостаточно разработан системный подход к математическому моделированию процессов, происходящих в таких комплексах. В связи с наибольшим потенциалом энергосбережения мощных комплексов именно в установившихся режимах обоснована необходимость создания эффективного средства их анализа. На основе формализированного подхода разработана математическая модель обобщенного электротехнического комплекса системы энергоснабжения насосной станции. Модель прошла успешную апробацию при расчете стационарных режимов систем энергоснабжения нефтеперекачивающей станции и канализационной станции водоотведения.Предложенную модель целесообразно использовать для анализа режимов как действующих, так и проектируемых объектов, а также для создания систем автоматического управления подобными объектами.

1. Ткачук А.А. Основные типы изменений рабочих характеристик насосных агрегатов водопроводных насосных станций // Проблемы водоснабжения, водоотведения и гидравлики. 2006. № 7. С. 43–50.
2. Misiunas D., Lambert M.F., Simpson A.R., Asce M., Olsson G. Burst detection and location in water transmission pipelines // Proc. World Water and Environmental Resources Congress, 2005. doi: 10.1061/40792(173)11
3. Eker I. Hydro turbine speed control using robust cascade governor controllers // European Transactions on Electrical Power. 2004. V. 14. N 5. P. 293–310. doi: 10.1002/etep.23
4. Малиновский А.А., Турковский В.Г., Музычак А.З. Методика анализа и совершенствования режимов систем централизованного теплоснабжения с зависимым присоединением абонентов // Научный вестник НГУ. 2014. № 1. С. 85–91.
5. Kallesoe C.S., Knudsen T. Self calibrating flow estimation in waste water pumping stations // Proc. Control Conference (ECC). Aalborg, Denmark, 2016. doi: 10.1109/ECC.2016.7810263
6. Miedema S.A. Modeling and simulation of the dynamic behavior of a pump/pipeline system // Proc. 17th Annual Meeting and Technical Conference of the Western Dredging Association. New Orleans, 1996.
7. Алексенко А.В. Реализация комплексной модели центро-бежного насоса на базе его макромодели // Вестник СумГУ. Тех. науки. 2007. № 1. С. 5–14.
8. Костышин В.С. Моделирование режимов работы центробежных насосов на основе электрогидравлической аналогии. Ивано-Франковск, 2000. 163 с.
9. Garcia D., Stickland L., Liskiewicz G. Dynamical system analysis of unstable flow phenomena in centrifugal blower // Open Engineering. 2015. V. 5. N 1. P. 332–342. doi: 10.1515/eng-2015-0036
10. Berten S., Dupont Ph., Farhat M., Avellan F. Rotor-stator interaction induced pressure fluctuations: CFD and hydroacoustic simulations in the stationary components of a multistage centrifugal pump // Proc. ASME/JSME 2007 5th Joint Fluids Engineering Conference. San Diego, USA, 2007. V. 2. P. 963–970. doi:10.1115/FEDSM2007-37549
11. Сипайлов В.А., Букреев В.Г., Сипайлова Н.Ю. Оптимальное управление установкой электроцентробежного насоса с частотно регулируемым асинхронными приводом // Изв. вузов. Электромеханика. 2009. № 4. С. 66–69.
12. Кириллов А.Л., Якимчук Г.С. Моделирование процесса управления системой перегрузки углеводородных жидких топлив // Автоматика. Автоматизация. Электротехнические комплексы и системы. 2009. № 2(24). С. 5–7.
13. Orlovskis G., Ketners K. Start-up and reverse analysis of induction motor model in pump regime // Power and Electrical Engineering. 2013. V. 31. Р. 117–122.
14. Vasquez H., Parker J.K. A new simplified mathematical model for a switched reluctance motor in a variable speed pumping application // Mechatronics. 2004. V. 14. N 9. Р. 1055–1068. doi: 10.1016/j.mechatronics.2004.04.007
15. Zargari N., Pande M., Paes R. A medium voltage AC drive for oil sands applications // IEEE Canadian Review. 2008. N 57. P. 31–37.
16. Алексеева Ю.А., Коренькова Т.В. Энергетическая эффек-тивность регулируемого насосного агрегата при стабилизации технологического параметра // Вестник КДПУ. 2007. № 3(44). Ч. 2. С. 107–111.
17. Кинчур А.Ф. Моделирование электропривода насосной станции системы водоснабжения // Вестник НТУ ХПИ. 2008. № 30. С. 241–242.
18. Mermoud A. Pump behaviour modelling for use in a general PV simulation software // Proc. 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition. Paris, 2004.
19. Куцик А.С., Лозинский А.О., Кинчур А.Ф. Математическая модель системы «частотно-управляемый электропривод – насос – водопроводная сеть» // Вестник Национального университета «Львовская политехника». Электроэнергетические и электромеханические системы. 2015. № 834. С. 4855.
20. Kiselichnik В., Bodson M. Nonsensor control of centrifugal water pump with asynchronous electric-drive motor based on extended Kalman filter // Russian Electrical Engineering. 2011. V. 82. N 2. Р. 69–75. doi: 10.3103/S1068371211020088
21. Pechenik M., Kiselychnyk O., Buryan S. Experimental research of interactive energy saving controller of water supply pump based on flow rate measurement // Transactions of Kharkiv National Technical University. 2010. N 28. Р. 272–274.
22. Popovich M., Kiselychnyk O., Buryan S. Extremal electromechanical control system of water supply pumps connected in series // Вестник КГУ им. Михаила Остроградского. 2010. № 3–2. С. 37–41.
23. Попович М.Г., Киселичник А.И. Вопросы теории автоматизации многоагрегатного насосных станций на основе принципа пассивности // Техническая электродинамика. 2006. № 5. С. 54–59.
24. Соколовский А.Ф. Контроль режимов насосов в интерактивной электромеханической системе автоматического управления параллельно работающими агрегатами // Вестник ЖДТУ. 2012. №1(60). С. 64–68.
25. Ebrahim O.S., Bard M.A., Algendy A.S., Jain P.K. ANN-based optimal energy control of induction motor drive in pumping applications // Proc. IEEE Transactions on Energy Conversion. 2010. V. 25. N 3. P. 652–660. doi: 10.1109/TEC.2010.2041352
26. Lozynskyi А.О., Kutsyk А.S., Kinchur О.F. The research of efficiency of the use of neuropredictor in the control system of water-supply pump electric drive // Scientific Bulletin of National Mining University. 2017. N 1. P. 93–99.
27. Приймак Б.И., Бурьян С.А., Халимовская А.М. Оценщик производительности центробежной насосной установки на основе нейронной сети // Вестник НТУ ХПИ. 2008. № 30. С. 589–591.
28. Nasser A.A., Nasser M.A., El-Shirbeeny E.H.T., Abdel-Rahman S.M. Modal analysis of a centrifugal pump // Proc. 16th Int. Modal Analysis Conference. Santa Barbara, USA, 1998. V. 1. P. 550–557.
29. Hernandez-Solis A., Carlsson F. Diagnosis of submersible centrifugal pumps: a motor current and power signature approaches // EPE Journal. 2010. V. 20. N 1. Р. 58–64. doi: 10.1080/09398368.2010.11463749
30. Perovic S., Unsworth P.J., Higham E.H. Fuzzy logic system to detect pump faults from motor current spectra // Proc. Industry Applications Conference. Chicago, USA, 2001. V. 1.
Р. 274–280.
31. Мошнориз М.М. Алгоритм работы системы управления группой параллельно работающих насосов станции водоснабжения // Проблемы энергоресурсосбережения в электротехнических системах. 2011. № 1. С. 68–69.
32. Harihara P.P., Parlos A.G. Fault diagnosis of centrifugal pumps using motor electrical signals / In: Centrifugal Pumps. Ed. Papantonis D. InTech, 2012. P. 15–32. doi: 10.5772/26439
33. Kallesoe C.S. Fault Detection and Isolation in Centrifugal Pumps. PhD thesis. Aalborg, Denmark, Department of Control Engineering, Aalborg University, 2005. 211 p.
34. Garcia-Hernandez A., Wilcox M., Moore T. Hydraulic modeling and simulation of pumping systems // Proc. 26th International Pump Users Symposium. Houston, USA, 2010. P. 81–88.
35. Гриценко К.Г., Червяков В.Д. Энергоэффективные методы дискретно-непрерывного управления насосным станциями системы водоснабжения // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. 2005. № 6/2(18). С. 4–8.
36. Gogolyuk P., Lysiak V., Grinberg I. Mathematical modeling of a synchronous motor and centrifugal pump combination in steady state // Proc. IEEE PES Power Systems Conference & Exposition. New York, 2004. V. 3. P. 1444–1448. doi: 10.1109/PSCE.2004.1397473
37. Gogolyuk P., Lysiak V., Grinberg I. Influence of frequency control strategies on induction motor-centrifugal pump unit and its modes // Proc. IEEE Int. Symposium on Industrial Electronics. Cambridge, 2008. V. 3. P. 656–661. doi: 10.1109/ISIE.2008.4676893
38. Лысяк В.Г. Математическое моделирование установившихся режимов системы электроснабжения насосной станции // Техническая электродинамика. 2008. № 2. С. 43–51.
39. Фильц Р.В., Лябук Н.Н. Математическое моделирование явнополюсных синхронных машин. Львов: Свит, 1991. 172 с.
 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License