Введение к работе
Лктуалыгость темы. Сонремсннис потребности развивающегося аодно — го хозяйства республики и энергетических ресурсах имеют тенденции, .. постоянному росту. Однако в настоящее время они не могут бить обеспечены только за счет строительства и ввода п эксплуатацию новых энергопыраба — тывающих объектов, требующих к тому же значительных капитальных затрат. Поэтому проблема покрытия потребностей, и энергии за счет се рационального использования, а также разработки современных энергосберегающих технологий в различных отраслях народного хозяйства приобретает особую актуальность.
Насосные установки станций элсктромашиппого орошения являются одними из наиболее энергоемких объектов, потребляющими до 20-2^ % вира—"' Затываемой в Республике Узбекистан электроэнергии. D связи с этим, обес—_ зечеине энергосберегающн режимов их функционирования позволит при іеткой реализации технологического процесса водоподачн экономит), су — цественноо количество электрической энергии.
D настощее время а Республике Узбекистан все большая часть орошаемых іемель отводится под зерновые, кормовые и иные сельскохозяйственные культуры, полив которых целесообразнее осуществлять посредством закрытых оросительных систем, обладащнх по сравнению с открытыми системами несколько лучшими технико—экономическими показателями, а также спо— :обствующнх уменьшению непроизводительных потерь земельных а\ощлдей, >росителыюн воды и обеспечивающих возможность комплексной аптома — -изацин процессов, связанных с поливом.
В этой связи, разработка и исследование энергоресурсосОерегающнх ре—' кнмов функционирования насосных установок, закрытых оросительных :нстем представляет как научно—технический, так и практический интерес.
Как известно, п практике элсктромашиппого орошения регулирование гронзводителыюсти насосных установок закрытых оросительных систем рсуществлкется изменения числа совместно работающих в общую напорную еть насосных агрегатов, комплектуемых нерегулируемым электроприводом, гго приводит к неоправданному перерасходу как водных,, так и энер — етических ресурсов.
Снижение удельных затрат электрической энергии на подачу единицы бъема воды в оросительную сеть и эффективное использование водных ре — урсов может быть достигнуто за счет применения регулируемого электро-ривода. При этом с учетом специфических особенностей функционирования грегатов насосной установки закрытой оросительной системы, обусловлен — :ых взаимным влиянием их режимов друг на друга при совместной работе в
общую напорную сеті, и необходимостью обеспечения одновременного и соразмерного изменения частоты вращения насосои между ступенями поагре — пітного регулирования, целесообразно применять много-двигательный регулируемый электропривод,
Иэпеспшс системи согласованного ираіцешія электрон, я'-одов не отве — чдкгг и полном объеме требованиям, предъявляемым к ;..н:оду насосной установки закритої! оросительной системы. Поэтому разр;:.:лк.і регулируемого многодпнгателышго автоматизированного электропривода с улучшенными техннко — экономическими показателями, обеспечивающего на осноііе оптимального управления им реализацию энергосберегающих режимов функционирования насосной установки, а так;ке исследование вышеуказанных режимов на основе моделирования для виявлення рациональных значений параметров'ее гидросилового оборудования представляет собой актуальную задачу.
СУ>г.ект нссарлопзннп. представляет собой насосную установку закрытой оросительной системи.
Цель и задачи исследований, Целью работы является разработка, модели — рованне и исследование энергосберегающих режимов функционирования насосной установки закрытой оросительной системі,! с гшоюдвнгательнии регулируемым электроприводом.
Для достижения поставленной ноли п работе решаются следующие основные задачи:
разработка'математической модели насосной установки в виде зависимости удельного расхода электрической энергии па подачу единицы объема поди в ороентелыгуго сеть.от конструктивных, технологических и эксплуатационных параметров с учетом налагаемых на режимы ее функционирования ограничений;
оптимизация режимов работы насосной установки по критерию минимума удельных затрат электроэнергии с определением оптимального значения скорости вращения приводных электродвигателей при заданной характеристике напорной сети и исследование на модели посредством ПЭВ[. влияния параметров гидросилового оборудования па энергетические показатели ее функционирования ;
— разработка регулируемого ыногодвигателыюго электропривода
электрической связью асинхронных двигателей по роторной цени, анализ ег
статических режимов и вывод основных электромеханических соотношений ;
— разработка системы автоматического управления "электропривод—на
сосы—напорная сеть" с автономным цифровым электроприводом, построен-
им по принципу ПОДЧ7ШЄШЮГО регулирования, и исследование ее динами — гских слоист
Метоли исследования. О качестве основных методов нсследова», о ра — оте использованы : теория и методы расчета режимов работы цсш-рсЛе-кных асосов при переменной частоте их вращения, методы математического мо — елярования, методы оптимизации, теория автоматического управления, тоо — пя электропривода, теория построения систем подчиненного регулнропания.
Научная новизна дпсоертаяки заключается в следующем :
— предложена математическая модель насосной установки закрытой
росителыюп системы, учитывающая ограничения, наложенные «а режимы
е работы, и впервые исследовано на ПЭВМ влияние параметров гндросн —
.ового оборудования установки на энергетические показатели «v -функ —
гионирования;
— (решепа задача оятима ного управлення насосной установкой по крн —
аряю минимума уделмюго расхода электрической энергии с учетом ограня —
leiiufi, наложенных «а режимы ее функционирования, обеспечивающего ти ~
:окую точность определешія оптнмаліаюго значення спорости вращения
зриводпых электродвигателей;
получены основные электромеханические соотношения многодвнга — гелыюго автоматизированного электропривода с злектрігчоской связью приводных асинхронных двигателей по роторной цепи с улучшенными технико-экономическими показателями, полностью отвечающего требованиям, предъявляемым к электроприводу насосных установок закрытой оросительной системы, и позволяющего обеспечить экономию электрической энергии до 10—12 %, а также .исследованы особенности его .работы в установившемся и переходных режимах;
предложена система автоматического управления "электропривод — насосы— напорная сеть" с-автономным .цифровым электроприводом, построенным по принципу подчиненногоірегу-лрованпя, обеспечивающим стабилизацию скорости вращения приводных электродвигателей, заданной в соответствии с ее оптимальным значением.
Ппа*-тич?ская ценность диссертации,
Предложен многодвигателькый автоматизированный электропривод, обеспечивающий регулирование подачи плавным изменением скорости вращения электродвигателей между ступенями поагрогаткого регулирования производительности установки при улучшенных TOXHHKO —ЭКОНОМИЧЕСКИХ показателях, позволяющий уменьшить удельные затраты электрической энергии до 10—12%.
- б -
Разработанные математическое и программное обеспечения формировав тш графика водопотреблешш орошаемых дождеванием сельскохозяйственных культур могут быть использованы персоналом облетных и районні: производственно — эксплуатационных управлении водного .озяйства при составлении графикой водоподачн насосных станций.
Программные обеспечения и результаты по определению оптимальні: параметров гидросилового оборудования насосной установки могут быч использованы проектно —конструкторскими организациями, а также эксплуатационным персоналом насосных станций при проведении организационно— технических мероприятий по снижению удельных затрат электроэнергии за счет имеющихся резервов до 3%.
Реализация результатов работы.
Работа выполнена в рамках ГНТП ГКНТ РУз в соответствии с задание 2.3.2.1 "Разработка научно-технических основ создания и путей широкої использования эффективных электрических машин и электромашнннк комплексов, основанных на автоматизированном электроприводе для ну» агропронзводства" (N2 гос. регистрации 01.9-1.0002791), контракта № 107 < . ГКНТ РУз на выполнение научно-технического проекта "Разработка ресурсосберегающих моделей функционирования насосных установок создание на их базе опытного образца энергосберегающего электропривода микропроцессорным управлением" (№ гос. регистрации 01.94.0002707, нив. 1 02.95.0001532), а также НИР "Нормы расхода электроэнергии по иасосни станциям Спасской, Ставропольской, Ольпшской управлений сроентелыш систем" (№ гос. регистрации 01.89.003572-1, нив. № 02.90.0024770).
Полученные результаты исследований переданы в.ГКНТ РУз и внедрен на насосных станциях Куйбышевского областного производственного управ лення мелиорации н водного хозяйства Российской Федерации.
Апробация работы. Основные материалы' и результаты исследован» докладывались и обсуждались на республиканских (Ташкент, 1988, 1991, 19Ї гг.), всесоюзных (Ленинград, 1990 г.; Ташкент, 1990, 1991 гг.) и международпь (Ташкент, 1993, 1994 гг.) научно-практических конференциях, а так» научно-теоретической конференции ТашГТУ (Ташкент, 1994 г.).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано і печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введенії пяти глав, заключения, списка литературы из 111 наименований, 3 приложений и содержит 119 страниц основного машинописного текста, 47 рисунков 22 таблицы.
