Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом



Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом
Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом
Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом
Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом
Способ определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом

 


Владельцы патента RU 2610909:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при учете и контроле потребления воды и других текучих сред. Измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора, вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора, по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя, с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса, с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса. Определяют гидравлическую мощность насоса. По значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки. Технический результат заключается в повышении точности определения расхода жидкости центробежных насосов с асинхронными двигателями.

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при учете и контроле потребления воды и других текучих сред.

Известен способ определения расхода тепла в тепловой сети, содержащей центробежные электронасосы (патент RU 2022235, МПК G01F 9/00, опубл. 30.10.1994). Сущность изобретения: для повышения точности и упрощения измерения расхода тепла измеряют одновременно активную мощность, потребляемую электродвигателем привода насоса, давление на нагнетании и всасе насоса, температуру теплоносителя на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, вычисляют мощность, действующую на валу насоса, и давление на нагнетании, развиваемое собственно насосом, определяют расчетный коэффициент подачи путем давления на мощность и вычитания результата из постоянного числа, равного отношению давления к мощности при нулевой подаче, строят характеристику, отражающую зависимость расчетного коэффициента от подачи, и по ней определяют производительность насоса и умножают на разность температур в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения количества текучей среды (патент RU 2108549, МПК G01F 15/07, опубл. 10.04.1998), где измеряют количество электроэнергии А, потребленное электродвигателем привода насоса, имеющего линейную характеристику зависимости потребляемой мощности от подачи N=f(Q), за время Т. Количество V перекачанной воды определяют из математического выражения V=K1Aн - К, где Ан=η⋅A, K1=(Q2-Q1)/N2-N1; K2=(Q2-Q1)/(N2-N1)-Q1; Q1, Nb Q2, N2 - координаты двух точек, взятых на границах зоны работы насоса, на его линейной характеристике, η - КПД электродвигателя.

Недостатками известных способов является невысокая точность определения расхода при изменении скорости вращения ротора асинхронного двигателя, а также необходимость определения КПД электродвигателя и использование линейной характеристики зависимости потребляемой мощности от подачи, что в свою очередь ограничивает применение известных способов.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения расхода жидкости центробежных насосов с асинхронными двигателями.

Данный технический результат достигается тем, что измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора, вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора, по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя, с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса, с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса, определяют гидравлическую мощность насоса, по значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки.

Сущность технического решения поясняется формулами (1-10).

Двухфазные значения токов и напряжений определяются по формулам преобразования [Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007 г. - 272 с.] (1-2):

где, u[i]А(B,C) - фазные значения напряжения статора асинхронного двигателя, В;

i[i]А(B,C) - фазные значения токов статора асинхронного двигателя;

u[']Sα(β) - составляющая напряжения статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В;

i[i]Sα(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А.

Оцениваемые значения тока статора определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат для статорной обмотки, при этом уравнение по второму закону Кирхгоффа дополняется усиленной разницей (невязкой) между измеренными (i[i]Sα(β)) и оцененными значениями токами статора:

Оцениваемые значения тока статора асинхронного двигателя одной составляющей определяются по формуле (3) в операторном виде (р - оператор дифференцирования) на каждом i-м шаге:

где u[i]Sα(β) - составляющая напряжения статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В;

i[i]Sα(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А;

- составляющая потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), Вб;

kLIs - коэффициент усиления невязок тока, Ом;

kR - безразмерный параметр асинхронного двигателя, о.е.;

RS - сопротивление статора асинхронного двигателя, Ом;

TS - постоянная времени статора асинхронного двигателя, с.

Оцениваемые значения невязок (разниц между реальным и оцененным значением) тока статора одной составляющей определяются по формуле (4):

где, i[i]Sα(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А;

- оцениваемое значение тока статора асинхронного двигателя, А.

Оцениваемые значения потокосцепления ротора одной составляющей определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле в операторном виде (5):

где р - оператор дифференцирования, с-1,

- угловая скорость ротора (оцененное значение), рад/с,

- составляющая тока статора асинхронного двигателя (оцененное значение), А;

- составляющая потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), Вб;

рр - число пар полюсов асинхронного двигателя;

RR - сопротивление ротора асинхронного двигателя, Ом;

TR - постоянная времени ротора асинхронного двигателя, с.

Оцениваемые значения электромагнитного момента определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле (6):

где , - составляющие потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененные значения), Вб;

, - составляющие тока статора асинхронного двигателя (оцененные значения), А;

kR - безразмерный параметр асинхронного двигателя, о.е.;

рр - число пар полюсов.

Оцениваемые значения момента нагрузки насоса определяются по формуле (7) через потокосцепления ротора двигателя и «невязки» проекций токов статора:

где KTmp - коэффициент усиления момента, о.е.,

kR - безразмерный параметр асинхронного двигателя, о.е.;

, - составляющие потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененные значения), Вб;

, - составляющие невязок тока статора асинхронного двигателя (оцененные значения), А.

Оцениваемые значения угловой скорости ротора определяются по формуле (8) в операторном виде:

где р - оператор дифференцирования, с-1;

J - момент инерции механизма, кг⋅м2;

- электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм;

- момент нагрузки насоса, Нм.

Гидравлическая мощность насоса определяется по формуле (9) как произведение скорости вращения вала насоса на момент сопротивления насоса:

где Т0 - момент трения, Нм;

- угловая скорость ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), рад/с;

- момент нагрузки насоса, Нм.

Одновременно гидравлическая мощность насоса определяется как произведение давления нагнетаемого насосом РСР и подачей насоса .

Давление насоса РСР определяется через параметры напорной характеристики насоса, плотность жидкости (ρr) и угловую скорость вала насоса , и относительный расход насоса (q[i]r):

Расход жидкости насоса определяется по формуле (10)

где ρr - плотность жидкости, кг/м3;

ωпот - номинальная угловая скорость насоса, рад/с;

С0, C1 - параметры напорной характеристики насоса;

- гидравлическая мощность насоса, Вт;

- относительный расход насоса, м3/с;

- угловая скорость ротора асинхронного двигателя (угловую скорость вала насоса), рад/с.

В проведенных экспериментах на насосе К8-18 с асинхронным двигателем АД80М2 погрешность определения расхода уменьшилась на 4-5%.

Таким образом, заявленный способ позволяет повысить точность определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.

Способ определения количества текучей среды, перекачиваемой насосом, отличающийся тем, что проводят измерение мгновенных величин токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразование трехфазных значений токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определение оцененных составляющих тока статора, вычисление разницы между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих тока статора, вычисление оцененных значений составляющих потокосцеплений ротора, вычисление электромагнитного момента асинхронного двигателя по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора, вычисление момента нагрузки центробежного насоса с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора, вычисление текущей угловой скорости вращения рабочего колеса центробежного насоса с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса, вычисление гидравлической мощности насоса, вычисление действительного расхода насосной установки, по значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспорта, в частности к системам контроля расхода горюче-смазочных материалов. Система контроля горюче-смазочных материалов содержит датчик оборотов, навигационный модуль, первый и второй архивы и сервер-счетчик.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к авиаприборостроению и может быть использовано для управления заправкой самолета топливом на земле, измерения массового запаса топлива на самолете в полете, управления поперечной центровкой самолета по топливу и формирования сигнала о резервном остатке топлива.

Изобретение относится к области военных гусеничных машин, в частности к устройствам измерения расхода топлива в топливных системах силовых установок военных гусеничных машин (ВГМ).
Наверх