Керування режимами електрогідравлічного комплексу на підставі системного підходу

  • І. І. Яремак Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ https://orcid.org/0000-0002-0698-0367
  • В. С. Костишин Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ https://orcid.org/0000-0001-8606-3931
Ключові слова: електродвигун; відцентровий насос; струм збудження; напруга; витрата; магістральний нафтопровід

Анотація

Розроблено закони координатно-параметричного поліоптимального керування перехідними та усталеними режимами експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. За допомогою системного підходу магістральний нафтопровід представлено як складний ієрархічний електрогідравлічний комплекс, який містить електричну та гідравлічну підсистеми. Поєднано поліоптимальне керування усталеними та динамічними режимами роботи ієрархічної електрогідравлічної системи. Встановлено, що режими роботи нафтоперекачувальних станцій України відрізняються від номінальних і потребують розроблення та реалізації алгоритмів оптимального керування. Визначено критерії глобальної оптимізації верхнього рівня та локальної оптимізації нижнього рівня ієрархічної системи експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. Встановлено, що ці критерії взаємозв'язані та мають суперечливий характер. Розроблено закони дискретно-неперервного керування збудженням синхронного електродвигуна. За допомогою регулятора змінної структури реалізовано алгоритми координатно-параметричного поліоптимального керування, що дало змогу підвищити стійкість та ефективність роботи електродвигуна та насоса з одночасним збереженням необхідної якості електропостачання та нафтоперекачування. Вимоги до характеристик регулятора сформовано на підставі отриманих законів керування. Вперше виконано комплексне дослідження роботи ієрархічної електрогідравлічної системи, що дало змогу поєднати закони поліоптимального керування усталеними та динамічними режимами електроприводних насосних агрегатів. Розроблено функціональну схему автоматичного регулятора для реалізації координатно-параметричного керування режимами експлуатаційної ділянки магістрального нафтопроводу. Розв'язок оптимізаційної задачі керування перехідними режимами електрогідравлічного комплексу дає змогу за незначного збільшення часу перехідного процесу досягти розширення результуючої області стійкості насосного агрегату. Підвищення стійкості зумовлено реалізацією алгоритмів локально-оптимального керування, вибір яких здійснюється за допомогою запропонованого координатно-параметричного керування.

Біографії авторів

І. І. Яремак, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ

канд. техн. наук, доцент, кафедра електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

В. С. Костишин, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Посилання

Bin, Wu, & Mehdi, Narimani. (2016). High‐Power Converters and AC Drives, Secound Edition, 447 p. https://doi.org/10.1002/9781119156079

Gasiyarov, V. R., Maklakov, A. S., Voronin, S. S., & Maklakova, E. A. (2015). Automatic Control System of Speed of Synchronous Motor. Procedia Engineering, International Conference on Industrial Engineering (ICIE–2015), 129, 57–62. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.008

Khomenko, V. I., Nizimov, V. B., & Kolychev, S. V. (2015). Stability increasing of the synchronous machine by improvement of the excitation system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 1, no. 8(73), 31–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.36498

Kostyshyn, V. S., & Yaremak, I. I. (2017). Mathematical model of reliability and efficiency of pumping unit of an oil pumping station. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 5(161), 62–68.

Kril, S. (2015). Automatic pressure control system on ops with actuator with variable full stroke time. Visnyk Natsionalnoho Tekhnichnoho Universytet Ukrainy "Kyivskyi Politekhnichnyi Instytut Imeni Ihoria Sikorskoho" (Visnyk NTUU "KPI"). Informatyka, Upravlinnia ta Obchysliuvalna Tekhnika, 62, 71–78. [In Ukrainian].

Luo, Y., Yuan, S., Sun, N., & Guo, Y. (2015). Energy-saving control model of inverter for centrifugal pump systems. Advances in Mechanical Engineering, 7(7), 1–12. https://doi.org/10.1177/1687814015589491

Pivnyak, G. G., Zhezhelenko, I. V., Papaika, Y. A., & Nesen, L. I. (2016). Transients in Electric Power Supply Systems. Switzerland, Trans Tech Publications Ltd, (5th ed. add. and revised), 392 p.

Rangaiah, G. P. (2009). Multi-Objective Optimization: Techniques and Applications in Chemical Engineering. Vol. 1. Singapore, World Scientific, 435 p.

Rutkovsky, V. Yu., Zemlyakov, S. D., Sukhanov, V. M., & Glumov, V. M. (2003). Some new directions in development of the theory and application of the adaptive coordinate-parametric control. Probl. Upravlen., 2, 2–10. [In Russian].

Serediuk, M., Grygorskyi, S. (2016). The patterns of change in volume flow of oil pipeline in the processes of startups of pumping units. International scientific journal, 11(21), Vol. 1, 96–101.

Yaremak, I., & Kostyshyn, V. (2018). Multi-objective optimization of steady operating modes of electric oil pumping station. Scientific journal "Transactions of Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University", 1(108), 15–21. https://doi.org/10.30929/1995-0519.2018.1.15-21

Zhifeng, L., Peng, W., Dazhuan, W., & Leqin, W. (2011). Experimental and numerical study of transient flow in a centrifugal pump during startup. Journal of mechanical science and technology, 25(3), 749–757. https://doi.org/10.1007/s12206-011-0107-7

Опубліковано
2020-06-04
Як цитувати
Яремак, І. І., & Костишин, В. С. (2020). Керування режимами електрогідравлічного комплексу на підставі системного підходу. Науковий вісник НЛТУ України, 30(3), 83-88. https://doi.org/10.36930/40300314
Розділ
Технологія та устаткування