Модель системи автоматичного керування компресорною установкою з стабілізацією тиску у повітряній магістралі

I. Маринич, О. Сердюк
Отримано 01.06.2021, Доопрацьовано 15.10.2021, Прийнято 19.11.2021, Опубліковано 17.12.2021
Анотація

Метою даної роботи є розробка математичної моделі компресорної установки, яка включає в себе основі елементи системи: компресор, електродвигун та ресивер, що забезпечує стабілізацію тиску у повітряній магістралі та зниження енергоспоживання. У роботі використано методи теорії автоматичного керування для вибору і обґрунтування структури математичної моделі об’єкту керування, методи імітаційного і комп’ютерного моделювання, комп’ютерні інформаційні та програмні технології для підвищення якості керування об’єктом. У роботі пропонується застосування допоміжних бібліотек MATLAB/Simulink, таких як SimPowerSystems та SimMechanics для побудови комбінованої моделі компресорної установки та створення на її основи системи візуалізації, яка дозволяє аналізувати різні режими роботи системи за допомогою зміни керуючих параметрів і графічного відображення результатів у режимі реального часу. Практична значимість полягає у доцільності застосування пакету MATLAB/Simulink разом з бібліотекою SimPowerSystems для створення комбінованих моделей. Розроблена система керування та візуалізації дозволяє проводити моделювання різних режимів роботи системи шляхом зміни основних параметрів та одночасно візуально аналізувати отримані результати. Тому розроблена SCADA система може використовуватись при розробці та налаштуванні реальних систем. На основі отриманих математичних моделей окремих складових, була складена загальна модель системи автоматичного керування компресорною установкою та промодельовано два режима роботи при прямому та плавному керуванні електродвигуном. Результати моделювання дозволили підтвердити припущення, що поступово збільшення тиску повітря після компресора відповідно до зростання тиску повітря у ресивері, то компресор не буде весь час працювати на максимальних обертах, а отже і не буде працювати на максимальній потужності і не буде витрачати зайву енергію. Тому можна зробити висновок що плавне управління оборотами електродвигуна можна застосовувати для зниження витрати електроенергії, що витрачається двигуном компресора, при цьому час досягнення потрібного рівня тиску в ресивері практично не змінюється.

Ключові слова:
візуалізація; компресор; моделювання; ресивер; стабілізація; система керування; scada

Взято з Том 19, № 2, 2021

Сторінки 64–70

Використані джерела ЦИТУВАТИ
  1. Бондаренко Г. А., Кирик Г. В. Компресорні станції: підручник, Суми, СумДУ, 2016. – 385 с.
  2. Бондаренко Г. А., Жарков П. Е. Винтовые компрессоры в системах обеспечения сжатым воздухом. Сумы : Изд-во СумГУ, 2003. – 134 с.
  3. Ковалів Є. О. Оптимальне керування роботою багатоцехових компресорних станцій з різними типами приводів: дис. канд. техн. наук по спец. 05.13.07, Івано-Франківськ, Івано-Франківський НТУ нафти і газу, 2005. – 137 с.
  4. Молодцов В. В. Обоснование и обеспечение энергосберегающих параметров и режимов работы рудничных компрессорных установок.: дис. канд. техн. наук по спец. 05.05.06, Екатеринбург, Уральский гос. гор. ун-т., 2008.- 140 с.
  5. Рутковский Ю. А., Рутковский А. Ю. Пневмоэнергетические системы промышленных предприятий: учеб. пособие. Алчевск, Изд-во ДонГТУ, 2008. – 517 с.
  6. Воронецкий А. В. Современные центробежные компрессоры, М.: Изд-во «Премиум Инжиниринг», 2007. – 140 с.
  7. Нейдорф Р.А., Соловей Н. С. Теория автоматического управления в технологических системах: учебное пособие. Ухта: Институт управления, информации и бизнеса, 2005. –212 с.
  8. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MatLab, SimPowerSystems и Simulink. М.: ДМК Пресс, 2008. – 288 с.
  9. Рушкин Е. И., Семѐнов А. С. Анализ энергоэффективности системы электропривода центробежного насоса при помощи моделирования в программе MatLab // Современные наукоемкие технологии. М., 2013, № 8. – С. 341-342.
  10. Изучение и составление математической модели ресивера воздуха [Електронний ресурс]:Режим доступу: https://vunivere.ru/work13354?screenshots=1
  11. Обоснование и обеспечение энергосберегающих параметров и режимов работы рудничных компрессорных установок воздуха [Електронний ресурс]: Режим доступу: http://tekhnosfera.com/obosnovanie-i-obespechenie-energosberegayuschih-parametrov-i-rezhimov-raboty-rudnichnyh-kompressornyh-ustanovok
Marynych, I., & Serdyuk, O. (2021). Model of compressor unit automated control system, taking into account stabilization of pressure in air line. Journal of Kryvyi Rih National University, 19(2), 64-70. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2021-1-53-64-70
uk