Model of compressor unit automated control system, taking into account stabilization of pressure in air line

I. Marynych, O. Serdyuk
Received 01.06.2021, Revised 15.10.2021, Accepted 19.11.2021, Published 17.12.2021
Abstract

Purpose of the work is to develop a compressor unit mathematical model, which includes system elements: compressor, electric motor and receiver, which stabilizes the pressure in the air line and reduces energy consumption. In the paper methods of automatic control theory to select and substantiate the structure of control object mathematical model, methods of simulation and computer modeling, computer information and software technologies to improve the quality of object control are used. The paper proposes the use of auxiliary libraries MATLAB / Simulink, such as SimPowerSystems and SimMechanics to build a combined model of compressor installation and create a visualization system based on it, which allows you to analyze different system modes by changing control parameters and graphical display of results in real time. Practical significance lies in the feasibility of using the MATLAB / Simulink package together with the SimPowerSystems library to create combined models. The developed control and visualization system allows modeling of different operating modes of the system by changing the main parameters and at the same time visually analyze the results. Therefore, the developed SCADA system can be used in the development and configuration of real systems. Based on the obtained individual components mathematical models, a general model of automatic control system of the compressor unit was compiled and two modes of operation with direct and smooth control of the electric motor were modeled. The simulation results confirmed the assumption that a gradual increase in air pressure after the compressor in accordance with the increase in air pressure in the receiver, the compressor will not work at maximum speed, and therefore will not work at maximum power and will not expend excess energy. Therefore, it can be concluded that the smooth motor speed control can be used to reduce the consumption of electricity consumed by compressor motor, while the time to achieve the desired pressure level in the receiver does not change.

Keywords:
visualization; compressor; modeling; receiver; control system; pressure stabilization; scada

Retrieved from Vol. 19, No. 2, 2021

Pages 64–70

References Suggested citation
  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
en