Автоматический контроль подачи насосной установки
Авторы: Букреев А.А., Оголобченко А.С.
Источник: Автоматизация технологических объектов и процессов. Поиск молодых. Сборник научных трудов 1-й Всеукраинской научно-технической конференции аспирантов и студентов в г. Донецке 15-16 мая 2001 г. – Донецк, ДонНТУ, 2001 – 250 с.
Одним из основных параметров контроля при автоматизации насосных установок является подача насоса. Опыт применения различных расходомеров (переменного перепада давления, электромагнитных и ультразвуковых) в условиях гидрошахт на высоконапорных насосных установках типа ЦНСГ 850х960, перекачивающих загрязненную воду под большим давлением, показал низкую надежность датчиков, значительную погрешность измерения, сложность и громоздкость конструкций, а также необходимость постоянного обслуживания [1]. Автоматический контроль подачи таких установок предлагается осуществлять косвенным способом – с использованием известной из теории центробежных насосов функциональной зависимости подачи Q от величины активной мощности Ра, потребляемой приводным электродвигателем, и давления воды p на нагнетании насоса:
Для получения математического выражения зависимости (1) использованы экспериментальные данные промышленных исследований системы энергетического водоснабжения забоев гидрошахты "Красноармейская" ГХК "Добропольеуголь" (см. таблицу) [1].
В результате обработки экспериментальных данных на ЭВМ, с использованием программы АСНИ, получена искомая зависимость вида:
Q=a0-a1·p-a2·Pa+a3·p·Pa (2)
где a0=1,15; a1=9,6·10-7; а2=1,3·10-6; а3=1,63·10-12, [p] = Па; [Pa] = Вт; [Q] = м3/с.
Зависимость (2) справедлива в диапазоне изменения р от 1,25·106 до 0,85·106 Па и Ра от 2,7105 до 4,7105 Вт (на одно рабочее колесо), что соответствует рабочему диапазону эксплуатации насосов типа ЦНСГ 850х960 в системах энергетического водоснабжения забоев гидрошахт.
Таблица – Экспериментальные данные параметров насосного агрегата типа ЦНСГ 850х960
Анализ остатков показал, что при регрессии были использованы однородные экспериментальные данные, т.е. для всех наблюдений было выполнено неравенство:
|Si|<3,
где Si – величина i-го нормального отклонения.
Проверка гипотезы о нормальности распределения остатков
проводилась по асимметрии и эксцессу. Полученное значение χ2 критерия χ2=0,5 меньше табличного χт2=5,99, что подтверждает гипотезу о нормальности распределения.
Для оценки значимости полученных коэффициентов уравнения (2) использовался t-критерий Стьюдента. При этом получено расчетное значение t=17,64, что значительно больше табличного tp=3,55. Следовательно, можно утверждать, что все коэффициенты значимы.
Кроме того, с помощью анализа остатков установлена адекватность модели экспериментальным данным. При этом погрешность аппроксимации составила 4,5%.
Параметры Ра и p могут быть измерены надежными в эксплуатации техническими средствами, которыми оснащаются автоматизированные насосные установки, например, преобразователями активной мощности типа Е859 и манометрами типа МП-Э4-В2. К.п.д. в рабочем диапазоне насосов энергетического водоснабжения гидрошахт изменяется не линейно от 0,2 до 0,85 и техническими средствами не измеряется. Величина η учтена числовыми значениями коэффициентов в математической зависимости (2).
Общая погрешность вычисления Q с учетом погрешностей измерения р и Ра составляет 5,5%, что вполне приемлемо для условий эксплуатации насосов на гидрошахтах. Однако следует иметь в виду, что зависимость (2) получена для новых насосов. При износе насоса более чем на 30% возможно значительное увеличение погрешности измерения подачи. Поэтому необходимо периодически, примерно через 1500 часов работы насоса, осуществлять контрольные проверки технического состояния насоса.
Предлагаемый способ контроля может быть реализован устройством, структурная схема которого приведена на рисунке.
Рисунок 1 – Структурная схема устройства контроля подачи
На рисунке обозначено: 1 – насосный агрегат; 2 – датчик активной мощности, потребляемой приводным электродвигателем насоса; 3 – датчик давления; 4,8,10 – задатчики числовых значений коэффициентов; 5,9 – умножители; 6 – сумматор; 7 – индикатор.
Перечень ссылок
- Оголобченко А.С. Система автоматизированного управления энергетическим водоснабжением забоев гидрошахты. Дис. канд. тех. наук. – Днепропетровск , 1993. – 351 с.