Имитационное моделирование асинхронного частотно-регулируемого электропривода с учетом влияния гидравлической нагрузки центробежного насоса

В статье рассматривается построение имитационной модели  электротехнического комплекса, включающего асинхронный электродвигатель с частотным регулированием, приводящим в движение центробежный насос. Станции перекачки жидкости на основе центробежных насосов с асинхронными электроприводами, управляемыми преобразователями частоты, широко применяются, что обусловливает актуальность работы. Получение динамических характеристик данных приводов дает возможность понять взаимосвязь распределения энергии, а также согласовать режимы работы его основных частей. С этой целью была разработана имитационная модель электропривода станции перекачки жидкости. Данная имитационная модель использовалась для проведения численных экспериментов системы, включающей в себя силовой канал электропривода, гидравлическую подсистему, а также систему управления. В качестве среды для моделирования использовался программный продукт Simintech. В работе получены переходные процессы координат электропривода при воздействии как со стороны гидравлической нагрузки, так и со стороны электропитания. Показано влияние гидравлического сопротивления напорного трубопровода и статического противодавления на механическую характеристику момента сопротивления электропривода в целом. Рассмотренный подход расчета характеристик позволяет оценить взаимовлияние координат различной физической природы установок центробежных насосов с асинхронным частотно-регулируемым электродвигателем друг на друга.

1. Лезнов Б. С., Лезнов Б. С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках. Москва: Энергоатомиздат, 2006. 359 с. ISBN 5-283-00806-1. EDN QNMGHF.

2. Букреев В. Г., Шандарова Е. Б., Быстров Е. А. [и др.]. Верификация модели прототипа асинхронного электропривода специального насосного агрегата // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 2 (55). С. 25–31. DOI: 10.18503/2311-8318-2022-2(55)-25-31. EDN GYMNRA.

3. Гаврилов Д. П., Барабанов В. Г. Разработка и исследование системы управления насосной установкой // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение. 2017. Т. 17, № 2. С. 11–19. DOI: 10.14529/engin170202. EDN YTPHWR.

4. Tecle S. I., Ziuzev A. M., Kostylev A. V. Improving sucker rod pump efficiency using frequency controlled induction motor // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2022. Vol. 333, no. 11. P. 140–148. DOI: 10.18799/24131830/2022/11/3955. EDN EFKAYN.

5. Браславский И. Я., Ишматов З. Ш., Поляков В. Н. Энергосберегающий асинхронный электропривод / под ред. И. Я. Браславского. Москва: Academia, 2004. 248 c. ISBN 5-76951704-2. EDN QMIONV.

6. Коржев А. А., Толстикова М. В., Ватлина А. М. Моделирование динамических процессов в системе электропривода пульпонасоса при переменной концентрации перекачиваемой жидкости // Горное оборудование и электромеханика. 2023. № 2 (166). С. 12–19. DOI: 10.26730/1816-4528-2023-2-12-19. EDN SSLZTR.

7. Ильинский Н. Ф., Москаленко В. В. Электропривод: энерго- и ресурсосбережение. Москва: Издат. центр Академия, 2008. 553 с.

8. Еловик В. Л., Войтов И. В., Седлухо Ю. П. Расчет и анализ режимов работы центробежных насосов с частотно-регулируемым электроприводом: моногр. Минск: Изд-во БГТУ, 2022. 110 с. ISBN 978-985-897-023-9. EDN NXDWTG.

9. Levi E. General method of magnetising flux saturation modelling in d-q axis models of double-cage induction machines // IEE Proceedings – Electric Power Applications. 1997. Vol. 144, Issue 2. P. 101–109. DOI: 10.1049/ip-epa:19970781.

10. Герман-Галкин С. Г. Matlab & Simulink. Проектирование мехатронных систем на ПК. Санкт-Петербург: Корона. Век, 2011. 368 с. ISBN 978-5-7931-0884-3.

11. Karassic I. J., Messina J. P., Cooper P., Heald C. C. Pump Handbook. 3rd ed. McGRAW-HILL New, 2001. 1790 p. ISBN 0-07- 034032-3.

12. Хабаров С. П., Шилкина М. Л. Основы моделирования технических систем. Среда Simintech. Санкт-Петербург: Лань, 2019. 120 с. ISBN 978-5-8114-3526-5. EDN NTKPGG.