Энергетические соотношения в силовом канале электропривода центробежных механизмов. Функциональная схема автоматизированного электропривода центробежного механизма

Цель: определение взаимозависимостей параметров электропривода, насоса и трубопровода, на который работает ЦН.

На рисунке 1.2 представлена полная функциональная схема автоматизированного электропривода производственного механизма [70]. Система управления СУ привода, включающая в себя силовую (ССУ) и информационную (ИСУ) составляющие, получает питание от сети с параметрами U_c,I_c,f_c и преобразует их для питания двигателя ЭД в соответствии с режимом работы последнего. Передаточный механизм ПМ служит для преобразования механических параметров на валу ЭД – момента М_В и частоты вращения ω_В и передачи их исполнительному механизму ИМ. В замкнутых системах АЭП сигнал управления формируется при сравнении сигналов задающего устройства (ЗУ) и датчиков обратных связей (ДОС). В конкретных агрегатах могут отсутствовать отдельные элементы схемы.

Центробежные механизмы имеют ряд особенностей. Во - первых, ЦМ, как исполнительный механизм, преобразует механическую мощность, характеризуемую моментом на валу М_В и частотой вращения ω_В, в гидравлическую, которая определяется напором H_ЦМ и подачей Q_ЦМ. Во -вторых, в подавляющем большинстве случаев, рабочее колесо ЦМ сопрягается непосредственно с валом двигателя, без передаточных устройств.

Рисунок 1.2 – Общая функциональная схема автоматизированного электропривода производственного механизма

Это позволяет получить максимальные эксплуатационные показатели. Для изменения напора и подачи на выходе агрегата вместо регулируемого электропривода (или одновременно с ним) используется разного рода гидравлическая и пневматическая запорная аппаратура. Электродвигатель, поскольку нас интересует только возможность регулирования М_В и ω_В, представим одним блоком ЭД. С учетом изложенного, Функциональная схема автоматизированного электропривода центробежного механизма

Рассматриваемая система содержит переменные различного характера – электрические, механические, гидравлические, поэтому для решения задачи воспользуемся диаграммой мощностей, изображенной на рисунке 1.4.

Рисунок 1.3 – Функциональная схема автоматизированного электропривода центробежного механизма

Последовательно рассмотрим составляющие баланса мощностей системы. Электрическая мощность, потребляемая двигателем в режиме, соответствующем полностью открытой задвижке и который назовем базовым режимом работы,

, (1.1)

где Н_d, Q_d, h_d - значения напора, подачи и коэффициента полезного действия агрегата, равного произведению коэффициентов полезного действия насоса, преобразователя и двигателя.Р_ТР - полезная гидравлическая мощность на входе трубопровода;

Рцн - гидравлическая мощность на выходе ЦН;

Рдв - механическая мощность на валу двигателя насоса;

P_np - электрическая мощность, потребляемая двигателем насоса;

Рэ - электрическая мощность, потребляемая из сети электроприводом насоса;

DРгр, DРцн, DРдв , DP_np – потери мощности соответственно в гидравлическом регуляторе, насосе, двигателе и преобразователе.

Структурное моделирование нелинейных систем

Нелинейной системой автоматического управления называется такая система, которая содержит хотя бы одно звено, описываемое нелинейным уравнением. Различаются статические и динамические нелинейности. Первые описываются нелинейными алгебраическими уравнениями, а вторые нелинейными дифференциальными уравнениями. Обобщенную структурную схему нелинейной системы можно представить в виде соединения двух частей: линейной части ЛЧ, описываемой системой линейных обыкновенных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, и нелинейной части НЧ, содержащей нелинейный элемент.