Халықаралық ғылыми-тәжірибелік конференциясының ЕҢбектері



жүктеу 8.29 Mb.
Pdf просмотр
бет35/81
Дата12.01.2017
өлшемі8.29 Mb.
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   ...   81

                                                                        (4) 

Если регулирование скорости вращения двигателя происходит при условии неизменной мощности 

двигателя,  то 



const

M

105

,

0

P

н

=

=



,  то  подводимое  напряжение  и  частоты  этого  напряжения 

необходимо изменять в соответствии с выражением: 



н

1

н

1

f

f

U

U

=

                                                                        (5) 

А  если  нагрузка  имеет  вентиляторный  характер,  тогда  изменение  напряжении  и  частоты 

необходимо в соответствии с выражением: 



 

208 


2

н

1

н

1

f

f

U

U

=

                                                                         (6) 

Как видно из (4)-(6) закон регулирования (6) можно рассматривать по-разному в зависимости от 

характера  нагрузки  и  от  способа  его  реализации.  Характерной  и принципиальной  особенностью  закона 

частотного  управления  является  непрерывное  регулирование  напряжения  и  следовательно  потока 

двигателя, соответственно изменениям момента нагрузки на валу двигателя. 

Из  выше  названных  законов  частотного  регулирования  скорости  вращения  (6)  будет  основной 

дальнейшей  реализации  систем  автоматического  управления  погружным  асинхронным  электро-

приводом  центробежного  электронасоса.  Структурно-функциональная  схема  преобразователя 

частоты показана на рисунке 1. 

 

 

 



Рисунок 1. Структурно-функциональная схема ПЧ 

 

Все  современные  двухзвенные  преобразователи  частоты  выпус-каемых  западными  фирмами  и 



состоит из следующих элементов [2]: 

- трехфазного мостового выпрямителя (обычно собранного по схеме Ларионова); 

- емкостного фильтра звена постоянного тока (С); 

- трехфазного мостового инвертора на базе IGBT-модулей; 

рассеивающий резистор R

T



 

209


-  схемы  драйверов  (согласующих  схем),  осуществляющих  управление  затворами  IGBT-

транзисторов, защиту и гальваническую развязку силовых и управляющих цепей; 

- вентилятора, управляемого в функции значения температуры радиатора силового модуля; 

- схемы предварительного заряда конденсаторов фильтра, обеспечивающей ограничение тока заряда 

и плавный рост напряжения на конденсаторах при подаче силового напряжения питания (R3, К); 

- датчиков контроля и измерения тока и напряжения в звене постоянного тока (ДТ, ДН); 

- блока питания цепей управления; 

-  схемы  опторазвязки  измерительной  цепи  в  звене  постоянного  тока  от  элементов  схемы  блока 

управления ПЧ. 

Блок управления включает [3]: 

-  DSP-процессор  обработки  сигналов,  который  служит  для  приема  и  обработки  сигналов 

датчиковой  системы,  ШИМ  –  управления  силовыми  транзисторами инвертора,  обеспечения  защиты 

силового  блока,  поддержки  коммуникационных  связей  с  внешними  устройствами  и  пультом 

управления, обеспечения общих функций управления ПЧ; 

- схему ввода/вывода дискретных сигналов связи с элементами электропривода; 

-  схему  аналогового  интерфейса  связи  с  аналоговыми  сигналами  задания  скорости,  с 

устройствами визуального отображения выходной мощности, частоты, скорости и т.д.; 

-  коммуникационный  модуль  для  реализации  обмена  по  интерфейсам  RS485,  USB  с 

устройствами управления, например, с промышленными компьютерами (ПК) или PLC. 

Для 


погружного 

центробежного 

электронасоса 

выбираем 

двухзвенный 

промышленный 

преобразователь частоты ЗАО «Шнейдер электрик» Альтивар, имеющий в своем составе неуправляемый 

выпрямитель  и  автономный  инвертор  напряжения,  выполненных  на IGBT  транзисторах.  Использование 

таких  преобразователей  частоты  повышает  коэффициентов  полезного  действия  (0,98)  и  мощности 

(

99



.

0

cos





), а экономия энергосбережения составляет 35-50% от установленной мощности погружного 

приводного асинхронного двигателя.  

 

Литература 

 

1. Ильииский Н.Ф. Основы электропривода, М.: Изд-во МЭИ, 2003. -221с. 

2.  Белов  М.П.,  Новиков  В.А.,  Рассудов  Л.Н.  Автоматизированный  электропривод  типовых 

производственных механизмов и технологи-ческих комплексов, М.: Академия, 2004. – 576 с. 

3.  Соколовский  Г.Г.  Электроприводы  переменного  тока  с  частотным  регулированием,  М.: 

Академия, 2006. -265с. 

4. Грей Ф. Добыча нефти. –Москва: 2006г. -416 с. 

5.  Ивановский  В.Н.,  Дарищев  В.И.,  Сабиров  А.А.,  Каштанов  В.С.,  Пекин  С.С.  Скважинные 

насосные установки для добычи нефти. – Москва: 2002г. - 824 с. 

6. Лезнов Б.С. Экономия электроэнергии в насосных установках М: Энергоатомиздат, 1991г. -144 с.  

 

 

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧИ СИНТЕЗА НЕФТИ-КАЧАЛКИ 



 

Косболов С.Б., Косболов С.С. 

КазНТУ имени К.И. Сатпаева, г. Алматы, Республика Казахстан 

 

В работе рассмотрены задачи математического модулирования синтеза нефти-качалки на основе 



четырехзвенной  исходной  кинематической  цепи,  возникающие  при  проектировании  любых  плоских 

рычажных механизмов, с заданными законами движения входного и выходных звеньев [1].  

Решение  задачи  основано  на  задании  плоскопараллельного  движения  двух  твердых  тел 

относительно 

третьего 

неподвижного 

с 

использованием 



теории 

Аппроксимационный 

кинематической  геометрии.  Постановка  задач:  пусть  заданы  N  конечноудаленных  положений  двух 

плоскостей Q

1

 и Q



(сечений твердых тел) 

 





i

A

A

Y

X

Q

,

,



1

,    




i



D

D

i

i

Y

X

Q

,

,



2

   




N



,

i

1



,                                              (1) 

 


 

210 


относительно  неподвижной  плоскости  Q.  Жестко  свяжем  с  плоскостями  Q,  Q

1

  и  Q



2

  соответственно 

прямоугольные  системы  координат  OXY,  Axy  и 

y

x

D

i



.  Чтобы  получить  согласованное  движение 

двух подвижных плоскостей Q

1

 и Q



необходимо наложить на них геометрические связи.  

 

 

 



Рисунок 1. Введем взвешенную разность для i -го положения  плоскостей вида 

 



 





N

,

i

,

R

Y

Y

X

X

R

C

B

q

i

i

i

i

B

c

B

c

i

i

i

1

2



2

2

2



2







                                             (2) 

где:  



























1

1



0

0

1



B

B

A

i

i

A

i

i

B

B

y

x

Y

cos

sin

X

sin

cos

Y

X

i

i

 



























1



1

0

0



1

C

C

Di

i

i

Di

i

i

С

С

y

x

Y

cos

sin

X

sin

cos

Y

X

i

i

.                                                 (3) 

Взвешенная разность 

i

q

Δ

 является функцией семи параметров 



A

A

Y

,

X

 

В



В

y

,

x

R



C

C

y

,

x



 (рисунок 

1). Группируя эти параметры по три с общим параметром R, взвешенную разность можно представить в 

трех различных формах. Выражая 

i

q

 через 



A

A

Y

,

X

 и R, получим первую форму в виде 

 

 






N

,

i

,

R

Y

Y

~

X

X

~

q

A

A

A

A

i

i

i

1

2



2

2

1







                                          

(4) 

где 


























1

1



0

0

0



0

1

B



B

i

i

i

i

A

A

y

x

cos

sin

sin

cos

Y

~

X

~

i

i

 





















1

1

0



0

C

C

Di

i

i

Di

i

i

y

x

Y

cos

sin

X

sin

cos

                                                   (5) 

 

Составляя сумму квадратов взвешенной разности для 



N

 положений, имеем 

 

 


2

1

1







N

i

qi

S

                                                                       (6) 

Необходимые условия минимуму суммы по переменным 

A

A

Y

,

X

 и 


R

 

0





A

X

S

,          

0







A

Y

S

,              

0







R

S

                                          (7) 



 

211


сводятся к системе линейных уравнений 

 

,



R

Y

~

R

X

~

R

H

Y

X

N

Y

~

X

~

Y

~

Y

~

Y

~

X

~

X

~

Y

~

X

~

X

~

N

i

A

N

i

A

A

N

i

A

A

A

A

N

i

A

N

i

A

N

i

A

N

i

A

N

i

A

A

N

i

A

N

i

A

A

N

i

A

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

i

























































1

2

1



2

1

2



1

1

1



1

1

2



1

1

1



1

2

2



1

                                  (8) 

где   

2

2



2

i

i

i

A

A

A

Y

~

X

~

R



 

 

Система (8) позволяет определить неизвестные 



A

A

Y

,

X

 и 


R

 при заданных значениях переменных 



C

C

B

B

y

,

x

,

y

,

x



, т.е. описывает некоторое соответствие между точками 

,

C

,

B

 и 


A

 плоскостей 



,

Q

,

Q

2

1

 и 


Решение этой системы уравнений по правилу Крамера может быть записано в виде 

 

 





1

1

1



1

H

,

Y

,

X

,

A

,

A

D

D

D

D

H

Y

X

A

A

 при 



0

1



D

                                                 (9) 

откуда 





.

H

Y

X

R

A

A

2

1



1

2

2



2



 

Выражая 



i

q

Δ

 через 


B

B

y

,

x

 и R получим вторую форму в виде 

 



 





N

,

i

,

R

B

y

i

B

Y

~

B

x

i

B

X

~

i

q

1

2



2

2

2







                                            (10) 

где 





























1

1



0

0

0



0

1

A



D

A

D

i

i

i

i

B

B

Y

Y

X

X

cos

sin

sin

cos

Y

X

i

i

i

i

+































1

1

0



0

0

0



C

C

i

i

i

i

i

i

i

i

y

x

cos

sin

sin

cos

 

 



Аналогично условия минимума суммы по переменным 

B

B

y

,

x

 и  

 

0

0



0









R

S

,

B

y

S

,

B

x

S

                                                 (11) 

 

сводятся к системе линейных уравнений относительно искомых параметров 



B

B

y

,

x

.  

Выражая 

i

q

Δ

 через 


C

C

y

,

x



 и  , получим третью форму в виде 

 





N

i

R

C

y

i

C

Y

C

x

i

C

X

i

q

,

1



,

2

2



~

2

~



3











                                    (12) 

где 

 



























1



1

0

0



0

0

1



i

i

i

i

D

A

D

A

i

i

i

i

C

C

Y

Y

X

X

cos

sin

sin

cos

Y

~

X

~

+





























1

1



0

0

0



0

B

B

i

i

i

i

i

i

i

i

y

x

cos

sin

sin

cos

 



Условия минимума суммы по переменным 

C

C

y

,

x



 и   

.

R

S

,

c

y

S

,

c

x

S

0

0



0









                                                        (13) 

сводятся к системе линейных уравнений относительно искомых параметров 



C

C

y

,

x





 

212 


На основе выше приведенной теории рассмотрим задачи синтеза направляющего шестизвенного 

механизма станка – качалки для добычи нефти [2,3,4]. Пусть задана траектория шатунной точки Р в 

виде  прямой  параллельной  к  оси  Y.  Входное  звено  совершает  полной  оборот  вокруг  точки  А 

(кривошип).  Начало  неподвижной  системы  координат  OXYZ  совместим  с  началом  отрезка  α-α 

(рисунок 2). 

В  начале  синтеза  шестизвенного  механизма  задаемся  длинами  звеньев  FEP  и  проводим  анализ 

положений звена EP. Для этого разбиваем отрезок α-α на N = 11 равных частей. Определим текущие 

координаты точки Р

 

( )


0

X

j

P

=



 

 


n

j

Y

Y

j

P

5

0



; (



N

j

,

1



 



Для определения параметров ИКЦ АВСР используем целевую функцию в виде 

 

 





 




2

1



1

2

1



1

1

,



,

,

,



,

,

,



,

,

,









N



i

CP

BC

AB

A

A

i

q

N

i

C

C

B

B

A

A

i

q

l

l

l

Y

X

y

x

R

y

x

Y

X

S

 



α 





Е 



α 



А 



φ









l





l



l



l



φ

 

 



Рисунок 2. Вторая целевая функция определяет искомые параметры модификации  

ИКЦ DCP который имеет вид 

 

 




 




2

1



2

2

1



2

2

,



,

,

,



,

,

,









N



i

CP

CD

D

D

i

q

N

i

C

C

D

D

i

q

l

l

Y

X

y

x

R

Y

X

S

 



В обеих случаях использованы алгоритм минимизации целевой функции S

В  итоге  получены  следующие  параметры  синтезированного  механизма  и  было  определено  значение 

глобального минимума S = 0,0182331. 

 

L

AB

 = 0,421; l



BC

 = 1,051; l



CE

 = 0,85;  l



CP

 = 1,507; l



EF

 = 1;  l



CD

 = 0,5; 



x

F

 = 1,2; y



F

 = 1,04;  X



A

 = 0,45;  Y



A

 = 1. 


 

При  проведении  анализа  на  точность  воспроизведения  заданной  траектории  точки  Р  шатуна 

получено,  что  максимальное  среднеквадратическое  координатное  отклонение  шестизвенного 

механизма равно 



0281

,

0

Δ

max

=



 



жүктеу 8.29 Mb.

Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   31   32   33   34   35   36   37   38   ...   81




©emirb.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет