Технічні науки /12. Автоматизовані системи управління на виробництві

Краснодед А. I.

Донецький національний технічний університет, Україна

Дослідження режимів роботи та удосконалення САУ водонапірного вузла Мушкетівський м. Донецьк

Завданням водопостачання є безперебійне постачання якісної води споживачам за умови здійснення найбільшої зручності користування водою, при найменшій її вартості і заданої надійності експлуатації системи водопостачання.

У данiй роботi постає задача розробки нової та більш ефективної САУ водопостачання Мушкетівського водонапірного вузла.

Розглянемо Мушкетівський водонапірний вузол як об'єкт управління.

Вузол розташований в Будьонівському районі, по вул. Волховстроя, 3а на території шахти «Мушкетівська-Вертикальна». Введено в експлуатацію в 1978 р. Проектна продуктивність 240 тис. м³/добу., Фактична продуктивність 60 - 68 тис. м³/добу., Відмітка поверхні землі на території вузла 200 м.

Водопровідний вузол подає воду споживачам Калінінського, Будьонівського, Пролетарського та східній частині Ленінського району.

На території вузла розташовані:

– резервуари чистої води з камерами перемикань (баки-накопичувачі) обсягом 10000 м³ - 3 шт .;

– насосна станція: насоси Д 2000-100 - 4 шт. (продуктивність 2000 м³/год, напір 100 м вод. ст.), автоматичний перетворювач частоти обертання насоса потужністю 800 кВт;

– допоміжні будівлі і технологічні комунікації.

Задані параметри системи:

– Q_вх - швидкість надходження води в баки, 1300 м³/год;

– Q_max - споживання води на місяць, 465 000 м³;

– P_труб - вихідний тиск в трубопроводі до споживачів, 560 кПа;

– d_труб - 400 мм.

Рис. 1 – Технологічна схема Мушкетiвського водонапiрного вузла

На рисунку 1.2 позначено: В-р – витратомір, ДТ – датчик тиску, ВМ – виконавчий механізм, ЧП – частотний перетворювач, ВН – відцентровий насос, Дв – двигун, ДР – датчик рівню.

Для моделювання контролю тиску в трубопроводі зберемо у пакетi Simulink Matlab наступну модель:

Рис. 2 – Модель в Simulink (підтримка тиску)

Модель реалiзує лише одну трубу з насосом. На рисунку 1 маємо 4 насоси, 1 з яких знаходиться у режимi гарячого резерву [1] . Управлiння включенням/вiдключенням насосiв здійснюється за допомогою оператора. Наша задача звільнити його вiд цiєї працi.

Для цього було розроблено фазi регулятор, який автоматично контролює кiлькiсть працюючих насосiв. У пакетi Simulink Matlab такий регулятор вже реалiзовано у бiблiотецi Fuzzy Logic Toolbox. Для нього складемо низку

правил [2] :

IF(тиск низький)AND(споживання низьке)THEN(насос 1 вкл.) (насос 2 вiдк) (насос 3 вiдк)

IF(тиск середнiй)AND(споживання середнє)THEN(насос 1 вкл.) (насос 2 вкл) (насос 3 вiдк)

IF(тиск високий)AND(споживання високе)THEN(насос 1 вкл.) (насос 2 вкл) (насос 3 вкл)

Висновки: Таким чином розроблений фазi регулятор дозволив значно збiльшити ефективнiсть САУ водонапiрного вузла, зменшити навантаження на оператора i найголовнiше – підвищити енергоефективнiсть, тому що тепер максимальна кiлькiсть насосiв працює лише тодi, коли споживання води найбiльш високе.

Литература:

1. Лобачев П. В. Насосы и насосные станции. М.: Стройиздат. 1990.

2. Леоненков А. В. Нечеткое моделирование в среде MATLAB и fuzzyTECH. –– СПб.:БХВ Петербурr, 2005.