Please use this identifier to cite or link to this item: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/46168
Title: Моделювання усталених режимів електромережі із синхронним електроприводом гідравлічного навантаження
Other Titles: Modeling of steady-state modes of the electrical network from the synchronous electric drive of hydraulic loading
Authors: Лисяк, В. Г.
Олійник, М. Й.
Сабат, М. Б.
Шелех, Ю. Л.
Lysiak, V. H.
Oliinyk, M. Yo.
Sabat, M. B.
Shelekh, Y. L.
Affiliation: Національний університет “Львівська політехніка”
Lviv Polytechnic National University
Bibliographic description (Ukraine): Моделювання усталених режимів електромережі із синхронним електроприводом гідравлічного навантаження / В. Г. Лисяк, М. Й. Олійник, М. Б. Сабат, Ю. Л. Шелех // Електроенергетичні та електромеханічні системи. — Львів : Видавництво Львівської політехніки, 2019. — Том 1. — № 1. — С. 36–45.
Bibliographic description (International): Modeling of steady-state modes of the electrical network from the synchronous electric drive of hydraulic loading / V. H. Lysiak, M. Yo. Oliinyk, M. B. Sabat, Y. L. Shelekh // Electrical Power and Electromechanical Systems. — Lviv : Lviv Politechnic Publishing House, 2019. — Vol 1. — No 1. — P. 36–45.
Is part of: Електроенергетичні та електромеханічні системи, 1 (1), 2019
Electrical Power and Electromechanical Systems, 1 (1), 2019
Journal/Collection: Електроенергетичні та електромеханічні системи
Issue: 1
Issue Date: 28-Feb-2019
Publisher: Видавництво Львівської політехніки
Lviv Politechnic Publishing House
Place of the edition/event: Львів
Lviv
UDC: 621.316.925
Keywords: електромережа
синхронний двигун
реактивна потужність
частота
помпа
продуктивність
напір
математична модель
electric network
synchronous motor
reactive power
frequency
pump
performance
pressure
mathematical model
Number of pages: 10
Page range: 36-45
Start page: 36
End page: 45
Abstract: Помпові станції, які забезпечують переміщення рідини трубопровідним транспортом, є істотними споживачами електричної енергії. Перевитрати електроенергії внаслідок неоптимальних режимів роботи окремих потужних агрегатів чи неоптимальної кількості менш потужних агрегатів, які одночасно працюють, доволі значні й можуть суттєво впливати на загальне енергоспоживання. Перевитрати електроенергії на помпових станціях призводять також до відчутних її перевитрат в елементах електричних мереж. Режими роботи потужних помпових станцій характеризуються повільною зміною координат у часі. У багатьох випадках це дає змогу обґрунтовано розглядати такі режими як сукупність квазістаціонарних станів, що змінюють один одного, без урахування впливу перехідних процесів. Проведений аналіз характеру типових режимів помпувальних агрегатів потужних помпових станцій та їхніх систем електропостачання обґрунтовує доцільність виокремлення досліджень усталених режимів. Переважна кількість наукових праць із моделювання й аналізу режимів роботи потужних помпових станцій стосується асинхронних електроприводних помпових агрегатів. Упровадження перспективного регульованого синхронного електроприводу на помпових станціях потребує створення відповідних засобів досліджень. Проводити натурні експерименти на діючих помпових станціях дорого, а доволі часто й недопустимо, оскільки під час експериментів необхідно порушувати їх безперервне функціонування. Тому моделювання процесів, які відбуваються на таких об’єктах, – здебільшого єдино можливий засіб їх безпечного дослідження, а також прогнозування безаварійних енергоощадних режимів і заходів. Показано, що синтез енергоефективних систем керування усталеними режимами таких об’єктів з метою підвищення їхньої енергоефективності зазвичай неможливий без комп’ютерного моделювання силової частини. Запропоновано математичну модель усталених режимів електромережі з частотно керованим синхронним електроприводом відцентрової помпи. Із використанням створеної моделі виконано низку тестових розрахунків усталених режимів. Наведено отримані графічні залежності основних координат від відносної витрати робочої рідини на вході трубопроводу.
Pumping stations that provide fluid transportation by pipeline are significant consumers of electricity. Energy overruns due to sub-optimal modes of operation of individual high-power units or sub-optimal number of simultaneously operating less powerful units are quite significant and can have a significant impact on overall energy consumption. Energy overruns at pumping stations also lead to significant overruns in electricity grid elements. The modes of operation of powerful pumping stations are characterized by a slow change of coordinates over time. In many cases, this makes it possible to reasonably consider such modes as the set of quasi-stationary states that change each other without taking into account the influence of transients. The analysis of the nature of typical modes of pumping units of high-power pumping stations and their power supply systems substantiates the feasibility of isolating the studies of the steady state modes. The overwhelming amount of scientific work devoted to the modeling and analysis of modes of operation of high-power pumping stations concerns asynchronous electric drive pump units. The implementation of prospective controlled synchronous electric drive at pumping stations requires the creation of appropriate research tools. Conducting full-scale experiments at operating pumping stations is costly, and quite often unacceptable, due to the need to disrupt their continuous functioning during experiments. Therefore, modeling the processes occurring in such objects is in most cases the only possible means of safely investigating them, as well as predicting energy-saving modes and measures. It is shown that the synthesis of energy-efficient steady-state control systems for such objects to improve their energy efficiency is usually not possible without computer simulation of the power unit. A mathematical model of steady state modes of power supply with frequency controlled synchronous electric drive of a centrifugal pump is offered. Using the created model, a number of test calculations of the established modes were performed. The graphical dependences of the basic coordinates on the relative flow rate of the working fluid at the inlet of the pipeline are presented.
URI: http://ena.lp.edu.ua:8080/handle/ntb/46168
Copyright owner: © Національний університет „Львівська політехніка“, 2019
© Лисяк В. Г., Олійник М. Й., Сабат М. Б., Шелех Ю. Л., 2019
URL for reference material: https://cyberleninka.ru/article/n/vektornoeregulirovanie-momenta-sinhronnogo-elektrodvigatelya-burovogo-nasosa
https://cyberleninka.ru/article/n/gidroakkumuliruyuschie-elektrostantsii-1
References (Ukraine): 1. Шабанов В. А., Никулин О. В. Векторное регулирование момента синхронного электродвигателя буро- вого насоса // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. 2011. № 9–10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vektornoeregulirovanie-momenta-sinhronnogo-elektrodvigatelya-burovogo-nasosa (дата обращения: 27.05.2019).
2. Шабанов В. А., Никулин О. В. Модель синхронного двигателя бурового насоса в среде Симулинк // Электротехнические комплексы и системы: меж вуз. научн. сб. Уфа: УГАТУ, 2009. С. 70–75.
3. Никулин О. В. Разработка и исследование частотно-регулируемого синхронного электропривода бурового насоса: монография. Москва: Русайнс, 2017. 152 с.
4. Машнев А. Е. Экономия электроэнергии при водоснабжении большого города / А. Е. Машнев, И. В. Бовдуй // Вестник Нац. техн. ун-та “Харьковский политехнический институт”. 2008. Вып. 30. С. 507–508.
5. Хакимуллин Б. Р., Багаутдинов И. З. Гидроаккумулирующие электростанции // Инновационная наука. 2016. № 4–3 (16). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/gidroakkumuliruyuschie-elektrostantsii-1 (дата обращения: 17.05.2019).
6. Реалізація енергозберігаючої системи електроприводу для багатопомпувальної станції ДПВЗ / В. П. Борисенко, С. В. Григор’єв, В. П. Овсянніков О. В. Головін // XIII Международная науч.-техн. конф. “Машиностроение и техносфера XXI века”: сб. тр. в 2 т. Севастополь, 2006. Т. 1. С. 138–140.
7. Браславский И. Я. Энергосберегающий асинхронный электропривод / И. Я. Браславский, З. Ш. Иш- матов, В. Н. Поляков. М.: Академия, 2004. 256 с.
8. Куцик А. С. Математична модель системи “частотно-керований електропривод – насос – водопровідна мережа” / А. С. Куцик, А. О. Лозинський, О. Ф. Кінчур // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”. Електроенергетичні та електромеханічні системи. 2015. № 834. С. 48–55.
9. Николаев В. Г. Энергосберегающие способы управления лопастными насосными агрегатами в системах водоснабжения при нестационарной нагрузке [Електронний ресурс] // Сантехника. Рубрика “Водоснабжение” : журнал. 2006. № 4. С. 22–28.
10. Федоров А. В. Применение источников бесперебойного питания в энергетических установках промышленных объектов в нефтегазовой отрасли / А. В. Федоров, С. В. Бабурин, А. Н. Махалин // Наука и техника в газовой промышленности, 2014. № 2. С. 70–74.
11. K. Ou et al., “MMC-HVDC Simulation and Testing Based on Real-Time Digital Simulator and Physical Control System”, in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 2, no. 4, pp. 1109–1116, Dec. 2014.
12. Лисяк В. Г. Узагальнена математична модель усталених режимів електропостачальної системи помпової станції / В. Г. Лисяк, П. Ф. Гоголюк // Праці Інституту електродинаміки Національної академії наук України. – 2015. – Вип. 42. – С. 22–26.
13. Paranchuk Y. S., Lysiak V. H. Energy efficient power supply system and automatic control of the complex “power supply – pumping station” modes. Naukovyi Visnyk NHU, 2018, № 3, pp. 115–124.
14. Абдулла Ибрагим, Мослем Аль-Удейнат. Моделирование и оптимизация режимов работы синхронных электродвигателей крупных насосных станций: автореф. дис. на соискание науч. степени канд. техн. наук: спец. 05.09.03 “Электротехнические комплексы и системы” / Ташкентский гос. техн. ун-т им. Абуракхмана Беруни. Ташкент, 1998. 22 с.
15. B. Singh and S. Murshid, “A Grid-Interactive Permanent-Magnet Synchronous Motor-Driven Solar Water- Pumping System”, in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 54, no. 5, pp. 5549–5561, Sept.–Oct. 2018.
16. Gogolyuk P., Lysiak V., Grinberg I. Mathematical Modeling Of A Synchronous Motor And Centrifugal Pump Combination In Steady State [Electronic resource], in: IEEE PES Power Systems Conference & Exposition, 10–13 October 2004, New York City, NY : Conference Publications, 2004, Vol. 3, рр. 1444–1448.
17. Kostyshyn, V. S. Simulation of performance characteristics of centrifugal pumps by the electrohydrodynamic analogy method / V. S. Kostyshyn, P. O. Kurlyak, in : Journal of Hydrocarbon Power Engineering, 2015, vol. 2, №1, рр. 24–31.
18. Лисяк В. Г. Математичне моделювання усталених режимів електропостачальної системи помпової станції // Технічна електродинаміка. К., 2008. № 2. С. 43–50.
19. Lysiak V., Oliinyk M. Modeling of Hydraulic Load of Electric Drive in Electrical Complex of Pumping Station. Energy Eng. Control Syst., 2018, Vol. 4, No. 1, pp. 31–36.
References (International): 1. Shabanov V. A., Nykulyn O. V. Vektornoe rehulyrovanye momenta synkhronnoho эlektrodvyhatelia burovoho nasosa // Yzvestyia VUZov. Problemы эnerhetyky. 2011. No. 9–10. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vektornoeregulirovanie-momenta-sinhronnogo-elektrodvigatelya-burovogo-nasosa (data obrashchenyia: 27.05.2019). [in Russian].
2. Shabanov V. A., Nykulyn O. V. Model synkhronnoho dvyhatelia burovoho nasosa v srede Symulynk // Эlektrotekhnycheskye kompleksы y systemы.Mezhvuzovskyi nauchnыi sbornyk. Ufa: UHATU, 2009. S. 70–75. [in Russian].
3. Razrabotka y yssledovanye chastotno-rehulyruemoho synkhronnoho эlektropryvoda burovoho nasosa: monohrafyia / O.V. Nykulyn. Moskva: Rusains, 2017. 152 s. [in Russian].
4. Mashnev A. E. Эkonomyia эlektroэnerhyy pry vodosnabzhenyy bolshoho horoda / A. E. Mashnev, Y. V. Bovdui // Vestnyk Nats. tekhn. un-ta “Kharkovskyi polytekhnycheskyi ynstytut”. 2008. Vыp. 30. S. 507–508 [in Russian].
5. Khakymullyn B. R., Bahautdynov Y. Z. Hydroakkumulyruiushchye эlektrostantsyy // Ynnovatsyonnaia nauka. 2016. No. 4–3 (16). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/gidroakkumuliruyuschie-elektrostantsii-1 (data obrashchenyia: 17.05.2019) [in Russian].
6. Borysenko V. P. Realizatsiia enerhozberihaiuchoi systemy elektropryvodu dlia bahatopompuvalnoi stantsii DPVZ / V. P. Borysenko, S. V. Hryhoriev, V. P. Ovsiannikov, O. V. Holovin // XIII mezhdunarodnaia nauch.-tekhn. konf. “Mashynostroenye y tekhnosfera XXI veka”: sb. tr. v 2 t. Sevastopol, 2006. T. 1. S. 138–140. [in Russian].
7. Braslavskyi Y. Ya. Эnerhosberehaiushchyi asynkhronnыi эlektropryvod / Y. Ya. Braslavskyi, Z. Sh. Yshmatov, V. N. Poliakov. M.: Akademyia, 2004. – 256 s. [in Russian].
8. Kutsyk A. S. Matematychna model systemy “chastotno-kerovanyi elektropryvod – nasos – vodoprovidna merezha” / A. S. Kutsyk, A. O. Lozynskyi, O. F. Kinchur // Visnyk Natsionalnoho universytetu “Lvivska politekhnika”. Elektroenerhetychni ta elektromekhanichni systemy. 2015. No. 834. S. 48–55 [in Ukrainian].
9. Nykolaev V. H. Эnerhosberehaiushchye sposobы upravlenyia lopastnыmy nasosnыmy ahrehatamy v systemakh vodosnabzhenyia pry nestatsyonarnoi nahruzke [Elektronnyi resurs] // Santekhnyka. Rubryka “Vodosnabzhenye” : zhurnal. 2006. No. 4. S. 22–28. [in Russian].
10. Fedorov A. V. Prymenenye ystochnykov bespereboinoho pytanyia v эnerhetycheskykh ustanovkakh promыshlennыkh obъektov v neftehazovoi otrasly / A. V. Fedorov, S. V. Baburyn, A. N. Makhalyn // Nauka y tekhnyka v hazovoi promыshlennosty, 2014. No2. S. 70–74. [in Russian].
11. K. Ou et al., “MMC-HVDC Simulation and Testing Based on Real-Time Digital Simulator and Physical Control System”, in IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, vol. 2, no. 4, pp. 1109–1116, Dec. 2014.
12. Lysiak V. H. Uzahalnena matematychna model ustalenykh rezhymiv elektropostachalnoi systemy pompovoi stantsii / V. H. Lysiak, P. F. Hoholiuk // Pratsi Instytutu elektrodynamiky Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy. 2015. Vyp. 42. S. 22–26. [in Ukrainian].
13. Paranchuk Y. S., Lysiak V. H. Energy efficient power supply system and automatic control of the complex “power supply – pumping station” modes. Naukovyi Visnyk NHU, 2018, No. 3, pp. 115–124.
14. Abdulla Ybrahym, Moslem Al-Udeinat. Modelyrovanye y optymyzatsyia rezhymov rabotы synkhronnыkh эlektrodvyhatelei krupnыkh nasosnыkh stantsyi: avtoref. dys. na soyskanye nauch. stepeny kand. tekhn. nauk : spets. 05.09.03 “Эlektrotekhnycheskye kompleksы y systemы” / Tashkentskyi Hosudarstvennыi tekhnycheskyi unyversytet ym. Aburakkhmana Beruny. Tashkent, 1998. 22 s. [in Russian].
15. B. Singh and S. Murshid, “A Grid-Interactive Permanent-Magnet Synchronous Motor-Driven Solar Water-Pumping System”, in IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 54, no. 5, pp. 5549–5561, Sept.–Oct. 2018.
16. Gogolyuk P. Mathematical Modeling Of A Synchronous Motor And Centrifugal Pump Combination In Steady State [Electronic resource] / P. Gogolyuk, V. Lysiak, I. Grinberg // IEEE PES Power Systems Conference & Exposition, 10–13 October 2004, New York City, NY : Conference Publications. 2004. Vol. 3. P. 1444–1448.
17. Kostyshyn, V. S. Simulation of performance characteristics of centrifugal pumps by the electrohydrodynamic analogy method / V. S. Kostyshyn, P. O. Kurlyak // Journal of Hydrocarbon Power Engineering. – 2015. Vol. 2, No. 1. P. 24–31.
18. Lysiak V. H. Matematychne modeliuvannia ustalenykh rezhymiv elektropostachalnoi systemy pompovoi stantsii // Tekhnichna elektrodynamika. K., 2008. No. 2. S. 43–50.
19. V. Lysiak, M. Oliinyk. Modeling of Hydraulic Load of Electric Drive in Electrical Complex of Pumping Station. Energy Eng. Control Syst., 2018, Vol. 4, No. 1, pp. 31–36. [in Ukrainian].
Content type: Article
Appears in Collections:Electrical Power and Electromechanical Systems. – 2019. – Vol. 1, No. 1



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.