RU2610909C1 - Method for fluid flow rate determination for centrifugal pumps with asynchronous electric drives - Google Patents
Method for fluid flow rate determination for centrifugal pumps with asynchronous electric drives Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610909C1 RU2610909C1 RU2015150666A RU2015150666A RU2610909C1 RU 2610909 C1 RU2610909 C1 RU 2610909C1 RU 2015150666 A RU2015150666 A RU 2015150666A RU 2015150666 A RU2015150666 A RU 2015150666A RU 2610909 C1 RU2610909 C1 RU 2610909C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- values
- components
- induction motor
- estimated
- stator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F9/00—Measuring volume flow relative to another variable, e.g. of liquid fuel for an engine
- G01F9/001—Measuring volume flow relative to another variable, e.g. of liquid fuel for an engine with electric, electro-mechanic or electronic means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при учете и контроле потребления воды и других текучих сред.The invention relates to instrumentation and can be used in accounting and control the consumption of water and other fluids.
Известен способ определения расхода тепла в тепловой сети, содержащей центробежные электронасосы (патент RU 2022235, МПК G01F 9/00, опубл. 30.10.1994). Сущность изобретения: для повышения точности и упрощения измерения расхода тепла измеряют одновременно активную мощность, потребляемую электродвигателем привода насоса, давление на нагнетании и всасе насоса, температуру теплоносителя на подающем и обратном трубопроводах тепловой сети, вычисляют мощность, действующую на валу насоса, и давление на нагнетании, развиваемое собственно насосом, определяют расчетный коэффициент подачи путем давления на мощность и вычитания результата из постоянного числа, равного отношению давления к мощности при нулевой подаче, строят характеристику, отражающую зависимость расчетного коэффициента от подачи, и по ней определяют производительность насоса и умножают на разность температур в подающем и обратном трубопроводах тепловой сети.A known method of determining heat consumption in a heating network containing centrifugal pumps (patent RU 2022235, IPC G01F 9/00, publ. 30.10.1994). The inventive to increase the accuracy and simplify the measurement of heat consumption simultaneously measure the active power consumed by the pump motor, the pressure on the discharge and inlet of the pump, the temperature of the coolant on the supply and return pipelines of the heating network, calculate the power acting on the pump shaft, and the discharge pressure developed by the pump itself, the calculated feed rate is determined by pressure on power and subtracting the result from a constant number equal to the ratio of pressure to power spans at zero flow, build a characteristic that reflects the dependence of the calculated coefficient on the flow, and from it determine the pump performance and multiply by the temperature difference in the supply and return pipelines of the heating network.
Наиболее близким к заявляемому является способ определения количества текучей среды (патент RU 2108549, МПК G01F 15/07, опубл. 10.04.1998), где измеряют количество электроэнергии А, потребленное электродвигателем привода насоса, имеющего линейную характеристику зависимости потребляемой мощности от подачи N=f(Q), за время Т. Количество V перекачанной воды определяют из математического выражения V=K1Aн - К2Т, где Ан=η⋅A, K1=(Q2-Q1)/N2-N1; K2=(Q2-Q1)/(N2-N1)-Q1; Q1, Nb Q2, N2 - координаты двух точек, взятых на границах зоны работы насоса, на его линейной характеристике, η - КПД электродвигателя.Closest to the claimed is a method of determining the amount of fluid (patent RU 2108549, IPC G01F 15/07, publ. 04/10/1998), where the amount of electricity A consumed by a pump drive motor having a linear characteristic of the dependence of power consumption on supply N = f (Q), during T. The amount of V pumped water is determined from the mathematical expression V = K 1 A n - K 2T , where A n = η⋅A, K 1 = (Q 2 -Q 1 ) / N 2 -N 1 ; K 2 = (Q 2 -Q 1 ) / (N 2 -N 1 ) -Q 1 ; Q 1 , N b Q 2 , N 2 - the coordinates of two points taken at the boundaries of the pump operation zone, on its linear characteristic, η - motor efficiency.
Недостатками известных способов является невысокая точность определения расхода при изменении скорости вращения ротора асинхронного двигателя, а также необходимость определения КПД электродвигателя и использование линейной характеристики зависимости потребляемой мощности от подачи, что в свою очередь ограничивает применение известных способов.The disadvantages of the known methods is the low accuracy of determining the flow rate when changing the rotational speed of the rotor of an induction motor, as well as the need to determine the efficiency of the electric motor and the use of a linear characteristic of the dependence of power consumption on the feed, which in turn limits the use of known methods.
Техническим результатом изобретения является повышение точности определения расхода жидкости центробежных насосов с асинхронными двигателями.The technical result of the invention is to improve the accuracy of determining the flow rate of centrifugal pumps with asynchronous motors.
Данный технический результат достигается тем, что измеряют мгновенные величины токов и напряжений статора асинхронного двигателя, преобразуют трехфазные значения токов и напряжений в двухфазные составляющие токов и напряжений, определяют оцененные составляющие тока статора, вычисляют разницу между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора, определяют оцененные значения составляющих потокосцеплений ротора, по оцененным значениям составляющих тока статора и потокосцепления ротора определяют электромагнитный момент асинхронного двигателя, с помощью оцененных значений составляющих потокосцепления ротора и разниц между оцененными значениями составляющих тока статора и текущими значениями составляющих стока статора определяют момент нагрузки центробежного насоса, с помощью значений электромагнитного момента асинхронного двигателя и момента нагрузки центробежного насоса определяют текущую угловую скорость вращения рабочего колеса центробежного насоса, определяют гидравлическую мощность насоса, по значениям гидравлической мощности и скорости вращения ротора определяют действительный расход насосной установки.This technical result is achieved by measuring the instantaneous values of the stator currents and voltages of an induction motor, converting the three-phase values of currents and voltages into two-phase components of currents and voltages, determining the estimated stator current components, calculating the difference between the estimated values of the stator current components and the current values of the stator drain components determine the estimated values of the components of the flux linkage of the rotor, according to the estimated values of the components of the stator current and flux linkage po the torus determine the electromagnetic moment of the induction motor, using the estimated values of the rotor flux linkage components and the differences between the estimated values of the stator current components and the current values of the stator drain components, determine the load torque of the centrifugal pump, using the values of the electromagnetic moment of the asynchronous motor and the load moment of the centrifugal pump determine the current angular velocity rotation of the impeller of a centrifugal pump, determine the hydraulic power of the pump, by The hydraulic flow rate and rotor speed determine the actual flow rate of the pump unit.
Сущность технического решения поясняется формулами (1-10).The essence of the technical solution is illustrated by formulas (1-10).
Двухфазные значения токов и напряжений определяются по формулам преобразования [Соколовский Г.Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для студ. высш. учеб. заведений. - 2-е изд., испр. - М.: Издательский центр «Академия», 2007 г. - 272 с.] (1-2):Two-phase values of currents and voltages are determined by the conversion formulas [Sokolovsky G.G. Frequency-controlled AC electric drives: a textbook for students. higher textbook. institutions. - 2nd ed., Rev. - M.: Publishing Center "Academy", 2007 - 272 p.] (1-2):
где, u[i] А(B,C) - фазные значения напряжения статора асинхронного двигателя, В;where, u [i] A (B, C) - phase voltage values of the stator voltage of the induction motor, V;
i[i] А(B,C) - фазные значения токов статора асинхронного двигателя;i [i] A (B, C) - phase values of the stator currents of an induction motor;
u['] Sα(β) - составляющая напряжения статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В;u [ ' ] Sα (β) - component of the stator voltage of an induction motor (measured value), V;
i[i] Sα(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А.i [i] Sα (β) - current component of the stator of an induction motor (measured value), A.
Оцениваемые значения тока статора определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат для статорной обмотки, при этом уравнение по второму закону Кирхгоффа дополняется усиленной разницей (невязкой) между измеренными (i[i] Sα(β)) и оцененными значениями токами статора:The estimated stator current values are determined through the mathematical description of the induction motor in a fixed coordinate system for the stator winding, while the equation according to the second Kirchhoff law is supplemented by a reinforced difference (residual) between the measured (i [i] Sα (β) ) and estimated values stator currents:
Оцениваемые значения тока статора асинхронного двигателя одной составляющей определяются по формуле (3) в операторном виде (р - оператор дифференцирования) на каждом i-м шаге:Estimated values of the stator current of an asynchronous motor of one component are determined by the formula (3) in the operator form (p is the differentiation operator) at each i-th step:
где u[i] Sα(β) - составляющая напряжения статора асинхронного двигателя (измеренное значение), В;where u [i] Sα (β) is the component of the stator voltage of the induction motor (measured value), V;
i[i] Sα(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А;i [i] Sα (β) - component of the stator current of the induction motor (measured value), A;
- составляющая потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), Вб; - component of the flux linkage of the rotor of an induction motor (estimated value), Wb;
kLIs - коэффициент усиления невязок тока, Ом;k LIs - gain of residual current, Ohm;
kR - безразмерный параметр асинхронного двигателя, о.е.;k R is the dimensionless parameter of the induction motor, p.u .;
RS - сопротивление статора асинхронного двигателя, Ом;R S - stator resistance of an induction motor, Ohm;
TS - постоянная времени статора асинхронного двигателя, с.T S - time constant of the stator of an induction motor, s.
Оцениваемые значения невязок (разниц между реальным и оцененным значением) тока статора одной составляющей определяются по формуле (4):The estimated values of the residuals (differences between the real and the estimated value) of the stator current of one component are determined by the formula (4):
где, i[i] Sα(β) - составляющая тока статора асинхронного двигателя (измеренное значение), А;where, i [i] Sα (β) is the stator current component of the induction motor (measured value), A;
- оцениваемое значение тока статора асинхронного двигателя, А. - estimated value of the stator current of the induction motor, A.
Оцениваемые значения потокосцепления ротора одной составляющей определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле в операторном виде (5):The estimated values of the flux linkage of the rotor of one component are determined through the mathematical description of the induction motor in a fixed coordinate system according to the formula in the operator form (5):
где р - оператор дифференцирования, с-1,where p is the differentiation operator, s -1 ,
- угловая скорость ротора (оцененное значение), рад/с, - the angular velocity of the rotor (estimated value), rad / s,
- составляющая тока статора асинхронного двигателя (оцененное значение), А; - current component of the stator of an induction motor (estimated value), A;
- составляющая потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), Вб; - component of the flux linkage of the rotor of an induction motor (estimated value), Wb;
рр - число пар полюсов асинхронного двигателя;p p - the number of pairs of poles of an induction motor;
RR - сопротивление ротора асинхронного двигателя, Ом;R R is the rotor resistance of the induction motor, Ohm;
TR - постоянная времени ротора асинхронного двигателя, с.T R - time constant of the rotor of an induction motor, s.
Оцениваемые значения электромагнитного момента определяются через математическое описание асинхронного двигателя в неподвижной системе координат по формуле (6):The estimated values of the electromagnetic moment are determined through the mathematical description of the induction motor in a fixed coordinate system according to the formula (6):
где , - составляющие потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененные значения), Вб;Where , - components of the flux linkage of the rotor of an induction motor (estimated values), Wb;
, - составляющие тока статора асинхронного двигателя (оцененные значения), А; , - components of the stator current of an induction motor (estimated values), A;
kR - безразмерный параметр асинхронного двигателя, о.е.;k R is the dimensionless parameter of the induction motor, p.u .;
рр - число пар полюсов.p p - the number of pairs of poles.
Оцениваемые значения момента нагрузки насоса определяются по формуле (7) через потокосцепления ротора двигателя и «невязки» проекций токов статора:The estimated values of the pump load torque are determined by the formula (7) through the flux linkage of the motor rotor and the “residuals” of the stator current projections:
где KTmp - коэффициент усиления момента, о.е.,where K Tmp - gain of the moment, p.u.,
kR - безразмерный параметр асинхронного двигателя, о.е.;k R is the dimensionless parameter of the induction motor, p.u .;
, - составляющие потокосцепления ротора асинхронного двигателя (оцененные значения), Вб; , - components of the flux linkage of the rotor of an induction motor (estimated values), Wb;
, - составляющие невязок тока статора асинхронного двигателя (оцененные значения), А. , - components of the residual current of the stator of the induction motor (estimated values), A.
Оцениваемые значения угловой скорости ротора определяются по формуле (8) в операторном виде:The estimated values of the angular velocity of the rotor are determined by the formula (8) in the operator form:
где р - оператор дифференцирования, с-1;where p is the differentiation operator, s -1 ;
J - момент инерции механизма, кг⋅м2;J is the moment of inertia of the mechanism, kg⋅m 2 ;
- электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм; - electromagnetic moment of the induction motor, Nm;
- момент нагрузки насоса, Нм. - pump load moment, Nm.
Гидравлическая мощность насоса определяется по формуле (9) как произведение скорости вращения вала насоса на момент сопротивления насоса:The hydraulic power of the pump is determined by the formula (9) as the product of the speed of rotation of the pump shaft at the moment of pump resistance:
где Т0 - момент трения, Н⋅м;where T 0 - the moment of friction, N ⋅ m;
- угловая скорость ротора асинхронного двигателя (оцененное значение), рад/с; - the angular velocity of the rotor of the induction motor (estimated value), rad / s;
- момент нагрузки насоса, Нм. - pump load moment, Nm.
Одновременно гидравлическая мощность насоса определяется как произведение давления нагнетаемого насосом РСР и подачей насоса .At the same time, the hydraulic power of the pump defined as the product of the pressure pumped by the pump P CP and the pump .
Давление насоса РСР определяется через параметры напорной характеристики насоса, плотность жидкости (ρr) и угловую скорость вала насоса , и относительный расход насоса (q[i] r):The pressure of the pump P CP is determined through the parameters of the pressure characteristics of the pump, fluid density (ρ r ) and the angular velocity of the pump shaft , and relative pump flow rate (q [i] r ):
Расход жидкости насоса определяется по формуле (10)Pump fluid flow rate determined by the formula (10)
где ρr - плотность жидкости, кг/м3;where ρ r is the density of the liquid, kg / m 3 ;
ωпот - номинальная угловая скорость насоса, рад/с;ω sweat - nominal angular velocity of the pump, rad / s;
С0, C1 - параметры напорной характеристики насоса;C 0 , C 1 - pressure characteristics of the pump;
- гидравлическая мощность насоса, Вт; - hydraulic power of the pump, W;
- относительный расход насоса, м3/с; - relative flow rate of the pump, m 3 / s;
- угловая скорость ротора асинхронного двигателя (угловую скорость вала насоса), рад/с. - the angular velocity of the rotor of the induction motor (angular velocity of the pump shaft), rad / s.
В проведенных экспериментах на насосе К8-18 с асинхронным двигателем АД80М2 погрешность определения расхода уменьшилась на 4-5%.In the experiments carried out on a K8-18 pump with an AD80M2 induction motor, the error in determining the flow rate decreased by 4-5%.
Таким образом, заявленный способ позволяет повысить точность определения расхода жидкости центробежного насоса с асинхронным электроприводом.Thus, the claimed method allows to increase the accuracy of determining the flow rate of a centrifugal pump with an asynchronous electric drive.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150666A RU2610909C1 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Method for fluid flow rate determination for centrifugal pumps with asynchronous electric drives |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015150666A RU2610909C1 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Method for fluid flow rate determination for centrifugal pumps with asynchronous electric drives |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610909C1 true RU2610909C1 (en) | 2017-02-17 |
Family
ID=58458737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015150666A RU2610909C1 (en) | 2015-11-25 | 2015-11-25 | Method for fluid flow rate determination for centrifugal pumps with asynchronous electric drives |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610909C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2741267C1 (en) * | 2020-06-30 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method for determination of centrifugal pump flow rate with asynchronous electric drive |
RU2781571C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-10-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for determining the liquid flow rate of a centrifugal pump with an asynchronous electric drive |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2084827C1 (en) * | 1994-08-09 | 1997-07-20 | Вологодский Политехнический Институт | Device for determination of flow rate and amount of liquid delivered by pumping unit |
RU2108549C1 (en) * | 1995-07-26 | 1998-04-10 | Открытое акционерное общество "Невская мануфактура" | Method of determination of flowing medium quantity |
RU2119148C1 (en) * | 1996-03-05 | 1998-09-20 | Владимир Оскарович Кричке | Method for measuring the mass flow rate and density of liquid delivered by centrifugal electric pump |
US6375434B1 (en) * | 2000-02-09 | 2002-04-23 | Tokheim Corporation | Pump/meter combination |
-
2015
- 2015-11-25 RU RU2015150666A patent/RU2610909C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2084827C1 (en) * | 1994-08-09 | 1997-07-20 | Вологодский Политехнический Институт | Device for determination of flow rate and amount of liquid delivered by pumping unit |
RU2108549C1 (en) * | 1995-07-26 | 1998-04-10 | Открытое акционерное общество "Невская мануфактура" | Method of determination of flowing medium quantity |
RU2119148C1 (en) * | 1996-03-05 | 1998-09-20 | Владимир Оскарович Кричке | Method for measuring the mass flow rate and density of liquid delivered by centrifugal electric pump |
US6375434B1 (en) * | 2000-02-09 | 2002-04-23 | Tokheim Corporation | Pump/meter combination |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2741267C1 (en) * | 2020-06-30 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Method for determination of centrifugal pump flow rate with asynchronous electric drive |
RU2781571C1 (en) * | 2021-12-28 | 2022-10-14 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for determining the liquid flow rate of a centrifugal pump with an asynchronous electric drive |
RU2784325C1 (en) * | 2022-07-29 | 2022-11-23 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Method for determining the liquid flow rate of a centrifugal pump with an asynchronous electric drive |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5414206B2 (en) | How to obtain the temperature of the pumping fluid of the centrifugal pump | |
Ahonen et al. | Estimation of pump operational state with model-based methods | |
RU2377444C2 (en) | Circulation pump for heating and/or conditioning systems, method for determining parametre typical for such system, and system itself | |
JP2011185190A (en) | Control device integrated type motor pump | |
KR101850828B1 (en) | A turbomachine | |
CN105021987B (en) | The method of Three-phase Asynchronous Motor Efficiency characteristic test | |
Leonow et al. | Soft sensor based dynamic flow rate estimation in low speed radial pumps | |
CN104767457B (en) | The method of parameter adaptive in DC frequency-changeable compressor operational process | |
Ahonen et al. | Centrifugal pump operation monitoring with motor phase current measurement | |
CN104298875A (en) | Centrifugal pump flow prediction method based on power and differential pressure | |
CN105588665A (en) | Method For Determining A Coil Temperature Of An Electric Machine | |
CN109375102B (en) | Method for measuring rotor copper loss caused by harmonic waves under no-load condition of variable frequency motor | |
CN105811832B (en) | The method of estimation of permanent-magnetic synchronous motor stator temperature, apparatus and system | |
RU2610909C1 (en) | Method for fluid flow rate determination for centrifugal pumps with asynchronous electric drives | |
JP2010539380A5 (en) | ||
EP2505846A1 (en) | Method and arrangement for estimating flow rate of pump | |
CN108278200B (en) | Asynchronous machine-invariable power plunger variable pump loss power test system and method | |
RU2623195C1 (en) | Method for determining pump pressure with electric motor | |
Tarhan et al. | Determination and functional implementation of operating point of a centrifugal pump with BLDC motor | |
Różowicz et al. | Pico hydro generator as an effective source of renewable energy | |
CN105958875A (en) | High precision speed regulation control method of speed sensorless permanent magnet synchronous motor | |
RU2784325C1 (en) | Method for determining the liquid flow rate of a centrifugal pump with an asynchronous electric drive | |
RU2718091C1 (en) | Method of pressure stabilization of a pump unit with asynchronous electric drive | |
Vodovozov et al. | Performance improvement of pumps fed by the variable speed drives | |
RU2157468C1 (en) | Method for regulation of usage of rotary pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201126 |