Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Семёнов А.С. 1
1 Политехнический институт, филиал ФГАОУ ВПО «Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова»
1. Семёнов А.С. // Наука в центральной России. – 2012. – № 2S. – С. 23-27.
2. Семёнов А.С. // Научная дискуссия: вопросы технических наук материалы II Международной заочной научно-практической конференции. Международный центр науки и образования. – 2012. – С. 52-56.
3. Семёнов А.С., Саввинов П.В., Рушкин Е.И. // Достижения и перспективы естественных и технических наук Сборник материалов II Международной научно-практической конференции. Центр научного знания Логос. – 2012. – С. 60-63.
4. Семёнов А.С., Шипулин В.С. // Наука XXI века: новый подход материалы II молодежной международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, 28 сентября 2012 года, г. Санкт-Петербург. – Петрозаводск: Науч.-изд. центр «Открытие», 2012. – С. 63-65.
5. Семёнов А.С., Шипулин В.С., Рушкин Е.И. // Современные исследования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности: сб. научных статей по материалам I Международной научно-практической конференции / Минобрнауки России, Юго-западный государственный университет (ЮЗГУ); редкол.: А.В. Филинович, 2012. – С. 102-107.
6. Семёнов А.С. // Современная наука: тенденции развития материалы II Международной научно-практической конференции, (30 июля 2012 г.): сборник научных статей: в 3 т. / Ред.: Р.В. Бисалиев. – Краснодар, 2012. – С. 112-116.
7. Semenov A.S., Shipulin V.S. // Europaische Fachhochschule. – 2013. – № 1. – С. 228-230.
8. Семёнов А.С. Моделирование автоматизированного электропривода: Методические указания по выполнению лабораторных работ. – М., 2012. – 60 с.
9. Семёнов А.С. Программа MATLAB: Методические указания к лабораторным работам. –/ М., 2012. – 40 с.
10. Семёнов А.С. Основы теории надежности электротехнических систем. Лабораторный практикум. – М., 2012. – 49 с.
11. Семёнов А.С. // Мир современной науки. – 2013. – № 1 (16). – С. 12-15.
12. Рушкин Е.И., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 341-342.
13. Саввинов П.В., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 342-344.
14. Шипулин В.С., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2013. – № 8-2. – С. 344-347.
15. Семёнов А.С. // Естественные и технические науки. – 2013. – № 4 (66). – С. 296-298.
16. Семёнов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М. Моделирование режимов работы электроприводов горного оборудования: монография. Подробный анализ систем электроприводов, их моделирование, сопоставление параметров и выводы о возможном применении / Saarbrucken, 2013. – 112 с.
17. Семёнов А.С. // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 9-2. – С. 29-34.
18. Семёнов А.С. // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. – 2014. – Т. 11. № 1. – С. 51-59.
19. Саввинов П.В., Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-1. – С. 232.
20. Семёнов А.С. // Современные наукоемкие технологии. – 2014. – № 5-1. – С. 232-236.
21. Семенов А.С., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М., Матул Г.А. // Естественные и технические науки. – 2014. – № 3 (71). – С. 165-171.
22. Егорова А.А., Семёнов А.С., Петрова М.Н. // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-2. – С. 840.
23. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Петрова М.Н. // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 10-3. – С. 523-528.
24. Волотковская Н.С., Семёнов А.С., Мартынова А.Б. Методические указания по выполнению расчетно-графических работ по дисциплине «Электроснабжение горного производства». – Мирный: МПТИ (ф) СВФУ, 2015. – 20 с.
25. Волотковская Н.С., Семёнов А.С., Черенков Н.С. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение горного производства». – Мирный, 2015. – 44 с.
26. Семёнов А.С., Бебихов Ю.В., Самсонов А.В. Проектирование и расчет внешней электроэнергетической системы. Методические указания к курсовому проекту. Приводится пример расчета замкнутой энергосистемы внешней электрической сети, проектируются узлы нагрузки и ТЭЦ / Saarbrucken, Deutschland, 2015. – 56 с.
27. Семёнов А.С. Основы теории надежности электротехнических систем. Учебное пособие для горных инженеров специальности 130400 «Горное дело» специализации «Электрификация и автоматизация горного производства» / Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. – М., 2015. – 106 с.
28. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Кугушева Н.Н. Моделирование режимов работы систем электроснабжения горных предприятий: монография. Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова. – М., 2015. – 100 с.
29. Кугушева Н.Н., Семёнов А.С. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения». Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Системы электроснабжения» разработаны для студентов специальности 140211 «Электроснабжение» очной и заочной форм обучения. – М., 2015. – 24 с.

ГрАТ-4000 – это центробежный грунтовый насос, конструктивно выполненный в виде консольного одноступенчатого насоса, горизонтально расположенного на отдельной стойке, с приводом от электродвигателя через упругую муфту. Рабочее колесо у таких насосов закрытого типа. Они предназначены для перекачивания гравийных, песочно-гравийных, шлаковых, золошлаковых и других абразивных гидросмесей с водородным показателем рН 6,8 плотностью до 1300 кг/м³, с температурой до 70°С. У насосов типа ГрАТ внутренний корпус выполнен из износостойкого сплава. Конструкция насоса дает возможность относительно легко и быстро заменять подвергающийся износу внутренний корпус, состоящий из улитки и защитного диска.

В качестве электродвигателя насоса ГрАТ-4000 выступает синхронная машина. Синхронные машины имеют широкое распространение и выпускаются в большом диапазоне мощностей и частот вращения. В энергетике их применяют в качестве турбогенераторов и гидрогенераторов на электростанциях. В промышленных установках большое применение находят синхронные двигатели и генераторы. Синхронные двигатели предназначаются для приводов, не требующих регулирования частоты вращения, таких как насосы, компрессоры, шаровые мельницы, вентиляторы, двигатель-генераторные установки. Мощность установленного синхронного двигателя насоса составляет 1600 кВт. Остальные параметры двигателя приведены в виде таблицы.

Целью моделирования является построение характеристики зависимости напряжения, тока и мощности, потребляемой объектами, от суточного времени работы оборудования. Исходными данными являются технические характеристики установленного на объекте оборудования.

Таблица 1

Технические параметры насоса ГрАТ-4000

Марка

насоса

Тип

насоса

Подача,

м3/ч

Напор,

м.в.ст.

Габариты, мм

ШхВхГ

Масса, кг

ГрАТ-4000

Центробежный

4000

71

3402х2670х2370

15210

Таблица 2

Технические параметры синхронного двигателя насоса ГрАТ-4000

Марка

двигателя

Номинальная мощность, кВт

Напряжение, кВ

Скорость вращения, об/мин

КПД, %

Масса, кг

СДНЗ-2

1600

6000

500

96,9

7580

Таблица 3

Характеристики электрооборудования насосной станции

Оборудование

Кол.,

шт

Р, кВт

elek16.wmf, кВт

Uн,

кВ

КПД

Cos

Кисп

Кспр

Мощности

Sp, кВА

Ip, А

Рр,

кВт

Qp,

кВар

1

ГРАТ-4000

2

1600

3200

6

0,955

0,9

0,9

0,85

2880

1296

3158

304

2

Освещение

6

20

0,4

0,03

2,4

0,6

0,22

0,95

0,85

-

-

0,95

0,9

0,95

0,9

2,8

1,3

3,1

8,1

3

Насос Д200

4

75

300

0,4

0,91

0,89

0,7

0,55

223

118

252

364

4

Задвижки

2

11

22

0,4

0,875

0,87

0,6

0,65

       
 

ИТОГО:

   

3525

         

3106

1415

3413

676

 

Из них на 6 кВ

   

3200

         

2880

1296

3158

304

 

Из них на 0,4 кВ

   

325

         

226

119

255

372

Для моделирования необходимо рассчитать недостающие параметры для трансформатора, сопротивления линий и др. Найдём значения активного сопротивления и индуктивности обмоток трансформатора:

1) Мощность первичной и вторичной обмоток трансформатора:

elek17.wmf кВт;

2) Напряжение первичной и вторичной обмоток трансформатора:

elek18.wmf кВ,

elek19.wmfкВ;

3) Ток первичной и вторичной обмоток трансформатора:

elek20.wmf,

elek21.wmf;

4) Активное сопротивление первичной и вторичной обмоток трансформатора:

elek22.wmf Ом,

elek23.wmf Ом;

5) Индуктивность первичной и вторичной обмоток трансформатора:

elek24.wmf Гн,

elek25.wmf Гн.

Чтобы найденные данные подставить в модель, нужно привести их к следующему виду:

elek26.wmf

elek27.wmf,

elek28.wmf.

После проведенных расчетов подставляем все значения в модель трансформатора.

Готовая модель системы электроснабжения насосной станции приведена на рис. 2.

el12.tif

Рис. 1. Окно параметров блока трансформатора модели

el13.tif

Рис. 2. Модель системы электроснабжения насосной станции

Результаты моделирования представляем в виде графиков зависимостей искомого параметра от времени моделирования. В процессе моделирования были проанализированы значения напряжения, тока и мощностей (полной, активной, реактивной) как основного, так и вспомогательного оборудования. Так же было смоделировано трехфазное короткое замыкание для оценки работоспособности защитного отключения.

На рис. 3 и 4 показаны графики зависимостей напряжения и тока от времени моделирования. На них видны моменты включения и выключения электрооборудования: максимальный ток при включении всего вспомогательного оборудования достигает значения около 70 А, при работе основного оборудования составляет примерно 130 А. После 2 с моделирования наступает короткое замыкание, в результате чего срабатывает защита и отключает питание вспомогательного оборудования, не затрагивая при этом линию 6 кВ основного оборудования. На графике тока основного оборудования во время режима короткого замыкания наблюдается небольшое увеличение значения тока до 140 А.

На рис. 5 и 6 показаны графики зависимости мощностей от времени моделирования (так называемый суточный график нагрузки). На рис. 5 при работе всего вспомогательного оборудования максимальная мощность не превышает 200 кВА и опускается практически до 3 кВА в случае работы только освещения. Основное оборудование (насос) потребляет из сети немногим больше 1 МВА. На интервале времени 1,5 с показано резкое отключение питания насоса и переход на резервное оборудование. Процесс повторного включения занимает менее 0,1 с, что удовлетворяет условиям быстродействия системы защиты.

В заключение можно сделать выводы о том, что построенная модель системы электроснабжения насосной станции является полностью работоспособной и соответствует требованиям процессов математического моделирования электротехнических систем. Полученные результаты отражают следующие режимы работы системы: нормальный (номинальный) режим работы, режим короткого замыкания, режим отключения и повторного включения электрооборудования. Результаты моделирования могут быть применимы на практике при изучении режимов работы насосной станции в условия реальных производственных процессов. Модель может быть адаптирована для подобных систем электроснабжения горного производства, имеющих основное оборудование с питающим напряжением 6 кВ и вспомогательное оборудование на 0,4 кВ.

el14.tif

Рис. 3. Характеристики напряжения и тока вспомогательного оборудования

el15.tif

Рис. 4. Характеристики напряжения и тока основного оборудования

el16.tif

Рис. 5. Суточный график нагрузки вспомогательного оборудования

el17.tif

Рис. 6. Суточный график нагрузки основного оборудования


Библиографическая ссылка

Семёнов А.С. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ // Международный студенческий научный вестник. – 2016. – № 3-2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=14987 (дата обращения: 28.01.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685