creATioN of objecT-orieNTeD moDel of ceNTrifuGAl PumP oN The bASiS of elecTrohyDroDyNAmic ANAloGy meThoD Purpose. Development of an objectoriented model of a centrifugal pump (CP), which would reflect the constructive features of the structure and processes in it, as well as the simultaneous balance of effort (delivery head and pressure), and flow (flow rates) variables, namely the balance of powers. methodology. Applying of the electrohydrodynamic analogy method to the flow diagram of liquid in a centrifugal pump en abled to synthesize the expanded complex equivalent circuit of a CP, spatially combined with its constructive elements. findings. The theoretical calculation of the CP performance characteristics according to its directory data for the entire interval of change in the flow rate duty taking into account the physical properties of the working fluid was carried out. Good agreement between the calculated and experimental performance characteristics of the main pump НM3600230 is illustrated. The relative error of calculations does not exceed 5-8 %. originality. The developed objectoriented model of the CP takes into account the vortical circulation processes of the motion of the liquid both at the input and output of the rotor wheel (impeller), and in the interblade space. Also, the model adequately reflects the link between the mechanical and hydraulic subsystem of the pump unit at all load modes, and especially in lowload ones, of its flow duty, taking into account its design parameters and physical properties of the working fluid. Practical value. The objectoriented model of the CP is easily adapted to modern computeroriented interactive tools (20sim, Simulink, Pspice, Dymola, etc.) designed to simulate the modes of operation of mechatronic technical systems, which in turn reveals the way for calculation and optimization of the CP power characteristics as an element of a pumping station.

БАГАТОЦІЛЬОВА ОПТИМІЗАЦІЯ УСТАЛЕНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИЕЛЕКТРОПРИВОДНОЇ НАФТОПЕРЕКАЧУВАЛЬНОЇ СТАНЦІЇ І. І. Яремак, В. С. Костишин Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, 76019, Україна. Е-mail: yaremak_iryna@ukr.net За допомогою системного підходу синтезовано за критеріями ефективності та надійності цільові функції ба-гатоцільової задачі оптимізації режимів функціонування складного об'єкта керування -нафтоперекачувальної станції, у залежності від витрати робочої рідини її насосних агрегатів. Визначено вагові коефіцієнти важливості і кути «неузгодженості» локальних цільових функцій та відповідні екстремальні значення глобальної цільової функції в різних (зокрема маловитратних) режимах роботи. Для знаходження глобального оптимуму усталеного режиму роботи агрегатів залучено методи багатоцільової оптимізації. Встановлено поліоптимальне значення витратного навантаження електроприводного насосного агрегату та відповідної адитивної цільової функції за критеріями ефективності та надійності.Ключові слова: електричний двигун, відцентровий насос, нафтоперекачувальна станція, багатоцільова оп-тимізація, автоматичне керування, критерії оптимальності. МНОГОЦЕЛЕВАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫЭЛЕКТРОПРИВОДНОЙ НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ И. И. Яремак, В. С. Костышин Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа ул. Карпатская, 15, г. Ивано-Франковск, 76019, Украина. Е-mail: yaremak_iryna@ukr.net С помощью системного подхода синтезированы по критериям эффективности и надежности целевые функ-ции многоцелевой задачи оптимизации режимов функционирования сложного объекта управления -нефтепере-качивающей станции, в зависимости от расхода рабочей жидкости ее насосных агрегатов. Определены весовые коэффициенты важности и углы «несогласованности» локальных целевых функций и соответствующие экстре-мальные значения глобальной целевой функции в различных (в том числе малорасходных) режимах работы. Для нахождения глобального оптимума установившегося режима работы агрегатов привлечено методы много-целевой оптимизации. Установлено полиоптимальное значения расходной нагрузки электроприводного насос-ного агрегата и соответствующей аддитивной целевой функции по критериям эффективности и надежности.Ключевые слова: электрический двигатель, центробежный насос, нефтеперекачивающая станция, много-целевая оптимизация, автоматическое управление, критерии оптимальности.

За допомогою математичної моделі, створеної на основі методу електрогідравлічної аналогії, розроблено методологію експрес-оцінки енергетичної ефективності відцентрового насоса. Визначено розрахунковий кут навантаження для аналізу ефективності режимів роботи гідравлічних машин. Встановлено залежність споживаної з валу приводного двигуна потужності та сумарного коефіцієнта корисної дії відцентрового насоса від його розрахункового кута навантаження. Визначено взаємозв'язок між кутом навантаження та коефіцієнтом швидкохідності, який є прототипом електромагнітного кута навантаження, що характеризує режим роботи електричної синхронної машини. Встановлено залежність витрати магістрального насоса від розрахункового кута навантаження та диференційного напору, що створюється відцентровим насосом. Розроблена методологія дає можливість уникнути значних труднощів технічного та фінансового характеру, оскільки витратоміри мають велику вартість та певні вимоги до встановлення, а манометри встановлені штатними вимогами технологічного процесу. Визначено розрахункове значення кута навантаження відцентрового насоса через його каталогові параметри. Розраховано та побудовано робочі характеристики для магістрального відцентрового насоса типу НМ-7000-210 без експериментального визначення його витрати. Такий підхід показав хороший збіг розрахункових та отриманих експериментально характеристик. Відносна похибка енергетичних характеристик не перевищує десяти відсотків. Запропоновану методологію можна використати для експрес оцінки ефективності енергетичних перетворень цілого електроприводного насосного агрегата. Експрес-аналіз є запорукою успішного ведення енергетичного господарства через своєчасне виявлення неефективних режимів роботи електроприводних насосних агрегатів та здешевлення проведення енергетичних дослідження.Ключові слова: енергетична ефективність; відцентровий насос; розрахунковий кут навантаження; споживана потужність; сумарний коефіцієнт корисної дії.С помощью математической модели, созданной на основе метода электрогидравлической аналогии, разработана методология экспресс-оценки энергетической эффективности центробежного насоса. Определены расчетный угол нагрузки для анализа эффективности режимов работы гидравлических машин. Установлена зависимость потребляемой с вала приводного двигателя мощности и суммарного коэффициента полезного действия центробежного насоса от его расчетного угла нагрузки. Определена взаимосвязь между углом нагрузки и коэффициентом быстроходности, который является прототипом электромагнитного угла нагрузки, характеризующий режим работы электрической синхронной машины. Установлена зависимость подачи магистрального насоса от расчетного угла нагрузки и дифференциального напора, создаваемого центробежным насосом. Разработанная методология позволяет избежать значительных трудностей технического и финансового характера, поскольку расходомеры имеют большую стоимость и определенные требования к установке, а манометры установлены штатными требованиями технологического процесса. Определены расчетное значение уг...

No abstract

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ, Україна РОЗРАХУНОК ПОКАЗНИКІВ ЕНЕРГОЕФЕКТИВНОСТІ РЕЖИМІВ РОБОТИ НАФТОПЕРЕКАЧУВАЛЬНОЇ СТАНЦІЇ, ОБЛАДНАНОЇ ВІДЦЕНТРОВИМИ НАСОСАМИ ЗІ СИНХРОННИМ ЕЛЕКТРОПРИВОДОМ За результатами досліджень сформовано структурно-функціональну схему насосного агрегата нафтоперекачувальної станції, яка відображає енергетичні входи-виходи його складників. Виявлено, що підвід енергії в електродвигун та насос здійснюється двоканально та встановлено енергетичні вхідні та вихідні параметри синхронного двигуна та відцентрового насоса. З'ясовано, що ефективність роботи насосного агрегата нафтоперекачувальної станції прямо залежить від витратного режиму роботи станції та методів його регулювання, тому вихідними показниками для оцінювання цих критеріїв є коефіцієнт корисної дії синхронного двигуна та відцентрового насоса, які є функціями зазначених вище енергетичних параметрів. Скалярну модель відцентрового насоса представлено у вигляді еквівалентної електричної схеми заміщення. Розраховано режимні показники енергоефективності синхронного двигуна та відцентрового насоса залежно від витратного навантаження нафтоперекачувальної станції. Під час проведення розрахунків визначено, що для потужних насосних агрегатів зміна витрати незначно впливає на коефіцієнт корисної дії приводних синхронних двигунів. Встановлено, що екстремальні значення коефіцієнтів корисної дії синхронного двигуна та відцентрового насоса досягаються за різних значень витратного навантаження, що потребує залучення методів багатокритеріальної оптимізації для вибору режиму роботи насосного агрегата.Ключові слова: насосний агрегат; енергетичні параметри; коефіцієнт корисної дії; витратне навантаження.