Modelowanie dynamiczne wielostopniowych równoległych pomp odśrodkowych o zmiennej prędkości sterowanych częstotliwościowo

This paper presents a development of a model of a set of multistage centrifugal electro pumps including two 4 stage stainless steel centrifugal pumps, each coupled to a 4 kW three-phase induction motor, connected to a hydraulic application running under two control strategies including constant speed and variable speed methods. Each pump provides 16 m3/hr flow rate and 58mwater head at BEP (Best Efficiency Point). Dynamicity of the model causes variations in all operational parameters of pumping system in any variation on consuming flow rate. Each electro pump has been driven with a variable frequency drive utilizing frequency control method for adjusting the rotational speed under a PID control regarding to match of pumping system operational point with the consumption point to save the energy. 83% energy saving is achieved by model in variable speed control strategy comparing to constant speed control strategy. MATLAB/SIMULINK software using ode45 solver and variable step size simulates this model.W artykule przedstawiono opracowanie modelu zespołu wielostopniowej elektrycznej pompy odśrodkowej składającego się z dwu czterostopniowych pomp ze stali nierdzewnej, z których każda jest napędzana trójfazowym silnikiem indukcyjnym o mocy 4 kW i połączona z odbiorczym urządzeniem hydraulicznym. W sterowaniu pompy stosuje się dwie strategie, metodę stałej i zmiennej prędkości. Każda z pomp zapewnia prędkość przepływu 16 m3/godz i ciśnienie 58 m słupa wody w punkcie odpowiadającym najlepszej sprawności (BEP). Dynamika modelu powoduje, że wszystkie parametry robocze zmieniają się przy zmianie prędkości przepływu po stronie odbiorczej. Każda z elektro-pomp jest napędzana ze zmienną częstotliwością metodą sterowania częstotliwością w regulatorze typu PID, co zapewnia dostosowanie parametrów roboczych systemu pompy do konsumpcji wody i oszczędność energii. W modelu opartym na strategii sterowania ze zmienną prędkością osiągnięto 83% oszczędność energii w porównaniu ze strategią sterowania przy stałej prędkości. Symulację modelu wykonano przy pomocy oprogramowania MATLAB/SIMULINK z pakietem numerycznym ode45 stosując zmienną długość kroku