Dynamical Modeling of Frequency Controlled Variable Speed Parallel Multistage Centrifugal Pumps

Abstract

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.

Keywords

• frequency control
• VFD
• PID control
• parallel multistage centrifugal pumps