Підвищення ефективності експлуатації синхронних двигунів компресорних станцій локомотивних та вагонних депо

Abstract

UA: Дисертація присвячена питанням підвищення ефективності експлуатації синхронних двигунів компресорних станцій локомотивних та вагонних депо залізничного транспорту. У роботі проведене теоретичне обгрунтування основних принципів побудови методів регулювання синхронних приводів компресорів та засобів оптимізації режимів їх роботи, що здатні у реальному масштабі часу адаптуватися до змін у навантаженні, а також до поточної ситуації в живильній електромережі. Удосконалені методи оцінювання похибки реалізації та збіжності ітеративних алгоритмів регулювання. Проведено оцінювання динаміки процесу регулювання на комп'ютерній моделі, що підтвердило стійкість і високу швидкість збіжності регулятора. Розроблені математичні моделі регульованих синхронних приводів реалізовані у вигляді регуляторів процесу збудження двигунів. Це дозволило підвищити ефективність їх експлуатації на (8-12) %. RU: Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности эксплуатации синхронных двигателей компрессорных станций локомотивных и вагонных депо железнодорожного транспорта. Выполненный в работе анализ режимов и условий эксплуатации объектов энергопотребления на транспорте показал высокую динамику и разнообразие предъявляемых к ним требований по количеству и качеству потребляемой электроэнергии. Из этого вытекает необходимость решения задачи управления процессом энергопотребления, а также создания и внедрения автоматизированных или полностью автоматических устройств управления энергопотребляющими объектами. Исходя из анализа прикладных проблем энергоэффективности, качественных характеристик структуры и алгоритмов ее функционирования, установлено, что устройства управления процессом энергопотребления должны относиться к классу управляющих систем по замкнутому контуру с измерением значения управляемой величины, дискретными алгоритмами оптимального управления и поиска экстремума показателя качества. В работе определены практические пути повышения эффективности эксплуатации синхронных двигателей компрессорных станций локомотивных и вагонных депо, проведено теоретическое обоснование основных принципов построения методов регулирования синхронных приводов компрессоров и средств оптимизации режимов их работы, которые способны в реальном масштабе времени адаптироваться к изменениям в нагрузке, а также к текущей ситуации в питательной электросети. Дальнейшее развитие теоретических основ исследования процессов управления синхронными приводами компрессоров позволило научно обосновать основные принципы построения методов и средств их регулирования, что дало возможность рассчитать точность отрабатывания различия фаз напряжения и тока синхронных двигателей в процессе их регулирования при использовании в качестве входных данных измерений активной и реактивной мощностей. Разработаны математические модели регулированных синхронных приводов, которые реализованы в виде регуляторов процесса возбуждения двигателя. Усовершенствованы методы оценки погрешности реализации и сходимости итеративных алгоритмов регулирования. Проведена оценка динамики процесса регулирования на компьютерной модели, что подтвердило стойкость и высокую скорость сходимости регулятора. На основании разработанной математической модели регулированного привода компрессора определены числовые характеристики погрешности регулирования угла  и коэффициента мощности  и установлено, что в широком диапазоне величин углов 0  и 0  погрешность P регулирования по измерениям мощности двигателей меньшая, чем погрешность  I регулирования по измерениям тока. Предложены методы оценки погрешности реализации и сходимости итеративных алгоритмов регулирования, позволившие установить, что при регулировании синхронного двигателя на установление заданной величины угла  по измерениям потребляемого тока статора процесс регулирования носит колебательный характер, а погрешность регулирования уменьшается до одного процента от заданной величины (  0,01 ) при   30 зад  – на 22-ом шаге, при  20  зад  – на 15-ом шаге и при  10  зад  – на 10-ом шаге. В то же время в регуляторе на заданные величины зад  и зад  при const P  , уже начиная с четвёртого шага регулирования, относительная погрешность установления величин  и f E составляет менее 0,1%. При этом процесс установления не колебательный, а апериодический. Путем теоретического обоснования установлено асимптотическое поведение итеративной процедуры регулирования синхронным приводом компрессора, что разрешило подтвердить стойкость и высокую скорость сходимости синтезированного регулятора даже при больших перепадах регулированного параметра  . Усовершенствованная математическая мо-дель работы регулированного привода компрессора позволила провести синтез алгоритмов работы и реализацию автоматического регулятора в сроках входных влияний и исходных реакций, что дало возможность повысить эффективность эксплуатации синхронных двигателей компрессорных станций путем оптимизации режимов их работы на 8-12 %. Расчетный экономический эффект, ожидаемый при внедрении предложенных методов повышения эффективности эксплуатации синхронных двигателей в вагонном депо ст. Основа Южной железной дороги в период с 2004 по 2009 гг. составляет 668,7 тыс. грн в ценах 2004г. EN: The dissertation is devoted to the questions of efficiency operation increase of synchronous engines of locomotive and wagon depots compressor stations for railway. In the research the theoretical substantiation of the main principles relating to the construction of regulation methods of synchronous compressor drives and the means of optimization concerning their modes of work has been carried out, which are capable in real time to adapt to the changes in loading, as well as to the current situation in the supplying electric system. Estimation methods of realization an error and convergence of iterative regulation algorithms have been advanced. The dynamics estimation for the regulation process on computer model that has confirmed the stability and high speed of convergence of a regulator has been fulfilled. The developed mathematical models of the regulated synchronous drives are realized as regulators of engines excitation process. It has allowed to increase efficiency of their operation by (8-12) %.