Добрый день товарищи. Тему создал также в "Управлении электроприводом", но сюда вроде бы логичнее.
Помогите советом по созданию алгоритма работы КНС.
Имеется 4 насоса по 500Квт+ 2 насоса по 250 кВт. Каждый насос управляется от своего ПЧ (Альтивар 61). Всем этим оборудованием руководит Модикон М340. Возникла загвоздка в написании логики работы станции.
Расходомера нет и вроде не предвидится. На данный момент стоков пока мало и насосная станция работает по простейшему алгоритму - уровень достиг значения запуска, насос находящийся в автоматическом режиме откачал его до минимального уровня и остановился. Но это пока. Сейчас пишу программу для полноценной работы насосов в автоматическом режиме с поддержанием уровня и включением/отключением насосов.
Первоначально идея была следующая:
1.Судя по изменению уровня в резервуаре в единицу времени, определяем количество поступающих стоков. Далее, зная производительность каждого из насосов, выбираю какой из насосов "справится" с таким поступлением (если хватит маленького с неким запасом, запускаем его, если нет - запускаем сразу большой).
2. Каждый насос управляется ПИД (ПИ)регулятором и старается поддерживать требуемый уровень. В случае работы агрегата на минимальной частоте некоторое время, ПЧ переводит его в режим "сон", при повышении частоты - двигатель запускается.
3.Если уровень превысил некий % от введеной уставки, аналогично выбираем какой насос запустить следующим.В установившемся режиме скорее всего оба насоса станут работать на некоторой средней частоте.Дальше я хотел (как оказалось ошибочно) считать производительность каждого насоса в текущий момент времени, зная текущую частоту по формуле Qx=Qn*Nx/Nn (Q-производительность, N - обороты двигателя). Потом определял насос с наименьшей подачей в данный момент. Исходя из полученных данных, зная текущую производительность насосов, а также изменение уровня, выдвигалось решение о возможности отключения одного из насосов (сравнение номинальной подачи одного из насосов с суммарной подачей работающих насосов). Если макс. производительность насоса перекрывает текущие параметры работы, то останавливаем один из насосов.
После разговора с главным механиком оказалось что данный расчет производительности неуместен. Ибо "параллельная работа насосов, нелинейность сопротивления трубопровода при различном расходе" и еще куча куча всяких нюансов.
Так вот собственно и вопрос: может кто-нибудь натолкнет на верную мысль? Первый раз столкнулся с созданием системы управления с несколькими частотниками (обычно был каскадный пуск).

Может быть что-то важное забыл указать, или упустил какие-то мысли - но если дискуссия завяжется то обязательно добавлю.

м.б. Уровни по мощностям раскидать
от мин (1-2 насоса) до мах (6 насосов) ????

Конечно ваш алгоритм не правильный. Сколько-то насосов работает, стараясь поддержать заданный уровень. Поэтому включаются и выключаются от потребности откачки по уровню. С частотником хуже ситуация. Потому что он может крутить насос, а качать не будет. Согласны?

Это не водопровод. Тут не нужно ПИ.
Тут достаточно вкл- выкл и по времени, если один не справляется следующие подключаются.
Так же можно учесть время наполнения от мин до макс для выбора мощности подключаемого первым насоса.
Иначе много энергии в пустую израсходуете и ресурс насосов с моторами.
Про пи вообще на кнс забудьте.

дезинформируете помаленьку.

Вся польза от ПЧ в КНС - поддержание минимального перепада на излив. Об этом пишет Лезнов в своей книге. Поэтому ПИ-регулятор нужен.
А если просто включить ПЧ для пуска двигателя - никакой пользы не будет.

ЗЫ прикольно читать форумы всякие - не знает человек ничего, но обязательно посоветует.

Критическое отношение к собственным заявлениям.
Но зачем тогда что-то писать?
После постов типа "все, че не шнайдер, то .овно...!!" врят-ли можно ждать чего-то дельного

Серж, книги Лезнова и другие научные труды Вам бы стоило осилить. Хватит уже про поплавки всем кричать, если у Вас так работает, то совсем не значит что так должно быть.


1. Оптимальная производительность насоса для КНС рекомендована такова, чтобы уровень медленно уменьшался (минимальные потери на избыточный напор). (Например, если совсем грубо, то можно отстроить минимальную производительность маленького насоса в ночное время, большого -в дневное)
2. Регулятор PI , желательно, чтобы был один ра регулирование уровня (при параллельной работе насосов). При параллельнрой работе насосов с разными характеристиками -желательно выравнивать (напоры?) . (Синхронизацию напоров делал на водопроводной насосной станции: один ведущий, остальные PID подстраивают свой напор +-5Гц )
3. Алгоритм: Определить например несколько режимов работы от 1 до 4, например: режим работы 1= (маленький насос), если частота>49Гц+время, то режим +1. Режим 2 = большой, режим 3= большой+маленький, режим 4= 2больших (если нагрузочная способность позволяет, возможно еще придется ограничивть количество включенных насосов на секцию) При мин частоте регулятора +время, тогда режим -1. Это всего лишь набросок идеи. Критика приветствуется. (Кроме поплавков и контакторов, здесь частотники, слышишь, Сергей? )))) )

У Лезнова чисто теоретическое подход. Даже в большей степени маркетинговый. К примеру можно взять программы расчета экономической эффективности. Для конкретного примера возьмем калькулятор эффективности с этой странички:
http://www.owen.ru/catalog/preobrazovatel_..._pchvx/opisanie
Он не выдерживает ни какой критики.
Конкретно про перекачку:
Нет смысла оспаривать, что при уменьшении номинальной частоты всегда получаем снижение производительности и увеличение стоимости перекачки условного объема жидкости. Максимальный КПД как насосов, так и двигателей только на номинальной частоте(50Гц). Экономия только на плавном пуске. После плавного пуска желательно прямое включение. Т.к. кпд ПЧ в лучшем случае 96%. В идеале достаточно одного ПЧ и моторы равной мощности, для каскадного включения.
Это не мое личное мнение это суровая правда жизни.

Давайте остановимся тут поподробней. Может я просто непонятно выразился. Еще раз:
1.Стоков нет , все остановлено. По мере наполнения резервуара, оценивается скорость изменения уровня. высчитывается объем поступающих сток. Далее от этой цифры выбираем какой насос запустить первым.
2. При достижении уставки, включаем агрегат. Частотник поддерживает требуемый уровень (максимально высокий, чтобы столб воды в резервуаре сам "давил" на коллектор).
3. Ситуацию когда ПЧ крутится и не качает можно помоему вычислить и ограничить минимальную частоту вращения.
4. Если насос не справляется, запускаем еще один. При работе одного агрегата на 50Гц, а другого соответственно на более низкой, считаю что общий КПД установки будет ниже, чем при ситуации, когда оба насоса работают на средней частоте. Тут принимаю критику=)
5. Поплавки присутствуют в системе только для отслеживания уровня сухого хода и перелива. Т.е. чисто аварийные.
_______________________

Вопросы:
1.Как определить какой насос запустить следующим? (маленький или большой)
2.Как поступать с частотой вращения? (нужно ли кому-то из насосов задирать ее до 50Гц и др.)
3.Как оценить какой насос отключить следующим?




И позволю себе прикрепить цитату еще одного хорошего человека. Просто тему сначала разместил в "Управление электроприводом". Вдруг натолкнет кого-нибудь на мысль

Немного упростил для себя задачу: связка маленький+большой насос вообще исключается из работы, ввиду того что большой всегда будет передавливать. Исходя из этого получаем в упращеном виде такой алгоритм:
1. Оценка поступающих стоков, выбор размера насоса для первоначального запуска. Запуск насоса -> регулирование уровня. Если достигнута минимальная частота вращения и работает маленкий - останавливаем его. Если работает большой - останавливаем его и запускаем маленький если уровень достиг уставки (в принципе работает подпрограмма "оценка поступающих стоков").
2.Если работающий насос не справляется с поступающими стоками и запущен маленький - останавливаем его и запускаем большой. Если работал большой - запускаем еще один большой.
3. При работе двух больших насосов - уставка частоты вращения одинаковая. При достижении минимальной частоты в течении времени - останавливаем один из больших с максимальной наработкой.

4. Поверх этого ложится логика переключений рабочий/резервный, переключение при аварии насоса и т.д.

Пока особых недостатков не вижу у такого решения

есть стандартная функция LIN_TRAFO
преобразует значение переменной REAL, принадлежащее одному интервалу в пропорциональное значение, принадлежащее другому интервалу.
По скорости нарастания уровня вычисляем требуемую производительность насоса.
Из нее вычитаем уже подключенную.
1 насос по ПИ, остальные на 100%.

мин частоту ниже 30гц не нужно. Для минимальных потерь лучше мин. частота 35-40Гц.

я никогда не писал - все, кроме шнайдера - вторпродукт. и не напишу. на рынке много достойных ПЧ. И есть подделки под ПЧ. Имя одной подделки Вы знаете.

По Лезнову - надо как-то поуважительнее.

1. По величине подъема уровня в единицу времени
2. Задирать, стараясь поддержать уровень, а потом включать следующий
3. По времени наработки

В аттаче данфосятная прога расчета частоты рабочего насоса для оптимального подключения следующего насоса в каскаде по характеристикам системы и агрегатов. Полагаю , для такой мощности может быть актуально, если будет соответствовать выбранной стратегии управления каскадом.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Для таких мощных насосов никакой шанс увеличить энергоэффективность не будет лишним. Применение любого будет давать большую сумму экономии.
На электроэнергию наверняка не менее двух тарифов. Имеет смысл заходить в ночной тариф с уровнем, близким к верхнему, а ночью, в последнем цикле перед дневным тарифом, откачивать ниже.
Нужно посмотреть как располагаются насосы на гребёнке. Если есть две разные гребёнки 4х500 и 2х250, то для работы 2-х насосов по 500 кВт нужно выбирать в пару гидравлически симметричные насосы, либо два крайних, 1 и 4, либо 2 и 3.
Динамика стоков имеет суточную периодичность, т.е. имеется некий суточный профиль. Этот профиль можно снять предварительно, а в процессе работы станции автоматически корректировать. При выборе рабочей группы насосов нужно скорее руководствоваться текущим значением профиля, чем текущей скоростью поступления стоков. Т.е. не нужно включать два больших насоса во время рекламной паузы (когда идёт импульсный выброс стоков), если в соответствии с суточным профилем сейчас период малых нагрузок.
Если есть повышенный электротариф на большую мощность, например более 1 МВт, а часть времени в соответствии с суточным профилем придётся работать 3х500, то имеет смысл в предыдущем цикле откачать резервуар до пониженного уровня.
В любом случае разумно поставить расходомер и электросчётчик с интерфейсом для снятия показаний, и архивировать значения текущих величин уровня, расхода, частоты насосов, активной мощности, энергоэффективности и текущую рабочую группу насосов. Значение энергоэффективности считать как (текущий расход/(текущая мощность*текущий тариф)).
Через некоторое время можно проанализировать отчёт по архивным данным, и по тому, какую энергоэффективность имеют различные наборы насосов в разных зонах суточного профиля, при различных уровне и частоте, можно будет скорректировать алгоритм. Написать эффективный алгоритм сразу, без отработки на реальном объекте, вряд ли удастся.

+++ отличный пост,
а по поводу моего - знаете, я уже ничему не удивляюсь, когда вижу, что на новейшем и дорогущем (каждая деталь технологии привезена из Германии и технологом наняли немца) винзаводе ставят двухходовые стальные котлы с двухступенчатой горелкой вместо конденсационных или хотя бы трехходовых ...

В общем решил тут поделиться результатом, если кому-то вдруг будет интересно:
Как уже говорилось, есть 2 группы насосов - 500кВт( назовем их 1-2-3-4) и 250кВт (5-6). БОльшие насосы передавливают 250кВт, поэтому появилось ограничение на их совместную работу.
Попытаюсь вкратце обрисовать алгоритм.
Допустим в начальный момент времени все насосы стоят в автоматическом режиме, уровень ниже уставки. При остановленных насосах один из маленьких насосов становится основным (выбор между ними по наработке). Остальные агрегаты переходят в состояние !Дополнительный". При поступлении стоков первым всегда запускает "Основной" насос. Итак, поступают стоки, запускается насос. Частота вращения регулируется ПИ-регулятором. При работе на минимальной частоте в течение времени t, насос останавливается. Если частота достигла максимальной значит необходимо перейти на большой насос. При этом происходит остановка маленького, оба маленьких насоса переходят в состояние "ожидание", один из больших насосов становится основным (опять же по наработке) и начинается регулирование производительности уже большого насоса. В случае если частота вращения стала минимальной, после задержки останавливается данный насос, снова становится дополнительным, оба маленьких насоса выводятся из статуса "ожидание" и один из них становится основным. Т.е. повторяется цикл, описанный ранее. Если же 500кВт насос раскручивается до максимума, и уровень достигает уставки включения дополнительного насоса, запускается еще один большой насос (опять же выбор через наработку). Теперь оба насоса работают на откачивание стоков с регулированием частоты. Кстати для каждой группы насосов одинаковые входные данные для регуляторов скорости (kp, ti ymax, ymin, PV,SP), но каждый насос имеет свой регулятор ввиду того что предусмотрено ручное задание для частоты вращения. При увеличении частоты до максиммума произойдет включение еще одного дополнительного насоса. В случае снижения частоты вращения до мин. предусмотрено отключение одного из дополнительных насосов. (отключается насос с макс. наработкой).
В случае аварии одного из насосов, его "место" занимает любой другой.
В панели управления реализовано архивирование многих технологических параметров (уровень, токи, частота вращения, потребляемая мощность), поэтому через месяц возможно алгоритм скорректирую, добавлю какие-нибудь "модности" по результатам наблюдений. К сожалению, сейчас объем стоков таков, что справляется только один из маленьких насосов (идет стройка нижестоящих КНС), поэтому проверить работу программы смог только в симуляции. Но там все вроде работает. Ну и на одном работающем насосе пока тоже все отлично. тьфу тьфу тьфу!
Может что-то забыл тут указать из важного, но основное "дерево" описал.

Если поставить счетчики и провести замеры расхода электроэнергии в режиме пуск-стоп с УПП и в режиме как у Вас с Пи и таким алгоритмом, то результат будет очень плачевным.

Можно более развернуто? Я не говорю о том, что я делаю все правильно. Но и вы должны понимать - если на станции УЖЕ стоят привода с частотниками, то о каких УПП может идти речь? Вы хотите сказать что оптимальнее дополнительные насосы запускать на макс. производительности? Или вообще использовать ПЧ в качестве УПП?

Какой конкретно сигнал на входе ПИ-регулятора? Чисто сигнал датчика уровня?

Да, от расчета расхода отказался. На входе показания уровня. В начале темы были приведены "мысли". Сейчас описана уже залитая в ПЛК программа

Дмитрий, вы не с той стороны копаете... Первое, что вам необходимо- это техническое задание от потребителя!!! У вас что за КНС и куда идут стоки? Хозбытовая канализация с города или стоки завода? Если на очистные сооружения -то начинать надо с технолога, главного инженера. Не отставать от них, пока не объяснят вам свои требования по приему сточных вод с вашей КНС. Тогда не придется придумывать алгоритм с потолка и с нуля. Выражаясь математическим языком, начальные и граничные условия будут заданы. Еще попытайтесь связаться с разработчиками КНС - возможно, поймете, почему такой странный на первый взгляд набор насосов. И как им собирались управлять.

С другой стороны.
Главная причина использования ЧП на КНС- это экономия электроэнергии!!! Для этого необходимо: 1) работать при максимально допустимом уровне в приемном резервуаре 2) в основном режиме не превышать минимально допустимую скорость потока в коллекторе.

При работе с поддержанием уровня скорость потока в коллекторе может быть ниже нормы( 1м3/с), что приводит к выпадению осадка. Чтобы осадок не превратился в "пробку", необходимо организовывать цикл прокачки со скоростью потока 1 м/с и более ( как правило, не менее раза в сутки).

Одно из возможных требований к подобным системам- уменьшить потребление в "пиковые" часы (утром и вечером, обычно). Для этого производят полную откачу ночью и днем (примерно с 2 до 5 утра и с 15 до 17 вечера). Дополнительный плюс такого режима при этом можно реализовать режим промывки, работая на частоте 50 Гц без регулирования скорости. При наличии расходомера или измерителя скорости можно работать с поддержанием нормируемой скорости.

В общем случае где-то так. Зная реальные объемы стоков, суточный график притока, рабочий объем приемного отделения, пропускную способность коллектора (максимально возможный расход), возможны дополнительные тонкие подстройки (например, частичная -до заданного промежуточного уровня откачка приемного резервуара).

Раз уже ПИ-регулятор по уровню, интегральный коэффициент при настройке я бы выключил. Т.е. сделал бы П-регулятор.
Обоснование:
Жесткого требования точно поддерживать необходимый уровень у вас нет (технология этого не требует).
Когда вы спросите каким должен быть тот уровень, который нужно поддерживать для максимальной экономии энергии, то вам ответят: "Ну, где-то 5-6 метров" (реально будет задан оптимальный диапазон).
Вот и сделайте, что бы в диапазоне Lнижн.опт. - Lверх.опт. частота пропорционально менялась от f min до 50гц.
Тогда, в отличии от ПИ-регулирования, частота насосов и энергопотребление станции не будут постоянно скакать от минимума до максимума синхронно с динамикой стоков. Зачем вообще нужен резервуар, если он ничего не сглаживает.
Т.е. не меняя программы, нужно поиграться с настройками ПИ-регулятора.

вот после этого, можно дальше не читать ...
насосы стоят параллельно ? тогда как они могут "передавливать" друг друга, они ведь работают на общую сеть, вот в нее они и "передавливают ?
совсем другое дело, если характеристики насосов не соответствуют хар-ке сети, поэтому при достижении определенного расхода, сопротивление сети может превысить напор, создаваемый, как вы упомянули, "маленькими" насосами и те просто "качают" в закрытый обратный клапан - чистый просчет проектанта по гидравлике.

Все именно так и есть=)

А по поводу функций защиты "от заиливания трубопровода", "ночной откачки до мин. уровня" и др. - все это учтено и реализовано. Спасибо за напоминание. По поводу П-регулятора - интересный момент, обязательно попробую, когда увеличится объем стоков

ваш "гидравлик", а скорее "насосник" (часто - одно и то же) лох ? или поставщик кинул ?

PS: я не со зла, просто на таких мощностях и так лошить... капець... а мы тут об "эффективности" толкуем...