Разработка математической модели совместной работы электроприемников с резкопеременной нагрузкой и производственных потребителей

7. Мелик-Гайказян В.И. Оценка информативности различных методов исследования процесса пенной флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 9. С. 242-256.

8. Морева Ю.Л. Влияние электролитов NaOH, HCl, NaCl и CACl2 на агрегативную устойчивость водных дисперсий сульфатного лигнина по данным фильтрации через трековые мембраны / Ю.Л Морева., Н.С. Алексеева, Ю.М. Чернобережский // Коллоидный журнал. 2011. Т. 73. № 3. С. 359-363.

9. Муджикова Г.В. Компьютерное моделирование обратных мицелл и микроэмульсий вода-масло / Г.В. Муджикова, Е.Н. Бродская // Коллоидный журнал. 2012. Т. 74. № 3. С. 291.

10. Муджикова Г.В. Исследование механизма мицеллообразования в неполярных средах / Г.В Муджикова., Е.Н. Бродская // Коллоидный журнал. 2011. Т. 73. № 5. С. 672-679.

11. Попова Л.А. Теоретические основы механизма образования комплекса частица-пузырек в процессе элементарного акта флотации углей // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007. № 8. С. 389-392.

12. Рубинская А.В. Влияние технологических параметров флотационной установки на эффективность очистки оборотной воды при производстве ДВП/ Рубинская А.В., Чистова Н.Г., Алашкевич Ю.Д. // Химия растительного сырья. 2007. № 2. С. 95-100.

13. Серпокрылов Н.С. Экология очистки сточных вод физико-химическими методами / Н.С. Серпокрылов, Е.В. Вильсон, С.В. Гетманцев, А.А. Марочкин - М.: Изд-во Ассоц. строительных вузов, 2009. - 246 с.

14. Стахов Е.А. Очистка нефтесодержащих сточных вод предприятий хранения и транспорта нефтепродуктов. М. - Недра, 1983. 263 с.

15. Фомин Д.П. К расчету количественных характеристик процессов струйной аэрации жидкости / Д.П. Фомин, Д.С. Морозов, К.В. Цыганкова // Вестник ВолГАСУ. Сер.: Стр-во и архит. 2009. Вып. 14(33). С. 170-175.

16. Шайдуров Г.Я. О действии акустического излучения на двойной электрический слой в ионопроводящей среде / Г.Я. Шайдуров, Г.Н. Романова, О.Л. Ярыгина // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Математика и физика. 2012. Т.

5. № 1. С. 132-139.

17. Ashrafizadeh S.N. Emulsification of heavy crude oil in water by natural surfactants / S.N. Ashrafizadeh, E. Motaee, V. Hoshyargar // Journal of Petroleum Science and Engineering 86-87 (2012) . - P. 137-143.

18. Diya’uddeen B.H. Treatment technologies for petroleum refinery effluents: A review / B. H. Diya’uddeen, W. M. Ashri Wan Daud, A.R. Abdul Aziz // Process Safety and Environmental Protection, Volume 89, Issue 2, March 2011, - P. 95-105.

19. Elmahdy A.M. Zeta potential of air bubbles in presence of frothers / A.M. Elmahdy, M. Mirnezami, J.A. Finch // Int. J. Miner. Process. 89, 2008. - P. 40-43/

20. Evgenidis S. P. Bubbly flow characteristics during decompression sickness: Effect of surfactant and electrolyte on bubble size distribution / S. P. Evgenidis, N. A. Kazakis, T. D. Karapantsios // Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 365 (2010). - P. 4651.

21. Kawahara A. Prediction of micro-bubble dissolution characteristics in water and seawater / A. Kawahara, M. Sadatomi, F. Matsuyama, H. Matsuura, M. Tominaga, M. Noguchi // Experimental Thermal and Fluid Science 33, 2009. - P. 883-894.

22. Kuo C.-H. Treatment of oil/water emulsions using seawater-assisted microwave irradiation / C.-H. Kuo, C.-L. Lee // Separation and Purification Technology 74, 2010. - P. 288-293.

23. Leroy P. A double layer model of the gas bubble/water interface /P. Leroy, D. Jougnot, A. Revil, A. Lassin, M. Azaroual // Journal of Colloid and Interface Science, Volume 388, Issue 1, 15 December 2012, - P. 243-256

24. LI X.-b. Separation of Oil from Wastewater by Column Flotation / X.-b. Li, J.-t. Liu, Y.-t. Wang, C.-y. Wang, X.-h. Zhou // Journal of China University of Mining and Technology, Volume 17, Issue 4, December 2007, -P. 546-551,577.

25. Najafi A.S. A novel method of measuring electrophoretic mobility of gas bubbles / A. S. Najafi, J. Drelich, A. Yeung, Z. Xu, J. Masliyah // Journal of Colloid and Interface Science, Volume 308, Issue 2, 15 April 2007. - P. 344-350,

26. Oliveira C. Zeta potential of single and polymer-coated microbubbles using an adapted microelectrophoresis technique / C. Oliveira, J. Rubio // International Journal of Mineral Processing 98, 2011. - P. 118-123.

27. Ramaswamy B. A study on recovery of oil from sludge containing oil using froth flotation / B. Ramaswamy, D.D. Kar, S. De // Journal of Environmental Management, Volume 85, Issue 1, October 2007, - P. 150-154

28. Sokolovic R.S. Oily water treatment using a new steady-state fiber-bed coalesce / R.S. Sokolovic, S.Sokolovic, S.Sevic // Journal of Hazardous Materials 162, 2009. - P. 410-415/

29. Tong K. Evaluation of calcium chloride for synergistic demulsification of super heavy oil wastewater / K. Tong, Y. Zhang, P. K. Chu // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Volume 419, 20 February 2013, - P. 46-52.

30. Watcharasing S. Motor oil removal from water by continuous froth flotation using extended surfactant: Effects of air bubble parameters and surfactant concentration / S. Watcharasing, W. Kongkowit, S. Chavadej // Separation and Purification Technology, Volume 70, Issue 2, 10 December 2009, - P. 179-189

Черепанов В.В.1, Калинина Е.А.2

1 доктор технических наук, профессор; 2 старший преподаватель, Вятский государственный университет РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СОВМЕСТНОЙ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Аннотация

Данная статья посвящена разработке математической модели совместной работы электроприемников с резкопеременной нагрузкой и производственных потребителей.

Ключевые слова: математическая модель, колебания напряжения, производственные потребители, качество электрической энергии.

Cherepanov V.V.1, Kalinina E.A.2 1 D.T.S., Professor; 2 Sen. Teacher, Vyatka State of the University DEVELOPMENT OF MATHEMATICAL MODEL COLLABORATION OF ELECTRORECEIVERS WITH REZKOPEREMENNA LOADING AND CONSUMERS

Abstract

This article is devoted to development of mathematical model of collaboration of electroreceivers with rezkoperemenny loading and production consumers.

Keywords: mathematical model, tension fluctuations, production consumers, quality of electric energy.

Источниками резкопеременных нагрузок в системах электроснабжения являются мощные электроприемники с резкопеременным графиком потребления мощности. Скачкообразное изменение нагрузки вызывают также включения мощных электродвигателей с большой кратностью пускового тока [1].

60

При работе потребителей с резкопеременной нагрузкой проявляется снижение качества электроэнергии в виде колебаний и отклонений напряжения, а при малой мощности источников питания - колебаний частоты.

При наличии резкопеременных нагрузок наиболее заметное снижение качества электроэнергии проявляется в виде колебаний напряжений. Колебания напряжения возникают в результате быстрого изменения потерь напряжения в элементах сети при резком изменении передаваемых по ним активной и реактивной мощностей. Возникая в какой-либо точке колебания напряжения распространяются по системе. При этом распространение колебаний напряжения к шинам низшего напряжения подстанций происходит практически без затухания, а к шинам высшего напряжения - с затуханием по амплитуде. Появление колебаний напряжения в системах электроснабжения отрицательно сказывается на работе чувствительных к ним электроприемников и, в первую очередь, на работу установок электрического освещения.

С целью разработки рекомендаций о допустимости совместного питания производственных потребителей и источников колебаний, были выполнены экспериментальные исследования режимов электропотребления резкопеременных нагрузок на шинах 0,4 кВ трансформаторных подстанции. Также была поставлена задача изучить влияние резкопеременной нагрузки характерных производств и отдельных электроприемников на параметры качества электроэнергии в различных точках электрической сети.

Исследование режимов электропотребления производилось с использованием переносного анализатора электропотребления AR.5 фирмы Circutor, а также прибором РЕСУРС UF2M.

В качестве примера ниже представлены результаты исследований, проводимых при работе оборудования с резкопеременным графиком нагрузки.

К рассмотрению принимается трансформаторная подстанция с трансформаторами ТМ 250 кВА. Измерения проводились в течение суток. Измерительные приборы устанавливались на шинах подстанции и на отходящем фидер. От этого фидера питается оборудование с резкопеременным графиком нагрузки, питание осуществляется кабелем ААВГ 4х16 протяженностью 30 метров. Помимо оборудования с резкопеременным характером нагрузки от данной подстанции питаются и другие производственные потребители (потребители со спокойным характером нагрузки). Кроме того, в перспективе по существующей схеме необходимо будет подключить электроприёмник с резкопеременным характером нагрузки - козловой кран марки ККС-10 мощностью 42 кВт. Кран подключается к фидеру. При этом необходимо обосновать возможность совместного питания дополнительно подключаемого оборудования с производственной нагрузкой, произведя расчёт колебаний напряжения.

На рисунке 1 приводится график изменения напряжения на вводе.

U, В

240

Рис. 1 - График изменения напряжения на вводе

Для обоснования возможности совместного питания оборудования с резкопеременным графиком нагрузки совместно с производственными потребителями был произведен расчет колебаний напряжений, создаваемых при работе резко-переменных нагрузок фидера.

Колебания напряжения характеризуется размахом амплитуды и частотой возникновения колебания. В качестве примера приводится гистограмма размахов изменения напряжения (рисунок 2), возникающих при работе оборудования с резкопеременным характером нагрузки (пример для фазы а).

При проведении измерений нормы ГОСТ 13.109-97 по размаху изменения напряжения выполняются.

Рису. 2 - Гистограмма размахов изменения напряжения на фидере, возникающих при работе лесопильного оборудования (для

фазы А)

61

Для определения колебаний напряжения, возникающих при подключении нового оборудования (рассматривается кран ККС-

10), а также для обоснования возможности совместного питания дополнительно подключаемого оборудования производственных потребителей созданы расчетная модель работы крана и расчетная модель совместной работы существующего оборудования с резкопеременной нагрузкой и крана [4]. Результаты расчета режимов электропотребления представлены на рисунке 3.

Как следует из проведенных расчетов нормы ГОСТ 13.109-97 по размаху изменения напряжения выполняются.

Таким образом, при помощи разработанных математических моделей были определены значения колебаний напряжения при подключении нового оборудования (кран ККС-10) и сделан вывод о возможности совместного питания резкопеременной нагрузки с производственными потребителями.

xiinibijm iii-pin. iiiljjiihYiiiiij un-r ini|

i 004

04-05

ii GS-L4 K*  14-15 JK11K

15-14 14-25 WIT- U. 25-J.4 В j;4j;S >j.5

Рис. 3 - Гистограмма размахов изменения напряжения, возникающих при работе крана ККС-10 (для фазы А), фидер №7

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы.

При помощи созданных расчетных моделей произведен расчет колебаний напряжения в точке общего присоединения, возникающих при работе потребителей с резкопеременной нагрузкой. В результате расчетов установлено, что нормы ГОСТ 13.10997 по размаху изменения напряжения выполняются.

Литература

1. Черепанов В.В., Бакшаева Н.С. Экспериментальное исследование графиков электрических нагрузок основных производств лесоперерабатывающей отрасли // Сборник научных трудов ВятГТУ (№2) «Электротехника и энергетика», Киров: ВятГТУ, - 1997. - 76-79 с.

2. Бакшаева Н.С., Вотинцев А.В. Исследование влияния резкопеременной нагрузки лесопильных цехов на параметры качества электроэнергии в точке общего присоединения // Сборник научных трудов ежегодной открытой всероссийской научно-технической конференции «Общество, наука, инновации», ВятГУ, Киров, 2012 г, с.84-89.

3. Бакшаева Н.С. Исследование влияния электроприемников с резкопеременным характером нагрузки на параметры качества электроэнергии // Сборник научных трудов I Международной научно-практической конференции «Современные исследования в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности», ФГБОУ ВПО Юго-Западный государственный университет. 2012 г., г.Курск, с.55-59.

4. Бакшаева Н.С. Исследование возможности совместного питания коммунально-бытовых потребителей с резкопеременными нагрузками характерных производств лесопильных цехов // Журнал «Электрика» №7 издательство ООО «Наука и технологии», 2012 г., с.4-10.

Квочкин Д.О. 1 Устюгов В.А. 2, Кузнецов К.П.3

'Магистр, Сыктывкарский государственный университет; 2магистр, Сыктывкарский государственный университет 3студент,

университет Саарланда,

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СБОРА И АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

Аннотация

В статье описывается метод построения программно-аппаратной платформы для автоматизации эксперимента и системы сбора данных. Освещается внедрение модификации пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) алгоритма в программную составляющую системы. Результаты могут быть использованы для построения многофункционального и масштабируемого устройства с целью последующей модернизации устаревших экспериментальных установок.

Ключевые слова: автоматизация, система сбора данных, ПИД-регулятор

Kvochkin D.O.1, Ustyugov V.A.2, Kuznetsov K.P3 1 Student, Syktyvkar state university; 2 student, Syktyvkar state university; 3student, Saarland University AUTOMATED SYSTEM FOR COLLECTING AND ANALYSIS OF EXPERIMENTAL DATA

Abstract

In this paper a method for constructing software and hardware platform for the automation of the experiment and the data acquisition system is described. The usage of modified proportional-integral-derivative (PID) algorithm in the software component of the system is discussed. The results can be used to construct multi-functional and scalable device for the purpose of modernizing the obsolete experimental equipment.

Keywords: automation, data acquisition system, PID-regulator

Автоматизация эксперимента и технологических процессов является значимой проблемой современной лаборатории. Актуальным является поиск инженерных решений, основанных на стабильных и быстродействующих алгоритмах управления и регулирования, реализованных на бюджетных аппаратных и программных средствах.

Нами была разработана открытая система автоматического управления (САУ). Открытость системы означает её расширяемость, масштабируемость и простая переносимость с решения одной задачи на другую. В результате работы была создана программно-аппаратная платформа для управления физическим экспериментом. Система комплектуется аппаратными компонентами (плата сбора данных с интегрированным интерфейсом USB, плата сопряжения с мощной нагрузкой, интерфейсные платы сопряжения с датчиками), а так же программным обеспечением (управляющая программа контроллера платы сбора данных, клиентское программное обеспечение для ПК).

62