Modeling of hydraulic load of electric drive in electrical complex of pumping station

Abstract

Проаналізований сучасний стан моделювання гідравлічного навантаження електроприводу у складі електротехнічного комплексу помпових станцій. Виявлено, що більшість математичних моделей не дає можливості зі збалансованим ступенем деталізації враховувати особливості процесів помпування та споживання рідини одночасно. Проведені дослідження дають підстави зробити висновок про неможливість представлення у загальному випаду відцентрового гідравлічного навантаження у вигляді моменту опору з “вентиляторною” механічною характеристикою під час моделювання роботи електроприводу. Показано, що для коректного відображення такого гідравлічного навантаження електроприводу необхідно застосовувати такі математичні моделі, які одночасно враховують вплив кутової швидкості обертання робочого колеса помпи, в’язкості рідини та просторової будови гідравлічної мережі як на режими помпування рідини, так і на режими її споживання. Запропоновано повну математичну модель гідравлічного навантаження електроприводу помпової станції в усталених режимах з урахуванням як внутрішніх параметрів відцентрової помпи, так і просторового розподілу трубопроводу.

The paper analyses the contemporary state of the electric drive hydraulic load modelling in the pumping stations’ electrotechnical complex applications. It was found that in the vast majority of cases, mathematical models do not allow taking into account the specificities of fluid pumping and its consumption at the same time with a balanced degree of detail. The studies conducted provide sufficient ground for making a conclusion that when modelling the electric drive operation, the centrifugal hydraulic load cannot be presented in a general case as the resistant torque with the fan mechanical characteristic. It was shown that to present such hydraulic load of the electric drive correctly, one need to use the mathematical models that simultaneously account for the effect of the pump impeller rotation speed, fluid viscosity and hydraulic network’s spatial structure on both the fluid’s pumping modes and the modes of its consumption. A complete mathematical model of the hydraulic load of the pumping station’s electric drive in steady-state modes was proposed, which takes into account both the internal parameters of the centrifugal pump and the spatial distribution of the pipeline.