Aondúchú Mótar Tionsclaíoch: Athshonrú Invertéir le haghaidh Sábháil Geabha

Mar ghearrchroí na tionsclaíochta, ionsaíonn córais uathoibríochta leictreach an chostas iomlán agus tionchar comhshaoil go dírecte. Úsáid reatha seasta-ghluaiseach fós níos minic arís ina bhfuil geallcháin éigeantacha nuair a dhéantar freagairt ar éileamh laistigh agus is deacair é rialú próise cruinn a bhaint amach. Téann teicneolaíocht rialú luas athraithe-freastala, mar modh stiúir mhóra nua-aimseartha, i gcionn ar na ceisteanna seo. Léiríonn an staidéar seo, trí eispéireamh a dhéanamh ar córas uathoibríochta leictreach stáisiúin forbartha, scéim a nuachódú bunaithe ar theicneolaíocht rialú luais athraithe-freastala agus a thionchar meitheach sna heifeachtaí éigeantacha, agus tá sé ag iarraidh tuairisc oibre a sholáthar do feabhsuithe éigeantacha sa chomhthéacs tionsclaíoch cosúil.

1 Stádas Reatha agus Riachtanais Nuachódaithe Iarrachtaí Athraithe-Freastala

1.1 An Táirge atá Ann Faoi Láthair

Tá an córas uathoibríochta leictreach na stáisiúin forbartha bunaithe ar trí chuid: an chóras roinnt cumhachta, aonaid stiúir mótóir, agus an chóras stiúir. Tá an córas roinnt cumhachta san ábhar 10 kV high-voltage switchgear, transfoirmeoirí, agus 400 V low-voltage switchgear, ardaítear i struchtúr crannach don roinnt cumhachta. Is mótóirí neamhsíní atá i mbun aonaid stiúir mótóir, stiúirthe trí chur ar líne go dírecte nó trí chur ar líne réadach-stiúir. Tá pumpaí an tóir is mó ar an tacaíocht láithreach, lena n-áirítear pumpaí uisce siúil, pumpaí uisce folaíochta, agus pumpaí uisce isteach. Oibríonn na húirlí seo ag luas seasta, leis an sruth réiteite tríd géaraí, rud a chuir geallcháin éigeantacha ar a chumas. Tá an córas reatha bunaithe ar struchtúr aonair, le bainistiú ionadaíoch. Comhroinntear eolas idir an córas monatóireachta ard-leibhéal agus córais stiúir an réimse trí Ethernet tionsclaíoch chun taispeántas sonraí ionadaíoch agus oibriú taifid a chur ar fáil. Ach, gan algaríonna stiúir casta chun rialú luais athraithe-freastala, tá brist i mbainistiú cumhachta agus optimeachán próisis ann.

1.2 Riachtanais Nuachódaithe

Bunaithe ar stádas an tairge atá ann faoi láthair, is é an príomhréimse a bhfuil riachtanais nuachódaithe an córas uathoibríochta leictreach ag cur a bhreathais ar fheabhsú éigeantach agus stiúir a optimeachú. Tá sé riachtanach teicneolaíocht rialú luais athraithe-freastala a chur i bhfeidhm chun modh oibre éifeachtach a chur ar fáil do phumpaí agus fánaithe trí luas mótóir a athrú chun éileamh laistigh a lorg.

An t-am céanna, ag úsáid stáisiúin pumpaí agus tacaíocht forbartha atá ann cheana, tá gá leis an bplataform monatóireachta intleachtach a bhunú a bheidh i gcomhréim leis na riachtanais cosanta cibéir Leibhéal 2. Bunaithe ar ríomhchlúdach agus cuardaíocht IoT, beidh an t-plataform seo in ann comhtháthú neamhthorach idir bainistiú gnólachta agus stiúir an réimse. Tá an struchtúr córais bunaithe ar struchtúr trí chéad "plataform lárnach + fo-réimsí banbhailithe + teiripe móibíle", ag cinntiú bailiú sonraí in ama réala, próiseáil éifeachtach, agus stóráil slán.

Tá an plataform lárnach bunaithe ar grúpa ríomhaireanna ardfhéideartha, ag déanamh algaríonna anailíse sonraí casta a chur i bhfeidhm chun tacaíocht ghinearálta cruinn a sholáthar. Tá fo-réimsí banbhailithe ag lorg modhanna monatóireachta stádas úirlí, monatóireachta físeáin, agus bailiú paraiméad comhshaoil, ag lorg gach gné den oibriú forbartha. Trí aip ar ordáil, cuireann teiripe móibíle monatóireachta taifid agus seoladh iontrála ina chumas.

2 Bonn Teoiriciúil Eifeacht Éigeantach

Tá an anailís eifeachta éigeantach teicneolaíochta rialú luais athraithe-freastala sa staidéar seo bunaithe ar dlíthe aontas do fánaithe agus pumpaí agus ar phrionspai éigeantacha coitianta athraithe-freastala. De réir stádas oibre úirlí an stáisiúin, oibríonn an tóir is mó fánaithe agus pumpaí ag luas seasta, le sruth réiteite tríd géaraí, rud a chuir geallcháin éigeantacha ar a chumas. Sa chomparáid, rialú luais athraithe-freastala athraíonn luas mótóir chun éileamh laistigh a lorg, agus mar sin, éigeantais a bhaint amach. Tá dlíthe aontas fánaithe agus pumpaí bunaithe ar na gaol idir ráta sruth, head, agus cumhacht, agus tá na foirmleanna réamhchruinn as leanúint:

áit $Q$ is an ráta sruth (m³/h); $n$ is an luas carraíochta (r/min); $H$ is an head (m); $P$ is an cumhacht (kW), le P1P1 a léiriú ar an gcumhacht réamhdhianaithe agus P2P2 an cumhacht ag luas lag. Tá an foirmle coitianta casta athraithe-freastala:

De réir na ngaol teoiriciúla thuas, nuair a laghdóidh éileamh an chórais, laghdóidh an mótóir a luas go dírecte trí chontroll freastala, ag laghdú go suntasach ar an gcumhacht agus éigeantais a bhaint amach. Tugtar bonn teoiriciúil don nuachódú dearaidh agus an méideachán éigeantach a lean.

3 Scéim Nuachódaithe Teicneolaíochta Rialú Luais Athraithe-Freastala

3.1 Nuachódú Córais Roinnt Cumhachta

Chun teicneolaíocht rialú luais athraithe-freastala a chur i bhfeidhm go héifeachtach, rinneadh an córas roinnt cumhachta reatha a nuachódú. Do an chóras ard-leibhéal, rinneadh an 10 kV switchgear a fheabhsú trí chur chuige breakers vacuim inntleachta le currach reamhdhianaithe níos airde ná 1,250 A agus cumhacht sceideal briste 31.5 kA. Cuireadh relai cosanta bunaithe ar micropreocadóir i bhfeidhm, ag soláthar cosaint ilfhoirmeach agus a chomhthéacs, lena n-áirítear overcurrent, sceideal briste, agus cosaint fault ground, le am freagra níos lú ná 20 ms. Chuirtear córas monatóireachta éigeantach i bhfeidhm, ag úsáid sensorí ard-shaingirt Clasa A chun paramaithe cosúil le contéid harmónach, mothú iolrú voltag, agus imbhala trí-phhas in ama réala, ag cinntiú stabilité an chórais.

Do an córas ísle-leibhéal, bhí an 400 V system i gceist don nuachódú. Cuireadh ciorcal inverter sonrach leis an gcóras reatha, ag úsáid cabinets feeder neamhspleách le circuit breakers inntleachta. Roghnaíodh an currach reamhdhianaithe idir 400 A agus 630 A de réir éileamh laistigh, agus trioblóidí overload agus sceideal briste a chosaint trí chur chuige electronic trip units. Tá gach ciorcal inverter leis an ngéar oscailte a chloíonn leis an gcumhacht reamhdhianaithe an circuit breaker agus chomhthéacs a léiríonn an scuaine chun tacú le hoibriú tascála úirlí.

Chun harmónach a laghdú, cuireadh active power filters (APF) ar an taobh isteach an inverter, le speicifící spéisificithe sa Tabhlach 1.

Do an nuachódú córais grounding, bhí an modh wiriú TN-S a úsáid sa staidéar seo, ag scarú líne neutral (N) ó líne earth cosaint (PE) ón cabinet roinnt. Tá an líne PE príomhach le conductors cupaire le cross-sectional area níos mó ná 95 mm² chun a chinntiú go mbeidh ground resistance níos lú ná 1 Ω. Cuireadh equal potential bonding bars ar suíomh úirlí criticiúla cosúil le inverters agus mótóirí, ag úsáid conductors cupaire le cross-sectional area níos mó ná 16 mm². Tá an modh seo a chur i bhfeidhm chun a chosaint ar interferenct common-mode agus a fheabhsú EMC performance an chórais [21].

3.2 Rochtain agus Optimeachán Paraiméadar Inverters

Is é an rochtain inverters bunaithe ar an gcothrom le dáil charactarachta laistigh agus riachtanais próisis. Do phumpaí laistigh, roghnaítear vector control inverters, agus a gcumhacht reamhdhianaithe a cloí go dírecte leis an mótóir, agus capacitáid overoad 150%/1 min. Ro