Nghiên cứu giải pháp điều khiển tối ưu hệ thống trạm bơm tưới

Việc điều khiển tối ưu trạm bơm tưới với mục tiêu luôn đảm bảo lưu lượng bơm bằng với lưu lượng yêu cầu mang lại hiệu quả kinh tế. Việc thay đổi số vòng quay với công nghệ biến tần thay đổi số vòng quay động cơ hiện nay thực hiện dễ dàng. Bài viết nghiên cứu giải pháp điều khiển tối ưu hệ thống trạm bơm tưới.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu giải pháp điều khiển tối ưu hệ thống trạm bơm tưới Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN TỐI ƯU HỆ THỐNG TRẠM BƠM TƯỚI Lê Chí Nguyện1, Nguyễn Hồng Sơn2 1 Đại học Thủy lợi, email: lechinguyen_tb@tlu.edu.vn 2 Công ty Sông Tích Hà Nội 1. GIỚI THIỆU CHUNG đường đặc tính yêu cầu của hệ thống Hyc ~ Q Nước ta có hàng chục ngàn trạm bơm tưới (theo hệ thống thực tế): phục vụ sản xuất nông nghiệp mang lại hiệu Hyc = Hđh + ∑ h ms (1) quả kinh tế to lớn. Ở đây: Các trạm bơm tiêu tốn năng lượng hàng - Hyc: Cột nước yêu cầu của hệ thống(m); năm rất lớn, chi phí điện năng chiếm phần - Hđh: Cột nước bơm địa hình(m). lớn trong chi phí quản lý hàng năm. Vì vậy Hđh= Zt - Zh (2) nếu quản lý tốt các trạm bơm tưới sẽ mang Zt: Cao trình mực nước bể tháo (m). lại hiệu quả kinh tế thiết thực. Zh: Cao trình mực nước bể hút (m). Cho đến nay việc quản lý tối ưu các trạm ∑ h ms : tổng tổn thất trên đường ống hút bơm tưới chưa được thực hiện. Các thông số và ống đẩy của máy bơm phụ thuộc vào đặc công tác của hệ thống không được quan tâm tính của đường ống. Nếu coi trạng thái chảy theo dõi, đánh giá, cũng như không được điều trong ống ở khu bình phương sức cản ta có: khiển để đạt tới mục tiêu: Tiết kiệm năng ∑ h ms = K×Q 2 (3) lượng và đảm bảo đủ nước cho sản xuất. Với: Q là lưu lượng chảy trong ống, chính Vì vậy cần có nghiên cứu giải pháp điều là lưu lượng làm việc của mỗi máy bơm (ở khiển tối ưu các trạm bơm tưới. đây mỗi máy bơm dùng 1 ống đẩy riêng); 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU K là hệ số tổn thất thủy lực của đường ống. Khi thiết kế trạm bơm ta đã tính toán chọn, vì Các trạm bơm tưới đã được thiết kế, xây vậy có hệ số K được xác định: dựng đáp ứng yêu cầu của sản xuất với mức đảm bảo theo tiêu chuẩn. Máy bơm, động cơ, ∑h K = 2 ms các thiết bị cùng các công trình trong hệ Q1mtk thống đã có thông số thiết kế đảm bảo yêu Ở đây: Q1mtk là lưu lượng thiết kế của một cầu. Tuy vậy, trong thực tế phục vụ các trạm máy bơm. bơm thường làm việc ở điều kiện khác với Trong quá trình làm việc việc của trạm thiết kế và các thông số làm việc của các bơm thường mực nước bể tháo thay đổi (do trạm bơm cũng không còn đảm bảo yêu cầu. lưu lượng bơm yêu cầu trong các thời kì thay Để các thông số công tác của trạm bơm luôn đổi) và mực nước bể hút thay đổi (do tính đáp ứng yêu cầu sản xuất với hiệu quả cao, ngẫu nhiên của nguồn nước) khi đó Hđhi sẽ cần thiết phải có giải pháp điều khiển tối ưu thay đổi theo các thời đoạn thứ i. hệ thống trạm bơm tưới. Hđhi=Zti - Zhi (4) Điểm làm việc của máy bơm trong hệ Với: thống xác định là giao của đường đặc tính - Zti, Zhi là cao trình mực nước bể tháo, bể H ~ Q của máy bơm (khả năng của bơm) và hút trong thời đoạn làm việc i; 332 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2016. ISBN : 978-604-82-1980-2 - Hđhi là cột nước địa hình trong thời đoạn i với Hyci xác định theo (1), mà Q1mi còn chưa Mực nước bể hút trong thời đoạn i được xác định thì chưa có. xác định trực tiếp từ thiết bị đo mực nước Để giải quyết vấn đề này ta phải giả thiết trong quản lý hàng ngày các trạm bơm hoặc số máy bơm chạy ni. Số máy bơm làm việc theo tài liệu tính toán dự báo trong công tác trong thời đoạn i đánh giá bằng: lập kế hoạch bơm nước của trạm theo yêu Q yci cầu của sản suất. ni = Q1mtki Mực nước bể tháo trong thời đoạn i được xác định theo lưu lượng chảy trong kênh Q1mtk: Là lưu lượng một máy bơm xác tháo, khi đã có mặt cắt kênh tháo và cao trình định theo thiết kế. đáy kênh tháo, mực nước bể tháo trong thời Thường thì rất ít khi có số máy bơm chạy đoạn i tính theo công thức. đáp ứng đúng ngay Qyci. Khi đó Zti=Zkti+ΔZ yci Q yci Q1mi = (6) Ở đây Zkti: là cao trình mực nước bể tháo ni trong thời gian i. Thường không trùng với thông số làm việc Zkti=Zđkt+hkti thực tế tại thời đoạn i. Với Zđkt: Cao trình đáy kênh tháo ngay sau Lấy gần đúng: bể tháo(m). yc 2 ∑ h ms = K× Q1mi (7) hkti: Độ sâu mực nước trong kênh tháo, Ta có cột nước yêu cầu: xác định theo lưu lượng chảy trong kênh tháo yc 2 trong thời đoạn i. Hyci= Zti − Zhi + K× Q1mi ...