Моделирование и оптимизация работы насосной станции

Эффективная работа насосной станции заключается в определении количества насосных агрегатов и количества произведенных насосных агрегатов, а также в обеспечении минимального потребления энергии для соблюдения графика подачи воды (графика). В настоящее время большинство магистральных каналов подают воду на насосные станции через центральную диспетчерскую службу, что означает, что диспетчер управляет сбором и распределением воды.

Процесс принятия решений диспетчером может фактически сравнить состояние процесса водоснабжения с запланированным графиком и, основываясь на результатах этого сравнения, принять своевременные эффективные организационные решения, основываясь на личном опыте и интуиции. При реализации стратегии управления диспетчер узнает от дежурных инженеров (инженеров) параметры гидравлического режима участков канала и состояние технологических процессов насосных станций.

Стратегия управления реализуется на каждой насосной станции и гидротехническом сооружении. Когда насосная станция используется нормально, диспетчер получает информацию от насосных станций каждые шесть часов, а потребители получают информацию о настройках каждый час. Диспетчер принимает решение о процессе управления водными ресурсами на основе анализа каскадной ситуации. На основании полученных результатов насосные станции запускаются или останавливаются, изменяя производительность насосных станций, поворачивая лопасти насосных станций на определенный угол. То есть управление водой осуществляется вручную с помощью описательного управления.

Это означает, что управление водными ресурсами основано на самых простых методах принятия решений. Технологии устройств и процессы управления объектами сделаны вручную и просты. Связь между диспетчером и управляемыми объектами основана на телефонных и факсимильных устройствах. Понятно, что такое управление может привести к чрезмерному потреблению энергии для подъема воды, излишнему водопользованию и потере воды и, следовательно, к нарушению графика подачи воды.

Основная цель - минимизировать энергопотребление и составить график передачи воды насосной станции со значительной ошибкой при исследовании различных режимов насосной станции.

Информация по этому вопросу:

• -    объем планового водоснабжения;

• -    количество насосных агрегатов;

• -    состояние каждого насосного агрегата на насосной станции;

• -    гидравлические и расходные характеристики в каждом конкретном

случае.

Требуется: количество и расположение работающих насосных агрегатов. В то же время необходимое количество воды должно быть минимальным, а потребление электроэнергии минимальным. Предположим, что процесс, которым вы управляете:

D = ^

j min <  j <  ^j max

Н_ёд <  H <  H e,

Здесь jmin и jmax - минимальные и м аксимально возможные значения точек поворота насосных агрегатов. ^{H кр , Hкр} - входные значения верхнего и нижнего уровней насосной станции.

В верхней граничной области следующие функциональные возможности должны быть сведены к минимуму:

N^n = X ci ^ min ie Mp

Здесь Снс - общее количество электроэнергии, потребляемой насосной станцией; сi - Характеристики потребления i насосной станции со следующим лимитом типа:

I Z Q i - Q n I ^{s s} i ^ M _p

Здесь Qi- i - расход насосного агрегата;

im= 0.05*Qn – ошибка которая может управлять.

Вышеупомянутые проблемы управления насосной станцией относятся к классу «трудно решаемых» проблем, и нет эффективных решений этих проблем.

Тем не менее, можно перейти от первоначального вопроса к проблеме, решаемой эффективно. Ошибка может быть выражена как разница между плановым водоснабжением ( Qplan ) и фактическим объемом водоснабжения m ni XXq^j i=1 j=1

Оптимизация работы насосной станции может быть выражена в виде задачи линейного программирования в виде:

( C , X ) = X X C ij X j ^ min .

i = 1 j = 1                 X i/ H⁰;¹ }

m n i

m n i

I XX qjXj- Qpan\^ £,            (2)

i = 1 j = 1

Xxj ^ 1,  (i = 1,2,3.-m)            (3)

J = 1

Метод обобщенного неравенства может эффективно использоваться для решения этой проблемы. Чтобы сделать это, давайте переключим эту проблему программирования другим способом:

f ( X ) =

( a , x ) ( b , x )

l

X akxk k=1________

l

X bkxk k=1

^ max , X k e {0;1}

Здесь матрица qij ,cij ,xij (i=1,2,...,m; j=1,2,...,ni ) заменена на векторы ak, bk, xk (k=1,2,...,l).

Хорошо известно, что (1) - (3) решение задачи (с использованием метода обобщенного неравенства) мы сначала решаем (4). Для этого решения сначала выполняется условие проверки (3), затем также проверяется условие (2).

Если условие (3) нарушается, переменная формулы (3) немедленно умножается на единицу и затем переключается на следующий насосный агрегат. Этот тест не проверяет остальные случаи текущего насосного агрегата, поскольку насосный агрегат может использоваться только в одном случае.

Следовательно, (1) - (3) является решением вопросов (4). При этом мощность достигает минимума и условия (2) и (3) выполняются одновременно.