Trykregulering af MQ3-45 pumpe for mindre bygninger: Regulering
Forfatter
Monazam, Wais
Semester
7. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2013
Afleveret
2013-08-06
Antal sider
61
Abstract
Grundfos vil udstyre deres MQ-3-pumpe med en frekvensomformer (enhed der kan ændre motorens hastighed), så rotorens hastighed ikke længere er låst til elnettets frekvens. Det gør det muligt at styre omdrejningshastigheden og dermed holde et mere konstant tryk. For at finde ud af, hvordan den forbedrede MQ-3-pumpe, 'Squba', bør styres for at levere konstant tryk, er der udviklet en prototypemodel i Matlab/Simulink. Modellen bygger på pumpens affinitetslove og ideel gas-ligninger og er verificeret mod laboratoriemålinger. Derefter er modellen opdateret med egentlige Squba-data fra Grundfos. For at bestemme størrelsen på trykbeholderen er der gennemført analyser af fire centrale parametre: flow, beholdervolumen, fortryk (lufttrykket i beholderen før pumpen kører) og referencetryk. Herudfra beregnes både det nødvendige beholdervolumen og fortryksniveau. Den ikke-lineære model er derefter lineariseret og forenklet (blokreduceret) for at udlede Squbas overføringsfunktion, dvs. en matematisk beskrivelse af, hvordan input påvirker output. Systemets stabilitet er analyseret for at vælge et passende lineariseringspunkt. Sammenfaldet mellem den ikke-lineære pumpemodel og overføringsfunktionen omkring dette punkt er tilstrækkeligt, og overføringsfunktionen anses derfor for verificeret. Med udgangspunkt heri er der designet en PI-regulator ved hjælp af rodstedmetoden, da en ren P-regulator ikke var tilstrækkelig. Når PI-regulatoren implementeres i den ikke-lineære model, viser det sig dog, at den ikke opfylder målet om at holde et konstant tryk.
Grundfos plans to equip its MQ-3 pump with a frequency converter (a device that adjusts motor speed), decoupling the rotor speed from the grid frequency. This makes it possible to control speed and maintain a more constant pressure. To determine how the improved MQ-3 pump, 'Squba', should be controlled to deliver constant pressure, a prototype model was developed in Matlab/Simulink. The model uses the pump affinity laws and ideal gas equations and was verified against laboratory data. It was then updated with real Squba pump data from Grundfos. To size the pressure tank, the study analyzes four key parameters: flow, tank volume, pre-charge (the air pressure in the tank before the pump runs), and reference pressure. These are used to calculate the required tank volume and pre-charge level. The nonlinear model is then linearized and simplified (block-reduced) to obtain Squba’s transfer function—a mathematical description of how inputs affect outputs. System stability is analyzed to select a suitable linearization point. The match between the nonlinear pump model and the transfer function around this point is sufficient, so the transfer function is considered verified. Based on this, a PI controller was designed using the Root Locus method, since a P controller alone was insufficient. However, when implemented in the nonlinear model, the PI controller did not achieve the goal of maintaining constant pressure.
[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]