Зав. кафедрой системотехники, д.т.н., проф. Ю.Б. Томашевский

Саратов – 2016

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

 

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ГАГАРИНА Ю.А.

Кафедра «Системотехника»

ЗАДАНИЕ

На выпускную квалификационную работу

студенту учебной группы б2ИВЧТ-41сз Вихристюк Сергею Вадимовичу

 

ТЕМА РАБОТЫ

Моделирование станции электрохимической защиты,

работающей в импульсном режиме

 

 

Утверждена на заседании кафедры, протокол №5 от 22 декабря 2015 г.

Начало проектирования 02 мая 2016 г.

Представление оформленной работы 20 июня 2016 г.

Дата защиты «___» июня 2016 г.

Оценка защиты _______________

Секретарь ГЭК, доц. каф. СТ, к.т.н, доцент А.Ф. Балаев

 

Целевая установка и исходные данные

Разработка компьютерной модели станции катодной защиты, работающей в импульсном режиме, для окончательного выбора параметров электрического режима.

 

Исходные данные

1. Входная питающая сеть переменного тока:

- количество фаз – 1;

- фазное питающее напряжение – U_ф=220 В;

- номинальная частота – 50 Гц;

2. Параметры входных реакторов

- индуктивность L =0, 005 Гн.

3. Параметры нагрузки (защищаемый трубопровод):

- участок трубопровода длиной десять километров;

- диаметр трубопровода 1020 мм;

- толщина стенки 10 мм;

- электрические параметры трубопровода: начальное сопротивление сопротивление защитного покрытия трубопроводаR₂ = 1∙ 10⁵ Ом∙ м² и после определенного срока эксплуатации R₂ = 2, 5∙ 10³ Ом∙ м².

4. Среда моделирования – МatLab+Simulink

 

№ п/п	Перечень чертежей, подлежащих разработке	Формат	Количество
	Функциональная схема станции катодной защиты	А1
	Модель СКЗ в среде МatLab+Simulink (блок-схема)	А1
	Результаты моделирования	А1

 

 

Руководитель выпускной работы, д.т.н., проф. ____________Ю.Б. Томашевский

( подпись)

 

№ п/п	Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень вопросов, подлежащих разработке)	Консультанты
	Современные подходы реализации электрохимической защиты подземных стальных трубопроводов	Ю.Б.Томашевский
	Станция катодной защиты на основе импульсного тока	Ю.Б.Томашевский
	Моделирование СКЗ с замкнутой системой регулирования	Ю.Б.Томашевский
	Выбор параметров оптимальных режимов электропотребления СКЗ	Ю.Б.Томашевский

Основная рекомендуемая литература

1. Ткаченко В. Н. Электрохимическая защита трубопроводов: Учебное пособие/ В.Н. Ткаченко. - Волгоград: НП ИПД «Авторское перо», 2005.- 235 с.

2. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink / И.В. Черных. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 288 с.

3. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0/ С.Г. Герман-Галкин: Учебное пособие.- СПб.: КОРОНА принт, 2001.-320 с.

 

Руководитель выпускной работы, д.т.н., проф. ____________Ю.Б. Томашевский

( подпись)

 

Задание принял к исполнению «___» ___________ 2015 г.

 

Студент ______________________________________________С.В. Вихристюк

( подпись)

 

УТВЕРЖДАЮ Руководитель ВКР д.т.н., проф. _________ Ю.Б. Томашевский « » _____________2016 г.

К заданию на выпускную квалификационную работу

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК

№ п/п	Разделы, темы и их содержание	По плану	Фактически	Отметка руководителя о выполнении
дата	объем в %	дата	объем в %
	Обзор преобразовательных систем станций катодной защиты.	02.05.16
	Компьютерная модель преобразователя со звеном повышенной частоты и двухконтурным регулированием	30.05.16
	Разработка алгоритма двухконтурного регулирования преобразователем частоты	07.05.16
	Моделирование основных режимов работы с двухканальным регулироваение выходного тока	10.05.16
	Оформление работы	20.06.16
	Подготовка презентации и доклада	23.06.16

Студент ______________________________________________ С.В. Вихристюк

 

Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
		1	Пояснительная записка	Моделирование станции	12	А4
				электрохимической защиты,
				работающей в импульсном
				режиме
		2	Электронная версия		1
			(диск 700 Мб)

 

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа содержит 39 страниц, 26 рисунок. Список использованной литературы содержит 6 наименований.

 

МОДЕЛИРОВАНИЕ, ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ, УПРАВЛЕНИЕ, КАТОДНАЯ ЗАЩИТА

 

Показано, что разработка компьютерной модели преобразователя частоты с двухконтурным регулированием и алгоритма управления является актуальной задачей, так как расширяет арсенал средств разработки новых и совершенствования существующих систем управления электротехническими комплексами.

Разработана компьютерная модель преобразователя частоты с двухконтурным регулированием, реализованная в среде Matlab+Simulink, на базе которой осуществляется окончательный выбор параметров станции катодной защиты, работающей в импульсном режиме. Описан алгоритм взаимодействия контуров при двухконтурном регулировании преобразователя частоты, когда первый контур управления осуществляет регулирование амплитуды выходных импульсов, а второй - изменение их длительности.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования результатов моделирования для определения режимов автоколебаний при взаимодействии двух контуров регулирования и принятия мер по их предотвращению.

ABSTRACT

 

Final qualifying work contains 39 pages, 26 Figures. References contains 6 items.

 

MODELING, FRENQUENCY CONVERTERS, MANAGEMENT, CATHODIC PROTECTION

 

It is shown that the development of a computer model of the frequency converter with double-regulation and the control algorithm is an urgent task, since expanding arsenal of tools to develop new and improve existing control systems electrical systems.

A computer model of the frequency converter with double-regulation, implemented in environment Matlab + Simulink, based on which the final selection of the parameters of cathodic protection stations, operating in pulsed mode. An algorithm for the interaction of regulation circuits with double-circuit inverter, when the first control circuit regulates the amplitude of the output pulse, and the second - to change their duration.

The practical significance of the work lies in the possibility of using the results of simulation to determine the modes of oscillation in the interaction of the two control loops, and measures to prevent them.

 

АННОТАЦИЯ

 

Выпускная квалификационная работа посвящена вопросам создания компьютерной модели преобразователя частоты с двухконтурным регулированием и алгоритма его управления как инструмента для разработки новых и совершенствования существующих систем управления электротехническими комплексами.

На базе разработанной в среде Matlab+Simulink модели осуществлено моделирование преобразователя частоты с двухконтурным регулированием, результаты которого будут использованы при окончательном выборе параметров станции катодной защиты, работающей в импульсном режиме.

 

THE SUMMARY

 

Final qualifying work is devoted to the issues of creating a computer model of the frequency converter with double-control algorithm and its management as a tool to develop new and improve existing control systems electrical systems.

On the basis of the developed environment Matlab + Simulink model simulations carried out with double-frequency converter control, the results of which will be used in the final selection of the parameters of cathodic protection stations, operating in pulsed mode.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ 2

ГЛАВА 1. ОБЗОР СРЕДСТВ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ И ПУТЕЙ 3 ОПТИМИЗАЦИИ ИХ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ 3

1.1 Электролитическая коррозия металлов и методы защиты от нее 3

Управление станцией катодной защиты 6

Выбор станции катодной защиты и особенности моделирования преобразователей параметров электрической энергии в их составе 7

ГЛАВА 2. КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ СТАНЦИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ, РАБОТАЮЩЕЙ В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ 9

Станция катодной защиты, работающая в импульсном режиме 9

Описание модели 10

Описание алгоритма двухконтурного регулирования 19

ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО РЕЖИМА СКЗ

С ДВУХКАНАЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАЕНИЕ ВЫХОДНОГО ТОКА 21

Моделирование режима запуска СКЗ с максимальной начальной длительностью импульса 21

Моделирование режима запуска СКЗ с минимальной начальной длительностью импульса 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 27

Список литературы 28

ВВЕДЕНИЕ

 

Обеспечение рационального использования энергетических ресурсов связано с решением актуальных задач по разработке и совершенствованию управления электронными комплексами. Примером последних могут служить преобразовательные системы на базе силовой электроники, являющиеся неотъемлемой частью современных технологических процессов в различных областях промышленности.

В последнее время в станциях катодной защиты с целью повышения надежности защиты и энергоэффективности пытаются использовать импульсный режим, что заметно усложняет процесс управления, так как появляются дополнительные контуры регулирования выходных импульсов.

В выпускной квалификационной работе решается задача разработки компьютерной модели станции катодной защиты, работающей в импульсном режиме, с помощью которой уточняются параметры алгоритма управления.

12Следующая ⇒

Поделиться: