Volume 4, Number 2 (2018)
Method of Selecting the Speed of Jack Pump Driving Motor Based
on Reservoir Flow Rate
Andriy Malyar , Bohdan Kaluzhnyi, Roman Kvit
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: November 05, 2018. Revised: November 20, 2018. Accepted: December 07, 2018.
© 2018 Authors. Published by Lviv Polytechnic National University.
Abstract
The sucker-rod oil pumping unit productivity is influenced by lots of factors, including the operation mode of the jack pump electric drive system. Settings of the electric drive system affect the system’s energy indicators, overhaul period and oil production volume. Therefore, an effective operation of oil production units is an important factor influencing the cost of the produced oil. The paper proposes a method of selecting the speed of the driving motor of the jack pump electric drive that allows balancing the sucker-rod oil pumping unit productivity and the reservoir flow rate. The difference between the pump productivity and that of the reservoir is taken as the electric drive system error. The method is based on the criterion of root-mean-square error minimum and takes into consideration the periodically variable nature of the load torque and inertia moment of the electric drive. It can be used to synthesize a control system for the jack pump electric drive for adjusting the operation of the sucker-rod oil pumping unit to different values of the oil inflow.
Keywords: sucker-rod oil pumping unit; flow rate; control system; root-mean-square error.
Методика вибору швидкості двигуна електроприводу верстата-гойдалки з урахуванням дебіту пласта
Андрій Маляр, Богдан Калужний, Роман Квіт
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
На продуктивність нафтової штангової глибинопомпової установки впливає багато чинників, зокрема й режим роботи системи електроприводу верстата-гойдалки. Налаштування системи електроприводу вливають на енергетичні показники системи, тривалість міжремонтного періоду та кількість видобутої нафти. Отже, раціональна експлуатація нафтовидобувних установок є важливим фактором, який впливає на вартість видобутої рідини. У статті запропоновано методику вибору швидкості привідного двигуна електроприводу верстата-гойдалки, яка дає змогу збалансувати продуктивність глибинної помпи та дебіт пласта. Як похибку системи електроприводу вибрано різницю між подачею помпи та продуктивністю пласта. Методика заснована на критерії мінімуму середньоквадратичної похибки і враховує періодично змінний характер моменту навантаження та моменту інерції електроприводу. На її основі можна синтезувати систему керування електроприводом верстата-гойдалки, яка адаптуватиме роботу глибиннопомпової установки до різних значень допливу рідини у свердловину.
Ключові слова: глибиннопомпова установка; дебіт; система керування; середньоквадратична похибка.
Література – 11.
Genetic Algorithm Application for Synthesis and Analysis of Electromechanical Systems
Bohdan Kopchak, Lidiya Kasha
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: October 30, 2018. Revised: November 14, 2018. Accepted: December 07, 2018.
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University.
Abstract
One of modern possible problem solutions of analysis and synthesis in electromechanical systems is the recourse to a genetic algorithm as a method of artificial intelligence. The originality of the proposed approach lies in the usage of fractional order models to solve the above-mentioned problem. The quality function is proposed to be used in the developed algorithms for analysis and synthesis procedures of electromechanical systems. It is also proposed to get the desired outcome of results deviation from the set values by means of quality function control after each iteration. Application of genetic algorithm method with the usage of fractional order reference models is an effective means of electromechanical systems transition processes approximation by fractional models as well as the selection of parameters of fractional controllers during their synthesis.
Keywords: electromechanical system; genetic algorithm; approximation; synthesis; PІλDμ-controller; model of fractional order model.
Застосування методу генетичного алгоритму
для аналізу і синтезу електромеханічних систем
Богдан Копчак, Лідія Каша
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Один із методів вирішення задач аналізу та синтезу електромеханічних систем (ЕМС) є використання підходів штучного інтелекту, а саме методу генетичного алгоритму (ГА). Оригінальність описаного у статті підходу полягає у застосуванні моделей дробового порядку для вирішення таких задач. В розроблених алгоритмах процедур аналізу та синтезу ЕМС запропоновано використовувати функцію якості, та, контролюючи результат після кожної ітерації, отримувати бажане значення відхилення результатів. Застосування методу ГА при використання моделей дробового порядку є ефективним засобом апроксимації перехідних процесів ЕМС дробовими моделями та вибору параметрів дробових регуляторів.
Ключові слова: параметри регуляторів; генетичний алгоритм; апроксимація; синтез; ПІλДμ-регулятор; моделі дробового порядку.
Література – 9.
Technique for Evaluating the Uncertainty of Enthalpy of Water and Steam
for Thermal Energy Metering Systems
Fedir Matiko , Oksana Slabyk, Leonid Lesovoy, Halyna Matiko
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: October 18, 2018. Revised: December 06, 2018. Accepted: December 12, 2018.
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University.
Abstract
The paper presents an analysis of existing techniques for calculating the enthalpy of water (steam). Based on the analysis the techniques were defined that should be applied for computer-aided design of thermal energy metering systems. Equations for calculating relative expanded uncertainty of water (steam) enthalpy are developed taking into account methodical uncertainty of enthalpy calculation and uncertainties of metering temperature and pressure of water (steam). Simplified dependencies are developed for calculating the relative sensitivity coefficients of the enthalpy uncertainty to the uncertainties of water pressure and temperature. These dependencies make it possible to calculate the values of the sensitivity coefficients for a range of pressure from 0 to 5 MPa and temperature from 300 to 550 K. The relative deviations of the sensitivity coefficients obtained by the simplified dependencies from the values obtained by the equations of International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) are 0.48 % (for the sensitivity coefficient of uncertainty of enthalpy to uncertainty of pressure) and 0.56 % (for the sensitivity coefficient of uncertainty of enthalpy to uncertainty of temperature) for the above pressure and temperature ranges. The developed simplified technique for evaluating uncertainty of water (steam) enthalpy can be applied to determine the metrological characteristic of thermal energy metering systems and also for their computer-aided design.
Keywords: water enthalpy; uncertainty of enthalpy; technique for evaluating uncertainty; sensitivity coefficient; thermal energy amount.
Методика оцінювання невизначеності ентальпії води та водяної пари
для систем вимірювання кількості теплової енергії
Федір Матіко, Оксана Слабик, Леонід Лесовой, Галина Матіко
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
У статті представлено аналіз існуючих методик розрахунку ентальпії води (водяної пари), за результатами якого визначено методики, які доцільно застосовувати для автоматизованого проектування систем обліку теплової енергії. Розроблено рівняння для розрахунку відносної розширеної невизначеності ентальпії води (водяної пари) із врахуванням методичної невизначеності обчислення ентальпії та невизначеностей результатів вимірювання температури та тиску води (водяної пари). Розроблено спрощені аналітичні залежності для обчислення відносних коефіцієнтів чутливості невизначеності ентальпії до невизначеності результатів вимірювання тиску та температури води. Ці залежності дають можливість обчислити значення коефіцієнтів чутливості для діапазону тиску від 0 до 5 МПа та температури від 300 до 550 K. Відносні відхилення значень коефіцієнтів чутливості, отриманих за спрощеними залежностями, від значень, отриманих за рівняннями Міжнародної організації властивостей води та водяної пари (IAPWS), у вказаних діапазонах тиску та температури становлять відповідно 0,48 % (для коефіцієнта чутливості невизначеності ентальпії до невизначеності тиску) і 0,56 % (для коефіцієнта чутливості невизначеності ентальпії до невизначеності температури). Розроблена спрощена методика оцінювання невизначеності ентальпії води (водяної пари) може бути застосована під час оцінювання метрологічних характеристик систем вимірювання кількості теплової енергії, а також для їх автоматизованого проектування.
Ключові слова: ентальпія води; невизначеність ентальпії; методика оцінювання невизначеності; коефіцієнт чутливості; кількість теплової енергії.
Література – 9.
Preparation of Papers for the Journal EECS
Design of Optimal Filter for Analog Signal
Roman Fedoryshyna , Sviatoslav Klosa, Volodymyr Savytskyia, Yevhen Pistuna, Miroslaw Woloszynb
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
bGdansk University of Technology, 11/12 G. Narutowicza St., Gdansk, 80-233, Poland
Received: November 09, 2018. Revised: November 29, 2018. Accepted: December 07, 2018.
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University.
Abstract
The technique for designing the optimal value of the filter time constant for analog signal is presented in the paper. This technique is based on the objective function which takes into account the quality index of the filtration process and the dynamic error of the filtered signal. The experimental study of the transient processes in a thermal plant was carried out in order to analyze the influence of the filter parameters on the quality of the filtration process. The optimal value of the filter time constant was designed on the basis of the developed technique for the obtained experimental data. The experimental transient process was compared to the filtered one which was obtained with application of a filter with an optimal time constant. Application of the developed technique for designing the optimal time constant in the automated measurement and control systems will ensure high quality of the filtration process and small dynamic error of the filtered signal.
Keywords: filter; time constant; optimization; analog signal; dynamic error
Розрахунок оптимального фільтра аналогового сигналу
Роман Федоришинa, Святослав Кльосьa, Володимир Савицькийa,
Євген Пістунa, Мирослав Волошинb
aНаціональний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
bҐданська політехніка, вул. Ґ. Нарутовіча, 11/12, м. Ґданськ, 80-233, Польща
Анотація
Представлено методику розрахунку оптимального значення сталої часу фільтра аналогового сигналу на основі розробленого критерію оптимальності. Запропонований критерій враховує показник якості процесу фільтрування та динамічну похибку профільтрованого сигналу. Виконано експериментальне дослідження перехідних процесів у тепловому об’єкті з метою аналізу впливу параметрів фільтра на якість процесу фільтрування аналогового сигналу. Для отриманих експериментальних даних було розраховано оптимальне значення сталої часу фільтра на основі розробленої методики, що складається з восьми кроків. Здійснено порівняння експериментального перехідного процесу із профільтрованим процесом за допомогою фільтра з оптимальним значенням сталої часу. Застосування розробленої методики в автоматизованих системах вимірювання та керування забезпечить високу якість процесу фільтрування за незначної динамічної похибки профільтрованого сигналу.
Ключові слова: фільтр; стала часу; оптимізація; аналоговий сигнал; динамічна похибка; критерій оптимальності.
Література – 8.
Improvement of 6/10 kV Distribution Power Networks Efficiency
Zinoviy Bakhor, Andriy Kozovyi, Heorhiy Lysiak, Andriy Yatseiko
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: June 08, 2018. Revised: October 12, 2018. Accepted: November 07, 2018.
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University.
Abstract
The study focuses on the ways to improve the operation efficiency of 6 kV and 10 kV distribution power networks on the example of the Horodok District Power Network, Lvivoblenergo PJSC (Ukraine). The main drawbacks of these power networks are the poor condition of the electrical equipment and great length and insufficient transmission capacity of the existing 6/10 kV power transmission lines. One of the most serious problems is the fact that the power networks are not prepared for an efficient operation, taking into account the predicted power consumption increase in this area in the near future. The study used a multifactor model, which enabled taking into consideration the power consumption tendencies in the area, industrial growth rate, personal income growth rate and implementation of energy efficiency measures. A computer simulation of steady-state operation modes for probable ways of power networks’ development, including their changeover to 20 kV, was applied. A quantitative characteristic of the technological indices for a set of typical modes was obtained, which made it possible to establish a comparative efficiency of changing over to 20 kV in relation to other options. This is due to the fact that such a change offers a number of specific advantages in terms of the structure and operation efficiency of the distribution power networks, for instance, an increased transmission capacity of the power lines and improved conditions of the normalization of the electrical power quality indices for the consumers.
Keywords: distribution power network; steady-state mode; voltage level; active power loss; transmission capacity.
Підвищення ефективності розподільних електричних мереж 6-10 кВ
Зіновій Бахор, Андрій Козовий, Георгій Лисяк, Андрій Яцейко
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Об'єктом дослідження є шляхи підвищення ефективності функціонування розподільних електричних мереж напругою 6 та 10 кВ на прикладі Городоцького РЕМ ПрАТ «Львівобленерго» (Україна). Основними недоліками цих електричних мереж є незадовільний технічний стан силового електроустаткування та значна протяжність і недостатня пропускна здатність існуючих ліній електропередачі напругою 6 та 10 кВ. В ході дослідження використовувалися багатофакторна модель, що дозволила врахувати тенденції електроспо¬живання в регіоні, темпи зростання промисловості, доходів населення і запровадження заходів з енергоефективності. А також комп’ютерне симулювання усталених режимів можливих варіантів розвитку електричних мереж, зокрема й переведення їх на напругу 20 кВ. Отримано кількісну характеристику технологічних показників множини характерних режимів, що дозволило виявити порівняльну ефективність переведення електричних мереж на напругу 20 кВ стосовно інших варіантів. Це пов’язано з тим, що таке переведення має ряд особливостей щодо структури та ефективності функціонування розподільних електричних мереж. Зокрема, зростає пропускна здатність ліній електропередачі та покращуються умови нормалізації показників якості електроенергії для її споживачів.
Ключові слова: розподільна електрична мережа; усталений режим; рівень напруги; втрати активної потужності; пропускна здатність.
Література – 14.
Determination of Hydro-Erosion Wear Coefficient for Sealing
Elements of Pipeline Fittings
Zinoviy Stotsko , Roman Sheremeta
Lviv Polytechnic National University, 12, S. Bandera Str., Lviv, 79013, Ukraine
Received: June 02, 2018. Revised: October 23, 2018. Accepted: November 07, 2018.
© 2018 The Authors. Published by Lviv Polytechnic National University.
Abstract
A model of hydro-erosion wear of sealing elements was constructed taking into account a set of parameters that reflect the physical properties of the fluid and the material of the sealing elements, as well as the design parameters of the valves. To determine the dependence of the rate of erosion wear on a complex of parameters, we use the π-theorem of similarity and the method of dimension analysis. An expression is given that determines the change in the thickness of the erosive fracture of the sealing surfaces in time. The value of the maximum possible thickness of erosive fracture of valve elements is substantiated. The index of expenses relative growth, connected with wear of surfaces of sealing elements of the valve-seat system, is presented. The algorithm for determining the rate of wear of elements of the valve-seat system is proposed on the basis of calculation of the coefficient of hydro-erosion wear of the specific pipeline armature elements, which makes it possible to determine the total amount of wear during a certain operating time.
Keywords: pipeline fittings; valve-seat; erosion; simulation.
Визначення коефіцієнта гідроерозійного зносу ущільнювальних елементів трубопровідної арматури
Зіновій Стоцько, Роман Шеремета
Національний університет «Львівська політехніка», вул. С. Бандери, 12, Львів, 79013, Україна
Анотація
Побудовано модель гідроерозійного зносу ущільнюючих елементів з врахуванням комплексу параметрів, що відображають фізичні властивості рідини і матеріалу ущільнювальних елементів, а також конструктивні параметри клапанів. Для визначення залежності швидкості ерозійного зносу від комплексу параметрів застосовано π-теорему подібності і метод аналізу розмірностей. Наведено вираз, що визначає зміну товщини ерозійного руйнування ущільнювальних поверхонь у часі. Обґрунтовано значення максимально можливої товщини ерозійного руйнування елементів клапанної пари. Представлено показник відносного зростання витрат, пов’язаного зі зношуванням поверхонь ущільнювальних елементів системи клапан-сідло. Запропоновано алгоритм визначення швидкості зношування елементів системи клапан-сідло на основі розрахунку значення коефіцієнту гідроерозійного зносу елементів конкретної трубопровідної арматури, що дає можливість визначити сумарний об’єм зношування протягом визначеного часу роботи.
Ключові слова: трубопровідна арматура; клапан-сідло; ерозія; моделювання.
Література – 8.
|
