Вісник № 01. Гідравлічні машини та гідроагрегати

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/43173

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 15 з 15

Computer-integrated components of the automated decision-making support system for operational and maintenance personnel of nuclear power plant units with WWER
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Yefimov, Аleksandr Vyacheslavovych; Yesypenko, Tetyana Oleksiivna; Harkusha, Tetyana Anatoliivna; Kavertsev, Valery Leonidovich ; Berkutova, Tetyana Ivanivna
The purpose of this article is to describe the results of the research aimed at developing computer-integrated components of one of the ADMSS variants for operational and maintenance personnel of NPP units according to the criterion of technical and economic efficiency, taking into account the diagnostics of the technical equipment state based on the simulation model describing by means of up-to-date mathematical methods the technological processes in the main and auxiliary equipment of power units using up-to-date mathematical methods at the level of detailing, corresponding to their principle and deployed thermal schemes. The results of studies aimed at the development of computer-integrated components of the automated decision-making support system (ADMSS) for operational and maintenance personnel of NPP units by the criterion of technical and economic efficiency, taking into account the diagnostics of the state of the power unit equipment, are presented. The general structure of the software package interaction for the analysis of the performance and parameter diagnostics of NPP units with WWER has been developed. When creating the software package, the integrated programming environment Microsoft Visual Studios was used. The structure of the program block for the parameter diagnostics of the equipment of nuclear power units is presented. The main types of problems arising during the operation of NPP units with WWER, that can be solved with the help of the developed ADMSS are considered, and a form for presenting the results to the operational and maintenance personnel of power units is proposed. Developed on the basis of the described computer-integrated components, the automated decision-making support system for the operational and maintenance personnel of NPP power units can be used to solve a wide range of problems arising in the practice of short-, medium- and long-term control of the operation modes of power unit systems and equipment, including obtaining operational (energy) characteristics of power unit systems and equipment, optimizing operation modes and parameters, diagnosing and forecasting technical state of power equipment, predicting the amount of electrical and thermal energy generated by a power unit, as well as optimizing NPP repair cycles.
Research of fluid flow in two-dimensional and three-dimensional formulation in the flow part of a high-pressure francis turbine
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Mironov, Konstantin Anatolievich; Oleksenko, Yuliia Yuriivna
The paper presents some results of a computational study of the spatial flow of a viscous fluid in a high-pressure Francis turbine Fr500 (in the optimal mode). To improve the energy performance at the preliminary design stage of the turbine, numerical flow simulations should be carried out. The difficulty of solving the problem posed is due both to the complex spatial geometry of the blade system of the runner and the varying degree of influence of the working bodies on the formation of energy characteristics. This CFD approach reduces costs and time in comparison with the experimental approach and makes it possible to improve and analyze turbine performance and its design before the model is manufactured. The computational complex of programs provides an opportunity to see the picture of pressure distribution, the field of velocity vectors and the movement of fluid particles for substantiation and analysis of results. Numerical modeling of the spatial flow in the flow part of the turbine was carried out to determine changes in the energy characteristics, therefore, the k - ε turbulence model was chosen, this model is the most successful model of first-level turbulence of the circuit. The results of the computational study confirm that the hydraulic efficiency of a hydraulic turbine largely depends on the losses in the guide vane and the runner, which means it is these elements that should be given the most attention, their design and coordination of the flow in them. Analysis of the energy loss in the flow part of the Francis turbine was carried out using programs for calculating fluid flow in two-dimensional and three-dimensional formulation. The obtained calculated data correspond to the previously known experimental recommendations for high-pressure Francis turbine. The issues of increasing the energy performance of a projected high-pressure Francis turbine were considered.
АО "Турбоатом" – 85-летний период успеха и всемирного признания
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Линник, Александр Васильевич; Рябова, Светлана Александровна
Показаны объемы и география поставок АО «Турбоатом» за 85-летний период работы предприятия, отмечена роль завода в создании и изготовлении паро- и гидротурбинного оборудования. Представлен номенклатурный ряд паровых турбин для тепловых электростанций, теплоэлектроцентралей, атомных электростанций; гидравлических турбин для гидроэлектростанций, гидроаккумулирующих электростанций, гидравлических затворов для ГЭС, ГАЭС и насосных станций, другого энергетического оборудования. Представлены достижения предприятия в создании уникальных разработок паро- и гидротурбинного оборудования, а именно создание паровых турбин нового поколения мощностью 325 МВт, создание обратимых гидроагрегатов Днестровской ГАЭС. Показан вклад АО «Турбоатом» в развитие гидроэнергетики Украины – работы по реконструкции ГЭС Днепровского каскада. Приведены расчетно-теоретические исследования течения жидкости в проточной части гидротурбины Кременчугской ГЭС, выполненные в рамках научно-технического сотрудничества между АО «Турбоатом» и ИПМаш НАН Украины. Детальное численное исследование пространственного течения вязкой несжимаемой жидкости во всех элементах проточной части гидротурбины ПЛ 20 Кременчугской ГЭС выполнено в широком диапазоне режимов работы с помощью программного комплекса IPMFlow. Моделирование течения выполнено на основе численного интегрирования уравнений Рейнольдса с дополнительным членом, содержащим искусственную сжимаемость. Для учета турбулентных эффектов применяется дифференциальная двухпараметрическая модель турбулентности SST Ментера. Численное интегрирование уравнений проводится с помощью неявной квазимонотонной схемы Годунова второго порядка точности по пространству и времени. Показаны универсальные стенды ЭКС-100 и ЭКС-150 гидротурбинной лаборатории АО «Турбоатом», на которых проводятся селективные и приемо-сдаточные модельные испытания проточных частей модернизированных ГЭС с участием Заказчика для подтверждения выполнения контрактных условий по обеспечению значений мощности турбины, достижению средневзвешенного КПД, кавитационных показателей и др. согласно функциональным гарантиям.
Влияние поперечного магнитного поля на дестабилизацию потока в канале
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Яхно, Олег Михайлович; Мамедов, Асиман Низами Оглы; Стась, Сергей Васильевич
В некоторых гидравлических системах, имеющих регулирующее оборудование, точное определение потерь энергии на коротких участках каналов может оказывать существенное влияние на корректный режим работы оборудования в целом. Под действием сил инерции от конвективного ускорения может наблюдаться существенная деформация поля скоростей, напряжений, появляться дополнительный перепад давления. Для такого вида течения существует несколько методов, позволяющих управлять потоками. Одним из таких методов для аномально-вязких сред, обладающих свойством электропроводимости, является метод, связанный с воздействием на поток поперечного магнитного поля. При взаимодействии поперечного магнитного поля с электропроводным потоком жидкости наряду с массовыми силами, имеющими инерционную природу, появляются пондеромоторные силы, имеющие электромагнитную природу. Как показали исследования, пондеромоторные силы могут быть представлены в виде двух составляющих: магнитной и электрической. Исследования позволили определить влияния пондеромоторных сил на характеристики потока на гидродинамическом начальном участке. Рассматривались случаи при различных соотношениях сил инерции к магнитным силам, то есть при различных значениях числа Рейнольдса. Опыты проводились с электропроводными жидкостями в капиллярах при наличии поперечного магнитного поля, напряженность которого могла изменяться. На основании опытов были получены графические зависимости расхода и средней скорости потока от величины напряженности магнитного поля. Результаты экспериментов подтвердили наличие эффекта торможения потока за счет величины напряженности поперечного магнитного поля. Торможение потока влияет на длину гидродинамического начального участка, которая в данном случае является функцией критерия Гартмана и критерия Рейнольдса.
Исследование течения жидкости в зоне «спираль – статор» гидротурбины РО 310 с плоскими кольцами статора
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Шевченко, Наталья Григорьевна; Гришин, Александр Мефодиевич; Коваль, Елена Сергеевна
Рассматривается один из ответственных узлов гидроагрегата – узел «спиральная камера – статор». Статор гидротурбины является подводящим элементом проточного тракта гидротурбины, который участвует в формировании потока перед рабочим колесом. В работе рассмотрена конструкция статора с плоскими кольцами, колонны которых вдвинуты в спиральную камеру. Такая конструкция статора позволяет сохранить основные габаритные размеры спирали в плане для гидротурбин с встроенным кольцевым затвором. Информационный анализ показал, что наряду с конструктивными и технологическими преимуществами, применение колец статора колонны, которые вдвинуты в спиральную камеру, имеют гидродинамические недостатки. При рассматриваемой конструкции узла «спираль – статор с плоскими кольцами», деформируется эпюра меридиональной составляющей скорости. В итоге могут увеличиться потери энергии, связанные с отрывом потока и вторичными течениями в спиральной камере. Представлены гидродинамические исследования структуры потока в зоне спираль статор с плоскими кольцами – экспериментальные и численные расчеты. Предлагается для исследования формы колец статора провести расчет осесимметричного течения в ограниченной расчетной зоне «спираль – статор» гидротурбины с использованием двухслойной модели движения вязкой жидкости. Приведены экспериментальные данные замера давления на поверхности колец статора. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных дает качественное совпадение. Для трех вариантов колец статора в работе проведен расчет пограничного слоя. Результаты показали, что максимальное загромождение пограничного слоя канала статора достигает 5,2 %. Для исследуемых вариантов колец статора местного отрыва пограничного слоя не наблюдается. Проведены расчеты профильных и ударных потерь в решетке колонн статора для исследуемой конструкции подвода гидротурбины.
Моделювання гідродинамічних характеристик оборотної гідромашини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Тиньянова, Ірина Іванівна; Дранковський, Віктор Едуардович; Рєзва, Ксенія Сергіївна; Косоруков, Олександр Володимирович
Вимоги сучасних потужних енергосистем до вирівнювання графіку навантаження обумовлюють будівництво гідроакумулюючих електростанцій, як найбільш ефективних для роботи в пікових зонах навантаження. Успішне рішення задачі створення високоефективного устаткування для ГАЕС багато в чому залежить від правильного вибору геометрії елементів проточної частини оборотної машини які забезпечують необхідний рівень її енергетичних показників. В роботі розглянуті питання моделювання гідродинамічних характеристик лопатевих систем оборотної гідромашини, що базується на спільному використанні моделі осередненого потоку та спрощеної моделі просторового потоку в безлопатевих ділянках проточної частини. Наведено вирази, що встановлюють зв'язок гідродинамічних характеристик з безрозмірними комплексами, та виражають загальні закономірності взаємодії потоку з робочим колесом оборотної гідромашини, показано справедливість рівнянь теоретичних характеристик оборотної гідромашини в досить широкому діапазоні робочих режимів. Розглядається вплив гідродинамічних характеристик лопатевих систем на формування енергетичних характеристик оборотної гідромашини. Аналіз гідродинамічних характеристик окремих елементів проточної частини дозволяє проаналізувати їхній вплив на енергетичні характеристики, результати такого аналізу є основою для вирішення великого кола питань, що виникають при проектуванні оборотної гідромашини. В даній роботі були проведені чисельні дослідження оборотної гідравлічної машині ОРО500. Характер залежностей наведених у статті підтверджує доцільність використання безрозмірних комплексів для розрахунку та аналізу енергетичних залежностей оборотної гідромашини. Розрахункові дані свідчать про визначальний вплив гідродинамічних параметрів просторової решітки як на параметри оптимального режиму, так і на характер залежності ККД і потужності при відході від нього. Вибір найбільш ефективного методу залежить від стадії проектування проточної частини та від поставленої задачі. Уточнити проведені розрахунки методом осереднених параметрів можливо завдяки сучасним програмам для чисельного дослідження просторової течії.
Моделювання електричних полів в околі електропровідних стрижнів – блискавкоприймачів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Сокол, Євген Іванович; Резинкіна, Марина Михайлівна; Резинкін, Олег Лук'янович; Литвиненко, Світлана Анатоліївна; Гриб, Олег Герасимович
Метою роботи є розробка методу більш точного розрахунку розподілу електричного поля (ЕП) в системах з електропровідними стрижнями, забезпечуючи знаходження напруженості та потенціалу електричного поля при використанні просторової сітки з кроком, пропорційним довжині стрижня, а не його радіусу. Методика: описаний метод розрахунку електричного поля в околі електропровідних стрижнів з великим співвідношенням довжини до радіуса: більше 102–103. Запропонований метод заснований на техніці скінченного інтегрування та використанні інформації про нелінійне спадання напруженості та потенціалу ЕП у напрямках, перпендикулярних осі стрижня. Результати: показано, що найкращий збіг з аналітичними рішеннями може бути досягнутий шляхом отримання різницевих коефіцієнтів у вузлах, що оточують стрижень, за допомогою інтегрування виразів для ЕП струмопровідного еліпсоїда під потенціалом по поверхням комірок розрахункової сітки. Практичне значення: в результаті використання запропонованого методу стає можливим більш точний розрахунок напруженості електричного поля в зоні навколо стрижня під потенціалом або стрижня в однорідному ЕП при застосуванні сітки, крок якої порівняний з його довжиною, а не радіусом. Новизна: використання запропонованого способу для розрахунку напруженості ЕП в околі електропровідних стрижнів з урахуванням нелінійного характеру спадання напруженості та потенціалу в безпосередній близькості від стрижня за допомогою аналітичних виразів для ЕП витягнутого струмопровідного еліпсоїду під потенціалом зменшує відносні похибки розрахунку напруженості ЕП в зоні навколо стрижня і вище його вершини з 27 % до 3 % і менше. У цьому випадку просторовий крок обирається пропорційним довжині стрижня, а не його радіусу. Наведено приклад розрахунку напруженості електричного поля в умовах грози.
Оценка показателей надежности гидрооборудования с учетом влияния величины рабочего давления
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Фатеева, Надежда Николаевна; Фатеев, Александр Николаевич
Классификация и анализ отказов, а также описание механизма формирования отказов показывают, что наиболее существенными эксплуатационными факторами, влияющими на изменение показателей надежности, являются давление рабочей жидкости (эксплуатационная нагрузка) и состояние рабочей жидкости (степень ее загрязнения). При оценке показателей надежности гидрооборудования следует иметь в виду, что по отношению к величине нагрузки все элементы гидрооборудования могут быть укрупненно разделены на три группы: узлы и пары трения, приводящие к отказам из-за наступления предельного состояния этих элементов по износу; элементы, отказ которых наступает вследствие усталостных разрушений; элементы, отказы которых наступают независимо от величины нагрузки, и связаны с кинематическими и динамическими характеристиками конструкции (инерционные силы, волновые процессы). Рассмотрено влияние давления рабочей жидкости (эксплуатационная нагрузка) при оценке показателей надежности на этапе проектирования на все три группы элементов. Для определения параметров гидросистем на этапе эксплуатации для оценки фактических показателей надежности, был использован комплект средств диагностики гидравлических систем, разработанный Объединением Предприятий Корпорацией «Гидроэлекс» совместно с кафедрой «Гидравлические машины им. Г. Ф. Проскуры», с помощью которого измеряемые параметры могут быть записаны на внутреннюю карту памяти или переданы через беспроводную Bluetooth связь на персональный компьютер PC или Android-устройство (смартфон, планшет) для последующей обработки. Приведенные теоретические зависимости совместно с обработанными данными, полученными с помощью разработанного комплекта средств диагностики, позволяют определить количественные зависимости отказов и проводить оценку показателей надежности работы гидрооборудования в реальных условиях эксплуатации (с учетом эксплуатационных нагрузок).
Проектирование рабочего колеса радиально-осевой насос-турбины на условия Каневской ГАЭС
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Русанов, Андрей Викторович; Хорев, Олег Николаевич; Дедков, Валерий Николаевич
Представлена методика и результаты выбора расчетных параметров проточной части радиально-осевой насос-турбины повышенной быстроходности на напор до 120 м. на условия Каневской ГАЭС. С помощью программного комплекса «Колесо» спроектировано рабочее колесо и определено его предварительные кинематические и энергетические показатели в турбинном и насосном режиме. Профилирование поверхности лопасти рабочего колеса проведено методом решения дифференциального уравнения линии тока в плане. С помощью программного комплекса IPMFlow выполнено численное исследование пространственного вязкого течения жидкости в проточной части. Моделирование течения вязкой несжимаемой жидкости в проточной части насос-турбины выполнено на основе численного интегрирования уравнений Рейнольдса с дополнительным членом, содержащим искусственную сжимаемость. Для учета турбулентных эффектов применяется дифференциальная двухпараметрическая модель турбулентности SST Ментера. Численное интегрирование уравнений проводится с помощью неявной квазимонотонной схемы Годунова второго порядка точности по пространству и времени. Дискретизация исследуемой расчетной области, включающей по одному каналу направляющего аппарата и рабочего колеса, выполнена с помощью структурированной сетки с шестигранными ячейками. На основе анализа структуры потока и гидравлических потерь проведена модификация рабочего колеса за счет уменьшения угла охвата лопасти и выполнено численное исследование течения в модернизированной проточной части. Пересчет теоретической напорной характеристики модели на натурные условия Каневской ГАЭС и зависимость КПД от подачи в насосном режиме показывают, что разработанная лопастная система рабочего колеса обеспечивает показатели, удовлетворяющие требованиям технического задания на проектирование насос-турбины. В турбинном режиме улучшение структуры потока на периферийном участке лопасти рабочего колеса привело к повышению его энергетических качеств: гидравлические потери в направляющем аппарате практически не изменились, потери в рабочем колесе при оптимальном режиме снизились на 0,65 %.
Расчет объемного гидропривода подачи измельчителя древесных отходов с автовозвратом при перегрузках
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Аврунин, Григорий Аврамович; Самородов, Вадим Борисович; Пелипенко, Евгений Сергеевич; Мороз, Ирина Ивановна
Разработаны рекомендации по внедрению технологии «No stress» безопасного автоматического возврата древесных отходов в объемных гидроприводах подачи машин для измельчения на основе использования отечественных комплектующих. Проведен анализ гидравлических принципиальных схем объемных гидроприводов подачи машин для измельчения древесных отходов, снабженных устройствами автоматизации их возврата из зоны резания для обеспечения повышения безопасности и производительности машины. Разработана методика расчета объемного гидропривода подачи в машинах для измельчения древесных отходов. Предложена для реализации в конструкторских разработках гидравлическая принципиальная схема объемного гидропривода подачи измельчителя древесных отходов, в которой на основе использования отечественных гидрораспределителей с устройствами самовозврата золотников в нейтральное положение реализуется режим безопасности «No stress». Приведены зависимости для расчета объемного гидропривода, включая определение КПД, выбор рабочего объема насоса и гидромотора, приводящего двигателя и диаметров трубопроводов. Даны ссылки на источники информации, касающиеся методик стендовых испытаний насосов, гидромоторов и золотниковых гидрораспределителей, технических характеристик современных шестеренных насосов и героторных гидромоторов, которые находят применение в объемных гидроприводах измельчителей, а также рекомендации по повышению надежности работы объемного гидропривода измельчителя на основе опыта ведущих зарубежных фирм в части подбора сорта рабочей жидкости и ее кондиционирования путем эффективных систем фильтрации и поддержания оптимальной температуры. Приведены уравнения математической модели динамики объемного гидропривода для анализа изменения частоты вращения гидромотора и давления рабочей жидкости в объемном гидроприводе измельчителя при его пуске, которые могут быть реализованы путем численного интегрирования и получены в виде осциллограмм в составе прикладных программ пакета VisSim. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при разработке новых объемных гидроприводов подачи для измельчителей древесных отходов или модернизации находящихся в эксплуатации.
Реалізація математичної моделі асинхронізованого генератора в фазних координатах в середовищі Мatlab
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Рудевіч, Наталія Валентинівна; Гриб, Олег Герасимович; Піскурьов, Михайло Федорович; Карпалюк, Ігор Тимофійович
Сучасні комп'ютерні технології, в основі яких лежать прикладні пакети, дають можливість більш глибокого вивчення питань, пов'язаних з процесами в елементах електричних систем, зокрема і асинхронізованих генераторах. Інструментом дослідження може слугувати програма Matlab, що потребує реалізації математичної моделі асинхронізованого генератора в її середовищі. Представлення асинхронізованого генератора математичною моделлю в фазних координатах дозволить отримувати реальні значення параметрів режиму, а, отже, і контролювати фізику процесу. Реалізація математичної моделі асинхронізованого генератора в фазних координатах базується на наступних припущеннях: магнітна система машини ненасищена, через що індуктивності машини не залежать від сили намагнічування; замість дійсних кривих розподілу сили намагнічування і індукції, в повітряному зазорі по розточуванню статора приймають тільки їх основні, перші гармонійні складові, відповідно чому наведені в статорі електрорушійні сили виражаються синусоїдами основної частоти; в магнітній системі машини відсутні які-небудь втрати; конструктивне виконання машини забезпечує повну симетрію фазних обмоток статора; ротор також симетричний щодо своїх подовжньої і поперечної осей: обмотки збудження розташовано в обох осях, демпферна обмотка ротора замінена двома взаємно перпендикулярними короткозамкненими обмотками, розташованими одна в подовжній, а інша в поперечній осях, не враховується гістерезис. Реалізація матеметичної моделі асинхронізованого генератора здійснена за допомогою систем рівнянь, що визначають струми, напругу та потокозчеплення в обмотках збудження, струми та потокозчеплення в демпферних обмотках, електрорушійні сили, напругу та струми в обмотках статора та основного рівняння руху ротора генератора. Розроблену реалізацію математичної моделі можна використовувати для дослідження перехідних процесів, що виникають в асинхронізованому генераторі при підключенні та зміні навантаження, при несиметричних режимах роботи, при коротких замиканнях в обмотках ротора та статора, при зміні швидкості обертання ротора.
Розробка клапана різниці тиску
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2019) Андренко, Павло Миколайович; Дмитрієнко, Ольга Вячеславівна; Клітной, Віктор Володимирович; Миронов, Вадим Костянтинович
Проаналізовані схемні та конструктивні рішення існуючих клапанів різниці тиску та дискретних мембранних елементів. Встановлено, що гідроапарати, зокрема клапани різниці тиск, які мають у своєму складі запірно-регулюючий елемент, виконаний у вигляді золотника, мають значну силу тертя, що знижує їх чутливість до перепаду тиску, та витоки, які знижують їх ККД. За аналізом гідроапаратів, збудованих за принципом вільних мембран, встановлено, що вони мають просту конструкцію, високу надійність, малий час спрацювання та собівартість. Проаналізовані існуючі конструктивні рішення таких мембранних елементів. Доведено, що відомі рівняння власних коливань мембрани, які розділяють ідеальні рідини різної щільності в прямокутному каналі з жорсткими підставами не можуть бути використані при побудові елементів, збудованих за принципом вільних мембран. Встановлені конструктивні параметри, які впливають на вихідні характеристики елементів, збудованих за принципом вільних мембран. Наведено схемну реалізацію клапана різниці тиску, збудованого за принципом вільних мембран, конструкція якого захищена патентом України на корисну модель. Особливістю розробленого клапана є те, що він дозволяє, залежно від різниці тисків на його вході та виході, які сумуються на запірно-регулюючому елементі, утвореному рухомими дисками, розміщеними в камерах, управляти відкриттям/закриттям вхідних та вихідних каналів камер, забезпечуючи протікання рідини від входу клапана на його вихід та навпаки. Розроблений клапан різниці тиску дозволяє підтримувати задану різницю тиску незалежно від напрямку руху робочої рідини. Проаналізовано конструктивні та робочі параметри, які впливають на робочий процес розробленого клапана. Доведено, що регулювання різниці тиску між входом та виходом розробленого клапана здійснюється відповідним добором площ мембран,розміщених у його проточних камерах. Розроблена методика вибору конструктивних та робочих параметрів розробленого клапана різниці тиску, яка базується на методах механіки твердого тіла та гідромеханіки. Встановлено поріг чутливості розробленого клапана різниці тиску.
Системы управления гидротурбин
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Мигущенко, Руслан Павлович; Черкашенко, Михаил Владимирович; Потетенко, Олег Васильевич; Гасюк, Александр Иванович; Дорошенко, Александр Владиславович; Cherkashenko, Alexander
В статье приведен аналитический обзор и анализ существующих в мировой и отечественной практике систем управления гидротурбин. Рассмотрены конструктивные особенности построения схем с дискретным и дискретно-аналоговым способом управления. Приведены схемы управления частотой вращения гидротурбины ведущих фирм-производителей гидротурбинного оборудования: ALSTOM POWER HYDRO (Франция, Гренобль), Wood word (США),Va Tech (Австрия), Voith Siemens (Германия). Выполнен анализ работы схем и элементная база применяемой гидроаппаратуры с учетом специфики функционирования системы регулирования. Рассмотрено применение для построения систем управления двух способов синтеза управляющих устройств с применением дискретного и дискретно-аналогового способа для синтеза позиционного гидропневмопривода. Показано, что разработка методов проектирования с использованием обоих подходов, математических моделей и алгоритмов управления, направленных на повышение точности позиционирования и надежности систем с возможным упрощением схемных решений, является важнейшей задачей, направленной на получение огромного экономического эффекта при решении данной важнейшей проблемы. Полученные результаты доказывают, что применение позиционного гидропневмопривода для построения системы управления скоростью гидротурбины с дискретным и дискретно-аналоговым управлением,позволяет синтезировать гидропневмопривод с высокой точностью позиционирования, без применения дорогостоящих гидрораспределителей с пропорциональным управлением.
Современное состояние программных комплексов CFD для численного исследования пространственного потока в гидромашинах
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Крупа, Евгений Сергеевич; Недовесов, Владлен Александрович
В настоящее время актуальным является совершенствование вычислительных программных комплексов, что в свою очередь приводит к конкуренции на рынке программного обеспечения. Специалисты, работающие в любой отрасли, должны владеть компьютером не только на уровне пользователя, но и на уровне программистов, чтобы на базе существующих программных комплексов программировать модули для собственных потребностей. Не исключением является и область гидроэнергетики. В работе проведен аналитический обзор современных программных комплексов CFD. Проанализированы преимущества и недостатки данных программ в части построения трехмерной модели объекта исследования, создания расчетной сетки, задания граничных условий и визуализации результатов расчета. Для решения гидродинамических задач существует много различных программ, одними из передовых коммерческих программных комплексов являются Ansys, SolidWorks Flow Simulation, Autodesk CFD. Так же существуют программы с открытым исходным кодом, самым популярным на данный момент является OpenFOAM. Данные системы автоматического проектирования (САПР) позволяют не только выполнить качественное моделирование систем различной физической природы, но и исследовать отклик этих систем на внешние воздействия в виде распределения давления, температур, скоростей. Алгоритмы проведения расчета в программах похожи, отличительные особенности программ можно оценить по следующим критериям: генерация сетки, точность, надежность (сходимость), скорость вычислений, физика модели, гибкость системы. Так же следует отметить, что коммерческие программные комплексы более удобны в использовании благодаря проработанному интерфейсу пользователя, в бесплатных комплексах интерфейс менее развит и для работы потребуются знания определенного списка команд и знания синтаксиса программы. Для создания геометрии модели так же существует множество программ (SolidWorks, Autodesk Inventor, Компас-3D и др.). Трехмерная модель объекта исследования необходима для последующей интеграции в CFD комплекс. Использование этих программ позволяет сократить цикл разработки, снизить стоимость изделий и повысить качество продукции.
Функціональна структура системи гідроприводу при моделюванні його експлуатаційних режимів
(Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2019) Левченко, Олег Васильович; Губарев, Олександр Павлович
Розглянуто структуру систем промислового гідроприводу з великою кількістю виконавчих пристроїв з метою визначення енергетичної ефективності системи шляхом моделювання її роботи протягом терміну експлуатації. Запропоновано узагальнену структуру гідравлічної системи з розподілом її на логічну та експлуатаційну складові. Представлено загальну компоновку у вигляді операційних блоків, які відповідають за технологічні операції, та рівнів забезпечення алгоритму роботи системи та її енергозабезпечення. Детально проаналізовано логічний рівень системи з розподілом на рівні складності реалізації алгоритму гідравлічної системи. Встановлено, що логічна взаємодія приводів може призводити до одночасного спрацювання виконавчих пристроїв і як наслідок збільшення рівня енергоспоживання системи в певні проміжки часу її роботи. Додатково встановлено, що в гідравлічних системах з паралельними та альтернативними гілками роботи може відбуватись зміщення часу одночасної роботи декількох виконавчих пристроїв від одного робочого циклу до іншого внаслідок зміни експлуатаційних характеристик одночасно працюючих виконавчих пристроїв. Встановлено необхідність проведення моделювання багатопривідних систем промислового гідроприводу з метою визначення рівня енергетичного споживання. Визначено особливості моделювання систем промислового гідроприводу різних рівнів складності.