2023 № 1 Гідравлічні машини та гідроагрегати

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/69634

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 15

Тепловий стан робочих лопаток ЦНТ теплофікаційної турбіни Т-250/300-240
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шубенко, Олександр Леонідович; Голощапов, Володимир Миколайович; Котульська, Ольга Валеріївна; Парамонова, Тетяна Миколаївна; Сенецька, Дар'я Олегівна
Розглянуто важливу проблему дослідження температурного стану циліндру низького тиску потужної теплофікаційної турбіни, яка працює, на відміну від конденсаційних турбін, в умовах значних змін електричного та теплового навантаження. Це пов'язано з тим, що циліндр низького тиску теплофікаційних турбін в опалювальний сезон із-за великих відборів пари на теплофікацію працює у маловитратних режимах. Такі умови експлуатації супроводжуються зародженням вихрових структур у проточній частині, що призводить до значного росту втрат механічної енергії і, як слідство, до росту температур елементів проточної частини. Метою дослідження є визначення теплового стану пари в широкому діапазоні зміни режимів експлуатації теплофікаційної турбіни. Виконано аналіз результатів експериментальних досліджень, отриманих на натурних циліндрах низького тиску потужної парової турбіни Т-250/300-240 різними авторами в умовах широкої зміни параметрів експлуатації (тиск в конденсаторі, витрата пари в проточній частині, температура нижнього опалювального відбору). Це дало змогу визначити розподіл температур по висоті робочої лопатки останнього ступеня, що представляє найбільший інтерес в умовах роботи на маловитратних режимах. Встановлено місце мінімальної температури та запропоновано залежність для її визначення на виході з робочого колеса ступеня з урахуванням того, що основним генератором тепла при нагріві пари є вихор, який обертається в міжвенцевому зазорі. Показано, що граничне значення витрати пари через останній ступень, що відповідає переходу течії з області вологої пари в область перегрітої пари, при заданому рівні температури в нижньому опалювальному відборі, залежить від тиску в конденсаторі і може бути визначено у вигляді функції цих параметрів. При цьому, чім менша температура в нижньому опалювальному відборі та тиск у конденсаторі, тим при менших витратах спостерігається перехід від вологої до перегрітої пари, а зростання процесної вологості на виході з робочого колеса відбувається при витраті пари завбільшки ніж її граничне значення.
Чисельні моделювання течії технологічної рідини у трубах колтюбінгової установки
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Наталія Григорівна; Калюжний, Владислав Володимирович; Андрієвська, Вікторія Сергіївна
На сьогоднішній день одним із сучасних напрямків є використання технологій колтюбінгу та вдосконалення складу промивних агентів (рідин). Розглянуто особливості технологічних ділянок колтюбінгу – спіральне укладання труб, співвідношення основних розмірів гнучких труб, барабана та напрямного сектора. Наявність транспортера труб дає особливу відповідальність задля забезпечення переміщення колони гнучких труб у заданому діапазоні навантажень. Довжина труб сягає 5000 м. Радіальні розміри свердловини 150 мм. Перераховано етапи визначення основних параметрів насосної установки для подачі технологічної рідини до свердловини. При проведенні технологічних операцій насос повинен долати гідродинамічні втрати прямої та зворотної подачі рідини у свердловину. Необхідно враховувати можливість порушення співвісності циліндричних труб. Для проведення технологічних операцій інтенсифікації видобутку нафти використовують багатокомпонентні технологічні рідини. Наявність хімічних та полімерних добавок у рідині істотно впливає на властивості водних та вуглеводневих систем, утворює гелі різної щільності, в'язкості та реології. Відомо, що навіть незначний вміст полімерних добавок у розчині (6–30 г/л) призводить до неньютонівської поведінки промивної рідини в трубах свердловини. У роботі використовуються експериментальні дані, отримані компанією ТОВ "Регіон" України. Для чисельного моделювання гідродинамічних характеристик технологічної рідини використовуються лінійні та нелінійні моделі в'язкої рідини. У всіх випадках розглядався перебіг, що встановився. У зв'язку з тим, що у роботі використовується академічна версія пакету ANSYS CFD з обмеженими можливостями за кількістю осередків, розрахункові області вибрано за спрощеними схемами. Розглянуто схеми: спіраль – напрямна – пряма труба, лише спіральна частина намотування труби на барабан, кільцевий простір між циліндричними трубами з можливим ексцентриситетом. Результати численних досліджень застосовуються для прогнозування гідравлічних коефіцієнтів опору в трубах та характеристик насосного обладнання для подачі технологічної рідини у свердловину. Також результати можна використовувати для перевірочних розрахунків міцності колони гнучких труб для небезпечних перерізів.
Удосконалення характеристик робочого колеса високонапірного відцентрового компресора проектуванням за допомогою САПР
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Роговий, Андрій Сергійович; Азаров, Андрій Сергійович; Демчук, Роман Миколайович
Високонапірні компресори є одними з найрозповсюдженіших пневматичних машин у промисловості та транспорті. Класичні методи проектування таких машин основані на методиках моделювання течії у двовимірній та одновимірній постановці. Означені методи проектування приводять до створення достатньо досконалих конструкцій, але їх характеристики ще можуть бути покращені. Для моделювання течії у високонапірному компресорі, актуальним стає дослідження можливостей оптимізації конструкції за використання системи автоматизованого проектування Ansys Vista, що може дозволити значно підвищити ефективність компресора. Метою роботи є удосконалення характеристик робочого колеса високонапірного відцентрового компресора проектуванням за допомогою САПР. Дослідження проведено на основі проектування проточної частини робочого колеса високонапірного відцентрового компресора за допомогою системи автоматизованого проектування Ansys VistaCCD на основі параметрів роботи компресора, що серійно випускається. Отримано, що розташування максимумів ефективності спроектованого та серійного робочих коліс компресора приблизно співпадає, при цьому політропний ККД спроектованого робочого колеса на 6 % більший. При цьому знижується співвідношення повних тисків на 18 %. З іншої сторони, зона високої ефективності роботи колеса значно розширена для спроектованого колеса. Цей діапазон збільшився більше ніж в три рази. При цьому в зоні оптимального ККД витрачена потужність для спроектованого колеса зменшується на 20 % до 240 кВт. Спроектоване колесо має більш досконалий розподіл тиску для спліттера за приблизно однакових характеристик для основних лопатей робочих коліс. Аналізуючи вектори швидкості та розподіли можна прийти висновку, що у серійного компресора наявні дві відривні зони: у місті згинання лопаті та на виході, на відміну від спроектованого.
Характеристики відцентрового насоса при перекачуванні Бінгамівської рідини із різними значеннями початкових напруг зсуву
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Роговий, Андрій Сергійович; Шудрик, Олександр Леонідович; Лук'янець, Сергій Ігорович; Нескорожений, Артем Олегович; Лебединець, Денис Віталійович
Загальні методики проектування відцентрових насосів засновані на особливостях розрахунку та експериментальних даних щодо перекачування води. З іншої сторони, перекачування неньютонівських рідин, та Бінгамівськіх зокрема, можуть змінювати положення оптимальних робочих точок та змінювати характеристики. Використання числових методик дозволяє не тільки пришвидшити пошук оптимальних проточних частин, але й перевірити можливість роботи насоса за екстремальних параметрів роботи із різними показниками в'язкості неньютонівської рідини: від нульової в'язкості (ідеальна рідина) до надзвичайно великих значень та створити більш універсальні методики проектування насосів різних типів. Загальні методики проектування відцентрових насосів для перекачування неньютонівських рідин передбачають коригування характеристики в залежності від ефективної в'язкості, яка для Бінгамівської рідини розраховується за структурною в'язкістю. В роботі визначено вплив значень початкових напруг зсуву Бінгамівської рідини на характеристик відцентрового насоса шляхом вирішення рівнянь Рейнольдса, нерозривності, моделі турбулентності та реологічної моделі Бінгамівської рідини. Отримано, що за однієї подачі, напір, що є на виході з насосу зменшується не більше ніж на 5,1 %. Відбувається невеличке зміщення характеристики у зону менших витрат. Таким чином, початкові напруги зсуву практично не мають впливу на напірну характеристику відцентрового насоса. Початкові напруги зсуву мають достатній вплив на ефективність роботи насоса, що треба враховувати їх під час проектування проточної частини. ККД зменшується на 10 % за перекачування рідини з початковими напругами зсуву 100 Па. Зменшення ефективності роботи насоса може бути пов'язана з кінематичними параметрами роботи насоса та наслідком зменшення тисків на лопаті.
Модернізація робочого колеса високонапірної гідротурбіни на задні параметри
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Миронов, Костянтин Анатолійович; Дмитрієнко, Ольга Вячеславівна; Ярошенко, Микола Андрійович
Розглянута задача модернізації робочого колеса високонапірної радіально-осьової гідротурбіни на задані параметри. Модернізоване робоче колесо повинно відповідати сучасним вимогам по рівню ККД та кавітації. За допомогою пакета прикладних програм розроблено лопатеву систему робочого колеса на прийняті параметри оптимального режиму з високими енергокавітаційними показниками. Представлено результати розрахункового аналізу параметрів потоку в проточній частині високонапірної гідротурбіни РО310 підвищеної швидкохідності. Постійно зростаючі вимоги до підвищення енергетичних якостей гідротурбін зумовлюють необхідність удосконалення методів, що дають змогу прогнозувати й оптимізувати енергетичні характеристики проточної частини. Підвищення енергокавітаційних показників гідротурбін висуває завдання подальшого розвитку методу математичного моделювання робочого процесу. Застосування чисельного експерименту на основі математичної моделі робочого процесу є ефективним засобом пошуку раціональних варіантів як ново проектованих, так і модифікованих елементів проточної частини гідротурбін. Необхідною складовою частиною проектування проточної частини є вибір низки геометричних параметрів робочого колеса (меридіональні обриси порожнини, вхідних і вихідних кромок лопаті та ін.), правильність якого істотно впливає на енергетичні показники. Під час вибору геометричних параметрів робочого колеса орієнтуються, як правило, на дослідні дані, отримані для гідротурбін залежно від швидкохідності. Такий підхід не забезпечує належного узгодження геометричних параметрів робочого колеса, наслідком чого часто є як розбіжність розрахункового режиму з оптимальним, так і недостатньо високий рівень енергетичних показників.
Comparative analysis of software systems for hydraulic turbine flow simulation
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Krupa, Y. S.; Demchuk, R. M.; Volobuiev, A. V.; Kis, S. L.
A comprehensive review of modern software complexes used for calculating spatial flow in hydraulic turbine flow parts was conducted. The widely used software system, Ansys, was analyzed. An overview of Ansys was provided, including its history, popularity within the CFD community, key features, and capabilities for analyzing the flow parts of hydraulic turbines. The preprocessing tools, solver parameters, post-processing functions, and visualization capabilities of Ansys were described. The advantages and limitations of using Ansys for calculating spatial flow in hydraulic turbine flow parts were analyzed. The open-source CFD software complex, OpenFOAM, was discussed. The main functions and capabilities of the OpenFOAM program were described. Information about solver libraries, meshing capabilities, advantages, and limitations for analyzing hydraulic turbines was presented, along with insights into the support from the scientific community and resources available to OpenFOAM users. SolidWorks FlowSimulation, which integrates with SolidWorks software, was examined. The unique features of SolidWorks FlowSimulation for analyzing spatial flow in hydraulic turbines were highlighted. The possibilities of CAD integration and the advantages of accurate geometric models were discussed. The capabilities of parametric analysis were explored, and the advantages and limitations of using SolidWorks FlowSimulation for calculating spatial flow in hydraulic turbine flow parts were analyzed. A comparison of the three software complexes was conducted based on their capabilities, ease of use, accuracy, computational resources required, and cost. An assessment of the advantages and disadvantages of each program was provided, along with recommendations for choosing the most suitable program based on specific use cases, objectives, and user requirements. This article serves as a valuable resource for engineers, designers, and researchers seeking insights into the available software systems for analyzing hydraulic turbine flow parts. It enables them to make informed decisions in selecting the most suitable software system based on their specific requirements, ultimately contributing to the optimization of hydraulic turbine performance and efficiency.
Development of a virtual device for controlling the condition of industrial units nodes using LabView tools
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Korzhov, I. M.; Mygushchenko, K. R.
This article is devoted to the research, construction, configuration and implementation of a virtual device for monitoring the condition of nodes of complex industrial units. Modern units used in heavy engineering require no less modern means of management, control and diagnostics of damage to such units and their components. The development of the structure of control tools is based on multi-level or multi-stage procedures of transformations of incoming measuring signals from aggregates. As the structure of the control device, a structure with a two-stage implementation of the spectral transformation of measurement signals – with a primary static transformation and a secondary static transformation – was chosen. The basis of the primary static transformation is the spectral transformation procedure based on the wavelet transformation. The basis of the secondary static transformation is the procedure of linear discrimination with the indication of the decisive rule. The article demonstrates and implements approaches to building a virtual device in terms of creating a block diagram, developing software, organizing the front panel of the device, setting up and carrying out simulation modeling for blocks of primary and secondary static transformations. The research uses the LabView platform. To prepare incoming measurement signals from nodes of industrial units, in the first block, the procedures of graduation, calibration and normalization of the target function are carried out. To receive input measuring signals from units of industrial nodes, the COM port of the computer is used which, according to the developed program, polls the COM port and inputs measuring signals to the primary static transformation procedure. The article describes a complete virtual control device that is formed and tested, which structurally contains all the blocks for achieving the control result and indicating the control result on the graphic interpretation of the computer.
Втрати електричної енергії в енергетичній системі України та їх зниження за рахунок впровадження постійного струму
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Гриб, Олег Герасимович; Карпалюк, Ігор Тимофійович; Швець, Сергій Вікторович; Донецька, Тетяна Сергіївна; Дяченко, Олександр Васильович
Втрати електричної енергії в енергетичній системі України та їх зниження за рахунок впровадження постійного струму / О. Г. Гриб [та ін.] // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Гідравлічні машини та гідроагрегати = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : Hydraulic machines and hydraulic units : зб. наук. пр. – Харків : НТУ "ХПІ", 2023. – № 1. – С. 72-
Підвищення надійності електроенергетичних об'єктів за рахунок використання безпілотних літальних апаратів
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Гриб, Олег Герасимович; Карпалюк, Ігор Тимофійович; Лука, Олексій Володимирович; Кауркін, Євген Олексійович
Розглядається питання щодо підвищення надійності роботи об'єктів в енергетичній системі України. Показано, що електроенергетичний комплекс України має значні рівні зносів, що в свою чергу призводить до зростання кількості аварійних станів, збільшення часу післяаварійних відновлень, і, як наслідок, зменшення надійності електропостачання в цілому. Відповідно і втрати електричної енергії будуть тим більше, чим вище знос систем і обладнання. Для підтримання електроенергетичної системи в межах нормативних вимог для обладнання із більшим зносом витрати на обслуговування також мають збільшуватися. Застаріле і зношене обладнання призводить до зростання втрат енергії, зростання витрат на підтримання стану працездатності і, як наслідок, втрат фінансових. Зменшення втрат електроенергії на зношеному обладнанні не може бути виконано одномоментно і кардинально, в силу неможливості економіки України оновити енергетичне обладнання за короткий строк. Автори пропонують зменшення фінансових втрат провести за рахунок зменшення витрат на обслуговування існуючого обладнання. І зробити це пропонується за умови використання сучасних технологій, а саме використання БПЛА для моніторингу енергетичного обладнання. Пропонується звернути увагу тільки на один параметр, а саме на безперебійність функціонування енергооб'єктів. Так для мережевих компаній моніторинг технічного стану ліній і контроль засобів ізоляції є основним типом моніторингу. Щільність відмов побудована в графічному вигляді, де представлена нормована кількість оглядів, яка виходить із вимог надійності. Розрахунок кількості оглядів виконують за нормативними документами. В роботі показано, що графік зміни ймовірності безвідмовної роботи не є прямою. Тому регулярність оглядів не може використовувати періодичність не пов'язану із зносом обладнання. І для підтримання рівня надійності необхідно збільшувати кількість оглядів для забезпечення нормативного рівня надійності. Зменшення витрат на збільшену кількість оглядів автори пропонують виконати за допомогою БПЛА. Наведені економічні розрахунки показують високу економічну ефективність такої пропозиції.
Hydro turbine speed control system
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Hasiuk, O. I.
The article presents a mathematical model of an hydro turbine speed control system. In the world and domestic practice of creating hydraulic turbine equipment, there is a clear tendency to create computer-based rotor speed control systems for hydraulic turbines. Computer systems provide an opportunity to implement the introduction of effective algorithms using software that improve the static and dynamic characteristics of the system. This in turn increases the importance of mathematical modeling both at the design stage and during commissioning. The analysis of the performed works devoted to the mathematical description of the elements of the hydraulic drive of the regulator showed that they are reduced to linearized equations without taking into account a number of important factors that will increase the accuracy of the mathematical model. Improvement of static and dynamic characteristics and the system as a whole can be achieved by solving the scientific problem of studying its dynamics based on the development of a more complete mathematical model. To reduce friction and hysteresis, to prevent obliteration, the electrohydraulic converter plunger in the lower part is equipped with a segner wheel. Improving the dynamic characteristics of hydraulic turbine speed controllers requires the development of nonlinear mathematical models with subsequent analysis of transients in the hydraulic drive of the speed controller. Evaluation of the quality of transient processes and subsequent adjustment of parameters allows to achieve a reduction in the duration of transients, increase the speed and accuracy of positioning at small movements of the servo motor. A number of unaccounted factors during the preparation of the mathematical model of the electro-hydraulic converter makes it possible to increase its adequacy to the real object of study and increase the speed of the control system of the rotor speed of the hydraulic turbine.