Вісник № 02. Гідравлічні машини та гідроагрегати

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/61271

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 10 з 13

Дослідження реалізаціїї автоматичних ситем із технологією комп'ютерного зору на виробництвах
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Черпаков, Микита Ігорович
Проведено огляд на використання систем комп'ютерного зору, складність та проблематику їхньої розробки та використання на сучасних виробництвах, які потребують автоматизації праці та впровадження новітніх технологій для контролю за технологічним процесом. Виділені основні перспективні галузі для реалізацій систем комп'ютерного бачення. Визначені основні причини складності побудови подібних систем, які мають у собі як фізичну природу, так і комплексну природу комп'ютерного зору як дисципліни. Розглянута взаємодія таких систем із програмованими контролерами. Розглянуті мови програмування, на які слід звернути увагу як для програмування контролерів, так і для розробки комп'ютерного зору. Це мови програмування C++ та Python для розробки програмного забезпечення, які мають відповідні бібліотеки, що реалізують розпізнавання та навчання систем шляхом впровадження машинного навчання, а також мови ST, IL, LD, FBD, SFC для керування програмованими контролерами. Так само, реалізація основних вимог для систем комп'ютерного зору, як то гнучкість і масштабування є можливими завдяки мовам C++ та Python із відповідними сторонніми бібліотеками. Мова програмування у даному випадку стає зручним інструментом для впровадження попередньо реалізованих складних функцій. Звернена увага на те, що автоматичні системи із застосуванням комп'ютерного бачення є дискретно-аналоговими та потребують відповідних технічних пристроїв та програмованих контролерів. Також розглянуті технічні елементи, з яких вони мають складатися.
Математична модель електрогідравлічного перетворювача системи регулювання швидкості гідротурбіни
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Гасюк, Олександр Іванович
Надано математичну модель електрогідравлічного перетворювача з пропорційним керуванням. В світовій та вітчизняній практиці створення гідротурбінного обладнання визначилася чітка тенденція створення систем управління частотою обертання ротора гідротурбіни на базі комп'ютерів. Комп'ютерні системи відкривають можливість за допомогою програмного забезпечення реалізувати введення ефективних алгоритмів, що покращують статичні і динамічні характеристики системи. Це, в свою чергу, підвищує значимість математичного моделювання як на стадії проектування, так і під час пусконалагоджувальних робіт. Аналіз виконаних робіт, присвячених математичному опису елементів гідроприводу регулятора, показав, що вони зводяться до лінеаризованих рівнянь без урахування ряду важливих факторів, які дозволять підвищити точність математичної моделі. Покращення статичних і динамічних характеристик і системи в цілому можна досягти шляхом вирішення наукової проблеми з дослідження його динаміки на базі розробки більш повної математичної моделі. Для зниження тертя і гістерезису, унеможливлення облітерації плунжер електрогідравлічного перетворювача в нижній частині оснащений сегнеровим колесом. Поліпшення динамічних характеристик регуляторів швидкості гідротурбін вимагає розроблення нелінійних математичних моделей із подальшим аналізом перехідних процесів у гідроприводі регулятора швидкості. Оцінка показників якості перехідних процесів і подальше коригування параметрів дає змогу домогтися зниження тривалості перехідних процесів, підвищення швидкодії та точності позиціонування за малих переміщень сервомотора. Низка неврахованих чинників під час складання математичної моделі електрогідравлічного перетворювача дає змогу підвищити її адекватність реальному об'єкту дослідження і підвищити швидкодію системи керування частотою обертання ротора гідротурбіни.
Інноваційний підхід до розробки нових схем горизонтальних прямоточних гідротурбін
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Дранковський, Віктор Едуардович; Тиньянова, Ірина Іванівна; Дюжев, Віктор Геннадійович; Рєзва, Ксенія Сергіївна
Розглянуто проблеми впливу прискореного розвитку поновлюваних джерел енергії та скорочення виробництва електроенергії традиційними генеруючими потужностями на зміну тенденції розвитку в світовій енергетиці, що привело до різкої зміни пріоритетів національної енергетичної політики України з швидким зростанням потужностей поновлюваних джерел енергії, яка в 2035 р. повинна скласти 25 млрд. кВт·г, проти 2,8 млрд. кВт·г в 2018 р. Показано, що такі тенденції потребують зростання балансуючих високоманеврових потужностей в гідроенергетиці для регулювання графіків навантажень і забезпечення стійкості і надійної роботи об'єднаних енергосистем. За таких тенденцій в Україні відбувається перехід до нової інноваційної моделі функціонування електроенергетики в умовах поетапного створення повноцінного енергоринку і планованої інтеграції енергосистеми України з європейською енергосистемою (ENNSO-E). Стверджується, що у сучасних умовах роботи енергосистем гострою стає проблема покриття пікових навантажень, що викликає необхідність приділяти більше уваги роботі маневреного гідроенергетичного обладнання з метою оптимізації розподілення навантажень на споживачів. Пропонується ці проблеми вирішувати комплексно, як шляхом розробки нових лопатевих систем і проточних частин гідротурбін традиційного типу, так і вдосконаленням робочого процесу за рахунок інноваційних конструктивних рішень компонування гідроенергетичного обладнання для нових гідроенергетичних об'єктів. На кафедрі "Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури" на протязі десятка років професором Потетенко О. В. був заснований напрямок просування швидкохідних лопатевих гідротурбін на високі напори при розробці нових конструкційних схем в гідроенергетиці, що підтверджується отриманням десятків патентів на винаходи та корисні моделі. Стверджується, що подальший розвиток інноваційних схем горизонтальних капсульних гідроагрегатів пов'язаний з особливостями робочого процесу і направлений на досягнення високих середньоексплуатаційних ККД при одночасному розширенні зони експлуатації та надійності запропонованих конструкційних схем.
Якість електричної енергії як функція зв'язаного енергоспоживання міських енергомереж
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Гриб, Олег Герасимович; Карпалюк, Ігор Тимофійович; Швець, Сергій Вікторович; Лука, Олексій Володимирович; Кауркін, Євген Олексійович
Розглядається питання погіршення якості електричної енергії внаслідок наднормативного її споживання. Таке споживання спонукається недостатньою кількістю постачання теплової енергії. Запропоновано концепцію загальноенергетичного споживання суб'єктами господарювання. В рамках концепції ураховуються всі типи енергії, які споживає споживач, і виводиться кореляційна залежність заміщення одного типу енергії іншим. Таким чином, створюється математична модель взаємо зв'язаного енергетичного пулу, що споживає споживач. В рамках такої моделі електрична енергія, як найбільш універсальна, може виступати замінником або доповнювачем іншим типам енергії в пулі споживання. Пропонується вимірювати типи енергії за її ринковою вартістю, приведеною до потреби і затребуваності споживачем. Причому залежність приведеної вартості має корегуватися у відповідності від рівня енергії оточуючого простору (сезонні температури), потреби в діяльності і інше. Корегування пропонується виконувати відповідними коефіцієнтами, що отримуються статистично. Модель зв'язаності енергій пропонується побудувати в об'ємі, як поєднання кінців векторів, що пропорційні приведеній вартості відповідного типу енергії. А кут нахилу вектора має відповідати ступеню заміщення одного типу енергії іншим.Таким чином, отримується залежність взаємо впливу різних видів енергії, що споживає споживач. А найбільшим обсягом енергії в нашому кліматі є теплова енергія. Тому недостача теплової енергії, або її низька якість, має компенсуватися іншими типами енергії споживання споживача. Так як електрична енергія є найуніверсальнішою, то її використовують в першу чергу для вирівнювання тіла енергетичного споживання. Таке споживання призводить до погіршення якості електричної енергії. Розробляється концепція взаємного впливу енергій, до якої вводиться поняття "тіло енергетичного споживання" для можливості наочного представлення і розрахунку впливу взаємопов'язаності енергій і створення методики, що дозволяє підвищити якість електричної енергії за рахунок прогнозування надспоживання для введення своєчасних заходів.
Характеристики вихорокамерних насосів під час перекачування нафти з за різного тиску всмоктування
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Роговий, Андрій Сергійович; Лук'янець, Сергій Ігорович; Нескорожений, Артем Олегович; Шудрик, Олександр Леонідович; Толстий, Павло Вячеславович
Покращення ефективності перекачування нафти є актуальною та складною задачею внаслідок значної розмаїтості складу, фізичних властивостей та домішок, що можуть потрапляти в нафту. Серед засобів транспортування нафти поширення отримують струминні насоси та технології. Струминні машини та апарати мають високі показники надійності внаслідок відсутності рухомих органів за низької ефективності, що пов'язане з передачею енергії між струменями, а вихорокамерні нагнітачі виділяються серед інших насосів струминного типу поєднанням позитивних якостей відцентрових та струминних насосів. Метою роботи є визначення характеристик вихорокамерних насосів (ВКН) під час перекачування нафти за різних умов всмоктування нафти. Дослідження проведено числовим шляхом вирішенням осереднених за Рейнольдсом рівнянь Нав'є-Стокса. Аналіз чутливості результатів розрахунку проведено для трьох сіток за використання моделі турбулентності Shear Stress Transport (SST). Вперше на основі аналітичних досліджень отримані залежності зміни основних інтегральних параметрів роботи ВКН від надлишкового тиску в каналі всмоктування. Збільшення надлишкового тиску в каналі всмоктування дозволяє збільшити максимальну витрату всмоктування на 44 %, а відносний ККД – на 14 %. Збільшення тиску у каналах всмоктування зменшує відносний корисний тиск на виході з насосу на 30 %. Відбувається лінійне зменшення відносного корисного тиску на виході з насосу в режимах відсутності статичного тиску на виході. Також, відбувається практично лінійне зростання витрати всмоктування але з більшим кутом нахилу характеристики, що приводить до збільшення відносного ККД. За збільшення ККД ВКН, у порівнянні з серійним прямоточним струминним насосом, зменшено лінійний габаритний розмір більше ніж в 3 рази.
Методи та засоби діагностування насосів і гідромоторів за коефіцієнтом корисної дії
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Фатєєв, Олександр Миколайович; Фатєєва, Надія Миколаївна; Поляков, Валерій Валерійович
Для визначення технічного стану елементів гідроприводів під час експлуатації пропонується вибрати спосіб контролю, який забезпечує ефективну оцінку за найменших витрат і дозволяє визначати ті параметри, зміна яких під час експлуатації призводить до максимальних втрат. Крім того, обрані параметри мають давати змогу здійснювати контроль технічного стану елементів гідроприводу без зняття їх з машини і без розбирання. Цим вимогам, насамперед, відповідає контроль технічного стану гідроприводу за коефіцієнтом корисної дії. Розглянуто визначення загальних втрат, гідромеханічних втрат та об'ємних втрат. Показано, що можна визначити як загальний енергетичний коефіцієнт корисної дії, так і гідромеханічний коефіцієнт корисної дії, оцінити втрати за вказаними рівняннями, з урахуванням ефекту стисливості робочої рідини. Для визначення реальних параметрів гідросистем та для оцінки фактичних показників коефіцієнта корисної дії був використаний комплект засобів діагностики гідравлічних систем, розроблений кафедрою "Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури", за допомогою якого параметри, які вимірюються, можуть бути записані на внутрішню карту пам'яті або передані через бездротовий Bluetooth зв'язок на персональний комп'ютер PC або Android-пристрій (смартфон, планшет) для подальшої обробки. Наведена схема для випробування насосів з відкритим та закритим контурами, а також схема випробування гідромоторів. В наведених схемах вказано на яких позиціях можливо використовувати даний комплект. Наведені теоретичні залежності, спільно з обробленими даними, та отриманими за допомогою розробленого комплекту засобів діагностики, дозволяють визначити та побудувати реальні характеристики агрегатів з урахуванням втрати потужності, яка може змінюватися в залежності від рівня тиску, температури рідини і кількості повітря, розчиненого в рідині.
Способи енергозбереження в пристроях для гідрозбивання окалини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Миронов, Костянтин Анатолійович; Дмитрієнко, Ольга Вячеславівна
Розглянута причина виникнення окалини на литих заготовках та в процесі плющення, показана різниця фізичних властивостей окалини і основного металу, що знижує якість і стійкість металу, а також ускладнює обробку виробу. Запропонований ефективний спосіб видалення окалини, який є екологічним, не потребує додаткової обробки води і не деформує металічної поверхні. Проведений аналіз пристроїв для видалення окалини з поверхні металу показав, що перші колектори з соплами мали проблеми з експлуатацією: великі витрати води та енергії та неякісне очищення металевої поверхні. Запропоновано їх замінити на пристрої гідрозбивання іншого принципу з роторними головками, які використовують дуже малу витрату при високому тиску удару, що також знижує витрати електроенергії. Надана порівняльна таблиця звичайних колекторів і колекторів з іншим принципом дії через удосконалення конструкції пристроїв для подачі рідини на поверхню метала за умови якості очищення метала від окалини. Запропоновані способи збереження електроенергії. Виявлено, що можна знижувати енгерговитрати, оптимізуючи роботу електроприводу насосної станції. Результат оптимізації наданий у вигляді графіка економії енергії в період пауз гідрозбивання за допомогою регульованого електроприводу з частотним керуванням і гідроромуфти. Запропоновано на основі проведеного аналізу пристроїв для видалення окалини ще один спосіб зниження електрооенергії через удосконалення конструкції пристроїв подачі води на поверхню металу шляхом покращення їхніх властивостей. Виявлено, що важливу роль в видаленні окалини грає не тільки особливості конструкції сопел, а ї їхнє оптимальне розташування. Система гідрозбиву окалини повністю управляється автоматом, що дає можливість регулювати параметри видалення окалини та забезпечувати необхідний робочий тиск у системі, компенсацію зносу сопел.
Експериментальні та чисельні дослідження в гнучких трубах колттюбінгових установок з обліком реології технологічної рідини
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Шевченко, Наталія Григорівна; Шудрик, Олександр Леонідович; Лучанінов, Костянтин Миколайович; Андрієвська, Вікторія Сергіївна
Актуальним напрямом економічного розвитку країни є інтенсивне нарощування видобутку вуглеводнів на території України, запровадження нових сучасних технологій та підвищення ефективності роботи енергетичного обладнання. Одним із сучасних напрямів, що використовуються в нафтогазовій промисловості, є застосування спеціалізованого обладнання установок колтюбінгу. Також з розвитком технологій буріння свердловин та інтенсифікації видобутку нафти з'являються сучасні багатокомпонентні промивальні (технологічні) рідини. Потреба в полімерах заснована на їх здатності впливати на властивості водних і вуглеводневих систем і утворювати гелі різної щільності, в'язкості та реології. Полімерні системи набули широкого поширення за рахунок високих очисних, транспортуючих та утримуючих властивостей. Широко відомі полімерні системи технологічних розчинів на основі ксантанової камеді. Розглянуто узагальнену інформацію про реологічні показники рідин, що використовуються для інтенсифікації роботи нафтогазових свердловин. Основними реологічними показниками досліджуваної рідини є напруга зсуву та швидкість деформації середовища. Ці показники визначаються за допомогою ротаційного віскозиметра OFITE 900. Представлені результати кспериментальних досліджень властивостей водного розчину з різними концентраціями ксантанової камеді від 0,6 до 8 г/л. Дослідження показало, що водний розчин з камеді створює неньютонівську поведінку рідини. Коефіцієнти реологічної моделі розчину були отримані шляхом апроксимації лабораторних даних. Для чисельного моделювання гідродинамічних характеристик полімерної системи використовуються нелінійна модель в'язкої рідини та модель із запровадженням ефективної в'язкості. Результати досліджень показників реології полімерної системи застосовуються для визначення режиму перебігу рідини, прогнозування гідравлічних коефіцієнтів опору в трубах та енергетичних характеристик насосного обладнання для подачі технологічної рідини у свердловину. Представлені експериментальні та розрахункові залежності впливу полімерних добавок на опір руху рідин у гнучких трубах колтюбінгової установки. Проведено аналіз експериментальних та численних гідродинамічних досліджень. Для чисельного моделювання гідродинаміки неньютонівської поведінки рідини у трубах використовується відкрита інтегрована платформа OpenFOAM.
Development of horizontal bulb hydroturbines for high heads with a wide range of reliable operation modes
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Krupa, Y. S.
The issues and directions for improving the energy-cavitation and operational performance of hydro turbine equipment of hydroelectric power plants are considered. The paper analyzes in detail the directions for improving the main indicators characterizing the energy and operational advantages of horizontal hydro turbines. Straight-axis Kaplan hydraulic turbines with a horizontal axis of rotation of the hydraulic unit have incomparable advantages compared to hydraulic turbines with water supply using a spiral case, in terms of higher throughput and a wider range of operation. The practice of hydraulic turbine construction has determined the range of heads for which different types of hydraulic turbines are used. The use of horizontal direct flow hydraulic turbines for heads of more than 40 meters encounters a number of problems of a hydrodynamic nature, strength, and reliable operation. The paper analyzes the advantages of direct-flow bulb hydro turbines and the possibility of using them for high heads. New design solutions are considered, for which Ukrainian patents have been obtained, allowing the use of horizontal bulb hydraulic units for higher heads (up to 300 meters) and at the same time obtaining a wider operating area not only in terms of flow rates, but also in terms of heads. The use of twin bulb hydraulic units will significantly expand the operational ranges of highly efficient and reliable operation of horizontal bulb hydraulic turbines at flow rates (power) that allow them to successfully operate at variable peak loads of daily regulation. Based on the analysis of the working process of various horizontal and diagonal turbines, the analysis of their universal characteristics, scientifically based proposals was developed for the nomenclature of twin bulb hydraulic units. The design of a horizontal hydraulic turbine using inlet nozzle channels is presented. The use of nozzle diaphragms as elements that create the angular momentum necessary for optimal operation of the hydraulic turbine makes it possible to use bulb direct-flow hydro units for high heads (80–100 meters).
Аналіз технічних характеристик високомоментних гідромоторів з обмеженнями на основі динамічних розрахунків
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Аврунін, Григорій Аврамович; Пімонов, Ігор Георгійович; Щербак, Олег Виталійович; Мороз, Ірина Іванівна; Шевченко, Дмитро Миколайович
Мета – вивчення технічних характеристик найбільшого у світі сучасного високомоментного гідромотора багаторазової дії з точки зору забезпечення фірмою-виробником надійного функціонування при підвищених тисках, частотах обертання та залежно від застосовуваного сорту робочої рідини. Аналіз впливу динамічних навантажень на коливання тиску та частоти обертання гідромотора на режимах пуску та гальмування з урахуванням зміни інтенсивності подачі насоса та інерційних навантажень. Метод. Динамічний розрахунок об'ємного гідропривода з високомоментним гідромотором на основі досліджень зовнішніх завантажень, зміни часу подачі насоса, що забезпечує максимальну частоту обертання. Для вирішення нелінійних диференціальних рівнянь при розрахунку тиску в гідроприводі та частоти обертання гідромотора використано пакет прикладних програм VisSim. Режими зміни роботи гідромотора у часі за частотою обертання, тиску в гідроприводі, вихідної потужності та гідромеханічного ККД залежно від зовнішнього навантаження та подачі насоса представлені на відповідних осцилограмах. Математична модель гідропривода включає імітаційні модулі регулювання подачі аксіальнопоршневого насоса та зміни моменту опору на гідромоторі. Результати. Розрахунки динаміки гідропривода з високомоментним радіальнопоршневим гідромотором багаторазової дії показали необхідність попереднього моделювання режимів його роботи з урахуванням характеру зовнішнього навантаження, моменту інерції та інтенсивності подачі насоса. Висновок. Проведені дослідження можуть бути використані для розробки об'ємних гідроприводів з високомоментними гідромоторами для уточнення технологічних процесів роботи при експлуатації гідрофікованої машини.