Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати

Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/69632

В журналі можуть публікуватися новітні результати наукових досліджень, які відповідають світовому рівню і сучасним тенденціям розвитку основних наукових напрямків, які пов'язані з дослідженнями у галузі лопатевих машин, систем регулювання гідротурбін, структурним синтезом та аналізом схем гідропневмоавтоматики та гідроприводів, динамічним синтезом та аналізом гідропневмоприводів.

Рік заснування: 2015 . Періодичність: 2 рази на рік. ISSN 2411-3441 (print), 2523-4471 (online)

Переглянути

Результати пошуку

Зараз показуємо 1 - 6 з 6

Математична модель головного розподільника системи регулювання швидкості гідротурбіни
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Черкашенко, Михайло Володимирович; Гасюк, Олександр Іванович
Надано математичну модель головного розподільника. 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.
Модифікація робочого колеса відцентрового насоса за допомогою САПР
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Наталія Григорівна; Лебединець, Денис Віталійович
В даний час під час проектування гідравлічних машин широко використовується спеціалізоване програмне забезпечення. У роботі представлено огляд сучасних програм, що використовують систему автоматизованого проектування відцентрових насосів. Сучасний підхід до проектування відцентрових насосів ґрунтується на спільному вирішенні прямої та зворотної задач теорії робочого процесу в гідромашинах. Метою роботи є розробка робочого колеса відцентрового секційного насосу на такі параметри: об'єм рідини 6 м³ на годину та напір 140 м. Насос використовується для подачі нафтової сировини до рекуператорів малої дистиляційної установки МДУ-20 нафтопереробного заводу. У секційному насосі є можливість компонувати пакети робочих коліс різного виконання. Відсутність у відкритому доступі геометричних розмірів робочого колеса відцентрового секційного насоса на потрібні параметри ускладнює вибір ефективного режиму роботи. Тому задача проектування та дослідження робочих коліс насоса типу ВНС за допомогою САПР у програмному середовищі ANSYS CFD є актуальною. У роботі використовується вільна академічна версія ANSYS CFD. У роботі представлено опис основних етапів проектування та дослідження відцентрового насоса. За струминною класичною теорією та результатами розрахунку в програмі Vista CPD були проаналізовані та обрані геометричні розміри та кінематичні параметри насоса. Загальний ККД насоса на попередньому етапі проектування сягає 50 %. На другому етапі вирішується пряма задача комп'ютерного 3D моделювання у програмному середовищі Ansys CFX – визначення гідродинамічних та енергетичних характеристик насоса. У роботі представлено результати чисельного дослідження трьох варіантів робочого колеса насоса, які використовуються для прогнозування режиму ефективної роботи відцентрового насоса.
Розробка нових конструкцій горизонтальних капсульних гідротурбін
(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Крупа, Євгеній Сергійович; Демчук, Роман Миколайович
Розглянуто ключові аспекти та шляхи підвищення енергетичної та експлуатаційної ефективності гідротурбінного обладнання гідроелектростанцій. Здійснено детальний аналіз напрямків удосконалення основних показників, які характеризують переваги лопатевих гідротурбін горизонтального типу. Особливу увагу приділено прямоточним повортно-лопатевим гідротурбінам з горизонтальним розташуванням осі обертання гідроагрегату. Зазначено, що ці гідротурбіни володіють значущими перевагами порівняно з турбінами, які використовують спіральну камеру для подачі води, зокрема високою пропускною здатністю та широким діапазоном експлуатації по напорам та витратам. Основний акцент авторами статті зроблено на перевагах прямоточних капсульних гідротурбін та їхньому потенційному використанні при високих напорах. Недоліком існуючих прямоточних гідроагрегатів є те, що вони працюють на низьких напорах до 25 м, тому необхідно займатися розробкою нових конструкцій гідротурбін даного типу. В роботі розглянуто нові конструктивні рішення, на які отримано патенти України, спрямовані на ефективне використання горизонтальних капсульних гідроагрегатів на вищих напорах, до 280 м, з розширенням зони надійної експлуатації. Висвітлена проблематика підвищення енергетичних та експлуатаційних показників гідротурбінного обладнання гідроелектростанцій ставить перед дослідниками важливі завдання щодо оптимізації конструкцій та покращення їхньої ефективності. Запропоновано рекомендації щодо проведення чисельного моделювання в програмах CFD (Computational Fluid Dynamics). Застосування CFD в даному контексті забезпечує детальне розуміння гідродинамічних процесів в проточних частинах гідротурбін, що є ключовим фактором у їх удосконаленні. Такий інтегрований підхід до дослідження, який включає в себе як експериментальні, так і чисельні методи, сприятиме розробці ефективних та надійних гідротурбін, відповідно до сучасних вимог сталого розвитку енергетики.
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.
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.
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.