Анализ весового влияния факторов, определяющих согласованность систем «Электропривод запорная арматура»

The results of investigation of temperature influence on the processes of oxidation partially-synthetic motor oil with the use of a photometric method are presented. Two types of products of oxidation, differing optical properties are established. The criterion of thermaloxidative stability, taking into account the amount of absorbed heat energy products of oxidation and evaporation is proposed. Exponential dependence rate of oxidation temperature thermostat is obtained.

Key words: absorption coefficient of luminous flux, thermal-oxidative stability, evaporation, oxidation process speed, a potential resource, oxidation products.

Kowalski Boleslav Ivanovich, doctor of technical sciences, Labsm@,mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Kravtsova Ekaterina Gennadievna, Senior Teacher, rina_986 mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Bezborodov YUri Nikolaevich, doctor of technical sciences, Labsm@,mail. ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas,

Lysaya Mariya Aleksandrovna, postgraduate, Labsm@,mail.ru, Russia, Krasnoyarsk, Siberian Federal University, Institute of Oil and Gas

УДК 621.646.98

АНАЛИЗ ВЕСОВОГО ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ СОГЛАСОВАННОСТЬ СИСТЕМ «ЭЛЕКТРОПРИВОД - ЗАПОРНАЯ АРМАТУРА»

Е.В. Плахотникова

Приводится анализ основных факторов, влияющих на рассогласование силовых характеристик систем «электропривод - запорная арматура» с точки зрения из значимости и дальнейшей оптимизации, что позволит минимизировать влияние электродинамических нагрузок при функциональном совмещении электропривода и запорной арматуры.

Ключевые слова: электропривод, запорная арматура, согласованность электродинамических систем, совместимость, качество.

Исследование вопросов отклонения фактических и расчетных значений силовых характеристик (усилий и крутящих моментов) при функциональном совмещении электропривода и запорной арматуры в рамках единой электродинамической системы позволило выделить ряд факторов, оказывающих существенное влияние на рассогласование систем рассмат-

риваемого типа [1]:

- время запаздывания системы управления при отключении электродвигателя;

- инерция подвижных элементов электродинамических систем;

- жесткость запорной арматуры;

- частота вращения электропривода;

- крутящий момент настройки системы на отключение при выполнении рабочего цикла «открыто - закрыто».

Каждый из перечисленных факторов оказывает различное влияние на результирующее отклонение, но все их необходимо учитывать при оптимизации и определении рациональных условий эксплуатации систем «электропривод - запорная арматура».

С целью дальнейшей оптимизации параметров системы и разработки эффективных корректирующих мероприятий, направленных на повышение качества и конкурентоспособности отечественных систем рассмотрим вопрос значимости (весомости) каждого фактора и определим основные направления их оптимизации.

Для оценки весомости фактора в выделенной совокупности используем формулу

М1

К — 1 ‘эл.дин

*ЧЭЛ.ДИН М1 ’ Vх/

1 ‘кр.зак

где К! эл.дан. - электродинамический коэффициент - относительный показатель качества систем, определяющий числовую меру соотношения двух сопоставляемых величин: электродинамического Мэл.дин и статического Мкрзак крутящих моментов; М1эл.дин - электродинамический момент 1-той системы - фактический момент развиваемый системой, значение которого в зависимости от этапа жизненного цикла можно оценить двумя методами: на стадии проектирования - путем прогнозирования с учетом электродинамической поправки Аэлдин, на стадии испытаний -экспериментально [1]; М1крзак - статический крутящий момент системы - расчетный момент, заданный при проектировании системы, значение которого определяется при использовании традиционных методик [3, 5].

Значение электродинамического момента системы можно определить следующей зависимостью:

Мэл.дин. = Мн.зак + АМз + ДМ;,

где Мнзак - величина крутящего момента, заданная при настройке на отключение электропривода; АМз - приращение крутящего момента за время запаздывания системы управления на отключение электродвигателя (время запаздывания обусловлено токовременными характеристиками элементов, задействованных при отключении электродвигателя: контакторы, силовые разъединители, микропереключатели и т.д.); АМ; - приращение крутящего момента за счет энергии инерции подвижных элементов системы после отключения электродвигателя до полной остановки системы «запорная арма-

тура - электропривод».

С учетом формулы (2) преобразуем формулу (1) и рассмотрим каждую ее часть в отдельности:

К — эл.дин _ 1 1 н.зак I Ц1,‘ з |

¿Эл-ДИН M M 'г M 'г M

1 ‘кр.зак 11 кр.зак 11 кр.зак 11 кр.зак

М*

Величина первого слагаемого .нзак определяется М1нзак и М1крзак.

М кр.зак

Увеличивая разницу между этими значениями, можно существенно повысить согласованность системы. Но следует иметь в виду, что снижение М1нзак возможно только в пределах работоспособности i-й электродинамической системы [2], т.е. при оптимизации указанного фактора необходимо ограничиваться условиями

Mmm =М1 < М1 < М1 =Mmax •

1VJ- н.зак 1VJ- хх^ 1VJ- н.зак — 1VJ-кр.зак 1VJ- н.зак?

-М эл.дин.опт — М- кр.зак,

где М1хх - крутящий момент холостого хода системы, т.е. необходимый крутящий момент перемещения запорной арматуры из положения «открыто» в положение «закрыто»; М1эл.дин.опт - электродинамический крутящий момент системы после оптимизации М1нзак.

Исходя из этого, весомость первого слагаемого электродинамического коэффициента может варьироваться в пределах

М1 M* Mi

шхх ^ 11 н.зак , ткр.зак

min = —:-----------< —:------< —:---------= тпах,

Ml Ml M*

кр.зак кр.зак кр.зак

или Mi Mi

Lnxx тн.зак . „

min = —:-----------< —:------< 1 = max.

M* Ml

кр.зак кр.зак

Второе слагаемое электродинамического коэффициента (форму-

AM* 1 1

ла (3)) Ml—~ также зависит от двух параметров - АМ1з и М1крзак, увеличи-

M кр.зак

вая между ними разницу, можно существенно повысить согласованность системы.

Значение АМ1з определяется следующей математической зависимостью:

ДMз = tgß •

где tgß - жёсткость запорной арматуры - постоянная величина для отдельно взятой конструкции (Н-м/°) [3]; пэл.дин - частота вращения выходного вала электропривода (об/мин ); ^ап - время запаздывания системы управления (мин).

С учетом формулы (4) рассматриваемое слагаемое формулы (3) можно записать в следующем виде

АМ1з

ІдР^ '^эл.дин.зап зап '360

М

кр.зак

м

кр.зак

Из формулы (5) видно, что минимизация любого фактора ^Р, пэл дин. , 1зап) существенно уменьшает величины АМ1з, и снижает влияние второго слагаемого (формула 3)) на согласованность системы.

Следует принимать во внимание следующее:

- жесткость запорной арматуры ^Р) является фиксированной величиной и ее уменьшение требует изменения конструкции. Т.е. уменьшить данный параметр можно только на стадии проектирования запорной арматуры, а при проектировании системы «электропривод - запорная арматура», используя в качестве ее исходных элементов конечный продукт (электропривод, запорная арматура), корректировка данного параметра без дополнительных демпфирующих элементов невозможна.;

- время запаздывания системы управления 1зап обусловлено техническими возможностями эксплуатирующего систему объекта (АЭС, ТЭС и т.д.). Снижение времени срабатывания можно обеспечить только модернизацией системы управления, что требует дополнительных капиталовложений со стороны эксплуатирующей систему организации;

частота вращения электропривода п:

эл.дин

также является постоян-

ной величиной, зависящей от требуемого быстродействия системы.

Таким образом, значение АМ1з 1-й системы будет являться постоян-

ДМ* _

ной величиной, и весомость второго слагаемого м------------ будет зависеть

кр.зак

только от знаменателя М1

кр.зак-

Для одной и той же системы, эксплуатируемой при разных условиях, величина М*крзак.может иметь различное значение, а, следовательно,

ДМ*

слагаемое —-------различные весомость и влияние на согласованность сис-

М‘

кр.зак

темы.

Для пояснения приведем пример. В таблице представлены технические характеристики запорного клапана НГ26524-050МАЭ с электроприводом ЭПАС 14.1-11.

Технические характеристики клапана запорного с электроприводом

Обозначения клапана Условный проход БК

НГ26524- 050МАЭ 50 11 ЭПАС 14.1-11 180

20 230

Значения ДМз при равных временных характеристиках системы

ДМ1

управления в обоих вариантах будут равными (4). Значение ——— систеМ кр.зак

мы, эксплуатируемой на трубопроводах с расчетным давлением среды 11 МПа, будет в 1,5 раза больше, чем при эксплуатации той же системы с давлением 20 МПа. На основании этого согласованность системы, определяемая электродинамическим коэффициентом (формула (3)), будет во втором случае выше.

^ 1 /оч Д—Ч

Весомость третьего слагаемое формулы (3) ——— определяется как

М кр.зак

и в предыдущих случаях, значением Мкрзак. и величиной ДМ1;.

Величину приращения ДМ1; для 1-той системы можно рассчитать

как [1]:

ДМ) = у • гд$,

где ф - угловой путь вала электропривода,

<Р = —,

1-^

фдв - угловой путь вала двигателя за время снижения частоты вращения в процессе торможения [2]:

^дв = /-П{' = 7-П'2 ,

дв 1146-Мдин 1146-Мст 4 7

где I - суммарный приведенный момент инерции электропривода, кг-м2; п1 - частота вращения вала двигателя, об/мин; Мдин - динамический момент, равный при отключении электродвигателя (электромагнитный момент Мэм =0) статическому моменту сопротивления

Мст = М0 + МНР,

где Мпрн - приведенный к валу двигателя момент нагрузки, который в начальный момент отключения электродвигателя будет соответствовать сумме двух составляющих электродинамического момента (Мнзак +ДМз),

МПР Мн.зак+АМз.

н ¿•^ ’ ^ '

I - момент инерции электропривода, приведенный к валу двигателя [4], можно рассчитать как

/=/д + 7іф2 +/2

пі пі пі

где Jд - момент инерции ротора двигателя и других элементов (муфты, шестерни и т.д.), установленных на валу двигателя; J1....n - момент инерции деталей не расположенных на валу двигателя; п1.........п - частота враще-

ния вала.

С учетом формул (7) - (11) формулы (6) можно представить в виде

XMA_tgßf$

J ~ in 'лллг

I'V 1146 [Mo+—j^----)

Из формулы (12) видно, что значение ДМ| можно минимизировать только при проектировании путем модернизации конструкции запорной арматуры, направленной на снижение ее жесткости и выбора в качестве управляющего элемента электропривода с учетом его инерции и КПД, но при эксплуатации системы данная величина будет практически постоянной.

Подводя итог, можно сделать следующие выводы.

1. Рассогласование электродинамических систем при функциональном совмещении электропривода и запорной арматуры в наибольшей степени проявляется в системах с высокой жесткостью запорной арматуры, высокой частотой вращения выходного вала электропривода, высоким моментом инерции системы и низким крутящим моментом закрытия, требуемым для герметичного перекрытия трубопровода.

2. На стадии проектирования системы снизить рассогласование силовых характеристик можно путем модернизации:

- конструкции запорной арматуры, направленной на снижения жесткости;

- системы управления, направленной на минимизацию времени запаздывания;

- электропривода, направленной на максимальное гашение динамических нагрузок.

3. На стадии эксплуатации электродинамических систем «электропривод - запорная арматура» снизить рассогласованность можно только путем снижения момента настройки системы на отключение.

Список литературы

1. Плахотникова Е.В. Повышение качества электродинамических систем «запорная арматура - электропривод» для трубопроводов АЭС с газовым теплоносителем: монография. Тула: Изд-во ТулГУ, 2014. 123 с.

2. Марголин Ш.М. Точная остановка электроприводов. 2-е. изд., пе-рераб и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984. 104 с.

3. Арматура атомных электростанций: справочное пособие/ Гуревич Д.Ф. [и др.]. М.: Энергоиздат,1982. 312 с.

4. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода : учебник для вузов. М., 1981.

5. СТ ЦКБА 002-2003 Арматура трубопроводная. Задвижки. Методика силового расчета. С. Петербург.: НПФ ЦКБА, 2003. 69 с.

Плахотникова Елена Владимировна, канд техн. наук, доц, e plahotnikova@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE ANALYSIS OF WEIGHT INFLUENCE OF FACTORS OF SYSTEMS "THE ELECTRIC DRIVE-STOP VALVES"DEFINING COHERENCE

E. V. Plahotnikova

The analysis of the major factors influencing mismatches of power characteristics of systems is provided in article "the electric drive - stop valves, from the point of view of from the importance and further optimization that will allow to minimize influence of electrodynamic loadings at functional combination of the electric drive and shutoff valves.

Key words: electrodriving, stop valves, coherence of electrodynamic systems, compatibility, quality.

Plahotnikova Elena Vladimirovna, candidate of technical sciences, docent, e_plahotnikova@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.922: 621.921.34

КЛАССИФИКАЦИЯ НОНМИКСИНГОВЫХ СМЕСЕВЫХ ПРОДУКТОВ И УСТРОЙСТВ

А.В. Евсеев

Предлагается в качестве одной из классификаций смесевых продуктов использовать структуру, построенную на взаимозависимости фракций и состояний смешиваемых компонентов и соответственно используемых технологий смешения и оборудования.

Ключевые слова: классификация смесевых продуктов, технологии смешения, оборудование смешения.

Современная наука о смешении сыпучих компонентов объединяет в себе множество наработок ученых из различных стран и направлений исследований. Все они отмечают высокую степень сложности описания физико-химических процессов, происходящих при этом. Особенно это касается динамического процесса между диффузией и сегрегацией компонентов. Поэтому, как правило, в качестве критериев оценки качества смесей, независимо от конструкции смесительного устройства, используют статистические методы, оптимизируемые по параметру времени [1]. Предполагалось, что качество определяется в основном в зависимости от интенсивности и времени смешения. Однако опыт последних исследований показал, что это не всегда так [2]. Современные запросы потребителей смесевых