Переоборудование теплоснабжения небольшого посёлка

IMPROVING PERFORMANCE PARTS OF CAST IRON USING FIBER LASER HARDENING

© 2015

P. A. Ogin, post-graduate student

Togliatti state university, Togliatti

Abstract. The paper considers the problem of wear resistance of working surfaces of machine parts and tooling. The use as a base machine parts are relatively inexpensive materials can significantly reduce the cost of their production. In particular, in steel as an inexpensive alternative to iron is used for a long time. However, often inexpensive materials, such as iron, can’t operate at the required loads, so improving the physical and mechanical characteristics of these materials is an urgent task. One of the most intensively developing methods to increase the wear resistance of the friction surfaces is a laser hardening. The use as sources of modern fiber laser can dramatically increase the flexibility of the production system to deliver the beam in the most remote sites for processing by the use of optical fibers. The article presents the results of an experimental study of the influence of parameters of laser processing optical fiber laser in continuous mode, the state of the surface layer of iron SCH21 and HF 50-75. In carrying out experimental studies using a fiber optic laser LKD4-015.150. The treatment was carried out in a continuous mode with partial surface melting treatment. The samples used plate sizes 15^15^3 mm. As an etchant used 4 % solution of nitric acid HNO3 in ethanol.Microhardness was measured with a Shimadzu micro durometer HMV-2. The structure of the obtained samples were examined on a microscope Zeiss AXIO Observer.D1m, and a scanning electron microscope Zeiss LEO1455VP. During the analysis of the structure was produced laser processing zone.

Keywords: fiber optic laser, heat-affected zone, laser hardening, thermohardening, microhardness.

УДК 621.18: 62-529: 62-69

ПЕРЕОБОРУДОВАНИЕ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ НЕБОЛЬШОГО ПОСЁЛКА

© 2015

В. П. Певчев, доктор технических наук, профессор кафедры «Промышленная электроника»,

А. Н. Тихонов, студент магистратуры направления «Электроника и наноэлектроника», Тольяттинский государственный университет, Тольятти

И. И. Тихонова, инженер-проектировщик ООО «АНТАИЛ», Тольятти

Аннотация. Рассмотрены задачи управления газовым и котельным оборудованием небольшого по численности посёлка, возникающие при перевооружении котельных, отработавших срок безопасной эксплуатации. При проведении подобных работ тепловая схема остаётся без изменений. Замене подлежит котёл, горелка и их встроенная автоматика. Выполнен анализ тепловой схемы котельной санатория «Лесное» городского округа Тольятти. Определено необходимое количество уровней управления, а также входных и выходных сигналов системы управления. С учётом специфических требований заказчика модернизации указанной котельной использование контроллеров, запрограммированных для управления строго определёнными тепловыми схемами, оказалось невозможным. Исходя из анализа тепловой схемы котельной, была предложена двухуровневая структура системы управления ею, построенная на двух свободно программируемых контроллерах отечественного производства.

Ключевые слова: горелка, горячее водоснабжение, двухуровневый программируемый контроллер, котёл, котельное оборудование, система управления, теплоснабжение, тепловая схема котельной, диспетчеризация, энергетика.

Известно, что бережливое расходование природных ресурсов являлось и является приоритетным направлением для энергетики. Принятие Федерального закона РФ от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности» мотивирует общество к бережливому расходованию ресурсов. Одним из шагов на пути исполнения этого закона является использование приборов учёта. Следующий - это

поиск решений по снижению издержек на основе анализа результатов измерений. А это не возможно без комплексной оценки ситуации [1-3], без возможности автоматизированной обработки информации в едином центре. Централизация оперативного контроля и управления теплоснабжением, основывается на применении современных средств передачи и обработки информации. С их помощью согласовывается работа отдельных звеньев управ-

58

ляемого объекта. Связи между элементами системы могут быть выполнены по разным технологиям, с применением различных типов коммуникационных интерфейсов - как проводных, так и беспроводных. В целом реализация указанного контроля позволяет повысить технико-экономические показатели объекта контроля, ритмичность работы, лучше использовать мощности оборудования и предупреждать аварийные ситуации.

Основой системы управления теплоснабжением является комплекс технических и программных средств, способный объединить компьютер, узел учёта ресурсов, а также автоматику, контролирующую их расход, в единую информационноизмерительную систему. Для дистанционной обработки информации, поступающей от большого количества объектов системы в таком комплексе, разрабатываются специальные интерфейсы. Подобные решения уже несколько лет предлагаются отечественными разработчиками. Актуальность их с течением времени повышается [4].

Системы управления, позволяющие реализовать функции удалённого контроля и управления, называются системами диспетчеризации. Они являются надстройкой над локальной автоматикой, так как базовые задачи управления инженерным оборудованием обычно выполняются независимо. Системы диспетчеризации позволяют организовать взаимодействие между различными подсистемами инженерного оборудования. Использование системы диспетчеризации тем более оправдано, чем шире спектр инженерного оборудования объекта. Эффект от внедрения комплексной системы диспетчеризации проявляется в виде снижения потребления энергоресурсов и эксплуатационных затрат, а также повышения производительности труда сотрудников теплоснабжающего предприятия за счёт повышения уровня комфорта и улучшения условий работы. Диспетчеризация обеспечивает учёт потребления ресурсов, современный сервис, согласованную работу всевозможных автономных систем, входящих в инфраструктуру здания, микрорайона, населенного пункта, а также производит многоуровневое оповещение в случае возникновения аварийной ситуации.

В целом общее развитие инфраструктуры ведёт за собой увеличение тепловой мощности. Это подразумевает увеличение затрачиваемых ресурсов, но экономическая ситуация и общий курс обязывают к снижению затрат. Разрешение этого технического противоречия возможно путём повышения эффективности расходования ресурсов за счёт

внедрения комплексной системы диспетчеризации и использования микропроцессорной техники.

Постановка задачи

Газовое котельное оборудование успешно применяется для теплоснабжения административных и торговых зданий, индивидуального жилья или небольших по численности посёлков и продолжает совершенствоваться [5-9]. Построением системы автоматизации управления газовым и котельным оборудованием решаются следующие технические задачи:

- введение многоступенчатого регулирования горения, а также обратных связей, предотвращающих перегрев теплоносителя;

- учёт использованных ресурсов, обработка данных и поиск возможностей оптимизации режима работы котельного оборудования;

- оперативный контроль и реагирование на изменение параметров тепловой схемы. Тепловая схема - это основное и вспомогательное оборудование тепловых станций, объединённое линиями трубопроводов.

При разработке систем теплоснабжения указанных объектов на первом этапе разрешаются экономические вопросы определения бюджета. Далее на его основании подбираются варианты системы, уровень технической оснащённости, функциональности, выбирается базовое оборудование котельной.

Наряду с созданием новых систем отопления широко распространено перевооружение котельных, отработавших срок безопасной эксплуатации. Как правило, подобные объекты создавались более двадцати лет назад. Стандарты и технические решения того времени в настоящем не применимы. Тем не менее экономически более выгодно именно перевооружение. Обычно замене подлежит котёл, горелка и их автоматика, а тепловая схема изменяется незначительно. Современный способ объединения имеющейся тепловой схемы с автоматикой нового котла заключается в использовании свободно программируемого контроллера.

Обычно выбирается специализированный контроллер, предназначенный для решения задач автоматизации и диспетчеризации котельных. На этапе проектирования системы управления котельной необходимо проанализировать тепловую схему и определить необходимое количество и типы входных и выходных сигналов системы управления. Далее, на основании этих данных подбирается и программируется контроллер. Производители представляют несколько линеек параметризован-

59

ных контроллеров под различные алгоритмы работы и типы тепловых схем котельных [4].

В данной статье освещается решение задачи формирования структуры автоматизации заданного объекта управления (котельной) в ходе её перевооружения. Производится выбор элементов схемы -контроллеров (листинг программ не приводится). При решении этой задачи обеспечивается локальная диспетчеризация и каскадное двухуровневое управление тепловой схемой котельной.

Анализ объекта управления

Котельная санатория «Лесное» городского округа Тольятти - это социально значимый объект. Она снабжает теплом и горячей водой прилегающий посёлок и санаторий. Тепловая схема и вспомогательное оборудование выбраны и размещены на объекте согласно требованиям СНИП и хозяйствующего субъекта [10]. После модернизации тепловая схема котельной содержит четыре котла

FR16-1,5-10-120 производства ООО «ЗИОСАБ-ДОН» [11-14], каждый из которых оснащён двухступенчатой горелкой Riello RS190M [15] для сжигания природного газа. Горелки поставляются в комплекте с датчиками для автоматизации контроля процесса горения и защиты оборудования. Нагрузкой для комплекса из четырёх котлов служат два контура отопления - для санатория «Лесное» и посёлка «Согласие», а также контур горячего водоснабжения с общим годовым расходом тепла 11 838 МВт.

В тепловую схему (рис. 1) также входят: система газоснабжения; газоаналитическая система; комплекс подпитки теплоносителя; группа циркуляционных и рециркуляционных насосов; блок погодозависимого регулирования; группа насосов для обеспечения водоснабжения; технологическая сигнализация.

Рисунок 1 - Тепловая схема котельной

Система газоснабжения представляет собой газопровод, оснащённый электромагнитным запорным клапаном, газораспределительной установкой и датчиками давления газа.

Газоаналитическая система предназначена для определения вредных и опасных веществ в воздухе котельной. Содержит датчик контроля предельно допустимой концентрации угарного газа (СО) и датчик контроля нижнего концентрационного предела воспламенения горючего газа (СН4) в воздухе котельной.

Комплекс подпитки теплоносителя. Уровень теплоносителя в котельной установке является важным параметром. В данной котельной установке магистраль циркуляции теплоносителя - воды является замкнутой системой. Тем не менее объём теплоносителя не является постоянной величиной. Изменение уровня теплоносителя может происходить по естественным причинам - в результате испарения теплоносителя через воздухоотводчики и т. п., эксплуатационным - в случае изменения количества потребителей и т. п., а также по аварий-

60

ным причинам - нарушение целостности трубопроводов, герметичности соединений и т. п.

При сокращении объёма теплоносителя в системе отопления давление в ней падает. Если давление падает ниже допустимого уровня, котёл выключается, и вся система отопления прекращает работу. Для возобновления работы котла и всей системы необходимо произвести восполнение теплоносителя, то есть «подпитку».

В систему подпитки входят основной и запасной насосы, запорная задвижка на вводном трубопроводе, узел водоподготовки, накопительная ёмкость с датчиками уровня. Режим управления насосами предусматривает местное и дистанционное управление.

Группа циркуляционных и рециркуляционных насосов. Насосная (насосно-смесительная) группа предназначена для регулирования температуры в контуре теплоснабжения и обеспечения циркуляции теплоносителя. Она состоит из циркуляционного насоса, смесительного вентиля, запорной арматуры и контрольно-измерительных приборов. В модернизируемой тепловой схеме задействованы четыре насосные группы:

- группа в комплексе подпитки теплоносителя;

- циркуляционные насосы главного контура отопления;

- рециркуляционные насосы контура горячего водоснабжения;

- рециркуляционные насосы котлов.

Предусмотрены четыре циркуляционных насоса главного контура отопления: два (основной и запасной) для работы в зимний период и два для работы в летний период. Управление ими происходит по сигналу датчика уровня воды в системе.

Рециркуляционные насосы горячего водоснабжения задействованы в контуре горячего водоснабжения и предназначены для компенсации снижения давления холодной воды на входе в систему.

Рециркуляционные насосы котлов применяются в связи с рекомендациями завода-изгото-вителя котлов по защите от выпадения конденсата внутри котла. Для предохранения от выпадения конденсата насосы включаются, если температура воды на входе в котёл ниже 70 °С.

Блок погодозависимого регулирования. Погодозависимое регулирование заключается в подстройке текущих параметров (температуры теплоносителя, мощности) отопительной системы или её отдельных контуров к погодным условиям. Данные для управляющих воздействий контроллер получает от внешнего термометра. Таким образом, блок

погодозависимого регулирования требует один входной сигнал для подключения термометра.

Технологическая сигнализация фиксирует все аварийные ситуации и выдаёт соответствующие световые и звуковые сигналы. Обрабатываются сигналы утечки горючего газа, появления угарного газа, понижения либо повышения давления горючего газа за уставки, понижения либо повышения давления теплоносителя за уставки, понижения и повышения за уставки напряжения питающей сети либо отсутствия фазы, аварии котла, пожара, охраны и др. При появлении любого из перечисленных сигналов система должна адекватно реагировать, а также в случае необходимости передавать информацию об аварии удалённому оператору.

В модернизируемой тепловой схеме признано целесообразным использовать сигналы авария» и «нештатная ситуация». Сигнал «нештатная ситуация» подразумевает реакцию системы управления на изменения рабочих параметров, не выходящих за критические значения, с целью вернуть эти параметры в норму или привлечь персонал для разрешения ситуации, не останавливая котельную.

При модернизации котельной санатория «Лесное» без изменения остаются тепловые контуры, контур горячего водоснабжения, бак подпитки, задвижки и клапаны трубопроводов, подача газа, схема подключения насосов.

Система управления теплоснабжением

Взаимодействие системы диспетчеризации с каждым из четырёх котлов основано на обработке двух групп сигналов:

1. Аналоговые сигналы контроля:

- температуры воды на входе в котел;

- температуры воды на выходе из котла;

- давление воды на выходе из котла,

2. Дискретные сигналы контроля:

- превышения аварийной температуры воды на выходе из котла;

- превышения максимального давления воды на выходе из котла;

- понижения давления воды на выходе из котла ниже минимального;

- понижения давления дымовых газов ниже минимального;

- понижения расхода воды на входе в котел ниже минимального;

- положения задвижки на входе теплоносителя в котел;

- понижения давления газа в системе ниже минимального;

- повышения давления газа в системе выше максимального,

61

3. Дискретные сигналы управления:

- основным предохранительным газовым клапаном (открыто-закрыто) на вводе в котельную;

- рециркуляционным насосом котла;

- положением задвижки (открыто-закрыто) на входе в котел;

- горелкой с панелью управления и комплектно подключаемым оборудованием.

При интеграции собственной автоматики горелок в общую систему автоматизации используются дополнительные сигналы:

- управления мощностью горелки, включение нижней или верхней ступени работы горелки;

- управления запуском горелки;

- аварийного отключения горелки;

- сигнал «горелка исправна и работает».

При модернизации тепловой схемы санатория «Лесное» пришлось учитывать следующие специфические требования заказчика, не являющиеся требованиями СНиП, но повышающие надёжность и безопасность.

1. Остановленный котёл необходимо отключать от тепловой схемы с помощью задвижки. Нормами же допустимо задвижку на входе теплоносителя в котёл не устанавливать.

2. Нормами допустимо реализовывать наполнение ёмкости системы подпитки автономно, обеспечивая уровень воды между минимальным и максимальным значениями. Заказчик указал обязательным лишь контроль аварийного минимального уровня воды в ёмкости.

3. Нормирован лишь контроль давления теплоносителя. Однако заказчик потребовал также контролировать уровень теплоносителя в трубах. Данная мера контроля позволяет повысить оперативность реакции системы управления на утечку теплоносителя и пополнять его, избегая аварийного режима работы оборудования котельной в случае незначительной разгерметизации или отбора теплоносителя. Нештатная ситуация определяется путём анализа времени работы насосов подпитки.

4. Правилами предусмотрено раздельное управление основным и резервным насосами. Подключение одного из них происходит локально, через схему аварийного включения резерва. На данном объекте разделение основной / резервный ус-

ловно, поскольку фиксируется количество отработанных каждым насосом часов для учёта и выравнивания их остаточного ресурса.

5. Современные тепловые системы отличаются более высоким уровнем внутренней автоматизации компонентов, что ведёт к снижению количества параметров контроля и управления со стороны внешнего контроллера, то есть определённое количество датчиков не требуется выносить в отдельные места установки, так как они уже присутствуют в компоненте, например, в горелке. Но в модернизируемой тепловой схеме датчики уже установлены и заказчиком выдвинуто дополнительное требование по интеграции их в систему управления.

Производители предлагают линейки контроллеров с тенденцией модульного построения, запрограммированные для управления строго определёнными тепловыми схемами. То есть расширение функционала реализуется с помощью дополнения системы управления отдельным блоком из линейки. Тепловая схема, существующая в санатории «Лесное», отличается от предлагаемых стандартных тепловых схем наличием дополнительных датчиков, исполнительных механизмов и аварийных режимов работы.

Исходя из вышеприведённого описания обрабатываемых сигналов тепловой схемы котельной, была предложена двухуровневая структура системы управления на контроллерах двух типов (рис. 2). На нижнем уровне управления решаются задачи автоматизации каждого котла для их автономной работы. На верхнем - задачи функциональногруппового и дистанционного управления, сбора данных о работе системы, вычисления удельных и интегральных параметров работы котельной.

Интерфейс контроллера нижнего уровня (для котла и горелки): десять входных линий, из которых три - аналоговые и семь - дискретные сигналы. Выходными являются шесть дискретных линий управления. Интерфейс контроллера верхнего уровня: двадцать пять входных и десять выходных дискретных сигналов. Дополнительным требованием к контроллеру является наличие интерфейса для связи контроллера с ЭВМ и возможность свободного программирования.

62

Рисунок 2 - Двухуровневая структура системы управления

Анализ предложений на рынке контроллеров для тепловых систем обнаружил несовместимость их с тепловой схемой рассматриваемой котельной. Под существующую тепловую схему не удалось подобрать отвечающий требованиям заказчика готовый контроллер. Признано необходимым создание специального контроллера, который позволит реализовать требования заказчика по степени автоматизации котельной и осуществит:

- полный контроль существующей тепловой схемы с учётом специфических требований заказчика;

- систему диспетчеризации управления котлами;

- повышение надёжности теплоснабжения за счёт увеличения количества контролируемых параметров.

На рынке представлена широкая линейка контроллеров для автоматизации котельных, как зарубежных фирм - «KromSchroder» [16], «Siemens» [17], так и Российских - «Теплоком» [18], «ОВЕН» [19], «МЗТА» [20].

Выбор фирмы изготовителя контроллера, в том числе, определяется экономическими факторами. Нынешняя ситуация с валютными курсами приводит к двукратной, а иногда и более высокой стоимости зарубежного оборудования по сравнению с отечественными аналогами. При этом среди российских производителей присутствуют фирмы, зарекомендовавшие себя как надёжные поставщики, имеющие государственные лицензии и сертификаты. Также следует принять во внимание успешный опыт внедрения этих разработок, глубину предоставляемой технической информации, гибкость и сроки реализации задания, доступность послепродажного сервиса.

Ценовой анализ отечественных и импортных контроллеров тепловых схем котельных показал, что отечественные контроллеры, произведенные фирмами «Теплоком», «ОВЕН», «МЗТА», дешевле

импортных аналогов на 80 % и более. Ценовые отличия их продукции между собой не превышают 10 %.

В каталогах фирм-изготовителей представлены контроллеры для строго определённых тепловых схем котельных. Вышеописанная тепловая схема имеет большее количество датчиков и систем, чем стандартная тепловая схема [4]. Тепловая схема санатория «Лесное» заимствовала многое от ранее использованной и при модернизации была дополнена необходимыми системами. В связи с этим пришлось отказаться от использования оборудования с уже «прошитой» программой автоматизации в пользу свободно программируемых контроллеров.

Второй критерий выбора контроллера - техническое обеспечение функциональности, количество и тип входных и выходных сигналов интерфейса. Весьма важным аргументом в выборе контроллеров для управления котельной санатория «Лесное» стало сотрудничество с программистами сервисной службы разработчика.

Учитывая вышеперечисленные факторы и пожелания хозяйствующего субъекта, принято решение использовать продукцию отечественных предприятий. Опираясь на доступность технической документации, цену, уровень технической поддержки, а также удовлетворённость техническим требованиям, выбран контроллер СПЕКОН СК2-68 [18] для нижнего уровня системы управления и СПЕКОН СК3-68 для верхнего уровня. Результаты внедрения системы Переоборудование описанной системы теплоснабжения позволило:

- обеспечить экономию топлива за счёт автоматического, многоступенчатого регулирования режимов горения, а также анализа расхода ресурсов с использованием данных архива расхода топлива. Годовой расход горючего газа снизился с 1 590 до 1 376 тыс. м3 в год, что при стоимости газа

63

5 руб. за кубометр обеспечивает экономию 1 070 тыс. руб. в год;

- увеличить ресурс оборудования котельной за счёт ведения архива времени его использования и обеспечения равномерной загрузки;

- организовать оперативный мониторинг работы системы теплоснабжения и оперативную реакцию на нештатные ситуации.

Мониторинг, в свою очередь, обеспечивает:

- предупреждение аварийных ситуаций или быстрое извещение о них, сокращение времени поиска, локализации и ликвидации аварий, позволяющее производить ремонтные работы в кратчайшие сроки и экономить теплоноситель [21];

- бесперебойную работу системы, при авариях автоматически включаются резервные агрегаты;

- сокращение численности обслуживающего и дежурного персонала за счёт управления территориально распределённой системой из единого диспетчерского центра;

- повышение качества и оперативности обслуживания инженерного оборудования; продление его срока службы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гусев Б. В., Гришан А. А. Системная оценка централизованного теплоснабжения // Двойные технологии.2011.№ 4. С. 22-28.

2. Матченко С. Схемы теплоснабжения поселений: новая стратегия развития теплоснабжения или очередная бессмысленная кампания? // Городское управление. 2013. № 10 (207). С. 71-78.

3. Бабенко Т. В. Отопление и горячее водоснабжение на новый лад // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2010. № 3 (99). С. 39.

4. Выбор автоматизированных систем управления котельной: [Электронный ресурс]. URL:

http: //asupro.com/automation/boilers/choice -management-system-boilers .html.

5. Бирюзова Е. А. Теплоснабжение : учеб. пособие : Ч. 1. Горячее водоснабжение. Санкт-Петербург : СПбГАСУ, 2012. 192 с.

6. Подпоринов Б. Ф. Теплоснабжение : учеб. пособие. 2-е изд., Белгород : БГТУ, 2011. 267 с.

7. Рохлецова Т. Л., Басин А. С., Бублей С. В. Горячее водоснабжение: учеб. пособие : НГАСУ. Новосибирск, 2005.

8. Барон В. Г. Горячее водоснабжение объектов с явно выраженной неравномерностью водопо-

требления // Главный энергетик. 2008. № 11. С.54-57.

9. Оборудование котельных установок и принцип их работы. Группа компаний «Газовик»: [Электронный ресурс]. URL: http://gazovik-gas.ru /katalog/articles/oborudovanie_kotelnyh_ustanovok/.

10. Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.- ПБ 10574-03: Утв. Госгортехнадзором России 11.06.2003 / Москва, 2003.

11. Водогрейные котлы серии FR. Продукция

ЗИОСАБ-ДОН: [Электронный ресурс]. URL:

http: //www.ziosab-don.ru/component/content/article/ 11-caldrons-fr.

12. Лисейкин И. Д., Сидорова А. И., Лебедева Л. А. Новые водогрейные котлы для систем теплоснабжения // Теплоэнергетика. 2011. № 12. С. 33.

13. Зыков А. К. Паровые и водогрейные котлы, эксплуатация и ремонт: справочное пособие / сост. Москва, 2006.

14. Шелыгин Б. Л., Мошкарин А. В., Асташов Н. С. Водогрейные котлы отопительных котельных и ТЭС: учебное пособие. «ИГЭУ им. В. И. Ленина»: Иваново, 2010.

15. Газовые горелки. Продукция Riello:

[Электронный ресурс]. URL:

http://www.riello.su/products/riello.aspx?id=15.

16. Газовое оборудование. Продукция

KromSchroder: [Электронный ресурс] URL:

http://www.kromschroeder.ru/equipment.phtml.

17. Автоматизация и безопасность зданий. Продукция Siemens: [Электронный ресурс]. URL: http://www.siemens.com/businesses/ru/ru/building-technologies.htm.

18. Каталог продукции «Теплоком»: [Электронный ресурс] URL: http://teplocom-

sale.ru/catalogue/.

19. Управление модульной котельной. «ОВЕН» Оборудование для автоматизации: [Электронный ресурс]. URL: http://www.owen.ru /625028.

20. Контроллеры и модули. Московский за-

вод тепловой автоматики: [Электронный ресурс]. URL: http://www.mzta.ru/produkcziya /katalog

/kontrollery-i-moduli.

21. Сазонова С. А., Сербулов Ю. С. Методы технической диагностики и безопасность систем теплоснабжения: математическое моделирование потокораспределения в функционирующих системах теплоснабжения. Saarbrucken, 2014.

64

RE-EQUIPMENT OF THE HEATING SYSTEM OF A SMALL TOWN

© 2015

V. P. Pevchev, doctor of technical Sciences, Professor of «Industrial electronics»,

A. N. Tikhonov, student of the direction «electronics and nanoelectronics»,

Togliatti state university, Togliatti

1.1. Tikhonova, the design engineer, development engineer of the JSC «ANTAIL», Togliatti

Annotation. The article describes the automatic performance of the control system of the gas and boiler equipment for a small town, the necessity of which appears due to the substitution of the boiler equipment which has worked more than the secure period of exploitation. The feature of such project is that the boiler flow diagram is kept unchanged. The analysis of the boiler flow diagram in the sanatorium «Lesnoe» of Togliatti has been made. The number of necessary control levels, input and output signals of the control system has been determined. As the customer has special requirements regarding the modernization of the mentioned boiler equipment, it is impossible to use controllers programmed to control strictly defined boiler flow diagrams. Taking into account the results of the flow diagram analysis there was proposed the correct control system with two levels of control. This system is bases on two easily programmed controllers made in Russia.

Key words: burner, hot water service, split-level programmable controller, boiler, boiler equipment, control system, heating, heat boiler scheme, dispatching, power engineering.

УДК 621.318.3: 62-133.3

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВИБРАТОРА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

© 2015

М. В. Позднов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленная электроника»,

А. В. Прядилов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Промышленная электроника», Тольяттинский государственный университет, Тольятти,

Аннотация. В данной работе анализируется электромеханическая система электромагнитного вибратора для создания крутильных колебаний. Объектом исследования является электромагнитный вибратор крутильных колебаний. Цель работы заключается в получении силовых характеристик и временных диаграмм работы такого вибратора посредством его математического численного моделирования. В статье рассмотрена актуальность использования вибрационных технологий в различных сферах деятельности, например, для виброутряски бетона, сейсморазведки и повышения нефтеотдачи скважин. Описаны конструкция и принцип действия вибратора электромагнитного типа, создающего крутильные колебания на грунт. Приведена математическая модель электромеханической системы вибратора и основные допущения, принятые для ее построения. В модель включены взаимосвязанные уравнения состояния для электрической и механической систем, а также приводятся формулы для расчета величин, входящих в эти уравнения. Для уравнений динамики вибратора приведены ограничения их применения. Приведены и пояснены численные значения исходных данных, использованных для моделирования. Моделирование (решение системы уравнений состояния) осуществлено в системе динамического моделирования matlab/simulink. Результаты численного решения приведены в виде временных диаграмм, проведен их анализ и сделаны выводы. Статья может быть интересна специалистам, работающим в областях вибрационной техники, сейсморазведке, области увеличения нефтеотдачи скважин и проводящих математическое моделирование электромеханических и иных систем, в том числе в специализированных программных пакетах. Работы, описанные в статье, были проведены в НИЛ-6 «ВИЭМТЕХ» (виброимпульсная электромагнитная техника) Тольяттинского государственного университета (г. Тольятти, 2011-2014 года). Они являются логическим продолжением работ по созданию электромагнитных и индукционно-динамических сейсмоисточников, успешно применяющихся в сейсморазведке в настоящее время.

Ключевые слова: вибрация, вибратор крутильных колебаний, крутильные колебания, математическое моделирование, моделирование, увеличение нефтеотдачи, электромеханические системы, электромагнитные вибраторы.

65