DOI: https://doi.org/10.20998/2411-3441.2019.2.01

УПРАВЛІННЯ І ЕНЕРГЕТИЧНІ МОДЕЛІ ОБОРОТНИХ ГІДРОМАШИН

Yevhen Sokol, Mikhaylo Cherkashenko, Viktor Drankovskiy

Анотація


Запропоновані способи управління оборотними гідромашинами з використанням програмованих мікропроцесорних контролерів і гідроапаратури з пропорційним управлінням. Розглянуті питання енергетичної взаємодії потоку в проточній частині високонапірної оборотної гідромашини, яка базується на блочно-ієрархічному підході до математичного моделювання робочого процесу. Розглянуто три моделі кінематичного опису потоку, направлені на вирішення конкретних завдань проектування. Описана кінематична модель потоку, що враховує зсув осесиметричних поверхонь струму в робочому колесі із зміною режиму, яка є найбільш загальною моделлю руху потоку. Дана модель дозволила отримати вирази для коефіцієнта теоретичного напору і коефіцієнтів опорів для різних категорій втрат в робочому колесі, які були записані в безрозмірній формі на підставі теорії гідродинамічної подібності. Застосування безрозмірних параметрів систематизує і узагальнює дані чисельного експерименту. Використання поліноміальних моделей для опису зв'язку між геометричними і режимними параметрами зручно як для проведення чисельних досліджень, так і для аналізу впливу геометричних і режимних параметрів на енергетичні характеристики оборотної гідромашини в турбінному режимі. Представлена математична модель дозволяє проводити аналіз як окремих елементів проточної частини, так і різних категорій втрат, пов'язаних з їх фізичною природою в лопатевих системах. Отримані результати вказують на певну закономірність розподілу втрат в елементах проточної частини, що дозволило розробити стратегію цілеспрямованих модифікацій проточної частини, що задовольняють поставленим завданням. За допомогою чисельного експерименту проведений аналіз впливу окремих видів втрат на енергетичні показники, а також встановлені гранично можливі значення параметрів (витрати, потужності, гідравлічного ККД, коефіцієнта швидкохідності і ін.), які можна отримати за рахунок зменшення втрат.

Ключові слова


пристрій управління; програмований мікропроцесорний контролер; пропорційна апаратура; розподільники; оборотна гідромашина; математична модель; втрати енергії; коефіцієнт напору; коефіцієнт опору

Повний текст:

PDF

Посилання


Sokol Ye. I., Domnin I. F., Rysovanyy O. M., Zamaruyev V. V., Yeres'ko O. V. Spetsializovani mikrokontrolerni systemy. Teoriya i praktyka: pidruchnyk [Specialized microcontroller systems. Theory and Practice: textbook]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2007. 252 p.

Sokol Ye. I., Yakymenko Yu. I., Tereshchenko T. O., Zhuykov V. Ya., Peterherya Yu. S. Mikroprotsesorna tekhnika [Microprocessor Engineering]. Kyiv, Kondor, Politekhnika Publ., 2004. 439 p.

Sokol Ye., CherkashenkoM. Synthesis of control schemes for hydroficated automation objects. Germany, GmbH & Co Publ., 2018. 214 p.

Sokol Ye., Cherkashenko М. Syntesis of control schemes of drives system. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2018. 220 p.

CherkashenkoM. Synthesis of schemes of hydraulic and pneumatic automation. International Fluid Power Symposium in Aachen. The report no. 1. Fundamentals (20–22 March 2006, Aachen, Germany). Aachen, Apprimus Publ., 2006, pp. 147–154.

Volkov Yu. D. Programmiruemye kontrollery "Festo" [Programmable controllers "Festo"]. Kiev, DP "Festo" Publ., 2003. 92 p.

Gubarev A. P., Levchenko O. V. Mekhanotronika: ot struktury sistemy k algoritmu upravleniya [Mechanotronics: from system structure to control algorithm]. Kiev, NTUU "KPI" Publ., 2007. 180 p.

Avrunin G. A., Gritsay I. V., Kirichenko I. G., Moroz I. I., Shcherbak O. V. Ob"emnyy gidroprivod i gidropnevmoavtomatika [Volumetric hydraulic drive and hydropneumatic automation]. Kharkov, KhNADU Publ., 2008. 412 p.

Blizener R., Bel' F., Lefler K. Svobodno programmiruemye kontrollery [Freely programmable controllers]. Kiev, DP "Festo" Publ., 2005. 196 p.

Adegbuyi P. Hydraulic and pneumatic cylinder failures, the effect of fluid cleanliness on component life. Hidraulica. 2013, no. 1, pp. 27–30.

Chengwen Chai. Research on PLC-Based Pneumatic Controlling System of Flying Splicer of Web-Fed Offset Presses. The Open Mechanical Engineering Journal. 2011, no. 5, pp. 160–165.

Kolychev V. A., Drankovskiy V. E., MarakhovskiyM. B. Raschet gidrodinamicheskikh kharakteristik napravlyayushchikh apparatov gidroturbiny [Calculation of the hydrodynamic characteristics of the guiding apparatus of a hydraulic turbine]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2002. 216 p.

Landau Yu. A. Osnovnye tendentsii razvitiya gidroenergetiki Ukrainy [The main trends in the development of hydropower in Ukraine]. Nauchnye raboty. Kharkov. 2014, vol. 53, issue 40, pp. 82–86.

Sukhorebryy P. N., Koval' S. A., Nenya V. G., Kochevskiy A. N. Opredelenie struktury potoka v spiral'noy kamere radial'no-osevoy obratimoy gidromashiny na osnove chislennogo modelirovaniya techeniya zhidkosti [Determination of the flow structure in a spiral chamber of a radially axial reversible hydraulic machine based on numerical simulation of fluid flow]. Problemy mashinostroeniya. 2010, vol. 13, no. 1, pp. 31–41.

Duan X. H., Kong F. Y., Liu Y. Y., Zhao R. J., Hu Q. L. The numerical simulation based on CFD of hydraulic turbine pump. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 129. 2016.

Etinberg I. E., Raukhman B. S. Gidrodinamika gidravlicheskikh turbin [Hydrodynamics of hydraulic turbines]. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1978. 280 p.

Drankovskiy V. E., Rezvaya K. S. K raschetu gidrodinamicheskikh kharakteristik vysokonapornoy obratimoy gidromashiny v turbinnom rezhime raboty na osnove matematicheskogo opisaniya ee rabochego protsessa [To the calculation of the hydrodynamic characteristics of a high-head reversible hydraulic machine in a turbine mode of operation based on a mathematical description of its operation]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2015, no. 3, pp. 125–129.

Ryezva K. S. Matematychne modelyuvannya hidrodynamichnykh kharakterystyk vysokonapirnykh oborotnykh hidromashyn: avtoref. dys. na zdobuttya nauk. stupenya kand. tekhn. nauk: spets. 05.05.17 "Hidravlichni mashyny i hidropnevmoahrehaty" [Mathematical modeling of hydrodynamic characteristics of high-pressure reversible hydraulic machines. Abstract of a thesis candidate eng. sci. diss. (Ph. D.) 05.05.17 "Hydraulic machines and hydropneumatic units"]. Kharkiv, 2019. 25 p.

MarakhovskiyM. B., Gasyuk A. I. Matematicheskaya model' gidrodinamicheskikh kharakteristik elementov protochnoy chasti radial'no-osevoy gidroturbiny. Chast' 2 [Mathematical model of hydrodynamic characteristics of the elements of the flow part of the radial-axial hydraulic turbine. Part 2]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2018, no. 46 (1322), pp. 49–53.

Rezvaya K., Krupa Е., Drankovskiy V., Potetenko O., Tynyanova I. The numerical reseach of the flow in the inlet of the high-head hydraulic turbine. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: New solution in modern technologies. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2017, no. 7 (1229), pp. 97–102. doi: 10.20998/2413-4295.2017.07.13


Пристатейна бібліографія ГОСТ






website: http://gm.khpi.edu.ua/