авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |

«3 ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ М.П. Федоров – ректор СПбГПУ, член-корреспондент РАН (председатель) Ю.С. Васильев – президент СПбГПУ, академик ...»

-- [ Страница 7 ] --

• организацию оперативного обслуживания подстанций, производства опе ративных переключений, режимное и схемное обеспечение безопасного производства ремонтно-эксплуатационных работ в сетях;

• использование в работе системы советчика диспетчера по схемным и ре жимным вопросам.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СЕВЕРО-ЗАПАДА Васильев А.П.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Техническая политика по обеспечению надёжности электрических сетей Северо Запада предусматривает дальнейшее развитие электросетевого комплекса несмотря на экономический кризис.

Цель технической политики ОАО «МРСК Северо – Запада» заключается в эф фективном управлении активами, используя технические решения по обеспечению на дёжного и безопасного электроснабжения потребителей.

Для достижения этой цели необходимо решить комплекс задач:

• совершенствование технологического управления электрическими сетями и применение современных методов планирования развития электриче ских сетей;

• преодоление тенденции интенсивного старения электрических сетей за счёт увеличения объёмов работ по их реконструкции и техническому пе ревооружению;

• применение новых технических решений и технологий в системах элек троснабжения потребителей;

• использование методов эксплуатации на основе оценки технического со стояния оборудования, с учётом использования средств диагностики, технических и информационно-измерительных систем;

• совершенствование нормативно-технического и методического обеспече ния деятельности эксплуатационных организаций.

Для решения этих задач разработаны и используются математические модели и методики, в том числе:

• Методика выбора оптимальной стратегии развития (нового строительства и реконструкции) электрических сетей;

• Методика по организации адаптивной эксплуатации электрических сетей;

• Методика выбора противоаварийных мероприятий для воздушных линий имеющих механическую прочность ниже фактически наблюдаемых на грузок и имеющих дефекты;

• Методика оптимального построения структуры системы эксплуатации электрических сетей.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПРИ ОПТИМИЗАЦИИ В СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Горячих Н.В., Иванов С.А.

Читинский государственный университет Одним из главных направлений повышения эффективности топливоиспользова ния на ТЭЦ является оптимизация систем централизованного теплоснабжения, которая дает значительную экономию топлива без дополнительных капитальных вложений. На современном этапе развития энергетики вопрос комплексной оптимизации систем цен трализованного теплоснабжения, в которой рассматривается источник тепла, тепловые сети и потребители тепловой энергии, изучен мало. Таким образом, встает вопрос о не обходимости рассмотрения систем централизованного теплоснабжения как единого комплекса.

В системе централизованного теплоснабжения большой интерес представляют тепловые сети. Влияние режимов работы тепловой сети на оборудование ТЭЦ в лите ратуре рассмотрено мало. Главным условием оптимальной работы тепловых сетей яв ляется обеспечение потребителей тепла расходом теплоты не менее расчетного. В ли тературе в качестве потребителя относительно которого производится регулирование нагрузки рассматривается типовой абонент без учета разновидностей характеристик здания. Одним из важных шагов при оптимизации режимов работы тепловых сетей яв ляется поиск характерного абонента.

Методика определения характерного абонента следующая. При заданном со стоянии расчета из всех абонентов сети выбирается один первоначальный. Произво дится расчет сети, обеспечивающий необходимый расход теплоты на отопление для данного абонента. Далее просматриваются все потребители сети, и выбирается среди них тот, у которого относительный расход теплоты на отопление и меньше чем у Qo других абонентов. Осуществляется расчет сети, обеспечивающий абонента с мини мальным Qo. И так далее до тех пор, пока не будут удовлетворены все потребители. По следний рассмотренный абонент является характерным. Таким образом, характерным является тот абонент, обеспечив которого расчетным расходом теплоты все другие або ненты будут обеспечены расходом теплоты больше расчетного. Все расчеты по опре деление оптимального температурного графика проводятся с учетом удовлетворитель ного гидравлического состояния тепловых сетей.

Учет потребителя теплоты при оптимизации системы централизованного тепло снабжения позволит малозатратным методом повысить эффективность использования теплоэнергетического оборудования как существующих ТЭС, так и вновь вводимых мощностей.

ВОПРОСЫ РАЗВИТИЯ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Забурчик Н.А., Смоловик С.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В настоящее время в условиях износа систем централизованного тепло- и элек троснабжения и постоянного роста тарифов на энергию, развитие автономных источ ников электроснабжения (АИЭ) может стать альтернативой и дополнением централи зованного энергоснабжения. А в удаленных районах с децентрализованным электро снабжением роль АИЭ является определяющей.

Наиболее важными достоинствами автономных систем являются:

1. Низкая себестоимость электроэнергии от собственных АИЭ.

2. Стоимость строительства АИЭ соизмерима для многих предприятий со стои мостью ущерба от перерыва в электроснабжении длительностью более 2 часов.

3. Надежность электроснабжения от АИЭ значительно выше, чем в случае цен трализованного электроснабжения.

4. Наличие АИЭ дает экономическую независимость от рынка энергии.

На сегодняшний день предлагаются системы автономного электроснабжения на базе дизельных (ДУ), газопоршневых (ГПУ) и газотурбинных установок (ГПУ). Наибо лее экономически эффективным является применение газовых двигателей (ГД), рабо тающих на природном газе (ПГ) или попутном нефтяном газе (ПНГ). В условиях до полнительного стимулирования нефтедобывающих компаний на государственном уровне по снижению количества сжигаемого ПНГ, использование ПНГ в качестве топ лива – это решение проблемы утилизации ПНГ и способ улучшения экологической об становки в мире. Еще более эффективными является применение когенерационных ус тановок на базе ГД для одновременного получения электрической и тепловой энергии.

При этом эффективность использования топлива возрастает до 90%. АИЭ находят са мое широкое применение в качестве постоянных источников энергии в районах децен трализованного энергоснабжения. Нефтяники и газовики используют АИЭ для запуска и работы в постоянном режиме буровых установок. И если в районах нефте- и газодо бычи предпочтительно применение ГД, то при отсутствии ПГ или ПНГ (в начале цикла разведывательных буровых работ в нефтегазовой отрасли) необходимы ДУ. Они неза менимы также в качестве резервных источников энергии. Когенерационные установки на базе ДУ являются часто единственным вариантом энергоснабжения удаленных го родов и поселков Целесообразность выбора того или иного типа привода генератора определяется рядом факторов, важнейшими из которых являются стоимость используемого топлива, удельная стоимость оборудования, эксплуатационные затраты, срок окупаемости обо рудования станции. Сравнение ГТУ и ГПУ показывает, что установка ГТУ наиболее выгодна на крупных промышленных предприятиях, которые имеют значительные (больше 8–10 МВт) электрические и тепловые нагрузки, собственную производствен ную базу, высококвалифицированный персонал для эксплуатации установки, а также подвод газа высокого давления. Важным преимуществом применения ГТУ и ГПУ пе ред ДУ является более низкое содержание вредных выбросов, содержащихся в выхлоп ных газах агрегатов, применяемых на АИЭ. При этом по уровню выбросов ГПУ не сколько уступают ГТУ.

Таким образом сравнительные характеристики установок дают возможность учесть все факторы и выбрать оптимальную установку для децентрализованного элек троснабжения.

РАЗРАБОТКА СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ 6-150 КВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ Зайцева К.В.

ООО "Русьэлектромонтаж" Бойцов Ю.А.

ОАО «Ленэнерго» 4ВВР ПрЭС Существующие электрические сети созданы еще в рамках Советского Союза.

Парк электрооборудования подстанций имеет большую долю оборудования, отрабо тавшего установленный стандартами минимальный срок службы. Износ основных фондов в среднем по подстанциям составляет более 45%. В связи с этим возникает необходимость в определении приоритетов современной энергетики относительно подстанций 35 кВ и выше. Таким образом, основными направлениями современной энергетики являются:

1. Установление норм и требований к организации эксплуатации и техническо го обслуживания подстанций напряжением 35 кВ и выше;

2. Повышение надежности работы подстанций напряжением 35 кВ и выше;

3. Снижение эксплуатационных издержек на ремонтное обслуживание оборудо вания подстанций;

4. Актуализация норм, требований, правил и методических указаний в области организации эксплуатации и технического обслуживания подстанций напряжением 35 кВ и выше.

Для обеспечения работ по всем вышеуказанным направлениям необходимо установление единых норм и требований в организации эксплуатации и технического обслуживания подстанций. Действия этих правил должны распространяться на все проектные, строительно-монтажные, наладочные, эксплуатационные и ремонтные организации. Только при таком комплексном подходе возможно значительное повы шение надежности оборудования подстанций.

Реконструкция и техническое перевооружение электрических сетей, как приоритетное направление в обеспечении их бесперебойности, работоспособности, а также эффективности, устойчивого и надежного функционирования ЕЭС должны бази роваться на применении современного оборудования и технологий, а также методиче ских разработок, основанных на изучении механизмов старения оборудования, и прогнозировании вероятностными методами ожидаемых потоков отказов и срока жиз ни оборудования.

В настоящее время разрабатываются нормативно-технические документы по со временным методам обеспечения надёжности электрооборудования 6-150 кВ в услови ях эксплуатации, в том числе более 20-ти стандартов на основании федерального зако на Российской Федерации «О техническом регулировании».

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ ОБМОТОЧНЫХ ПРОВОДОВ С КОМБИНИРОВАННОЙ ПЛЕНОЧНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ НА ОСНОВЕ СЛЮДЫ Карпушина Т.И., Андреев А.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Провода с комбинированной пленочной изоляцией на основе слюды, получив шие широкое распространение за рубежом для высоковольтных электрических машин, помимо высокой электрической и механической прочности, хороших короностойких и тепловых свойств изоляции, характеризуются технологичностью и экономичностью изготовления и применения. Цель данной работы – измерение длительной электриче ской прочности изоляции новых марок обмоточных проводов, изготовляемых россий скими кабельными заводами с применением слюдосодержащих лент.

Приведены результаты исследования длительной электрической прочности про водов марок ПМС/0,44 и модифицированной ПМС-М/,044 (с адгезивным слоем) с изо ляцией из пленочных материалов Элмикафол 52801 (Россия, «Элинар») и Conductofol 0264 (Австрия, «Изовольта») в состоянии поставки и после термоопрессов ки. Измерения производились на переменном токе двумя методами: методом «кривых жизни», то есть при постоянном значении испытательной напряженности, и методом линейного повышения подаваемого напряжения (до момента пробоя). В результате ста тистической обработки полученных результатов построены «кривые жизни» обмоточ ных проводов различных исполнений (ПМС/0,44 и ПМС-М/0,44 в состоянии поставки, а также ПМС-М/0,44, подвергнутых термоопрессовке при температуре 160 С в течение 1 часа). Исследованы три варианта конструкции изоляции модифицированного провода ПМС-М/0,44 с адгезивным слоем: комбинация слюдосодержащей пленки Conductofol 0264 с лавсановой, без лавсановой пленки клеевым слоем внутрь (с приле ганием к медной шине) и снаружи. Проведен сравнительный анализ полученных «кри вых жизни» изоляции данных обмоточных проводов.

В ходе работы для оценки качества изготовления изоляции исследуемых обмо точных проводов получены амплитудные и амплитудно-фазовые спектры распределе ний частичных разрядов для приведенных вариантов образцов ПМС/0,44 и ПМС М/0,44, изучены зависимости частичных разрядов (в том числе, временные) от типа применяемого электроизоляционного материала, конструкции изоляции провода и ре жима термоопрессовки. Показана эффективность применения клеевого слоя в составе электроизоляционных лент для обмоточных проводов с пленочной изоляцией.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДВИГАТЕЛЯ Кирсяев А.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет.

Упрощенный вариант конструкции рассматриваемого пьезоэлектрического дви гателя (ПЭД) вращательного движения представлен на рисунке. Здесь 1-пьезопластина, прижатая к ротору 2 силой Fпр. При создании модели ПЭД предпола гается:

1. В пьезопластине возбуждаются про дольные колебания.

F пр 2. Поперечные колебания являются из гибными и возбуждаются при отражении про дольных колебаний от поверхности ротора.

3. Вращение ротора обусловлено заклини ванием при смещении конца осциллятора в одном направлении и расклинивании при смещении в другом.

Ниже приведена структурная схема ПЭД.

Блок 1 – блок пьезорезонатора. На его входе синусоидальное напряжение, моду лированное по амплитуде, частоте и фазе. На выходе – двухмерные механические ко лебания и, каждое из которых характеризуется амплитудой, частотой и фазой.

Блок 2 моделирует контактные явления системы статор-ротор. Модель контакта это уравнения, связывающие силы и моменты, действующие на границах пьезорезона тора, с перемещениями его концов и и их временными производными. Эти уравне ния являются граничными условиями для дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих колебания пьезорезонатора.

Блок 3 – блок нагрузки. Его входные параметры моменты вращающий и нагруз ки, а выход – скорость вращения.

ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ ГЕНЕРАТОРНЫХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ Климачев Д.С, Кияткин Р.П., Тонконогов E.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Генераторные выключатели (ГВ), которые устанавливаются между генератором и стороной низкого напряжения повышающего трансформатора - наиболее ответствен ные и дорогостоящие аппараты в современных элегазовых аппаратно-генераторных комплексах. В последние годы все больший интерес вызывают ГВ с номинальными то ками более 14 000А и номинальными токами отключения (токами КЗ) более 160 кА.

Это обусловлено ростом единичных мощностей генераторов, внедрением сетей с по минальным напряжением 500-750-1150 кВ, развитием атомных электростанций, где не обходима высокая надежность системы собственных нужд реактора, развитием гидро аккумулирующих станций и т.д.

Актуальной проблемой ГВ является повышение коммутационного ресурса ГВ, что непосредственно связано модернизацией контактной системой ГВ. Традиционно ГВ имеют контактную систему состоящую из контактов главных (ГК) и дугогаситель ных (ДК). ГК имеют малое переходное сопротивление, необходимую термическую и динамическую стойкость, но не предназначены для горения дуги отключения. ДК об ладают большим переходным сопротивлением и используются для горения и гашения дуги отключения (включения). Переход тока из ГК в ДК является наиболее ответствен ным процессом при отключении тока КЗ, при котором наблюдается кратковременное горение дуги отключения на ГК.

Рассматривается минимизация времени перехода тока КЗ из ГК в ДК в зависи мости от момента размыкания контактов, конструкции контактной системы, тока КЗ, динамических характеристик ГВ.

Результаты численного моделирования контактной системы ГВ показывают уве личение времени перехода тока при увеличении тока КЗ, влияние на время перехода тока момента размыкания ГК, параметров контактной системы (сопротивлений, индук тивностей и взаимных индуктивностей ДК и ГК), напряжения на дуге между ГК. Со временные методы расчета индуктивностей сложных конструкции контактных систем ГВ в динамическом процессе отключении позволяют выполнить коррекцию входных параметров при моделировании и обеспечить оптимизацию контактной системы ГВ.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИЛИНЕЙНОЙ ТЕОРЕМЫ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ FACTS-УСТРОЙСТВАМИ Коровкин Н.В., Чудный В.С.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Появление FACTS-устройств открыло новое направление в решении проблемы регулирования потоков мощности. Новые устройства позволяют значительно улучшать характеристики режимов работы энергосистем, что сделало актуальной задачу опера тивного поиска их параметров, обеспечивающих оптимальный режим работы энерго системы. Для решения этой задачи авторы предлагают применять обобщения билиней ной теоремы, справедливой для линейных систем. Использование этого теоретического результата позволяет оперативно решать разнообразные задачи оптимизации режимов работы энергосистемы, в которой одновременно действуют одно или несколько FACTS-устройств.

Задача расчета активных мощностей в узлах энергосистемы может быть сведена к решению системы линейных уравнений:

B = P, (1) где B – матрица узловых проводимостей, и P - вектора углов и активных мощ ностей. Активные мощности, передаваемые по линиям, вычисляются из соотношений:

Pim = (i m ) / xim, где «i» и «m» номера узлов, между которыми включена линия, xim сопротивление этой линии. Зависимость решения системы уравнений (1) от x, добав ляемой к произвольному коэффициенту матрицы bk, j B в соответствии с билинейной теоремой имеет вид:

Aikj + Bikj x Aikj + Bikj x (2) i = =.

C kj + x C kj + D kj x Для вычисления независимых констант Aikj, Bikj и C kj необходимо выполнить три расчета или независимых эксперимента определения потоков активной мощности в электроэнергетической системе при различных значениях x. Получив необходимый на бор констант ( Aikj, Bikj и C kj ) можно, пользуясь соотношениями (2), определить потоки мощности между любыми узлами энергосистемы при изменении величины х и, соот ветственно, выбирать оптимальный режим работы энергосистемы при требуемых кри териях. Аналитическое выражение (2) позволяет производить расчеты потоков мощно сти и осуществлять управление ими в режиме реального времени.

АВТОНОМНЫЙ ОТОПИТЕЛЬ ДЛЯ МОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ Кукис В.С.

Челябинское высшее военное автомобильное командно-инженерное училище Романов В.А.

ФГУП «15 Центральный автомобильный ремонтный завод» МО РФ, г. Новосибирск Эксплуатация мобильной техники в условиях низких температур окружающей среды всегда связана с трудностями надежного пуска двигателя, поддержания его теп лового состояния, обогрева кабины (салона) при движении и особенно на стоянке. В большинстве случаев для решения этих проблем используются предпусковые подогре ватели и отопители. Обладая рядом преимуществ перед другими средствами предпус кового разогрева двигателя и отопления кабины, подогреватели и отопители имеют су щественный недостаток - расходуют энергию аккумуляторных батарей в течение всего периода работы. Поэтому продолжительность их работы, при неработающем двигателе, ограничивается допустимой степенью разряженности аккумуляторных батарей. Вместе с тем, продукты сгорания, выбрасываемые из обсуждаемых генераторов теплоты в ок ружающую среду, обладают значительным запасом высокопотенциальной энергии, ко торую можно утилизировать. Одним из возможных направлений утилизации теплоты продуктов сгорания является ее трансформация в электрическую энергию при помощи двигателя Стирлинга, соединенного с электрическим генератором.

В докладе приводятся результаты испытаний отопителя ОВУ-65Б, совмещенного со стирлинг-электрической установкой посредством тепловой трубы. Стирлинг имел раз мерность 5,5/2,1. Испытания, проведенные при температуре окружающего воздуха ми нус 19 0С, подтвердили возможность обеспечения длительной работы отопителя (кото рая ограничивалась только наличием в топлива в бачке отопителя), без использования внешних источников электрической энергии после выхода установки на нормальный режим работы. Тепловая производительность отопителя на полном режиме составила несколько больше 7,9 кВт, что обеспечило его эффективность по этому показателю на уровне 64,88%, на частичном, соответственно, чуть более 5 кВт и 61,65 %. При этом в первом случае кроме теплого воздуха предложенная техническая система вырабатыва ла для внешних потребителей 127 Вт электроэнергии на полном и 173 Вт на частичном режимах работы. Заметим, что тепловая производительность отопителя при автономном в отношении внешних источников электроэнергии функционировании в составе изучен ной технической системы снижается на 4,2 % при работе на полном и на 4,8 % - при ра боте на частичном режимах (что, однако, не выходит за границы паспортной тепловой производительности отопителя).

ЗАМКНУТАЯ ПАРОГАЗОВАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА ДЛЯ АЭС С ГАЗООХЛАЖДАЕМЫМИ РЕАКТОРАМИ Лапкис А.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет КПД АЭС с графито-гелиевым реактором при применении регенеративных замкнутых газотурбинных установок может достигать 45-48% [1]. Высокая эффектив ность также может быть достигнута применением замкнутой парогазовой установки (ПГУ).

Особенностью проектирования ПГУ АЭС является то, что вид тепловой схемы и параметры газотурбинного и паросилового контуров должны быть выбраны совместно.

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема одноконтурной ПГУ АЭС К – компрессор, ЯР – ядерный реактор, ГТ – газовая турбина, ПТ – паровая турбина, К-У – котел-утилизатор, ПН – питательный насос.

Охлаждение газа на выходе из котла-утилизатора термодинамически невыгодно, то есть газ из котла-утилизатора (парогенератора) направляется сразу в компрессор (см. рис. 1).

Рост начального давления паросилового контура увеличивает одновременно КПД ПГУ и влажность пара за паровой турбиной. Ограничение конечной влажности по условию надежности работы последних ступеней останавливает рост начального дав ления. С учетом этого и иных схемных ограничений были получены следующие пара метры ПГУ АЭС:

– условия: температура газа перед турбиной 850С;

температура окружающей среды 15С;

температура пара 565С;

конечная влажность yк10%.

– расчетные показатели: мощность газовой турбины 80 МВт;

мощность паровой турбины 220 МВт;

расход газа 289 кг/с;

расход пара 192 кг/с;

степень повышения дав ления в компрессоре 2,25;

начальное давление пара 8 МПа;

КПД энергоустановки 44,1% (брутто).

Литература:

1. Лапкис А.А., Лощаков И.И., Ромахова Г.А. Сравнительный анализ показате лей энергоустановок для работы в блоке с газоохлаждаемым реактором // Известия Академии наук. Энергетика. 2009. № 3. С. 130-133.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ОСЕВЫХ КОМПРЕССОРОВ И СТУПЕНЕЙ НА ОСНОВЕ КВАЗИТРЕХМЕРНОГО АНАЛИЗА ПОТОКА Попов Ю.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Осевые компрессоры (ОК) могут обеспечить наибольший расход газа среди дру гих типов турбокомпрессоров. Соответственно, они являются и наиболее мощными.

Промышленные ОК применяются в черной металлургии, химической промышленности и пр. Их мощность измеряется десятками МВт. Осевые компрессоры газотурбинных двигателей потребляют мощность примерно в 1,5 раза большую, чем мощность на валу двигателя. В этом случае потребляемая мощность может быть больше 100 или 200 МВт.

Основой современной теплоэнергетики являются парогазовые установки, где га зотурбинные двигатели с ОК – это основной элемент. По оценке Д. Экарда до 2020 г.

мировой энергетике потребуется подобных газовых турбин с ОК на сумму около 3000 миллиардов долларов США, и еще на 1000 миллиардов – газотурбинных двигате лей с ОК для коммерческой авиации. Помимо этого, в Российской Федерации газотур бинные двигатели с ОК широко применяются для привода центробежных компрессо ров природного газа. Суммарная мощность этих установок в ОАО «Газпром» составля ет примерно 40 млн. кВт.

Приведенные цифры указывают на важность обеспечения возможно большей энергетической эффективности осевых компрессоров. Потребляемая ими мощность включает:

• мощность, необходимую для подачи заданного количества газа в единицу времени (массового расхода) из области с заданным начальным давлени ем в область с заданным конечным давлением. Это полезная мощность, ее величина не может быть уменьшена (или увеличена) при заданных ус ловиях работы ОК;

• мощность, необходимую для преодоления (неизбежного) сопротивления движению газа во внутренних полостях ОК (проточной части). Экономия энергии может и должна быть достигнута путем наиболее рационального выбора размеров и формы проточной части.

Итак:

NT = N p + N w = mhT = m ( hp + hw ), (1) где hT = hp + hw - «теоретический напор», механическая работа, которую при водной двигатель ОК должен сообщить каждой единице массы газа, проходящей через проточную часть.

Работа, необходимая для сжатия и перемещения единицы массы идеального газа - политропный напор, - равна:

n p2 1.

n n hp = RT1 (2) p1 n Здесь индексы «1» и «2» указывают на параметры газа в начале и конце сжатия.

Показатель процесса сжатия n - показатель политропы - связывает давление и плот ность газа в процессе сжатия в соответствии с уравнением процесса. Величина показа теля политропы связана с показателем процесса сжатия идеального газа k (показатель изоэнтропы), движущегося в проточной части без сопротивлений.

Проблема заключается в том, что для определения потерянного напора hw не существует абсолютно корректного способа расчета. Даже наиболее современные ме тоды расчета течений базируются на так называемых моделях турбулентности и других эмпирических зависимостях, а эмпирические зависимости по определению не могут носить универсального характера. Прикладная газовая динамика турбомашин исполь зует результаты испытания плоских и кольцевых решеток в аэродинамических трубах, испытания моделей отдельных ступеней или групп ступеней на стендах для модельных испытаний. Испытания плоских решеток выполнены в большом объеме и достаточно глубоко обобщены отечественными и зарубежными исследователями. Применительно к ОК наиболее известны и применяемы данные А. Ховелла и С. Либляйна.

Результаты этих экспериментов в обобщенном виде используются для газоди намического проектирования и расчета проточной части ОК. В принципе, для решения этих задач достаточно использовать результаты «продувки» плоских решеток в аэроди намических трубах, хотя ряд важных особенностей течения при этом не может быть учтен.

ВЛИЯНИЕ СКОРОСТНОГО РЕЖИМА ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ НА ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРВИЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ Тананыкин А.В.

Челябинское высшее военное автомобильное командно-инженерное училище Дизель-генераторные установки (ДГУ) обеспечивают условия жизни и деятель ности более 20 млн. граждан, боеспособность и боеготовность многих родов войск, многие виды добывающей промышленности на 70 % территории России. Общее их ко личество в нашей стране превышает 47000..

У классических ДГУ частота тока пропорциональна оборотам коленчатого вала первичного ДВС и вопросы выбора скоростного режима, обеспечивающего хорошие экономические и экологические показатели ранее даже не обсуждались.

В последнее время в связи с бурным развитием нетрадиционной энергетики, в частности ветроэнергетики, появились гибридные энергоустановки, совмещающие вет ро- и дизельные приводы. Они оборудованы устройствами, стабилизирующими частоту тока и другие параметры электростанций. Исследования показали, что и в обычных ДГУ применение таких преобразователей частоты вполне окупается за счет улучшения экономических и экологических показателей.

В докладе приводятся результаты исследований, проведенных на дизелях типа Ч13/14, ЧН13/14, производства ОАО «ПО Алтайский моторный завод». Выбор двигате лей был обусловлен тем, что: дизели этих типов широко используются для привода энергоустановок мощностью 60-100 кВт. В результате обработки материалов испыта ний были получены аппроксимационные уравнения для расчета индикаторного КПД, мощности механических потерь;

насосных потерь;

эффективного КПД и удельного эф фективного расхода топлива от нагрузки и частоты вращения коленчатого вала иссле дованных двигателей. Затем были определены минимумы этих функций, путем при равнивания их производных по частоте вращения к нулю и найдены зависимости опти мальных, с точки зрения топливной экономичности и других показателей, частот вра щения коленчатого вала от нагрузки дизеля.

Экономия топлива при работе первичного дизеля 1Ч13/14 при переменной частоте вращения коленчатого вала На рисунке, в качестве примера, показана расчетная потенциальная экономия топлива при работе дизеля 1Ч13/14 при переменной частоте вращения.

Как следует из приведенных графиков, она может достигать 11…15 % при на грузках менее 25 % от номинальной.

ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СПОСОБА ПОВЫШЕНИЯ ЭКОНОМИЧНОСТИ ПОРШНЕВЫХ ДВС ПАССИВНЫМ ФОРМИРОВАНИЕМ СТРУЙНОГО ТЕЧЕНИЯ ГАЗОВ В НАДПОРШНЕВОМ ПРОСТРАНСТВЕ Семёнов А. Г., Яугонен В.И.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Цели исследования: Опытным путём установить степень технико экономической целесообразности внедрения (коммерческой реализации) инновацион ного проекта повышения экономичности (КПД) ДВС.

Описание проблемы: В современных ДВС мгновенные значения давления в надпоршневом пространстве – в основном статические. Газообразные продукты сгора ния смеси давят во все стороны и лишь частично – на рабочий торец поршня, вследст вие чего недоиспользуются возможности повышения мощности и экономичности ДВС.

Краткое описание проекта: В основу положена идея модернизации или созда нии новых ДВС с относительно простым признаком – наличием в надпоршневом про странстве поперечной перегородки, перфорированной множеством отверстий с опреде лёнными значениями соотношения длины и диаметра отверстий, а также коэффициента перфорации.

Запланированы: разработка технического предложения по модернизации одного из серийных автомобильных ДВС и создании опытного образца;

разработка техниче ского предложения по созданию испытательного стенда;

разработка ЭП модернизиро ванного ДВС;

разработка ТП модернизированного ДВС;

изготовление и сборка испы тательного стенда;

пробный запуск и отладка экспериментальной установки;

монтаж объекта испытаний на стенде и пробный пуск;

испытания опытного образца ДВС на стенде, анализ результатов.

Новизна проекта: Мировой уровень новизны подтверждён наличием 20 патентов РФ и международного патента для близких к ДВС устройств, а также публикацией заявки на изобретение в приложении к ДВС.

Методы и инструменты реализации: Экспериментальные НИОКР, бизнес план, менеджерская деятельность, создание или использование малого предприятия.

Оценка рынка: С учётом объекта разработки и широкого спектра его типораз меров (автотранспортные, авиационные, тепловозные, судовые, стационарные), а также перспектив роста потребности в ДВС, можно говорить о практически безграничном объёме рынка.

Необходимый объём инвестиций: 18 млн руб. Сроки окупаемости проекта:

3 года.

О ПОДХОДЕ К ИССЛЕДОВАНИЮ ПРОЦЕССОВ В КЛЮЧЕВЫХ ГЕНЕРАТОРАХ С УЧЕТОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СВЯЗИ АНТЕНН РАДИОПЕРЕДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Сороцкий В.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В числе перспективных направлений модернизации существующих радиоцен тров следует отметить увеличение количества радиопередающих устройств (РПдУ) в их инфраструктуре. С учетом изложенного представляется целесообразным исследова ние особенностей совместного функционирования двух или более РПдУ, обусловлен ных их взаимным влиянием друг на друга.

К числу наиболее типичных ситуаций в этой связи следует отнести одновремен ную работу ключевых генераторов (КГ) на отличающихся частотах при наличии элек тромагнитной связи антенн этих РПдУ, а также построении цепей питания КГ по одно му из перечисленных ниже вариантов:

– работа от индивидуальных источников питания (ИП) в случае, когда ИП мож но рассматривать по своим свойствам как близкие к идеальным. В этом случае при ана лизе взаимного влияния РПдУ друг на друга КГ можно приближенно заменить источ никами напряжения гармонической формы;

– работа от индивидуальных ИП в случае, когда модуль сопротивления сглажи вающего фильтра источника питания (ФИП) нельзя рассматривать как пренебрежимо малую величину. В этом случае при учете взаимного влияния РПдУ необходимо рас смотреть процессы, протекающие не только в выходных цепях КГ, как это было в пре дыдущем случае, но и процессы в цепях постоянного тока (ФИП) каждого из генерато ров;

– работа от общего ИП при параметрах ФИП, указанных в предыдущем пункте, при которой взаимное влияние будет проявляться не только в наличии электромагнит ной связи между антеннами РПдУ, но и в связи через общий ФИП.

В докладе рассмотрен подход к решению указанных проблем, основанный на применении метода гармонического баланса, и предложены математические модели для каждого из отмеченных выше случаев, позволяющие рассчитать фазовые сдвиги токов в выходных цепях КГ, обусловленные биениями колебаний определенных набо ров частот.

ОЦЕНКА ВЕЛИЧИН И МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПОДАВЛЕНИЮ СКРУЧИВАЮЩИХ МОМЕНТОВ ГАЗОТУРБИННЫХ АГРЕГАТОВ АВТОНОМНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Талеб Д.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В связи с развитием изысканий по расширению топливно-энергетической базы России и освоением новых месторождений увеличивается применение газотурбинных электростанций автономных электроэнергетических систем (ЭЭС). Единичная мощ ность синхронных генераторов, используемых в таких ЭЭС достигает 25 – 50 МВт, а общая мощность автономной электростанции – 150 – 200 МВт.

В практике эксплуатации имели место случаи разрушения муфты, соединяющей выходной вал редуктора и вал генератора. Предположительно это происходило из-за нескольких последовательных аварийных возмущений, воздействовавших на агрегат (короткое замыкание, включение на мощный узел синхронной нагрузки с большой раз ностью фазовых углов после отключения К.З.). С этой точки зрения представляет интерес вопрос о методике расчета предельно-допустимого скручивающего момента, воздействующего на узел соединения приводного двигателя с генератором, при внезапных коротких замыкани ях в электрической сети и проводится анализ причин разрушения муфт между генератором и редуктором. На основании серии расчетов предлагаются и обосновываются мероприя тия, предотвращающие появление опасных величин скручивающих моментов.

Необходимо отметить, что величина скручивающего момента, воздействующего на элемент конструкции агрегата, является сложной функцией параметров (например, соотношением механических инерционных постоянных приводного агрегата и генерато ра, жесткостью связи и т.д.) и не должна определяться только по амплитудному значению электромагнитного момента генератора.

В результате выполненных расчетов показано, что установка разделительного трансформатора 6/6 кВ для питания местных потребителей уменьшает аварийные и по слеаварийные величины скручивающего момента между ротором генератора и турби ной и он является чрезвычайно эффективным мероприятием для системы амплитуд скручивающих моментов именно в аварийном режиме. Оптимальное значение состав ляет XT = 0,12 о.е.

Для снижения максимальных величин скручивающих моментов в послеаварий ном режиме, возможно, предложить некоторые дополнительные мероприятия, такие как последовательное электрическое торможение и отключение части синхронной на грузки.

РОЛЬ АВТОНОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РЕШЕНИИ ПРОБЛЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ИРАКА Талеб Д.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Электрические станции Ирака получили серьезные повреждения в течение вой ны 1991-2003 гг. Большинство электростанций было повреждено или полностью раз рушено в течение войны. В табл. показан объем вывода из строя электростанций.

Таблица Проценты уничтожения электростанции Электростанции Уничтоженные Объем Уничтоженные мощности блоки уничтожения % МВт Тепловые 32 96% Газотурбинные 45 82% Гидро 18 84% До войны 1991 г установленная мощность Ирака достигла 10000 МВт, и макси мум нагрузки энергосистемы достигал приблизительно 7500 МВт. Тепловые электро станции занимали 50%, газовые 28% и 22% гидроэлектростанции. После войны 1991 г.

работали только 50 генерирующих единиц из 120 с установленной мощностью 2325 МВт. В период 1991 - 1996 гг. были восстановлены многие из поврежденных еди ниц, в ряде случаев за счет использования доступных. В 2003 г. новый военный кон фликт осложнил ситуацию в энергосистеме.

На перспективы развития энергетики Ирака влияют, в основном, факторы собст венной обеспеченности энергоресурсами. Страна известна как экспортер нефти, а инфор мация последних месяцев о разведывании в ее западных районах новых богатых месторо ждений существенно повышает ее шансы на быстрое возрождение.

В этих условиях может показаться, что путь решения энергетических проблем вполне ясен, есть все основания опираться на собственные запасы нефти, что дает воз можность быстрого строительства автономных источников электроэнергии, дизельных, газопоршневых и газотурбинных. Эти электростанции обычно включает в себя локаль ные, т.е. расположенные в непосредственной близости от потребителя. В Ираке строи тельство объектов малой энергетики признано одним из перспективных направлений развития энергетики и объявлено государственной программой.

Правительство Ирака утвердило программу строительства малых автономных электростанции, призванную решить проблему дефицита электроэнергии в городах.

НАБЛЮДЕНИЕ АНОМАЛЬНЫХ ПОТОКОВ В МАГНИТОПРОВОДАХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПРИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЯХ Шакиров М.А., Андрущук В.В., Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Цель доклада – ознакомление с созданной авторами на кафедре ТОЭ лаборатор ной базой для демонстрации следующих аномальных (с точки зрения классической теории) явлений в однофазных двухобмоточных трансформаторах броневого типа:

1. Возникновение при коротком замыкании (к.з.) внутренней обмотки антипо тока в стержне, т.е. магнитного потока ст КЗвнутр, имеющего направление, противопо ложное потоку холостого хода (х.х.) 0 внешней обмотки при одинаковом напряжении в обоих случаях, и, одновременно, сверхпотока в боковых ярмах, т.е. суммарного маг нитного потока боковых ярм КЗвнутр, превышающего поток х.х. 0.

Б 2. Возникновение при к.з. внешней обмотки антипотока в боковых ярмах, т.е.

суммарного магнитного потока боковых ярм КЗвнеш, имеющего направление, противо Б положное потоку х.х. 0 внутренней обмотки при одинаковом напряжении в обоих случаях, и, одновременно, сверхпотока в стержне, т.е. магнитного потока cт КЗвнеш, пре вышающего поток х.х. 0.

Существование аномальных потоков вытекает из общей теории трансформато ров, разработанной М.А. Шакировым в [1,2], где представлены формулы для вычисле ний коэффициентов магнитных состояний, представляющих собой отношения потоков в стержнях или боковых ярмах при любой нагрузке к потоку холостого хода (табл. 1).

В табл. 1 a, b, – толщины обмоток и расстояние между ними, а D – диаметр средней линии между ними. Для эффектной демонстрации аномальных явлений в стержне был изготовлен специальный трансформатор (Тр1) с утолщенной внутренней обмоткой и тонкой внешней обмоткой на основе серии трансформаторов типа ОСМ- (рис. 1,2).

Для выявления аномальных явлений в боковых ярмах был изготовлен трансфор матор (Тр2) с тонкой внутренней обмоткой и утолщенной внешней обмоткой (рис. 3,4).

Таблица Коэффициенты магнитного состояния стержня и боковых ярм в режимах короткого замыкания трансформатора Режим работы Упрощенные выраже Коэффициент магнитного состояния трансформатора нияпри D а ( D a) = КЗвнут k ст (b + a) a+b ba 6 D + + + a Режим к.з. 3 = КЗвнут k ст 2a + 6 + 2b b( D + + b) внутренней = 1+ КЗвнут kБ b (b + a ) a+b ba = 1+ КЗвнут kБ 6 D + + + обмотки 2 2a + 6 + 2b 3 a ( D a) = 1+ КЗвнеш k ст (b + a ) a+b ba a = 1+ 6 D + + + КЗвнеш k ст Режим к.з. 2a + 6 + 2b 3 b( D + + b) внешней = КЗвнеш kБ (b + a) a+b ba b 6 D + + + обмотки 2 = КЗвнеш kБ 3 3 2a + 6 + 2b a) а) б) б) Рис. 1. Потоки в стержне при х.х. (а) и Рис. 2. Поток в стержне при х.х. (а) и к.з. (б) толстой внутренней обмотки Тр1 к.з. (б) тонкой внешней обмотки Тр а) а) б) б) Рис. 3. Поток в боковом ярме при х.х. (а) и Рис. 4. Потока в боковом ярме при х.х. (а) к.з. (б) толстой внешней обмотки Тр2 и к.з. (б) тонкой внутренней обмотки Тр Литература:

1. Шакиров М.А. Анализ неравномерности распределения магнитных нагрузок в трансформаторах. – Электричество, 2005, №11.

2. Александров Г.Н., Шакиров М.А. Трансформаторы и реакторы: новые идеи и принципы // СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006, 204 с.

СВЕРХВОЗБУЖДЕННАЯ 2Т-ОБРАЗНАЯ СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА Шакиров М.А., Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Трансформаторы и реакторы токоограничивающих устройств (ТОУ) при вне запном к.з. линии передачи попадают под сверхвысокие напряжения, на порядок пре вышающие их напряжении при нормальной работе линии. В этих условиях ферромаг нитный сердечник перевозбуждается до такой степени, что можно принять магнитную проницаемость Fe 0. Очевидно, обычная Т-образная схема замещения для таких трансформаторов ТОУ для расчета переходных процессов в линиях передачи не подхо дит.

Цель доклада – получение схемы замещения трансформатора с перенасыщен ным сердечником. Основой служит электрическая 2Т-образная схема замещения для установившегося синусоидального режима трансформатора, полученная М.А. Шакировым ранее в книге [1, стр. 75, рис. 2.13]. Параметры этой схемы зависят от степени насыщения стержня и ярма трансформатора. Устремляя Fe 0, получаем динамическую сверхвозбужденную 2Т-образную схему замещения (рис.1), пригодную для исследования переходных процессов при внезапном к.з. в линии с ТОУ (табл. 1).

Рис. 1. Сверхвозбужденная 2Т- схема замещения трансформатора при Fe Таблица Параметры сверхвозбужденной 2Т-образной схемы замещения тр-ра Поперечные ветви Продольные ветви Пара- Пара при Fe при Fe метр метр w12 (1 + М ) ст (4 + 2a / Da + М ) w Laa L 12 Ra (1 + М ) M М RaМ w12 (2 + М ) g L g (1 + М )ст RM 4(1 + М ) w12 (1 + М )ст (4 2b / Db + М ) w Lbb L 12 RbM (1 + М ) М RbМ g g (1 + М )ст На рис. 2.а демонстрируется схема замещения коротко замкнутой линии с ква зирезонансным токоограничивающим устройством (КТОУ) на основе управляемого искровым промежутком реактора трансформаторного типа (УИПРТ), в которой ис пользована динамическая 2Т-схема (рис. 1) трансформатора. На рис. 2,б представлены полученные на основе схемы (рис. 1) кривые переходного процесса при внезапном к.з.

линии.

а) б) Рис. 1. Схема замещения коротко замкнутой линии с КТОУ (а) и кривые переходного процесса в линии (б) На рис. 2:

i кз (t ) = iкз (t ) I m относительный ток к.з. в линии без КТОУ;

кз огр i кз (t ) = iкз (t ) I m относительный ток к.з. в линии с КТОУ;

огр кз кз u C (t ) = uC (t ) U ф m относительное напряжение на конденсаторе.

кз Сравнение этих кривых с графиками найденного в [2, рис. 2,а] наилучшего вари анта защиты от токов к.з. линии с идеализированным ТОУ показывает их практическое совпадение.

Литература:

1. Александров Г.Н., Шакиров М.А. Трансформаторы и реакторы: новые идеи и принципы // СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006, 204 с.

2. Шакиров М.А., Дуань Лиюн. Квазирезонансное ТОУ // XVI Междунар.

н/м конф. «Высокие интелл. технол. обр. и науки», 13.02.09, СПб.: Изд-во Политехн.

ун-та. с. 382–384.

ТЕОРИЯ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ ТРЕЛЕВОЧНЫХ СИСТЕМ Кочнев А.М.

Санкт-Петербургская государственная лесотехническая академия Повышение эффективности лесозаготовительной промышленности во многом сдерживается техническим уровнем и структурой парка машин для первичного транс порта древесины. Созданию и внедрению мобильных машин в смежных отраслях на родного хозяйства, например дорожное строительство, сельскохозяйственное произ водство, предшествовала разработка единой теории движения машины или взаимодей ствия машинно-тракторного агрегата с почвой. Применительно к колесным лесопро мышленным тракторам исследовались лишь отдельные вопросы их взаимодействия с предметом труда и волоком. Разработка единой обобщенной теории движения или взаимодействия колесной трелевочной системы (трактор-пачка древесины) с волоком является сложной научно-технической проблемой, имевшей важное народно хозяйственное значение.

Научная новизна работы заключается в создании единой обобщенной теории взаимодействия существующих и перспективных колесных трелевочных систем с воло ком с учетом неголономных связей шин и кроны пачки древесины с волоком, упругих свойств грунта, сглаживающей способности шин, нелинейного характера взаимодейст вия колеса с грунтом и звеньев системы между собой, свойств моторно трансмиссионной установки и рулевого привода, а также оператора, позволяющей оп тимизировать основные параметры и режимы эксплуатации колесных трелевочных тракторов на стадии их создания и модернизации, что дает возможность повысить их эксплуатационную эффективность и снизить отрицательное влияние на лесную почву.

Разработанная теория взаимодействия колесных трелевочных систем с волоком значительно углубляет общую теорию лесотранспортных машин;

её практическое ис пользование на Онежском и Харьковском тракторных заводах путем внедрения реко мендуемых оптимальных параметров по моторно-трансмиссионной установке, подвес ке, рулевому управлению, механизму поворота и технологическому оборудованию ко лесных трелевочных тракторов класса тяги 30…50 кН позволило повысить их техноло гическую производительность на 26,1…51,8%, а также снизить удельный технологиче ский расход топлива на 17,8…39,4%, величину средних давлений колес на почву на 8,9…40,0% и площадь уплотняемой почвы на 6,6…18,8%.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Макаров М.В., Семёнов А.Г., Яхимович В.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Задача исследования: выявление перспектив развития механизмов управления распределением крутящего момента (МУРКМ), применительно к автомобилям с одной силовой установкой и приводными валами (учитывая и возможность перехода от ДВС к гибридным силовым установкам, а в дальнейшем - к электродвигателям в сочетании с аккумуляторами). Методика исследования: анализ и синтез с использованием теории решения изобретательских задач (ТРИЗ). Ниже приведены результаты исследований.

Наиболее перспективным выглядят конструкции дифференциала с мотор генераторами и МУРКМ на основе магни тореологичеких муфт с мотор генераторами, т.к. они могут стать как про межуточным звеном при переходе к элек тромобилю, так и наиболее эффективным МУРКМ для автомобилей с центральной силовой установкой (автомобиль на водо родных топливных элементах). Использо вание таких механизмов в сочетании с гиб ридной силовой установкой также дает воз можность перехода их в надсистему.

В перспективе усматриваются два основных направления развития МУРКМ (рис.). При этом, в соответствии с законами развития технических систем, дифференци альный механизм выглядит менее перспек Рис. Прогноз развития МУРМ тивным. Представленная блок-схема не яв ляется окончательным набором механизмов и может быть дополнена на всех ее этапах принципиально новыми схемами. Если рассматривать в качестве изобретательского конструкторского решения (ИКР) вариант, когда МУРКМ нет вообще, а его функция выполняется, то мы придем к электромобилям.

АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ УСТАЛОСТНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПОРШНЯ ТРАКТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Глинкин С.А.

Владимирский государственный университет Известно, что в поршне с полуоткрытой камерой сгорания на кромке камеры сгорания (КС) напряжения, вызванные циклическим изменением градиентов темпера тур, могут привести к возникновению малоцикловых термоусталостных трещин.

По разработанному алгоритму проводится расчет усталостной долговечности кромки КС поршня тракторного дизеля. Приведена численная оценка влияния геомет рических параметров кромки КС на термостойкость. В качестве оценочных параметров теплового состояния кромки КС принимается максимальная и минимальная температу ра цикла. Напряженно-деформированное состояния кромки КС оценивается амплиту дой напряжений, вычисленной в нескольких точках кромки КС. В качестве предельно го числа цикла в работе принимается момент появления дефекта в виде трещин длиной 0…0,5 мм. При проведении расчета используются программные комплексы конечно элементного анализа Ansys и CosmosWorks.

На первом этапе расчета проводится анализ теплового и упругого напряженно деформированного состояния (ТНДС) в трехмерной постановке с использованием ме тода конечных элементов.


При решении задачи об определении пространственно временного распределения температуры T=T(x,y,z,t) в случае нестационарной тепло проводности, используются граничные условия третьего рода, которые определяются по критериальным зависимостям Г. Вошни и Х. Хохенберга, и уточняются по результа там термометрирования поршня. Кроме макроцикловых колебаний температуры (изме нение режима работы двигателя), в расчете учитываются колебания температуры кром ки КС, связанные с изменением температуры рабочего тела в процессе сгорания. По изменению температурного состояния кромки КС, вычислялось изменение тензора на пряжений в течение цикла. Таким образом, определяются максимальные точки кон центрации напряжений в кромке КС.

На втором этапе расчета, определяется эквивалентная амплитуда напряжений в точках кромки КС. При ассиметрии цикла эквивалентная амплитуда напряжений кор ректируется коэффициентом влияния ассиметрии цикла. С использованием принципа Нейбера определяется величина амплитуды упругопластической деформации. Устало стное состояние материала кромки КС поршня определяется согласно уравнениям Ко фина-Мэнсона для амплитуд упругой и пластической деформации в зависимости от числа циклов до достижения предельного состояния.

В расчете используется алюминиевый сплав АЛ25 (ГОСТ 1583-93), для которого учитывалось влияние температуры на физико-механические свойства. При расчете пре дельного числа циклов кромки КС использовался предел длительной прочности для эффективной температуры цикла.

Приводятся результаты расчетов долговечности поршня с различными геомет рическими параметрами КС. Отмечается совпадение результатов расчета с эксперимен том, в пределах доверительного интервала.

Предложенный алгоритм расчета позволяет моделировать циклическое ТНДС поршня при нестационарном тепловом нагружении, обусловленное особенностью экс плуатации тракторных дизелей, а также с удовлетворительной точностью позволяет оценить их долговечность.

ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА «ВЕКТОР»

ДЛЯ ЛИЦ С ОГРАНИЧЕННЫМИ ФИЗИЧЕСКИМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ Бушелёнков С.А.

ООО «Вектор-ЭСК»

Самойлов А.Д.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, ООО «ЭКС»

Семёнов А.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, СПбОО «Творческий союз изобретателей»

Красильников А.А., Сычёв А.С., Цветков В.В., Элизов А.Д.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Электроприводное транспортное средство (ТС) «Вектор-2» содержит кресло для транспортируемого человека, раму, рукоятки телескопической конструкции и устрой ство подъёма по лестнице, которое включает в себя автономный источник электропи тания и электромеханический привод. Движение по лестнице осуществляется за счет работы электропривода и при наличии ассистента (для контроля и корректировки кине матики движения и поддержания общего баланса (развесовки). Максимальная скорость подъема по лестнице - примерно 1 ступень в 2-4 секунды. Реализация концепта “Век тор-3” предоставит пользователю уникальную возможность самостоятельного движе ния, как по плоскости, так и по лестнице, оборудованной поручнями, без помощи асси стента.

Степень, уровень разработки: предварительная экспериментальная проверка на прототипе опытного образца изделия (ТС) «Вектор-1» и ТЗ по разработке ТС “Век тор-2” и “Вектор-3” с новыми потребительскими качествами.

Новизна: наличие оригинального эффективного и чрезвычайно компактного, высокомоментного электромеханического привода для движения по лестничным мар шам и преодоления отдельных профильных препятствий типа «поребрик» (авторская инновационная разработка с ноу-хау, превосходящая лучшие зарубежные аналоги);

на личие компактного дублирующего ручного привода для самостоятельного движения без крупнорельефных профильных препятствий. Мировой уровень новизны подтвер ждён: 30 патентами РФ на изобретения;

международными заявками на изобретения с аналогичным эффектом;

публикацией материалов в ведущих отраслевых научных из даниях.

Проект наукоёмок и базируется на многолетнем опыте работы заявителей в Ла боратории электродвижения при кафедре КГМ СПбГПУ.

Проект рассматривается Администрацией СПб. для инновационного продвиже ния.

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАБЕЛЬ-КАНАТА ДЛЯ ВОЗДУХОПЛАВАТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ Дроздова Е.Е., Кокцинская Е.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Нарышкин Е.В.

ООО «НИИ «Севкабель», г. Санкт-Петербург Кабель-канат является составной частью воздухоплавательного комплекса, в ко торый входят: пункт управления воздухоплавательным комплексом, кабель-канат и привязной аэростат, на котором находятся бортовая система и полезная нагрузка. Ка бель-канат предназначен для удержания привязного аэростата на заданной высоте, пе редачи на его борт электроэнергии, а также сигналов управления и связи.

Для передачи электроэнергии в кабель-канате предусмотрены токопроводящие жилы. Заполняющий кордель обеспечивает круглую форму по сечению кабель-каната.

Центральный силовой элемент – стеклопластиковый пруток необходимый на стадии изготовления и обеспечивающий жесткость конструкции в процессе эксплуатации. Для передачи сигналов управления и связи в конструкции предусмотрен оптический мо дуль – полимерная трубка, с уложенными внутри оптическими волокнами и заполнен ная гидрофобом. Грузонесущий элемент предназначен для удержания привязного аэро стата на рабочей высоте и защиты остальных конструкционных элементов от растяги вающих нагрузок, которые возникают в процессе эксплуатации кабель-каната. Наруж ная оболочка защищает все элементы конструкции от контакта с влагой и других внешних воздействий.

Целью теплового расчета являлось определение температуры на жиле при за данных условиях (напряжение сети – постоянное, 1000 В;

мощность источника энергии – 5 кВт;

температура – от минус 50 до 50 С). Материал изоляции – полиэтилен низкой плотности. Расчет производился с помощью программы ELCUT (ПК Тор, Санкт Петербург). Результаты расчета при температуре окружающей среды минус 50 С для стационарного режима приведены на рис. 1.

Рис 1. Распределение температуры по сечению кабель-каната при температуре окружающей среды минус 50 С Проведенный расчет показал, что при заданных условиях эксплуатации кабель каната, температура на токопроводящей жиле не превышает предельно допустимого значения для полиэтилена низкой плотности.

СИНТЕЗ НОВЫХ СХЕМ МЕХАНИЗМОВ УПРАВЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА Макаров М.В., Семёнов А.Г., Яхимович В.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Задача исследования: поиск новых конструктивных решений развития механиз мов управления распределением крутящего момента (МУРКМ), применительно к авто мобилям с одной силовой установкой (не электромобилям с мотор-колесами).

Методика исследования: анализ и синтез с использованием ТРИЗ.

По результатам авторских исследований получены два наиболее перспектив ных варианта МУРМ (рис. 1, 2).

Рис. 1. МУРКМ на основе магнитореологичеких муфт с мо тор-генераторами и дополнитель ным источником питания:

1 – мотор-генераторы;

2 –управляющие электромагниты;

3 – муфты с магнитореологиче ской жидкостью;

4 – привод к выходным валам;

5 – входной вал;

6 – электронный блок управ ления;

7 - выходные валы;

8 – дополнительная аккумулятор ная батарея Рис. 2. Свободный диффе ренциал в сочетании с мотор генераторами и дополнительным источником питания:

1 – мотор-генераторы;

2 – выходные валы;

3 – блок электронного управле ния;

4 – дифференциальный ме ханизм;

5 – привод к корпусу дифференциала;

6 – входной вал;

7 – дополнительная аккумулятор ная батарея Первый построен на основе механического дифференциала, а второй не содер жит его в своей конструкции. Наиболее перспективным как сам по себе, так и в сочета нии с гибридной силовой установкой, выглядит первый из них.

ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПЕРИОДА СТОЙКОСТИ ШЛИФОВАЛЬНЫХ КРУГОВ Никифоров И.П., Иванов Е.Н.

Псковский государственный политехнический институт Частая правка шлифовального круга приводит к необоснованному расходу абра зивного материала и в конечном итоге сказывается на суммарной стойкости инстру мента. Наоборот слишком редкая правка, особенно, для корундовых кругов, может приводить к ускоренному износу материала, появлению волнистости на поверхности круга, повышению шероховатости, к снижению режущей способности и точности об работки. С одной стороны необходимо вовремя править круг с целью сохранения его эксплуатационных характеристик, с другой – стремиться к достижению максимального суммарного периода стойкости, в том числе за счет сокращения числа правок.

Критериями стойкости шлифовальных кругов могут быть: потеря правильной геометрической формы;

образование волн на поверхности;

появление вибраций;

заса ливание круга;

рост температуры в зоне шлифования;

увеличение силы резания;

сни жение режущей способности;

линейный износ зёрен круга и др.

Главными же показателями, которые определяют время правки шлифовального круга, являются выходные параметры обработки (точность и качество обработки, в т.ч.

отсутствие прижогов, минимальные остаточные напряжения и производительность процесса).

Износ шлифовального круга происходит неравномерно. Для кругов не склонных к самозатачиванию это проявляется в возникновении площадок износа на абразивных зёрнах. Со временем рост таких площадок значительно замедляется. Этот факт делает невозможным применения критерия оптимального износа [1] к абразивным инструмен там (отсутствует период катастрофического износа).


Однако если в качестве критерия стойкости принять комплексный параметр:

= f ( h1 + h2 ), (1) где h1 = f (1 ) – линейный износ зерён как функция величины площадок износа зёрен 1 ;

h2 – максимальная высота волн на поверхности шлифовального круга), то по ставленная задача становится вполне решаемой.

В этом случае применение критерия оптимального износа может быть вполне правомерным, так как экспериментально подтверждены факты прогрессирующего рос та волн на поверхности круга в процессе шлифования [2].

Задача оптимизации суммарного периода стойкости заключается в определении оптимального значения параметра и соответствующего ему периода стойкости, при котором суммарный период стойкости достигает максимального значения.

Если рассматривать вершину абразивного зерна в виде двуполостного гипербо лоида, то логично принять угол при вершине абразивного зерна, имеющего средневе роятные геометрические размеры, равным углу между асимптотами гиперболы, а ради ус вершины зерна – радиусу кривизны вершины гиперболы (проекции гиперболоида на основную плоскость).

Проведенные исследования показали, что в этом случае решение задачи оптими зации стойкости шлифовального круга (нахождения оптимального значения T – вре мени между правками) сводится к решению уравнения:

2a ( h b ) 4a 2 + 4a 2 + 2 + b =. (2) T T Исходя из геометрического смысла производной, его можно решить следующим образом: построить касательную к графику кривой = f (T ), тангенс угла наклона ко торой равен величине:

4a 2 2a ( h b ) 4 a 2 + tg = + + b, (3) T где: a, b – мнимые полуоси гиперболы;

h – слой абразива, снимаемый при правке (определяется жесткостью технологической системы, высотой волн на поверх ности круга и величиной линейного износа вершин «активных» зёрен [2]).

Зависимость = f (T ) может быть описана полиномом третьей степени вида:

(T ) = AT + A2T 2 + A3T 3, (4) Выражение (4) должно быть получено на основе проведенных эксперименталь ных исследований, применительно к конкретным условиям обработки.

Литература:

1. Бобров В.Ф. Основы теории резания металлов. – М.: Машиностроение, 1975. – 334 с.

2. Филимонов Л.Н. Стойкость шлифовальных кругов. – Л.: Машиностроение, 1973. – 136 с.

ТРАНСФОРМИРУЕМЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДНЫЕ КРЕСЛА-КОЛЯСКИ С ИЗМЕНЯЕМОЙ КОЛЕЁЙ Посевкин А.А., Семёнов А.Г., Ткачёв М.А., Элизов А.Д.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В последнее поколение индивидуальных транспортных средств для лиц с огра ниченными физическими возможностями закладывают не только электромеханический привод, но и возможность трансформаций. Особая задача, реально возникшая перед авторами - разработчиками – обеспечение возможности движения в салоне авиалайне ра.

Распространённый способ поворота колёсных машин - кинематический с радиу сом R 0, когда соосные (передние и/или задние) колёса поворачивают в одинаковом направлении на угол ± 90о посредством рулевого привода, например, рулевой тра пеции [1, 2]. Кинематический поворот на месте (R = 0) возможен за счёт поворота пе редних и задних колёс на такие углы ± 90о, при которых проекции их осей враще ния на горизонтальную плоскость пересекаются в общей точке - центре поворота [3].

При необходимости оперативного изменения колеи применяют один из четырёх спосо бов: сдвигают/раздвигают соосные колёса, раздвигают рукава моста;

изменяют ширину каждого колеса;

переставляют колёса (при их несимметричности) другой сторо ной [7, 8].

В порядке решения поставленной задачи авторами разработан и предложен для реализации новый способ оперативного изменения колеи электроприводного кресла коляски. В нём каждое колесо, расположение которого на транспортном средстве опре деляет колею, поворачивают относительно вертикальной оси, смещённой от статиче ского центра пятна контакта колеса с горизонтальной опорной поверхностью в попе речном направлении (то есть перпендикулярно продольной вертикальной плоскости транспортного средства), на 180о.

Предложен также ряд частных решений (в развитие и конкретизацию способа).

Это, во-первых, исключает потребность свободы "закатывания" колеса под не сущую конструкцию кресла-коляски вперёд и назад, например, через передние и задние симметричные ниши, и, во-вторых, сопровождается большей курсовой устойчивостью при описываемой трансформации (отсутствие реактивных разворачивающих момен тов).

Маневренность расширена возможностью двигаться боком («крабом») и кине матически поворачивать с R = 0, причем за счёт возможности движения боком при двух значениях колеи и при двух значениях размаха кресла-коляски в повороте на месте.

ВЛИЯНИЕ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ПУСКОВЫЕ СВОЙСТВА ДИЗЕЛЕЙ ТИПА 4Ч13/14 И ЧН13/ Селедкин А.А.

ФГУП«15 Центральный автомобильный ремонтный завод» МО РФ, г. Новосибирск В докладе обсуждаются результаты пусковых испытаний, которые проводились в специальной «климатической» камере ОАО «Научно-исследовательский институт автотракторной техники» (г. Челябинск). «Климатическая» камера объемом 67,5 м обеспечивает минимальную температуру окружающей среды -55 °С, максимальная от водимая от объекта испытаний тепловая мощность в условиях теплового баланса – кВт. Методика испытаний – по ГОСТ 18509, требования к номинальным пусковым ха рактеристикам – по ГОСТ 20000.

Для оценки эффективности различных мероприятий по улучшению пусковых свойств дизелей типа Ч13/14 и ЧН13/14 были проведены испытания двигателей Д-442И и Д-461И с индивидуальными головками цилиндров в различных вариантах комплек тации (в том числе турбокомпрессором (ТКР) и без). На дизелях Д-461И отсутствует декомпрессионный механизм, но увеличена на 40 % цикловая подача топлива на пус ковых режимах, введен двухступенчатый (двухскоростной) редуктор пускового двигателя. Базовые модели дизелей оборудуются системами пуска с пусковым двигателем, а модели с турбонаддувом системами пуска, как с пусковым двигателем, так и с электростартером (ЭССП)). Дизели с электростартерной системой пуска также могут быть оборудованы устройствами электрофакельного подогрева впускного воз духа (ЭФП).

По результатам экспериментального исследования можно сделать следующие вы воды:

1. Применение ЭФП позволяет снизить минимальную температуру пуска дизе лей с ЭССП на масле М-8Г2К с минус 5 °С до минус 10 °C, на масле М-4з/8В2 – до ми нус 20 °C, с пусковым двигателем П-350-1 на маслеМ-8Г2К до минус 15 °C, на масле М-4з/8В2 – до минус 25 °C. Применение пускового обогатителя топлива позволяет сни зить минимальную температуру пуска дизелей на 5 °C (до минус 10 °C).

2. Применение двухскоростного редуктора облегчает работу пускового двигате ля при его подготовке к выходу на полную мощность и сокращает общую продолжи тельность его работы при пуске дизеля при низких температурах на 5…7 мин.

3. Применение пускового подогревателя обеспечивает пуск дизелей типа Ч413/14 и ЧН13/14 при температуре до минус 40 °C.

Результаты исследования были использованы ОАО «ПО Алтайский моторный завод» при модернизации выпускаемой продукции и разработке новых моделей двига телей.

ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ РЕАБИЛИТАЦИОННОГО ТРЕНАЖЕРНОГО КОМПЛЕКСА Семёнов А.Г Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, ООО «Реабилитационные тренажеры Снегова»

Снегов В.С.

ООО «Реабилитационные тренажеры Снегова»

Только в России более 12 млн. инвалидов – потенциальные пользователи пред лагаемых реабилитационных тренажеров (РТ). Поэтому функциональные кровати в ме дицинских учреждениях и обычные кровати в домашних условиях необходимо обору довать РТ для пассивной (со встроенным двигателем) и активной (силой мышц) разра ботки конечностей. Это позволит предотвратить возможные последствия длительного постельного режима. Известные тренажёры (фирмы «Тиса», «Shapemaster», Центра кинезетерапии С.М. Бубновского в Москве, и др.) не предназначены для «лежачих» (за исключением переносного тренажёра THERA-Joy компании «Medica Medizintechnik»).

Можно утверждать, что на сегодняшний день в России не производятся и не импорти руются реабилитационные тренажёры для лиц, соблюдающих постельный режим.

Предлагаемый к коммерциализации реабилитационный комплекс представляет собой тренажёры для рук и ног, монтируемые на кровати, а также подъёмник для пере мещения человека с кровати в кресло-коляску и обратно. В положении лёжа возмож но: вращая «ручные» педали, обеспечивать пассивное вращение «ножных»;

вращая «ножные» педали, обеспечивать пассивное вращение «ручных»;

вращая «ручную» пе даль, обеспечивать пассивное вращение другой «ручной»;

вращая «ножную» педаль, обеспечивать пассивное вращение другой «ножной». Предусмотрены: трансформации;

сменность модулей;

регулировки, включая тензометрированное сопротивление враще нию педалей;

средства безопасности. Выполнена первичная дизайнерская проработка.

Комплексами можно комплектовать (в различном сочетании) кровати КФР-01 «Агат», КФО-01 «Агат», КФЗ-ЭМПД-01 (ЗМТ-Хруничев), КФ4-2, КФ4-2М, КФ-4-01 «Эл М», КФ-180, КФ4-3М (ЗАО ПКЦ КЕТГУТ), кровати ООО «ДОН», ООО «ИНВА» и др.

В основе проекта лежит НИОКР теоретического и экспериментального харак тера, выполненная в 2005-2006 г.г. в рамках программы «СТАРТ-2005». НИОКР за вершилась успешными лабораторными испытаниями опытных образцов РТ в альтерна тивном конструктивном исполнении, и пакета КД на РТ.

Мировой уровень технической новизны подтверждён патентом РФ на изобре тение. Себестоимость комплекса ~ 12000 руб., розничная цена ~ 25000 руб.

ИННОВАЦИОННЫЙ ПРОЕКТ МНОГОВАРИАНТНОЙ МОДЕРНИЗАЦИИ НЕАВТОМАТИЧЕСКИХ ВИНТОВОК С РУЧНЫМ ПЕРЕЗАРЯЖАНИЕМ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ СКОРОСТРЕЛЬНОСТИ Семёнов А.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Павлов С.Н.

Санкт-Петербургский государственный университет aэрокосмического приборостроения Цели проекта: обеспечение повышения скорострельности магазинных снайпер ских винтовок, а также иного стрелкового оружия с ручным перезаряжанием, за счёт существенного сокращения продолжительности перезаряжания, при минимальных из менениях конструкции;

опытная проверка эффективности;

подготовка условий для внедрения инновационного проекта модернизации указанного стрелкового оружия.

Краткое описание проекта: разработаны варианты устройства, у которых ско рость перезаряжания увеличилась примерно в 1,5 раза. При этом базовое оружие не претерпевает значительных конструктивных изменений. Главный новый конструктив ный признак, обобщённо для трёх предложенных вариантов, заключается в особой форме и расположении рукоятки затвора относительно кисти руки стрелка на шейке ложи оружия. Переброска затвора начинается сразу же (без переноса кисти) после на жатия спускового крючка и так же безотрывно завершается положением указательного пальца на спусковом крючке.

Новизна проекта: Технические предложения сделаны в инициативном порядке и подтверждены авторами путём предварительных испытаний полномасштабных маке тов (на базе винтовки и карабина Мосина).

Апробация полученных результатов: Мировой уровень новизны подтверждён двумя патентами РФ и одной заявкой на изобретения, публикацией в ведущих специа лизированных российских журналах и материалах конференций м конкурсов.

Методы и инструменты реализации: Госзаказ, изготовление опытной партии, технологическая отработка, технический проект (с комплектом КД), испытания, приём ка, организация серийного производства.

Оценка рынка: С учётом объекта разработки и широты спектра его типоразме ров (различные конструктивы и калибры), а также перспектив роста потребности в стрелковом оружии по программам снабжения силовых структур и экспортных продаж, можно говорить о значительных объёме рынка и прибылях от реализации проекта (по тенциальные заказчики – МО РФ, Росвооружение, ФСБ и др.).

Необходимый объём инвестиций: 10-16 млн руб., срок окупаемости: 3 года.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОБОСНОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ ШИРИНЫ ЗАХВАТА ДЛИННОБАЗОВЫХ ПЛАНИРОВЩИКОВ Хасанов И.С., Хикматов П.Г., Норов С.Н.

Бухарский государственный университет Пользуясь известными формулами, выразим теоретическую производительность длиннобазового планировщика через мощность двигателя (Ne) удельное сопротивление агрегата K (V ) и через скорость поступательного движения и ширину захвата:

27 N e (1) =, га / ч (V ) (V ) T N T K (V ) e (2) T = 0,1 BV, га / ч где, N - коэффициент использования мощности двигателя в функции скоро (V ) e сти движения;

T (V ) - тяговый к.п.д. трактора в функции скорости движения агрегата и нагрузки на крюке трактора.

Решая совместно уравнения (1) и (2) и подставляя значения тягового к.п.д. трактора, находим ширину захвата планировщика а функции скорости движения:

270 N e N e (V ) [ мгн G мг (V V )] VG f (V ) В= 2. 7 (V ) N e N e (V ) [ мгн мг (V V н )] (3) V+ K (V ) G где, мгн - значение к.п.д. при исходной скорости V ;

(V ), мг - коэффициенты пропорциональности;

G - эксплуатационная масса трактора.

Анализ уравнений (2) и (3) показывает, что теоретическая производительность планировщика имеет максимум при определенной скорости движения. Повышение скорости при максимальном использовании тяговой мощности трактора уменьшает теоретическую производительность. Повышение энергонасыщенности трактора смеща ет максимум теоретической производительности в сторону больших скоростей. Пре дельная ширина захвата, соответствующая наибольшей теоретической производитель ности, находится за пределами 8–9 м. при скорости менее 3 км/ч. Составление таких широкозахватных агрегатов в натуре нецелесообразно из–за большой их громоздкости.

По данным УзМИС и других машиноиспытательных станций известно, что такие агре гаты обладают плохой устойчивостью, что отрицательно влияет на качество планиров ки. В связи с этим, целесообразно рассмотреть агрегаты с несколько меньшей шириной захвата, но работающие на повышенном скоростном режиме. Наши проверочные опы ты и анализ результатов испытаний длиннобазовых планировщиков с шириной захвата до 4 м в МИС показали возможность их применения на планируемых участках зоны хлопкосеяния.

ОТОПЛЕНИЕ САЛОНОВ (КАБИН) АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД С ПРИМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА Шульгин В.В., Куприн К.В.

Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики При эксплуатации автотранспортных средств (АТС) в условиях низких темпера тур окружающей среды и удаленности от населенных пунктов важное значение имеет обеспечение безопасности и здоровья водителя и пассажиров при различных аварий ных ситуациях, когда штатная и резервная системы отопления не работают из-за отказа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) или автономного отопителя. Такие ситуации часто наблюдаются на практике, например, при заправке АТС летним дизельным топ ливом и дальнейшим резким похолоданием, в результате чего системы питания ДВС и отопителя становятся неработоспособными вследствие увеличения вязкости топлива.

Подобные проблемы могут быть решены при использовании автономных накопителей теплоты, работа которых не связана с потреблением моторного топлива, - тепловых ак кумуляторов фазового перехода плавление-кристаллизация (ТАФП), встраиваемых в систему охлаждения ДВС АТС. ТАФП функционируют в трех режимах: накопление теплоты от потока охлаждающей жидкости работающего ДВС (зарядка ТАФП), хране ние теплоты в течение заданного времени и ее отдача для отопления салона (кабины) АТС (разрядка ТАФП). Проводившиеся натурные испытания на специальном автомо биле семейства ГАЗель Государственной противопожарной службы МЧС России пока зали следующее.

ТАФП представляет собой теплообменный аппарат с использованием медного оребренного теплообменника, в межреберном пространстве которого находится фазо переходный теплоаккумулирующий материал (ТАМ) – октагидрат гидроксида бария Ba (OH ) 2 8 H 2 O в количестве 7,5 кг. Температура плавления образца ТАМа, экспери ментально измеренная в лабораторных условиях, составляет 75 С. Контейнер с тепло обменником и ТАМом снаружи покрыт слоем теплоизоляционного материала, в каче стве которого применяется пенополиуретан. Данный ТАФП устанавливался в штатную систему охлаждения двигателя ЗМЗ-406 автомобиля. Для прокачки жидкости в период отопления салона АТС использовался автомобильный электронасос, работающий от бортовой аккумуляторной батареи.

В систему измерения входили следующие приборы: регистратор щитовой элек тронный многоканальный Ф 1771-АД, комплект термопар градуировки ХК и расходо мер (водосчетчик) Typ EV TCM 142/93-1447 фирмы ENBRA Lorenz.

Испытания выполнялись при температурах окружающей среды и воздуха в са лоне АТС 0…1 С и показали следующее. Накопление теплоты производилась при ра боте ДВС в режиме холостого хода при частоте вращения коленчатого вала 900…1000 мин-1. В начальный момент температуры составляли: тосола в зарубашечном пространстве двигателя – плюс 19 С, ТАМа – плюс 20,5 С. Температура плавления ТАМа 75 С была достигнута в одной из контрольных точек, наиболее удаленных от трубки теплообменника ТАФП, уже через 26 мин работы ДВС, а на 61 мин работы ДВС температуры тосола на входе в ТАФП (88,2 С ), выходе из него (88 С ) и ТАМа в двух контрольных точках (87,1 и 88 С) практически совпали, что свидетельствует об окон чании процесса накопления теплоты. Однако этот процесс был продолжен до тех пор, пока температура ТАМа не составила максимального значения, равного 88 С. Следует отметить, что при движении АТС процесс зарядки ТАФП будет происходить значи тельно быстрее, поскольку при нагрузке ДВС температура тосола быстрее достигает значений рабочего диапазона.

По окончании хранения теплоты, которое продолжалось в течение 8 ч, темпера тура ТАМа в контрольных точках понизились почти до температур фазового превра щения и составляли соответственно 75,3 и 75,2 С.

Процесс нагревания воздуха в салоне АТС контролировался в пяти точках: в зо нах нахождения ног, поясницы и головы водителя, а также на выходе воздуха из перед него и заднего радиаторов-отопителей. При этом одновременно измерялись температу ры ТАМа в двух контрольных точках. Графики изменения температур воздуха и ТАМа представлены на рис.

Отопитель-радиатор 70 задний Зона пояса Температура, С 50 Зона ног Зона головы ТАМ в точке 10 ТАМ в точке Отопитель-радиатор 1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 передний Время, мин Рис. Графики изменения температур воздуха в салоне автомобиля и ТАМа в ТАФП Анализ представленных на рис. экспериментальных зависимостей позволяет сделать следующие выводы:

1. Процессы нагревания воздуха в салоне АТС, а также охлаждения ТАМа в опытной системе отопления носят явно нестационарный характер.

2. Опытная система через 19 мин работы позволяет прогреть температуру возду ха в зоне нахождения ног водителя до 28,6 С, в зоне поясницы – до 33 С, а в зоне его головы – до 33,4 С. При этом температуры воздуха на выходе из переднего и заднего радиаторов-отопителей соответственно составляют 45 и 48 С.

3. После достижения указанных выше максимумов температуры воздуха в кон тролируемых точках салона АТС начинают плавно уменьшаться и через 75 мин разряд ки ТАФП составляют 7,8…8 С.

Таким образом, натурные испытания показали, что разработанная система ото пления салона АТС с применением ТАФП позволяет в течение 75 мин обеспечить ком фортные условия нахождения людей в обитаемом помещении.

МЕТОДОЛОГИЧЕКИЕ ОСОБЕННОСТИ ТАРИФНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ В ГЕНЕРУЮЩИХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОМПАНИЯХ Воропаева Ю.А.



Pages:     | 1 |   ...   | 5 | 6 || 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.