Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям
На правах рукописи
ГОППЕ ГАРРИ ГЕНРИХОВИЧ
МЕТОДЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕГО УПРАВЛЕНИЯ ТУРБОМЕХАНИЗМАМИ
Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук
Иркутск, 2009 - 2
Работа выполнена на кафедре УЭлектропривод и электрический транспортФ ГОУ ВПО Иркутский государственный технический университет
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Мухопад Юрий Федорович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Зайцев Александр Иванович доктор технических наук, профессор Соловьев Вячеслав Алексеевич доктор технических наук, профессор Степанов Владимир Сергеевич
Ведущая организация: Институт систем энергетики им. Мелентьева (ИСЭМ) Сибирского отделения АН РФ, г. Иркутск
Защита состоится У__Ф__________ 2009 г. в 10 часов на заседании Диссертационного совета Д218.004.01 в ГОУ ВПО УИркутский государственный университет путей сообщенияФ ФАЖТ Российской Федерации по адресу: 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО УИркутский государственный университет путей сообщенияФ ФАЖТ России.
Автореферат разослан У__Ф__________ 2009 г.
Учёный секретарь диссертационного совета Н.Н. Пашков - 3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы исследований. Прослеживая динамику потребления энергоресурсов мировым сообществом можно сделать вывод о постоянном росте энергопотребления.
К настоящему времени объем потребления первичных энергоресурсов - нефти, угля, газа и др. составляет до 15 млрд. т. условного топлива в год. Однако за последние десятилетия темпы прироста потребления снижаются благодаря мероприятиям по энергосбережению.
Наряду с первичными энергоресурсами наиболее значимыми представляются показатели производства такой высшей формы энергии, как электрическая. Для неё отмечаются более высокие темпы прироста годового производства, чем для первичных энергоресурсов. В частности, если объем прироста первых доходит до 1,8% в год, то для электроэнергии они составляют около 3%.
Мировое производство электроэнергии достигает значительных размеров, по нашим оценкам в 2009 году будет выработано более 20 триллионов кВтчасов. От этой цифры на Россию приходится около 5% (950-960 млрд. кВтчасов). Что же касается внутреннего валового продукта (ВВП) нашей страны, то он составляет от общемирового 2,5% или другими словами на 1 единицу ВВП тратится в 2 раза больше электроэнергии, чем в среднем в мире. В России имеются исключительно высокие резервы для экономии не только электроэнергии, но и энергии вообще.
Основным потребителем электроэнергии является электропривод. По разным оценкам на него приходится от 60 до 70% от объема, вырабатываемого электростанциями страны. Однако резервы экономии электроэнергии в самом электроприводе весьма малы. Гораздо более эффективными оказываются пути экономии электроэнергии в механизмах и установках, где используются возможности электропривода. Широкий перечень механизмов такого типа представлен насосами, вентиляторами, газодувками, нагнетателями, компрессорами, объединяемых в один класс турбомеханизмов.
Распространенность этого класса механизмов подтверждается следующими показателями:
- на электропривод турбомеханизмов приходится около 60% от общего числа эксплуатируемых электроприводов;
- электропривод турбомеханизмов потребляет до (35-40)% от объёма производимой электроэнергии;
- до настоящего времени для изменения производительности турбомеханизмов вниз от номинальной в большинстве случаев применяется метод дросселирования, связанный с изменением гидравлического сопротивления трубопроводной магистрали с помощью трубопроводной арматуры. Однако, как показывают выполненные в данной работе теоретические исследования и накопленный практический опыт, если вместо дросселирования управлять производительностью турбомеханизма изменением частоты его вращения, то можно экономить от 20 до 70% электроэнергии;
- в подавляющем большинстве для привода турбомеханизмов используется асинхронный привод; до последних лет регулирование частоты вращения асинхронных двигателей (АД) сдерживалось отсутствием достаточно надёжных и приемлемых по цене преобразователей частоты, но в последнее десятилетие большое число зарубежных и отечественных фирм изготавливает - 4 преобразователи мощностью от сотен ватт до десятков тысяч киловатт;
существенно снизилась и их стоимость - если ещё 10-15 лет назад она на порядок превышала стоимость самого двигателя, то сейчас только в 3-5 раз;
- управление производительностью турбомеханизмов изменением частоты вращения приводного двигателя имеет ещё целый ряд преимуществ - это меньшие нагрузки на оборудование из-за снижения давления в системе, уменьшение утечек и других потерь транспортируемой среды, облегчённый режим работы оборудования; в системах водо- и теплоснабжения при таком методе управления экономится до 20% воды и до 30% тепла, отмечается более высокое качество управления в статических и динамических режимах.
К настоящему времени из перечисленных преимуществ регулируемого электропривода турбомеханизмов наиболее полно обоснована его энергетическая эффективность при управлении производительностью вниз от номинальной.
Теоретические обоснования этого положения и практические результаты получены отечественными учёными: Соколовым М.М., Ильинским Н.Ф., Юньковым М.Г., Онищенко Г.Б., Зайцевым А.И., Поздеевым А.Д., Браславским И.Я., Лезновым Б.С., Аракеляном А.К., Шакаряном Ю.Г., Боровиковым М.А., Осиповым О.И., Сарваровым А.С., Муравлёвым О.П. и др.
Однако практически не исследованы такие важные показатели как качество управления в различных режимах. При управлении частотой вращения турбомеханизма существенно снижаются условия для возникновения гидроударов и имеются возможности улучшения динамических показателей из-за особенностей регулировочных характеристик данного метода управления. Как показывает практика, для некоторых процессов, например, таких как смешение потоков для поддержания концентрации или температуры, эффект от высокого качества управления может на порядок превышать эффект от энергосбережения.
Поэтому для учёта известных и дополнительных преимуществ управления производительностью частотой вращения предлагается подход, основанный на использовании математических моделей устройств и переменных процесса управления технологического комплекса электропривод-турбомеханизмтрубопроводная магистраль.
Применение математических моделей для исследования различных способов управления турбомеханизмами позволяет:
- выявить дополнительные возможности энергосбережения при рассмотрении энергетических процессов в каждом из устройств и обеспечить минимизацию энергетических потерь при совместной работе устройств технологической схемы;
- показать возможности обеспечения более высокого качества управления для ряда технологических переменных;
- определить характер поведения во времени энергетических и технологических переменных при возмущениях в электрических сетях и после восстановления нормального режима;
- разработать алгоритмы самозапуска электроприводов турбомеханизмов при возмущениях в питающей сети.
Таким образом, разработка математических моделей технологического комплекса электропривод-турбомеханизм-трубопроводная магистраль и их использование для обоснования методов и технических средств энерго- и ресурсосберегающего управления является достаточно актуальной.
- 5 Направление работ определено:
- Законом Российской Федерации УОб энергосбереженииФ от 03.04.1996 №Ф3;
- Указом Президента Российской Федерации УОб основных направлениях энергетической политики и структурной перестройки топливноэнергетического комплекса Российской Федерации на период до 2010 годаФ от 07.05.1995 №472;
- Указом Президента Российской Федерации УО государственном надзоре за эффективным использованием энергетических ресурсов в Российской ФедерацииФ от 11.09.1997 №1010;
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 02.11.1995 №10УОб энергетической стратегии РоссииФ;
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 13.10.1995 №10УО неотложных мерах по энергосбережениюФ;
- Постановлением Правительства Российской Федерации от 17.11.2001 №7УО Федеральной целевой программе ФЭнергоэффективная экономикаФ на 20022005 года и на перспективу до 2010 года.
Цель работы состоит в том, чтобы на основе известных и полученных в работе математических моделей устройств технологической схемы электроприводтурбомеханизм-трубопроводная магистраль выявить дополнительные возможности энергосбережения и повышения качества управления в различных режимах и на основе этого предложить методы энерго- и ресурсосберегающего управления такими комплексами. Для решения этой важной научно-технической проблемы необходимо решить следующие задачи:
- разработать функциональные схемы систем управления производительностью турбомеханизмов при различных методах управления;
- исследовать с позиций управляемости и энергетических затрат математическую модель движения потока жидкостей и газов в трубопроводной магистрали в статике, разработать методику построения искусственных напорных характеристик магистрали, ввести понятие коэффициента полезного действия (КПД) трубопроводной магистрали и определить возможные пути его увеличения;
- получить математическую модель движения потока жидкости в трубопроводной магистрали в динамике и исследовать УвременныеФ характеристики; провести экспериментальную проверку адекватности динамической математической модели реальным процессам в трубопроводной магистрали;
- получить для турбомеханизма аналитическую зависимость напорной характеристики;
- разработать методику получения искусственных напорных характеристик турбомеханизма и определить характер поведения КПД турбомеханизма при изменении производительности вниз от номинальной для различных значений статического напора;
- исследовать совместные энергетические потери турбомеханизма и трубопроводной магистрали для различных методов управления производительностью турбомеханизма;
- 6 - рассмотреть и сравнить энергетические потери при управлении производительностью методом дросселирования и байпасирования с различными уровнями статического напора;
- исследовать энергетические потери в электроприводе при изменении частоты и дать им количественную оценку;
- получить сравнительную оценку полных энергетических потерь с учётом всех устройств технологической схемы преобразователь частоты-асинхронный двигатель-турбомеханизм-трубопроводная магистраль при различных величинах статического напора;
- разработать структурные схемы систем управления производительностью и давлением и получить сравнительные показатели качества переходных процессов;
- показать возможность использования структурных схем управления производительностью турбомеханизмов при организации самозапуска электроприводов турбомеханизмов;
- исследовать на ЭВМ характер изменения во времени токов трансформаторов, электродвигателей, скорости вращения электроприводов и технологических переменных - производительности и напора турбомеханизмов при возмущениях в электрической сети и после восстановления нормального режима питания.
Методы исследований: для решения поставленных задач использовались законы электротехники, электромеханики, гидромеханики, методы идентификации, теории автоматического управления, численного решения дифференциальных уравнений с использованием современных программно-математических и технических средств, экспериментальные методы исследования на технологических установках.
Достоверность полученных результатов основана на экспериментальных исследованиях в производственных и лабораторных условиях, близостью результатов к показателям аналогичных исследований, проведённых другими методами и авторами, вычислительными экспериментами с разработанными математическими моделями систем управления энергетическими и технологическими переменными на ЭВМ с результатами, не противоречащими экспертным оценкам производственного персонала предприятий - энергетиков, технологов, механиков и специалистов по автоматическому управлению производственными процессами, а также результатами практического внедрения на предприятиях.
Научная новизна.
В диссертационной работе на основе разработанных математических моделей впервые сформулирована и решена проблема оценки возможных объёмов энерго- и ресурсосбережения при управлении производительностью турбомеханизмов с использованием автоматизированного электропривода.
1. Предложена математическая модель статического режима движения материального потока в трубопроводной магистрали и способы управления производительностью. Введено понятие коэффициента полезного действия трубопроводной магистрали и предложены методы его расчёта при двух методах управления производительностью и различных величинах статического напора.
2. В результате исследований с позиций управления производительностью математических моделей турбомеханизма и энергетических показателей выведено - 7 оптимальное соотношение параметров турбомеханизма и трубопроводной магистрали, обеспечивающих максимальный КПД турбомеханизма.
3. Получены статические характеристики для двух методов управления производительностью турбомеханизмов при различных уровнях статического напора. При изменяемой частоте вращения они гораздо ближе к линейным, чем в методе дросселирования, и обеспечивают потенциально более высокое качество управления в статических и динамических режимах.
4. Получены соотношения для энергетических потерь в электроприводе при различных скоростях вращения и нагрузки и показаны методы управления для их снижения. Получена сравнительная оценка энергетических потерь для двух методов управления производительностью с учётом потерь во всех устройствах технологической схемы - электропривод-турбомеханизм-трубопроводная магистраль при различных уровнях статического напора; на основе заданного диапазона изменения производительности, статического напора и характеристик исследуемых технологических комплексов разработана методика экспрессной оценки энергоэффективности при управлении производительностью изменением частоты вращения электропривода.
5. Разработаны и исследованы структурные схемы систем управления производительностью и давлением в диктующей точке выбранной гидравлической схемы при двух способах управления турбомеханизмами. Выявлены возможности более высокого качества управления для метода с управляемой частотой вращения.
6. Подтверждена возможность использования математических моделей системы электропривод-турбомеханизм-трубопроводная магистраль для решения специфических вопросов ресурсосбережения, связанных с самозапуском электроприводов при возмущениях в питающей электросети. Разработаны алгоритмы самозапуска электроприводов с использованием УактивныхФ и УпассивныхФ технических средств.
Практическая ценность работы.
1. Научные положения диссертационной работы позволяют экспрессно оценить возможные объёмы энергосбережения при управлении производительностью частотой вращения для любой реальной системы.
2. Разработанные динамические математические модели для потока материальной среды в трубопроводной магистрали и давления в диктующих точках позволяют исследовать и создавать системы управления этими переменными.
3. Сравнение статических характеристик двух методов управления показывает возможность более высокого качества управления в статике и динамике для метода с регулируемой частотой вращения. Рекомендации по энергосберегающему способу управления тягодутьевыми механизмами котлоагрегатов на базе двухскоростного АД приняты к использованию на одной из крупных региональных ТЭЦ.
4. На нефтеперерабатывающем заводе ряд вентиляторов аппаратов воздушного охлаждения переведены на управление производительностью с применением частотно-регулируемого электропривода.
5. Математические модели систем управления турбомеханизмами использованы для организации самозапуска электроприводов во время возмущений в электрической сети для трех заводов крупной нефтехимической компании.
Схемы самозапуска внедрены на 280 электроприводах.
- 8 6. Результаты работы вошли в отчёт по гранту Министерства образования РФ гос.
регистр. ВНТИЦ №02.200.1084 2001 г. и в отчёты по хоздоговорным работам с рядом предприятий региона за 2004-2008 гг. Материалы использовались при выполнении НИР по гранту Сороса УОптический мониторинг процессов горения в крупных котлоагрегатах ТЭСФ.
7. Результаты работы используются в учебном процессе в преподавании дисциплины УЭнергосберегающий электропривод и технологииФ, разработанной автором, в дипломных проектах студентов и на курсах повышения квалификации работников предприятий в межведомственном региональном центре повышения квалификации при ИрГТУ.
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ежегодных региональных и Всероссийских конференциях УПовышение эффективности производства и использования энергии в условиях СибириФ Иркутск ИПИ (ИрГТУ) с 1990 по 2009 годы; на международной конференции по электромеханике и электротехнологиям МКЭЭ-94, Суздаль 1994; на межвузовской конференции УОптимизация режимов работы электроприводовФ, Красноярск, 1994 г.;
на I международной (XII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу, Санкт-Петербург, 1995 г.; на II международной (XIII Всероссийской) НТК УПроблемы автоматизированного электроприводаФ, Ульяновск, 1998 г.; на международной НТК УЭнергосбережение на рубеже вековФ, Москва, 1999 г.; на Всероссийской конференции УЭлектрификация металлургических предприятий СибириФ, Томск, 2000 г.; на III международной (XIV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу УАЭП-2001Ф, Нижний Новгород, 2001 г.; на IV международной (XV Всероссийской) конференции УАвтоматизированный электропривод в XXI веке: пути развитияФ, Магнитогорск, 2004 г.; на курсах повышения квалификации инженерно-технических и руководящих кадров в области энерго- и ресурсосбережения при центре энергосбережения ИрГТУ.
Публикации.
По результатам выполненных исследований опубликовано более 100 печатных работ, из которых 56 наиболее значимых указано в автореферате, в том числе 1 отчёт по гранту Минвуза РФ, 2 учебных пособия с грифом УМО, одно изобретение и один патент. В лицензированных изданиях перечня ВАК - 7 работ.
Структура и объём работы.
Диссертационная работа состоит из введения, восьми глав, заключения и списка литературы. Работа представлена на 326 страницах, включает 62 таблицы и рисунок, библиографию из 221 наименования.
Содержание работы.
Во введении рассмотрено состояние энергопотребления по первичным энергоресурсам и электроэнергии и показано, что энергосбережение становится насущной проблемой современности. Особенно большие возможности и резервы по экономии энергоресурсов имеются в нашей стране. Обоснована актуальность работы и задачи, которые необходимо решить. Сформулированы положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая ценность выполненной работы.
В первой главе даётся краткая характеристика таких механизмов как насосы, вентиляторы, компрессоры, объединяемых общим названием - турбомеханизмы.
Показано, что основным приводом турбомеханизмов является асинхронный электропривод. Общее число АД, используемых для этих целей составляет около 60% - 9 от всех АД, а объём потребляемой электроэнергии (35-40)% от производимой в стране.
До настоящего времени для большинства турбомеханизмов используется нерегулируемый электропривод, а для управления производительностью применяется метод дросселирования, который выполняется перестановкой затвора регулирующего органа трубопроводной арматуры - задвижки, клапана, шибера и др. В работе приведена функциональная схема для этого способа управления.
К энергозатратным методам, но применяемым реже, чем метод дросселирования, относится и метод байпасирования или рециркуляции. Здесь с помощью обратного потока среды на выходе турбомеханизма создаётся такое давление на входе в главный трубопровод, при котором достигается необходимое значение производительности.
Энергоэффективным является метод управления частотой вращения турбомеханизма. Функциональная схема для такой системы управления приведена на рис. 1. Для тех условий, когда к системам управления электропривода и технологического процесса предъявляются более высокие требования, чем к приведённым на схеме регуляторам, штриховыми линиями показаны блоки систем управления технологическим процессом и электропривода, взаимодействующих между собой.
Рис. 1. Функциональная схема управления технологической переменной (уровнем) с использованием для изменения производительности турбомеханизма регулируемого электропривода.
Для исследования каждой из рассмотренных систем и сравнения показателей методов управления производительностью предлагается от функциональных схем перейти к структурным, в которых каждый блок или схема представлены математическим описанием или математической моделью. Так как для турбомеханизмов характерен длительный режим установившейся работы, то для сравнения энергетических затрат достаточно использовать статические модели. Такие же показатели как быстродействие, колебательность, время регулирования оцениваются на основе исследования динамических математических моделей.
Во второй главе разработаны математические модели для статического и динамического режимов потоков жидкостей в трубопроводных магистралях. Первая - 10 используется для оценки энергетических затрат при транспортировании материальной среды по трубопроводу и выявления возможных методов управления производительностью, вторая - для исследования динамических характеристик систем управления. Оба уравнения получены на основе уравнения Бернулли.
Аналогичные модели при небольших степенях сжатия (до 1,15) характерны и для газовых потоков.
Уравнение для статического режима в работе представляется в виде:
L Q2 H a (y) 2 ; (1) 1 c Dyc 2gS yc где Q - производительность (расход) материального потока в единицу времени; Н - напор (давление) на входе в трубопровод; - удельный коэффициент гидравлического сопротивления трубопровода; L - длина трубопровода; Dyc - внутренний диаметр трубопровода; - суммарный коэффициент гидравлического c сопротивления, вызываемый наличием поворотов и местных сужений на трубопроводе; a (y) - коэффициент гидравлического сопротивления, вносимый регулирующим органом арматуры - краном, задвижкой, клапаном; - удельный вес среды; g - ускорение силы тяжести; Syc - площадь внутреннего поперечного сечения трубопровода; ( y) - относительная степень открытия регулирующего органа 0 y 1.
Зависимость a (y) от положения регулирующего органа арматуры определяется УвнутреннейФ характеристикой арматуры - она может быть линейной, параболической, логарифмической (равнопроцентной). Наиболее распространённой является линейная внутренняя характеристика. При транспортировании воды эта зависимость получена автором в виде:
20gS yc a ( y) , (2) (Qyc y)где Qyc - объёмная условная пропускная способность полностью открытой арматуры при перепаде давления на ней в 0,098МПа (1атм).
Из (2) видно, что при полностью открытой арматуре a(1) минимально, а при закрытой ( y 0) a(0)=. Из рассмотрения (1) и (2) следует, что 2HgS yc Q . (3) 20gS L yc 1 c Dyc (Qyc y)2 Из соотношения (3) сделан вывод о двух возможных методах управления производительностью:
- методом дросселирования, когда изменяется y, а давление постоянно или изменяется в некоторых пределах (когда источником является турбомеханизм);
- изменением давления, приложенного на входе в трубопровод.
С использованием соотношения (1) введено понятие о естественной и искусственных QH-характеристиках трубопроводной магистрали. В известной литературе они называются напорными характеристиками. Для естественной напорной характеристики соотношение (1) рассматривается при полностью открытой арматуре (a(1)); для искусственных характеристик зависимость H=f(Q) рассчитывается при некотором фиксированном промежуточном положении ( 0 y 1). Примеры - 11 естественной и искусственных характеристик для трубопровода длиной 50м, внутренним диаметром 25мм и двухседельным клапаном приведены на рис. 2.
Управление производительностью методом дросселирования связано с работой трубопроводной магистрали на искусственных QH-характеристиках.
На основе соотношения (1) введено понятие о КПД трубопроводной магистрали. Для этого соотношение (1) представляется в виде:
H HV Hтр H H. (4) с a Рис. 2. QH-характеристики трубопроводной магистрали.
1 - естественная ( y 1), 2 - искусственная ( y 0,31), 3 - искусственная ( y 0,1444 ), 4 - для скоростного напора.
После преобразования уравнения (4) примет вид Р РV Pтр Pс Pa, где Р - мощность потока среды на входе в трубопровод; РV - часть мощности, идущей на обеспечение потоку скоростного напора; Ртр - часть мощности, затрачиваемой на трение о стенки трубопровода; Рс - часть мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления изгибов, колен и сужений в трубопроводе; Ра - часть мощности, затрачиваемой на преодоление сопротивления регулирующего органа.
Полезной является только та часть мощности, которая обеспечивает скоростной напор, а всё остальные - это потери мощности. Тогда выражение для КПД трубопровода запишется как PV PV тр PV Pтр Pc Pa P или. (5) HV Q HV HV тр H Q H HV Hтр HC H а Окончательно тр . (6) L 1 a (y) c Dyc Из выражения (6) можно сделать вывод о том, что способ дросселирования при уменьшении производительности вниз от номинальной ухудшает КПД. На рис. - 12 приведена возможная QH-характеристика для скоростного напора НV. Как показано в работе, что при переходе на искусственную характеристику, в которой, например, Q=0,5Qн, величина КПД по сравнению с его величиной на естественной характеристике уменьшается в 4 раза, а при переходе на искусственную характеристику (3) КПД уменьшается в 16 раз. То есть метод дросселирования - это энергорасточительный метод управления.
Анализ соотношения для КПД показывает и дополнительные возможности его повышения при работе на естественной напорной характеристике магистрали. Это снижение потерь напора на преодоление трения о стенки трубопровода, уменьшение числа поворотов, колен, минимизация сопротивления полностью открытой арматуры.
Наиболее весомым из всех факторов являются потери на трение о стенки трубопровода и здесь имеются наибольшие резервы для энергосбережения.
Предварительная обработка поверхности, например, за счёт напыления может уменьшить величину удельного коэффициента трения в 2-3 раза. Поскольку составляющая L / Dyc имеет основной вес в знаменателе соотношения (6), то соответственно примерно во столько же раз увеличится КПД при работе на естественной напорной характеристике. Важный резерв энергосбережения проявляется при рациональном выборе диаметра трубопровода. Если внутренний диаметр трубы выбрать большим хотя бы на 20%, то соответственно КПД повысится примерно на 16%. Но самое главное здесь состоит в том, что в выражении (1) величина Syc вырастет более чем в 2 раза. Отсюда следует, что общая мощность, необходимая для обеспечения той же объёмной производительности на естественной характеристике может быть снижена в 2 раза. Это в свою очередь означает, что может быть выбран насос с меньшим напором и двигатель меньшей мощности.
На основе статической характеристики для производительности получена и её динамическая математическая модель, которая учитывает инерционные свойства той массы жидкости, которая находится в трубопроводе. Уравнение имеет вид:
dQ H S g L Q а (у). (7) 1 с dt L Dус 2L S ус Дифференциальное уравнение, как и уравнение для статического режима, является нелинейным. Оно относится к одной из разновидностей уравнений Риккати.
Входными воздействиями, управляющими или возмущающими, являются перемещение регулирующего органа или изменение входного давления трубопровода.
В работе исследованы временные характеристики динамической модели, введено понятие условной постоянной времени и длительности переходного процесса при входных воздействиях в виде ступенчатого изменения положения регулирующего органа или при ступенчатом набросе (сбросе) давления.
Приведены примеры получения переходных процессов для выбранного трубопровода.
На промышленном трубопроводе по перекачке слабой азотной кислоты был проведён эксперимент по проверке адекватности поведения математической модели потока жидкости реальным процессам в трубопроводе. В диссертационной работе приведена функциональная схема установки и показаны экспериментальные данные и расчётные графики для динамической модели производительности. Последние показали хорошее совпадение (в пределах единиц процентов).
- 13 В третьей главе получены и исследованы математические модели наиболее распространённых турбомеханизмов, представленных центробежными и осевыми насосами и вентиляторами. Процессы передачи энергии движущимся средам в центробежных и осевых машинах являются одинаковыми и представлены одними и теми же математическими моделями.
Определены зависимость потребляемой мощности от напора и производительности, математические модели напорных характеристик, зависимости КПД турбомеханизма от производительности при различных методах управления, напорные характеристики при изменяющейся частоте вращения.
Теоретическая мощность турбомеханизма может быть получена, исходя из энергии, которую получает поток транспортируемой среды за единицу времени:
mV P , а действительная мощность равна QH P , (8) тм V где Q=SV - объёмная производительность; H - давление на выходе турбомеханизма; ТМ - коэффициент полезного действия турбомеханизма.
Поскольку линейная скорость движения среды в трубопроводе пропорциональна частоте вращения турбомеханизма (электропривода), то следует, что НС12; QС2, где - угловая частота вращения; С1 и С2 - постоянные коэффициенты.
Наибольший интерес представляют действительные напорные характеристики, типичный вид которых представлен на рис. 3. Предлагается ряд аналитических выражений, аппроксимирующих данную напорную характеристику. Предложена следующая математическая модель:
H H0 k Q2, (9) где Н0 - напор при нулевом расходе; k - коэффициент, который может быть найден из (9) при максимальном расходе и напоре, равном нулю.
Тогда HH H0 Q2. (10) Qмакс Мощность, потребляемая турбомеханизмом, в относительных единицах равна:
H* 2 Q* H* Q* Qмакс* Q*H* P* .
тм тм Исследование на экстремум по теоретической мощности последнего выражения даёт следующие результаты:
Qмакс* QЭ* ; H H0*.
Э* При работе турбомеханизма на напорной характеристике с такими координатами потребляется максимальная теоретическая мощность. При этих же координатах значение КПД турбомеханизма также максимально. Обычно эта точка соответствует номинальному режиму работы турбомеханизма. Анализ многочисленных - 14 технических паспортов турбомеханизмов подтверждает это положение. Если принять относительное значение напора и производительности в этой точке равной единице, то напорная характеристика (10) в относительных единицах предстанет в виде:
H* 1,5 0,5 Q*. (11) Рис. 3. Типовая QH-характеристика турбомеханизма.
В качестве примера в работе приведен график относительной теоретической мощности и КПД насоса ПД 650-180. Подобно тому, как естественной названа QHхарактеристика трубопровода при полностью открытой арматуре, так естественной QH-характеристикой турбомеханизма названа напорная характеристика при номинальной частоте вращения (Не=f(Q)). Это название принято и для КПД (е=f(Q)) и мощности (Ре=f(Q)).
Рабочие характеристики при частотах вращения, отличных от номинальных, в работе названы искусственными. Поскольку давление на выходе турбомеханизма пропорционально квадрату частоты вращения, а производительность - первой степени, то в известной литературе рекомендуется переход на искусственные характеристики через соотношения:
ui ui Hui He ; Qui Qe .
н н В работе получен более короткий, но такой же по точности путь перехода от естественной к искусственным характеристикам. Доказано, что достаточно только u определить величину Н0и по формуле H H0e и тогда для искусственной QH0u н характеристики турбомеханизма можно записать:
Hu H0u k Q2. (12) где k имеет такое выражение как, в соотношении (10).
Естественная и семейство искусственных характеристик для турбомеханизма в относительных единицах для математической модели (10) приведены на рис. 4.
Каждая из искусственных напорных характеристик имеет точку наиболее экономичной работы, в которой согласно законам подобия будет одинаковым и максимальным значение КПД.
В работе доказано, что если естественная напорная характеристика турбомеханизма и естественная характеристика магистрали, выходящая из начала координат, пересекаются в точке наиболее экономичной работы турбомеханизма (а1), то пересечение с искусственными характеристиками турбомеханизма будет происходить в таких же точках (а2, а3, а4). В этом состоит принципиальное отличие от - 15 метода дросселирования, где переходы на искусственные характеристики уменьшают КПД магистрали. Переход же на искусственные характеристики турбомеханизма (при нулевом статическом напоре) не изменяет величину его КПД.
Рис. 4. Энергетические характеристики турбомеханизма в относительных единицах при изменении производительности частотой вращения электропривода. 1, 2, 3, 4 - напорные характеристики при частотах вращения: н, 0,75н,0,5н, 0,25н. 5 - зависимость =f(Q). 6 - график для Рт (теоретич.). 7 - график для действительной мощности. 8 - напорная характеристика магистрали.
В четвёртой главе сравниваются энергетические показатели двух методов управления при совместной работе турбомеханизма и трубопроводной магистрали и различных уровнях статического напора. Доказано, что если источником напора на входе в трубопровод является турбомеханизм, то при управлении методом дросселирования энергетические показатели на искусственных характеристиках магистрали дополнительно ухудшаются из-за роста давления на напорной характеристике турбомеханизма. Это прослеживается по рис. 5, где в относительных единицах представлены графики напорных характеристик магистрали и турбомеханизма для метода дросселирования при отсутствии статического напора.
Выражение для КПД трубопроводной магистрали преобразуется к виду:
kVм kVм Q* тр , (13) kмe 1,5 0,5 Q* где kvм - относительный коэффициент графика скоростного напора.
Характер изменения КПД магистрали прослеживается в таблице 1.
Метод дросселирования вызывает также дополнительные потери в турбомеханизме. График УтипичногоФ КПД, в зависимости от производительности, для него представлен на рис. 5 в виде кривой 6.
Для реальных механизмов различие наблюдается для величин номинальных КПД (н). Из-за того что управление производительностью для метода дросселирования осуществляется только вниз от номинальной, часть графика КПД - 16 слева от Q*н можно аппроксимировать некоторой функцией, в работе она выбрана в виде:
тм 1,88 тмн Q* 0,88 тмн Q*. (14) Рис. 5. Энергетические характеристики турбомеханизма и магистрали при методе дросселирования и Нст=0. 1 - Q*H*-характеристика механизма естественная; 2 - Q*H*характеристика магистрали естественная; 3,4,5 - Q*H*-характеристики магистрали искусственные; 6 - график =f(Q); 7 - график скоростного напора Нv*.
Таблица 1.
Q* 1 0,75 0,5 0,тр kvм/1 kvм/2,166 kvм/5,5 kvм/23,Используя (14) и данные таблицы 1 оценен эквивалентный КПД двух устройств при снижении производительности методом дросселирования. Данные для этого представлены в таблице 2.
Величина в знаменателе для экв показывает во сколько раз, по сравнению с величиной КПД при номинальной производительности, уменьшается его величина при снижении производительности вниз от номинальной методом дросселирования.
Таблица 2.
Q* 1 0,75 0,5 0,тм нтм тмн/1,09289 тмн/1,3888 тмн/2,40экв=тмтм kvмтмн/1 kvмтмн/2,37 kvмтмн/7,64 kvмтмн/56,Данные для последней строки таблицы можно получить непосредственно из следующего соотношения:
kvм тмн Q* 1,88 0,88 Q* эквдр тр тм . (15) 1,5 0,5 Q* При тех же условиях, что рассмотрены выше, но управлении производительностью изменением частоты вращения, характеристика магистрали остается естественной, то есть её КПД не изменяется. Переход же турбомеханизма на искусственные - 17 характеристики также оставляет его КПД постоянным. Тогда величина эквивалентного КПД составляет:
эквvar kvм тмн. (16) Отношение же величин общих КПД представляется как:
эквvar 1,5 0,5 Q* . (17) эквдр Q* 1,88 0,88 Q* Если в (17) подставить соответствующие относительные значения производительности из таблицы 2, то получим величины, приведённые в знаменателях выражения последней строки таблицы 2. В частности, общий КПД для метода дросселирования при производительности Q*=0,25 меньше того же КПД при изменяемой частоте вращения в 56,6 раза. Как показано в работе, такие же результаты можно получить при сравнении относительных мощностей двух способов управления производительностью. В частности, показано, что:
P*др 1,5 0,5 Q* .
P*var Q* 1,88 0,88 Q* Энергетические характеристики совместно работающих устройств - турбомеханизм-трубопроводная магистраль видоизменяются при работе со статическим напором. Величину последнего также целесообразно представить в относительных единицах. В работе он рассмотрен для трёх значений (Нст*=0,25; 0,5;
0,75). Преодоление статического напора связано с затратами дополнительной полезной мощности турбомеханизма. С учётом этого выражение для КПД трубопровода изменится к виду:
Hv0* Hст* тр , (18) H* где Нv0*=kvмQ*2.
Таблица 3 (Нст*=0,75).
1 0,75 0,5 0,Q* тр 0,775 0,6269 0,5545 0,51тр 0,775 0,775 0,775 0,7ном 1 1,2362 1,3976 1,51тр тр ном тм тмн тмн тмн тмн 1 1,09289 1,3888 2,40экв тр тм 0,775 тмн 0,775 тмн 0,775 тмн 0,775 тмн 1 1,351 1,941 3,6На рис. 6 приведены энергетические характеристики турбомеханизма и магистрали при различных значениях относительного статического напора. Из них видно, что с ростом статического напора и работе механизма и магистрали на естественных характеристиках КПД магистрали должен возрастать. Из графиков рис.
- 18 6 следует, что если при Нст*=0 и Q*=1 КПД магистрали (тр=0,1), то при тех же условиях, но Нст*=0,25 тр=0,325 (Нст*=0,5 тр=0,55 и т.д.).
Рис. 6. Энергетические характеристики турбомеханизма и магистрали при различных относительных величинах статического напора и управлении методом дросселирования. 1 - напорная характеристика механизма в относительных единицах;
2-5 - QH-характеристики магистрали в относительных единицах соответственно при статическом напоре Нст*=0, Нст*=0,25, Нст*=0,5, Нст*=0,75; 6-9 - графики скоростного напора магистрали при величинах статического напора соответственно Нст*=0, Нст*=0,25, Нст*=0,5, Нст*=0,75; а1-а4 - точки пересечения напорной характеристики механизма и искусственных QH-характеристик магистрали при относительных величинах производительности Q*=1, Q*=0,75, Q*=0,5, Q*=0,25; 10-12 - искусственные характеристики трубопровода с Нст*=0,75.
При использовании метода дросселирования соотношение (18) предстанет как:
kvм Q* Hст* тр . (19) 1,5 0,5 Q* На величину КПД турбомеханизма величина статического напора не влияет. Поэтому эквивалентный КПД при методе дросселирования изменяется в меньшей степени. Для примера рассмотрены данные в таблице 3. При Нст*=0,75 и Q*=0,25 КПД магистрали уменьшился всего в 1,514 раза, поэтому эквивалентный КПД снизился в 3,649 раза по сравнению с КПД при номинальной производительности.
Статический напор существенно влияет и на энергетические показатели управления производительностью изменением частоты вращения. Прежде всего, это касается значения КПД магистрали. Оно преобразуется к виду:
kvм Q* Hст* тр , (20) kм Q* Hст* где kм - коэффициент напорной характеристики магистрали.
Здесь в знаменателе показана величина напора, приложенная на входе в трубопровод.
Как следует из (20) с уменьшением расхода величина КПД увеличивается, приближаясь в пределе к единице.
Что касается КПД турбомеханизма, то его величина зависит не только от производительности, но и от относительного значения статического напора.
Разработана методика расчёта КПД с учётом его относительных значений. Пример - 19 расчёта величин КПД при относительном статическом напоре Нст*=0,25 приведён в таблице 4.
Таблица 4 (Нст*=0,25).
1 0,75 0,5 0,Q* тр 0,325 0,4349 0,6143 0,85 0,325 0,325 0,325 0,3трн 1 0,74739 0,529 0,3трн тр тмн тмн тмн тмн тм 1 1,01 1,05485 1,32экв тр тм 0,325 тмн 0,325 тмн 0,325 тмн 0,325 тмн 1 0,7548 0,558 0,5* н 0,797 н 0,612 н 0,468 н Как видно из приведенных данных величина эквивалентного КПД растет с уменьшением производительности.
Графики КПД для двух способов управления турбомеханизма при различных величинах статического напора приведены на рис 7. С использованием графиков КПД рассчитаны значения коэффициентов энергоэффективности управления производительностью частотой вращения и средние его значения в выбранных диапазонах производительности.
Рис. 7. Зависимости КПД при управлении производительностью дросселированием и частотой вращения турбомеханизма и наличии статического напора различной величины. 1-2 - КПД при дросселировании и =var и Нст*=0; 3-4 - КПД при дросселировании и =var и Нст*=0,25; 5-6 - КПД при дросселировании и =var и Нст*=0,5; 7-8 - КПД при дросселировании и =var и Нст*=0,75.
Произведено сравнение энергетических показателей двух таких методов управления производительностью турбомеханизмов как дросселирование и - 20 байпасирование при различных уровнях статического напора. Выявлено, что по энергозатратам они эквивалентны. В дальнейшем сравниваются только методы дросселирования и изменения частоты вращения. Для них на примере трубопровода с выбранными параметрами получены статические характеристики управления. Из них следует, что для метода дросселирования они существенно нелинейны, а для изменения производительности частотой вращения они близки к линейным, являясь чисто линейными при отсутствии статического напора. Отсюда делается вывод о потенциально лучших возможностях управления производительностью турбомеханизмов изменением частоты вращения.
В пятой главе рассмотрены энергетические процессы в АД и предложены методы минимизации энергетических потерь при изменении нагрузки. Для анализа электрических потерь используется УТФ-образная схема замещения, а для учёта всех потерь энергетическая диаграмма двигателя. Для выявления характера энергетических потерь рассмотрены режимы работы АД при номинальных значениях напряжения и частоты и изменении нагрузки вниз от номинальной.
Из известных способов энергетической оптимизации АД выбран способ минимизации энергетических потерь. Показано, что энергетические потери можно представить в виде:
' R1 M 0 R2 (R1 Rm ) M 0 s1 Pмех Pд. (21) Pi ' 2 R2 s(Rm X ) i1 m Исследование (21) на экстремум по скольжению (s) показывает, что при (R1 Rm ) ' sопт R2 сумма в (21) имеет минимум или:
' 2 (R1 R2 )(Rm X ) m ' n M 0 R2 (R1 Rm ) ' M 0 sопт (1 R1 / R2 ) Pмех Pд. (22) Pmin 2 sопт (Rm X ) im Последнее выражение отличается тем, что два слагаемых в правой части, зависящих от скольжения при s=sопт, равны. Одно из них соответствует потерям от тока I2Т (тока нагрузки), а второе определяется величиной тока намагничивания I0. Если при уменьшении нагрузки вниз от оптимальной поддерживать s=sопт за счёт изменения напряжения, то суммарные потери будут оставаться минимальными.
Закон изменения напряжения получен в виде:
' M0RU1 k M.
3sопт В работе приведена функциональная схема системы энергосберегающего управления АД и показаны графики изменения соответствующих потерь при данном способе управления.
Делается вывод о том, что с учётом потерь в преобразователе напряжения, необходимом для формирования питающего напряжения по заданному закону, данный способ нецелесообразно использовать как самостоятельное мероприятие по энергосбережению. Его применение оправдано, когда преобразователь необходим в силу технологических причин (например, для плавного пуска). Этот же принцип управления целесообразно применить при использовании преобразователей частоты.
Получены энергетические характеристики АД при частотном регулировании скорости. При изменении частоты изменяются параметры схемы замещения. С учетом этого для двигателя мощностью 22кВт рассчитаны графики КПД при законе пропорционального управления для четырёх значений частоты (рис. 8).
- 21 Здесь же приведены графики КПД для преобразователя частоты при изменении нагрузки и частоты (при этом же законе управления) (рис. 9). Из графиков КПД АД следует, что они имеют экстремум при соответствующей нагрузке электропривода.
Это указывает на возможность корректировки закона пропорционального управления для дополнительного энергосбережения при нагрузках, отличных от оптимальных.
Рис. 8. Зависимости КПД для АД при пропорциональном законе частотного управления.
Рис. 9. Зависимости КПД ПЧ электропривода при различных частотах и моментах нагрузки электропривода.
В шестой главе решаются вопросы минимизации энергетических потерь в технологическом комплексе электропривод-турбомеханизм-трубопроводная магистраль. Если ранее была показана высокая энергоэффективность управления производительностью изменением частоты вращения при сравнении энергетических потерь соответствующих методов управления только в двух устройствах, то здесь решается задача такого управления электроприводом, при котором - 22 энергоэффективность сохраняется для всей технологической цепочки. Такая постановка задачи требовала прежде всего разработки методики определения энергетических потерь в самом электроприводе при различных режимах его работы и соответствующих мер по их минимизации. Изменения КПД электропривода рассматривалось по отношению к КПД АД при номинальной нагрузке. Если, например, при некоторой выбранной частоте вращения и моменте нагрузки АД=0,79, ПЧ=0,82, а номинальный КПД АД АДн=0,9, то КПД электропривода представляется в виде:
АД ПЧ 0,79 0,АДн ЭП .
АДн АДн АДн 0,9 1,3Для того, чтобы воспользоваться графиками КПД асинхронного двигателя и преобразователя частоты для определения относительного изменения КПД электропривода при его работе с турбомеханизмом была разработана методика определения относительного значения момента нагрузки при заданной производительности и величине статического напора. Зависимость получена в виде:
2 P* [1,5* 0,5Q* ]Q* M* . (23) * * TM * Полученное выражение является универсальным, поскольку применимо для обоих сравниваемых методов управления производительностью. Отличие наблюдается в характере поведения переменных для соответствующих способов управления: для метода дросселирования изменяются относительный расход и относительный КПД турбомеханизма, а частота вращения остаётся постоянной, на величину момента уровень статического напора не влияет. При управлении производительностью частотой вращения электропривода изменяется и скорость вращения. Причём на величину последней влияет не только производительность, но и величина статического напора.
Таблица 5.
Q* 1 0,75 0,5 0,Примеч.
* 1 1 1 ТМ* 1тмн 0,915тмн 0,72тмн 0,415тмн М* 1 0,9989 0,955 0,8АД 0,9 0,9 0,9 0,ЭП АДн АДн АДн АДн * 1 0,75 0,5 0,ТМ* тмн тмн тмн тмн М* 1 0,5625 0,25 0,06ПЧ 0,95 0,945 0,86 0,6АД 0,9 0,875 0,81 0,ЭП 0,855 0,8268 0,6966 0,43ЭП* 0,95АДн 0,918АДн 0,774АДн 0,48АДн Значения КПД электропривода и турбомеханизма, и ряда других величин для двух способов управления производительностью при отсутствии статического напора приведены в таблице 5. Существенное (более чем в 2 раза) снижение КПД дросселир.
вращения ЭП Изменение частоты Способ - 23 электропривода объясняется уменьшением частоты вращения и нагрузки. Этим обоснована целесообразность введения алгоритма энергосберегающего управления электроприводом.
При методе дросселирования и наличии статического напора режим работы электропривода и его энергетические показатели не изменяются. Для управления же производительностью частотой вращения с ростом величины статического напора увеличивается момент нагрузки и величина относительного КПД электропривода. В работе приведены таблицы, в которых видны изменения этих величин.
Графики зависимости момента сопротивления от производительности и величины статического напора для двух методов управления приведены на рис. 10.
Исследована зависимость момента сопротивления турбомеханизма от частоты вращения при различных величинах статического напора. Показано, что квадратичная зависимость (вентиляторный характер) имеется только при Нст*=0. С ростом статического напора показатель степени увеличивается и при Нст*=0,9 достигает значения 2,4.
Рис. 10.Графики зависимости момента сопротивления от производительности для двух способов управления при различных величинах статического напора.
1 - Способ дросселирования, Нст*=0-0,75, *=1; 2 - *=var, Нст*=0, (*=1-0,25); 3 - *=var, Нст*=0,25, (*=1-0,47); 4 - *=var, Нст*=0,5, (*=1-0,61);
5 - *=var, Нст*=0,75, (*=1-0,73).
На основе сравнения общих величин КПД устройств технологической схемы для двух способов управления производительностью турбомеханизмов рассчитаны коэффициенты энергоэффективности способа управления изменением частоты вращения:
общvar KЭЭ .
общдр Увеличение энергетических потерь в электроприводе при снижении частоты вращения и нагрузки несколько снижает энергетический эффект от управления производительностью частотой вращения. В частности, коэффициент энергоэффективности для турбомеханизма и трубопроводной магистрали при Нст*=и Q*=0,25 составлял 56,6, то с учётом КПД электропривода величина КЭЭ снижается до 27,168, то есть более чем в 2 раза.
В работе получены зависимости общего КПД для всего комплекса устройств при различных значениях производительности и статического напора сравниваемых методов управления производительностью. С использованием этих графиков рассчитаны коэффициенты энергоэффективности при заданной производительности, - 24 а также величины средних коэффициентов энергоэффективности в заданном диапазоне изменения производительности метода управления частотой вращения. Их значения для последних приведены в таблице 6.
С использованием этих коэффициентов можно экспрессно оценить возможный эффект энергосбережения с использованием регулируемого электропривода для любого заданного технологического комплекса. Например, КЭЭср = 2,492 для диапазона изменения производительности 1-0,5 при Нст=0, говорит о том, что затраты электрической энергии по сравнению с методом дросселирования уменьшается в 2,492 раза. Эти же коэффициенты можно использовать для оценки объемов возможного энергосбережения в целом по стране.
Если в 2008 г. производство электроэнергии в РФ составило около 1 трилл.
кВТч, то на электропривод турбомеханизмов пришлось около 400 млрд. кВтч. По оценкам наших и зарубежных специалистов регулирование производительности требуется для половины турбомеханизмов, т.е. на их электропривод приходится 2млрд. кВтч, поскольку управление их производительностью осуществляется дросселированием. По данным таблицы 6 сформулирован некоторый средний режим работы всех турбомеханизмов. По нашему мнению он близок к коэффициенту КЭЭср = 2,12, соответствующему изменению производительности в 2 раза и статическому напору Нст*=0,25. Тогда затраты энергии электроприводами этих механизмов вместо 200 составят 94 млрд. кВтч. Или экономия составит 106 млрд.
кВтч. С учетом потерь в сетях и трансформаторах (10-12%) это будет уже 118 млрд.
кВтч. Необходимая мощность преобразователей частоты, для названных электроприводов, составляет по нашим оценкам до 40 млн. кВт, а стоимость при современных ценах на ПЧ - около 120 млрд. руб. С учетом средней стоимости электроэнергии 1 руб./кВтч срок окупаемости преобразователей частоты составит год. Интересно сравнить эти показатели с энергозатратами на ввод новых генерирующих мощностей электростанций.
Таблица 6.
Диапазон изм-я Q* 1-0,75 1-0,5 1-0,25 Примечание KЭЭср общvar KЭЭср 1,44 2,492 5,48 Нст*=общдр общvar KЭЭср 1,334 2,12 3,176 Нст*=0,общдр общvar KЭЭср 1,216 1,564 2,06 Нст*=0,общдр общvar KЭЭср 1,16 1,33 1,55 Нст*=0,общдр В планах РАО ЕЭС России за 2006-2010 гг. предусматривается ввод мощностей на 24,9 млн. кВт. Сумма инвестиций на эти цели предусмотрена в объеме 2373,1 млрд.
руб. Прирост производства электроэнергии за счет ввода этих мощностей составит по - 25 нашим расчетам около 115 млрд. кВтч. Это примерно тот же объем, который может быть сэкономлен за счет использования регулируемого электропривода турбомеханизмов. Однако, затраты при этом оказываются в 20 раз больше. Отсюда видно насколько эффективнее мероприятия по энергосбережению по сравнению с вводом новых мощностей.
На основе значений коэффициентов энергоэффективности и средних (интегральных) коэффициентов энергоэффективности делается вывод о большой перспективности использования для управления производительностью частотнорегулируемого электропривода турбомеханизмов.
В таблице 6 средние коэффициенты энергоэффективности рассчитаны для случая замены метода дросселирования на управление производительностью изменением частоты вращения электропривода. Однако, в дополнение к этому, энергоэффективность управления может быть существенно повышена, если рационально выбрать параметры магистрали и согласовать их с характеристиками турбомеханизма и электропривода.
В седьмой главе на основе использования математических моделей устройств и переменных разработаны и исследованы структурные схемы систем двух сравниваемых методов управления производительностью турбомеханизмов в динамике. В качестве выходных переменных рассматриваются непосредственно производительность и такие, для которых последняя может являться управляющим воздействием: концентрация, температура, уровень, давление в диктующей точке.
Иногда интерес представляет поведение в динамике некоторых УвнутреннихФ или промежуточных переменных (токи, момент, скорость вращения двигателя, момент сопротивления и др.). В зависимости от того, какие процессы изучаются в динамике, степень детализации математического описания для устройств структурной схемы может быть различной. Это касается, прежде всего, такого энергетического звена, как асинхронный двигатель.
В работе показано, что при изучении поведения в динамике таких показателей, как производительность и зависящих от неё технологических переменных, достаточно воспользоваться упрощённой математической моделью АД, учитывающей динамику электромеханических величин двигателя - скорости и момента в виде:
d М М J ;
дв с dt ' 3U12R2 / s М ;
дв ' ' 0[(R1 C1R2 / s)2 (X1 C1X )2 ]. (24) 0 s ;
(R1 Rm )2 (X1 X )m C1 2 Rm X m При управлении от преобразователя частоты на АД в качестве управляющих воздействий поступает напряжение переменной частоты и уровня. При изменении частоты производится пересчёт параметров схемы замещения. Если же интерес представляют некоторые УвнутренниеФ переменные самого АД, например, токи статора в переходных режимах с рассмотрением апериодических составляющих тока, - 26 то рекомендуется использовать математическую модель АД, основанную на математическом описании обобщённой электрической машины.
В работе использовано математическое описание АД для неподвижной и вращающейся систем координат. Результаты сравнительного исследования математических моделей АД для выбранного двигателя (типа 4А180S4У3) показали, что данные упрощённой модели оказались ближе к паспортным характеристикам двигателя. Делается вывод о том, что использование вида модели определяется характером исследуемых переменных.
Структурная схема преобразователя частоты выбрана в виде апериодического звена и необходимых функциональных преобразователей, обеспечивающих взаимодействие с соответствующей математической моделью АД.
Одной из переменных в технологических процессах непрерывных производств, в системах водо- и газоснабжения является величина давления в определённых точках системы. Эта же переменная непосредственно определяется значением производительности материальной среды в соответствующей части трубопроводной системы. Стабилизация давления в таких точках гарантирует удовлетворение спроса потребителей. Желая подчеркнуть важность рассматриваемой переменной, точки в системе, где стабилизируется давление, называют диктующими.
В работе получена математическая модель давления в диктующей точке простейшей гидравлической системы, состоящей из турбомеханизма, главной трубопроводной магистрали и ответвлений на конце трубопровода.
Математическая модель динамики для давления в диктующей точке (разветвления трубопровода) представлена следующими уравнениями:
dQ1 HдS ус1g L1 Q12 ' [1 ( y1)] ;
c1 adt L1 S1 2L1S усdQ2 HдS ус2 g L2 Q2 ' [1 (y2 )] ;
c2 adt L2 S2 2L2S усQ0 Q1 Q2;
(25) L0 Q0 ' Hд H [ (y0 )] ;
c0 aS0 2gS усH H0e kQ0 ;
dQ0 (H Hд )S ус0 g L0 Q' [ (y0 )] ;
c0 adt L0 S0 2L0S усгде Нд - давление в диктующей точке;
Q0, Q1, Q2 - расходы материальной среды в главном трубопроводе и ответвлениях.
В работе предложены структурные схемы управления производительностью и систем управления давлением в диктующей точке с использованием двух методов управления производительностью турбомеханизмов. Структурные схемы исследовались на ЭВМ при отработке задающих и возмущающих воздействий на систему. Приведены результаты расчёта переходных процессов.
Пример структурной схемы для системы управления давлением в диктующей точке с использованием математических моделей (25) и частотно-управляемого электропривода приведен на рис. 11.
- 27 1,2828 QHд S g Qyct 1 \ s Q12 QL1g 87,1 L1 1 cQ2L1S DycycQQ0,8150,43302 ' 20 gS yyc' y12 0,112 ' ' 8 Qyc1 ya1( y1) 1,2828 QQSyc 2g 2 t 1 \ s Q2 QL2g 87,Q1 L1 2 c2L2S Dyc yc 0,433069 0,815' 2 y20 gS yc ' y22 0,112 ' ' Qyc ya2 ( y2 ) Q8,10567 10 76,Hд L 2 c2gS Dyc yc ' a0(y0) 1,' y20 gS yc ' y02 0,02 ' Qyc 0 yH 48 10 2 QH Qk 1 60,4 90 10 1 1,88н H0u н 1 Qн H 0e 1126, н H 1 0,88 н QQ н H д 2,0944 0,1691..
H 1 Syc 0g 2L0S yc L0g Рн M c t 1/ s Q2,5kH д 2 f 0,15s 1 f 0,2 M 0,9s c H дз fн U U 2 ' kи k ПЧ....
Uф kп 0,02 R2 TПЧ s M Js s дв 0,0,2 s 0,5 s s ..
0,X0,6' X :
0,' ' ..
R2 21,Xm 0,2R1 Rm C1 ' X 0,2R..
Рис. 11. Структурная схема системы управления давлением в диктующей точке при использовании в качестве управления частоты вращения электропривода (упрощённая модель АД)..
- 28 Все математические модели устройств - электропривода, трех трубопроводов и турбомеханизма являются нелинейными, исследования динамических процессов в них возможны только численными методами.
Переходные процессы при отработке задающих и возмущающих воздействий показаны на рис. 12.
Рис. 12. Графики изменения переменных во времени при управлении давлением в диктующей точке изменением частоты вращения электропривода.
Hd - давление в диктующей точке; Q1,Q2 - расход среды в трубопроводах 1,2; Q0 - расход среды в главном трубопроводе; w - скорость вращения АД.
Исследование показателей работы двух систем управления производительностью показывает лучшее качество (быстродействие, отсутствие перерегулирования и др.) при управлении с применением регулируемого электропривода.
В восьмой главе обоснована возможность использования динамических математических моделей технологической цепочки электропривод-турбомеханизмтрубопроводная магистраль для решения специфических задач ресурсосбережения, связанных с самозапуском электроприводов этих механизмов при возмущениях в питающих электрических сетях.
Отключение электроприводов при кратковременных перерывах электропитания или его существенном снижении приводит к большим экономическим потерям из-за расстройства технологического процесса, возможных аварий и большого времени восстановления всей технологической цепи.
Основная цель самозапуска состоит в том, чтобы после возмущения в электрической сети запустить наиболее важные для технологического процесса электроприводы без вмешательства персонала. При этом самозапуск должен быть таким, чтобы за время разгона электроприводов не перегрузить питающий трансформатор.
- 29 Второе условие при использовании самозапуска состоит в том, чтобы показатели технологического процесса за время действия возмущения в сети не опустились ниже граничных значений, после которых самозапуск не имеет смысла.
Названные факторы определяют такие методы управления для самозапускаемых электроприводов, при которых контролируется длительность возмущений в сети и в зависимости от этого формируется график очерёдности их самозапуска.
Блочная структурная схема для исследования условий самозапуска электроприводов технологической установки представлена на рис. 13. Каждый блок структурной схемы имеет своё математическое описание. В частности, в блоке УТрФ приведена математическая модель трансформатора. В её основе лежит УТФ-образная схема замещения трансформатора мощностью 1МВт с напряжением 6кВ на входе и 0,4кВ на выходе. Под каждым из блоков, начиная от Н-4 до Н-47/1, имеется в виду структурная схема технологической цепочки электропривод-турбомеханизмтрубопроводная магистраль. Важной промежуточной переменной является и момент сопротивления каждого турбомеханизма как в процессе выбега, так и при разгоне после восстановления напряжения. Момент сопротивления влияет на темп торможения электропривода, а скорость вращения уже определяет величину производительности, напора, токов и показателей разгона при самозапуске.
Рис.13. Блочная структурная схема для исследования условий самозапуска электроприводов турбомеханизмов.
Приведены основные соотношения для определения момента сопротивления в процессе торможения и разгона.
В работе получены графики суммарных пусковых токов электроприводов, допущенных к самозапуску, графики тока, скорости вращения, расхода и напора насосов при возмущениях в сети в виде бестоковых пауз различной длительности и после восстановления напряжения. На основании данных о суммарных токах самозапуска и токов отдельных электроприводов разработаны алгоритмы самозапуска с использованием УактивныхФ и УпассивныхФ технических средств самозапуска.
В работе приведены алгоритмы самозапуска по энергетическим критериям.
Алгоритмы корректируются с учётом ограничений на технологические переменные.
- 30 Схемы самозапуска с разработанными алгоритмами внедрены на 13 установках трех заводов крупной нефтехимической компании.
Заключение.
В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований и промышленного внедрения, направленных на решение важной научно-технической проблемы: на основе математических моделей устройств технологического комплекса электропривод-турбомеханизмтрубопроводная магистраль произвести оценку возможного энерго- и ресурсосбережения и предложить методы и технические средства для их реализации при управлении турбомеханизмами с применением автоматизированного электропривода.
Материалы, полученные в работе, позволяют сформулировать следующие выводы и рекомендации.
1. Полученное на основе статической математической модели соотношение для КПД потока материальной среды в трубопроводной магистрали показывает высокую энергозатратность управления производительностью методом дросселирования. Дополнительно она возрастает при совместной работе с турбомеханизмом из-за особенностей его напорной характеристики. Но это же выражение для КПД показывает и пути энергосбережения: это работа при полностью открытой трубопроводной арматуре и управлении производительностью за счёт напора (скорости вращения). Дополнительными мероприятиями для улучшения энергетических показателей являются меры по уменьшению удельного коэффициента сопротивления трубопровода, рациональный выбор диаметра, уменьшение числа колен, сужений и др. Только за счёт этих мер можно даже на естественной напорной характеристике магистрали в 2-2,5 раза уменьшить энергопотребление.
2. Полученная в работе математическая динамическая модель потока жидкости в трубопроводе адекватна реальным процессам, что подтверждено экспериментами на промышленном трубопроводе.
3. Исследование напорной характеристики турбомеханизма показало, что на ней имеется точка наиболее экономичной работы, в которой потребляется наибольшая мощность при максимальном КПД. При переходе на искусственные напорные характеристики турбомеханизма изменением частоты вращения точки наиболее экономичной работы на этих характеристиках сохраняются. Отсюда следует целесообразность согласования характеристик турбомеханизма и магистрали.
4. При сравнении совместных энергетических характеристик турбомеханизма и трубопроводной магистрали для двух методов управления производительностью выявлены значительные возможности энергосбережения при управлении изменением частоты вращения турбомеханизма. Энергоэффективность сравнивалась по величинам эквивалентных КПД турбомеханизма и магистрали при соответствующих методах управления. Наибольшее отличие в энергозатратах двух методов управления наблюдается при отсутствии статического напора.
Разница эта снижается с ростом статического напора. Тем не менее, сравнение даже по средним коэффициентам энергоэффективности показывает преимущества управления производительности частотой вращения.
5. Полученные в работе статические характеристики для двух способов управления производительностью турбомеханизмов при различных относительных значениях статического напора показывают, что для метода дросселирования они - 31 существенно нелинейны. В отличие от них эти же характеристики при изменяемой частоте вращения гораздо ближе к линейным и являются идеально линейными при отсутствии статического напора. Отсюда следует вывод, что настройки систем регулирования в последнем случае могут быть выполнены однократно и для всего диапазона изменения производительности. Для метода же дросселирования настройки необходимо менять в зависимости от производительности.
6. Рассмотрение энергетических потерь в АД позволило предложить способ их минимизации при изменении нагрузки вниз от оптимальной соответствующим законом формирования напряжения и стабилизацией скорости вращения. При пропорциональном законе частотного управления вниз от номинальной скорости снижаются величины КПД асинхронного двигателя и преобразователя частоты.
Для снижения энергетических потерь в электроприводе, особенно при малых нагрузках, целесообразно рассмотренный в работе способ оптимизации использовать и при частотном управлении.
7. Разработана методика экспрессной оценки возможного объема энергосбережения для технологических комплексов автоматизированный электроприводтурбомеханизм-трубопроводная магистраль при заданном диапазоне изменения производительности, статического напора и номинальных данных по производительности и напору. Предложен некоторый средний режим работы всех турбомеханизмов, который сводится к работе в диапазоне относительной производительности от 1 до 0,5 и относительном статическом напоре 0,25. Только замена метода дросселирования на управление производительностью частотой вращения позволит в этом случае сэкономить объем электроэнергии, равной 10% от объема вырабатываемой электростанциями РФ. При этом затраты средств на эти энергосберегающие мероприятия будут в 20 раз меньше, чем инвестиции на ввод новых генерирующих мощностей с тем же объемом выработки электроэнергии.
8. Исследование качества регулирования в переходных режимах для структурных схем управления производительностью и давлением в диктующей точке при двух методах управления производительностью турбомеханизмов показывает более высокое качество переходных процессов при управлении частотой вращения турбомеханизмов. Объясняется это особенностью статических характеристик двух методов управления производительностью турбомеханизмов.
9. Доказана целесообразность использования математических моделей технологической схемы электропривод-турбомеханизм-трубопроводная магистраль для решения специфических задач ресурсосбережения, связанных с самозапуском электроприводов при возмущениях в электрических сетях.
Исследование математических моделей даёт возможность рассчитать характер изменения всех переменных во времени, как энергетических, так и технологических при разнообразных возмущениях в электрических сетях. На основе этих данных разработаны эффективные алгоритмы самозапуска с применением УактивныхФ и УпассивныхФ технических средств.
10. Схемы самозапуска электроприводов турбомеханизмов внедрены на промышленных установках трех заводов крупной нефтехимической компании.
Число электроприводов со схемами самозапуска составляет 280 единиц.
- 32 Основные публикации, отражающие содержание диссертации:
Научные работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК 1. Аль-Равашдех А.Я., Гоппе Г.Г., Уменьшение пусковых потерь в электродвигателе постоянного тока формированием закона изменения напряжения // Вестник ИрГТУ № 4 - Иркутск, 2006 - с. 41-50.
2. Гоппе Г.Г. Снижение энергетических потерь в трубопроводных магистралях при транспортировании жидкостей и газов // Энергосбережение и водоподготовка № 1 - Москва, 2008 - с. 68-71.
3. Гоппе Г.Г. Сравнительная оценка энергетических потерь в турбомеханизмах при двух способах управления их производительностью // Энергосбережение и водоподготовка № 1(59) - Москва, 2009 - с 49-51.
4. Гоппе Г.Г. Сравнение совместных энергетических потерь в технологическом комплексе электропривод-турбомеханизм-трубопроводная магистраль при двух способах управления их производительностью // Научный вестник НГТУ № 1 (34) - Новосибирск, 2009 - с. 176-174.
5. Гоппе Г.Г., Герасимов Д.О. Энергосберегающее управление тягодутьевыми механизмами котлоагрегатов тепловых электрических станций с использованием ресурсов электропривода // Информатика и системы управления № 1 (19) - Благовещенск, 2009 - с. 136-145.
6. Гоппе Г.Г., Луконин А.А. Моделирование и управление технологическим процессом отжига в производстве алюминиевой проволоки // Современные технологии, системный анализ, моделирование. Научный журнал, ИрГУПС № 1 (21) - Иркутск, 2009 - с. 23-27.
7. Гоппе Г.Г. Алгоритм энергосберегающего управления асинхронным двигателем (АД) при изменении нагрузки вниз от оптимальной // Современные технологии, системный анализ, моделирование. Научный журнал, ИрГУПС № 2 (22) - Иркутск, 2009 - с. 137-143.
Авторские свидетельства и патенты 8. А.С. № 654784. Устройство для управления транспортным средством / Гоппе Г.Г., Рудых В.Г. Бюллетень № 21 по изобретениям и открытиям. Москва, 1981.
9. Патент № 2110829 Российской Федерации. Способ стабилизации средней толщины пластмассовой изоляции кабельного изделия и устройство для его реализации / Гоппе Г.Г., Графов В.Ф., Кривий А.В. Москва, 1998.
Научные работы, опубликованные в других изданиях 10.Гоппе Г.Г., Колесников А.В. Исследование алгоритма автоматической оптимизации каскадной системы регулирования // Труды НТК Электроизоляционная и кабельная техника. Промышленная электротехника, - Иркутск, ИПИ - 1973 - с. 185-192.
11.Гоппе Г.Г. Математическая модель расхода потоков жидкостей в трубопроводах как звено САР // Автоматизация химических производств, НИИТЭХИМ №4 - Москва, 1973 - с. 32-43.
- 33 12.Гоппе Г.Г., Гитерман Э.М. Создание систем непосредственного цифрового управления для объектов химической технологии // Материалы Всесоюзного совещания Автоматизированные системы управления непрерывными технологическими процессами в химии, нефтехимии, металлургии и энергетике, - Москва, 1973 - с. 71-73.
13.Гоппе Г.Г. Исследование непосредственного цифрового управления потоками жидкостей в химико-технологических процессах. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. ЦТомск, 1973 - 21 с.
14.Гоппе Г.Г., Степанов А.П. Приближенное математическое описание потоков газообразных продуктов в трубопроводах как звена САР // Сборник трудов ИПИ Автоматическое управление и контроль, - Иркутск, ИПИ, 1974 - с. 2833.
15.Аршинский В.М. Гоппе Г.Г., Куцый Н.Н., Широков Л.А. Применение сенситивных методов для определения оптимальных параметров регулятора с широтно-импульсной модуляцией // Сборник трудов ИПИ Автоматическое управление и контроль, - Иркутск, ИПИ, 1974 - с. 3-9.
16.Гоппе Г.Г. Синтез регуляторов электроприводов методами самонастройки // Материалы НТК Электромашинные и машинно-вентильные источники импульсной мощности, - Томск, ТПИ, 1971 - с. 9-10.
17.Гоппе Г.Г., Павлов В.Е. Управление потоками жидкостей и газов электроприводами с регулируемой частотой вращения // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИПИ, 1992 - с. 28-29.
18.Абрамов В.В., Гоппе Г.Г. Стабилизация параметров магистрали с использованием регулируемого привода воздуходувки // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИПИ, 1992 - с. 34-35.
19.Гоппе Г.Г., Графов В.Ф. Математические модели САУ технологического процесса наложения пластмассовых оболочек на провода и кабели // Межвузовский сборник Оптимизация режимов работы систем электроприводов, - Красноярск, КПИ, 1992 - с. 57-60.
20.Гоппе Г.Г. Асинхронный вентильный каскад, инвариантный к статической нагрузке // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИПИ, 1993 - с. 31-32.
21.Гоппе Г.Г., Беркин Г.С. Пусковые потери в электроприводах мельницвентиляторов ТЭС // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ.
энергии в условиях Сибири, часть 1. - Иркутск, ИрГТУ, 1994 - с. 10-11.
22.Гоппе Г.Г., Беркин Г.С. Электропривод мельниц-вентиляторов ТЭС с индукционными реостатами в цепи ротора // Сборник материалов I Международной конференции по электромеханике и электротехнологиям МКЭЭ-94, - Суздаль, 1994 - с. 45.
23.Гоппе Г.Г., Беркин Г.С. Исследование пусковых режимов электроприводов мельниц-вентиляторов ТЭС // Межвузовский сборник Оптимизация режимов работы электроприводов, - Красноярск, КрГПУ, 1994 - с. 28-32.
24.Гоппе Г.Г., Боровский А.В. Система управления положением факела в топке котельного агрегата вихревого типа, издательство Видеоэнергодиагностика.
Москва-Иркутск - 32 с.
- 34 25.Гоппе Г.Г., Герасимов Д.О. О временных характеристиках одного класса объектов как звеньев автоматического управления // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1997 - с. 17-18.
26.Гоппе Г.Г. Особенности выбора электромеханического преобразователя с учетом графика нагрузки электропривода // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эффти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1998 - с.
23-25.
27.Гоппе Г.Г., Хуссейн Х. Математическая модель объемной производительности экструдера // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1998 - с. 31-32.
28.Гоппе Г.Г., Константинов Г.Г. Энергосберегающий электропривод для механизмов с широким изменением производительности вниз от номинальной // Энергосбережение № 4 - Ульяновск, УГТУ, 1998 - с. 73-75.
29.Гоппе Г.Г., Дунаев М.П., Павлов В.Е. Энергосберегающие технические решения при реализации физических моделей электромеханических систем в условиях учебных лабораторий // Вестник ИрГТУ № 2 - Иркутск, 1998 - с. 5560.
30.Гоппе Г.Г. Исследование временных характеристик транспортирования жидкости и газа по трубопроводам // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти прва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1999 - с. 32-34.
31.Гоппе Г.Г., Графов В.Ф. Стабилизация толщины пластмассовой изоляции токопроводящих жил секторной формы // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1999 - с. 3738.
32.Гоппе Г.Г., Герасимов Д.О. Математическая модель системы электрический преобразователь-двигатель-вентилятор-трубопровод, реализованная на ЭВМ // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1999 - с. 38-39.
33.Гоппе Г.Г. Исследование временных характеристик процессов транспортирования жидкостей и газов по трубопроводам при использовании для управления ресурсов электропривода // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эффти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 1998 - с.
39-41.
34.Гоппе Г.Г. Иркутская область - возможности энергосбережения при использовании ресурсов электропривода // Сборник материалов НТК Энергосбережение на рубеже веков, - Москва, 1999, издательство Русдем - с. 45-46.
35.Гоппе Г.Г. Энергосберегающий алгоритм управления электропривода при изменении нагрузки вниз от номинальной // Сб. матер. рег. НТК Повыш. эффти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2000 - с.
17-19.
36.Гоппе Г.Г., Герасимов Д.О. Математические модели систем транспортирования жидкостей и газов по трубопроводам при использовании в качестве энергетического звена электропривода // Труды III Международной (XIV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП 2001. - Нижний Новгород, НГТУ, 2001 - с. 160-161.
- 35 37.Гоппе Г.Г., Герасимов Д.О. Математические модели систем регулирования расходов жидкостей и газов в трубопроводах при использовании для управления ресурсов электропривода. Отчет по гранту Минобразования РФ.
Гос. регистр. ВНТИЦ № 02.200.108420. 2001 г. 61 с.
38.Гоппе Г.Г. Компенсация влияния нагрузки на выходную величину в разомкнутых системах электропривода // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар.
уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2002 - с. 71-75.
39.Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Алгоритмы и программы численных методов решения задач САУ на ПЭВМ. Учебное пособие с грифом УМО. - Иркутск:
изд-во ИрГТУ, 2001 - 152с.
40.Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Моделирование электроприводов на ПЭВМ. Учебное пособие с грифом УМО. - Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2001 - 268с.
41.Гоппе Г.Г., Лащенов Р.А. Исследование возможностей энергосбережения в городском электрическом транспорте // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар.
уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2002 - с. 103-105.
42.Гоппе Г.Г., Мелхем Белал. Энергосберегающий режим управления асинхронным электроприводом // Сборник научных трудов факультета кибернетики. Выпуск 5. - Иркутск, ИрГТУ, 2003 - с. 33-41.
43.Гоппе Г.Г., Хуссейн Хишам. Обеспечение инвариантности в управлении одним классом объектов // Сборник научных трудов факультета кибернетики. Выпуск 5. - Иркутск, ИрГТУ, 2003 - с. 42-48.
44.Гоппе Г.Г., Федорова З.А. Моделирование жестких динамических систем явным методом с переменным порядком точности // Сборник научных трудов факультета кибернетики. Выпуск 5. - Иркутск, ИрГТУ, 2003 - с. 49-59.
45.Гоппе Г.Г., Герасимов Д.О. Оценка энергетической эффективности управления турбомеханизмами на базе электропривода с АД и тиристорным регулятором напряжения // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти прва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2004 - с. 75-82.
46.Гоппе Г.Г. Энергосберегающий электропривод дутьевых вентиляторов и насосов ТЭС на базе двухскоростных АД // Труды IV Международной (XV Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития, часть II - Магнитогорск, 2004 - с. 225-227.
47.Гоппе Г.Г., Березовская Е.А. Оценка энергетических потерь в асинхронном двигателе при меняющейся нагрузке на основе уточненного расчета переменных // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти прва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2005 - с. 136141.
48.Гоппе Г.Г., Аль-Равашдех А.Я. Оценка пусковых энергетических потерь в электродвигателе постоянного тока с использованием уравнений динамики // Сборник материалов Всероссийской НТК с международным участием Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2005 - с. 175-181.
49.Гоппе Г.Г., Какорин А.А. Математическая модель толщины пластмассовой изоляции с вычислением объемной подачи на основе косвенных измерений // - 36 Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ.
энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2005 - с. 198-202.
50.Гоппе Г.Г., Алхимов Д.Н. Проверка на основе экспериментов с математической моделью потока жидкости в трубопроводе возможности оценки гидравлического удара и его возможной величины // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2006 - с. 20-23.
51.Алхимов Д.Н., Гоппе Г.Г. Математическая модель давления в диктующей точке простейшей гидравлической схемы при двух способах управления производительностью турбомеханизма // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар.
уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2007 - с. 111-118.
52.Гоппе Г.Г., Павлов В.Е., Пузаткин Р.А. Оценка энергозатрат при изменении производительности аппарата воздушного охлаждения применением регулируемого по частоте вращения электропривода // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2008 - с. 136-139.
53.Гоппе Г.Г., Павлов В.Е., Пузаткин Р.А. Определение энергоэффективности аппарата воздушного охлаждения при традиционных способах регулирования производительности // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш.
эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 20Ц с. 144-147.
54.Алхимов Д.Н., Гоппе Г.Г. Система управления температурой воды на тепловых пунктах с использованием математических моделей потоков жидкостей в трубопроводах // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2008 - с. 205209.
55.Алхимов Д.Н., Гоппе Г.Г. Система нейтрализации стоков сернокислотного производства при использовании для управления производительностью подачи аммиачной воды метода дросселирования // Сб. матер. Всеросс. НТК с междунар. уч-ем Повыш. эфф-ти пр-ва и использ. энергии в условиях Сибири, - Иркутск, ИрГТУ, 2009 - с. 97-101.
56.Гоппе Г.Г., Мухопад Ю.Ф. Методы и технические средства энерго- и ресурсосберегающего управления турбомеханизмами // Сборник трудов Информационные системы контроля и управления в промышленности и на транспорте. Моделирование систем управления. Выпуск 19. - Иркутск, ИрГУПС, 2009 - с. 105-128.
Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по техническим специальностям