Ортадан тепкіш сорап сипаттамалары. Сораптың сипаттамалары деп
негізгі жұмыстық параметрлер арасындағы тәуелділікті айтады, ал нақты
түрде: тегеурін мен беріліс арасындағы, тұтынылатын қуат пен беріліс
арасындағы, ПӘК мен беріліс, мүмкін болатын вакуум мен беріліс арасындағы
тәуелділіктер. Негізгі сипаттамаларын білу сораптарды әртүрлі режимдерде
анағұрлым ұтымды пайдалануға мүмкіндік береді.
Тегеурін мен сорап берілісінің арасындағы тәуелділікті тегеуріндік
сипаттама деп атайды. Теориялық тегеуріндік сипаттаманы Эйлер теңдеуінен
шығарады:
19
2
2
2
2
0
60
1
60
ctg
Q
b
n
g
n
D
Н
T
Т
(1.1)
.
Жұмыс дөңгелегі айналымының тұрақты саны кезінде ол координаталарда
T
Т
Q
f
Н
0
өзіндік түзу сызық түрінде сипатталады.
1.6 сурет – ОТС сипаттамасы
Жұмыс дөңгелегінде болатын прцесстер аса күрделі болады, сондықтан
нақты машиналардың тегеуріндік сипаттамалары теориялық түрінен өзгеше
болады және тек тәжірибелік жолмен ғана алынады. Ол айырмашылықтар
қалақшаның шеткі санынан, сораптың каналдарындағы шығындардан,
жұмыстық дөңгелектің кірісіндегі және шығысындағы шығындарынан
ағынның азаюымен байланысты. Тәжірибелік жолмен алынған ортатепкіш
сораптың тегеуріндік және басқа да сипаттамаларының жалпы түрі
көрсетілген.
1.3 Ортадан тепкіш сораптың жұмысын реттеу
Сорапты агрегаттардың жұмыс режимдерінің ерекше түрі өнімдерді
қайта айдау болып табылады, мысалы, суды берілген қысыммен және
шығындармен. Осы параметрлердің тұрақтылығын сақтау үшін немесе
олардың технологиялық талаптарға сәйкес өзгеруі және сыртқы факторларға
сәйкес өзгерулері үшін сораптық агрегаттардың жұмыс режимдерін реттеу
қажет. Мұндай реттеу түрін өзгеріс жолымен немесе құбыр желісі немесе
сораптар сипаттамаларымен іске асыруға болады. Бірінші жағдайда,
дроссельдеудің ең көп таралған түрі пайдаланылады, яғни жетектік
қозғалытқыштың тұрақты жылдамдығын сақтай отырып, қозғалтқыштың
тегеуріндік және реттелетін арматураның көмегімен сораптың жұмыс
режимдерін басқару болып табылады, ол гидравликалық реттеуіштердегі
айтарлықтай шығындарға алып келеді.
Сораптық агрегаттарды реттеуді реттелуші электр жетегінің көмегімен
сораптың жұмыс дөңгелегінің айналу жиілігін өзгерту арқылы іске асыруға
болады. Бұл реттеу әдісі кезінде, құбырдың ысырмасы толығымен ашық
қалады және сораптың барлық гидравликалық қуаты сұйықтықты құбыр
20
бойымен тасымалдауға жұмсалады, себебі, гидравликалық кедергісінің
ысырмасында қосымша шығындар жоқ деп есептелінеді.
Көрсетілген сорап қысымын және шығынын басқарудың екі әдісінің
қайсысы тиімді екенін қарастырамыз.
Зерттеулер нәтижесі.
«Электр жетегі-сорап-құбыр желісі» жүйесінің қуаттар балансы
құраушысын бағалауды жүргіземіз.
Құбыр желісінің гидравликалық сипаттамасы келесі теңдеумен
өрнектеледі:
2
ZQ
H
Н
C
(1.2)
Мұндағы Н
с
– құбыр желісінің басы мен соңындағы деңгейлердің әртүрлі-
лігіне тәуелді, статикалық тегеурін;
Z – құбыр желісінің гидравликалық кедергісі;
Q – өнімнің шығыны (су, ауа, газ, т.с.с.).
Ортадан тепкіш сораптың (ОС) тегеуріндік сипаттамасын келесі түрде
көрсетуге болады:
2
0
Q
К
H
Н
Ц
ЦН
,
(1.3)
мұндағы Н
0
– ысырманың «жабық» жағдайындағы сорап тегеуріні (Q = 0);
К
ц
– сораптың паспорттық сипаттамасымен онықталатын коэф-
фициент.
Егер сорап құбыр желісімен («ашық ысырма») жұмыс істейтін болса,
жүйенің гидравликалық параметрлері стационарлы режимде ОС 1 және құбыр
желісі 2 екеуінің тегеуріндік сипаттамаларының қиылысу нүктесімен
анықталады (1.7 сурет. А нүктесі).
1.7 сурет – ОТC дроссерленген реттелу:
1 – Z
гр
=0; 2 - Z
гр
=1; 3 - Z
гр
=3
21
1.8 сурет – Сорғы ағынының негізгі сипаттамасы бойынша реттегіш
шығынның дроссерінің өзгеруі:
1 - Z
гр
; 2 - ∆Н
гр
; 3 - ∆Р
гр
Жалпы, тегеуіріннің берілген мәндері үшін және сорғының шығысына
гидравликалық реттегіш орнатылып, мұнда қуатын жоғалтады
∆Р
гр
=∆Н
гр
*Q
(1.4)
Мұндағы,∆Н
гр
– реттегіштегі тегеуіріннің өзгеруі. (1.2) және (1.3)
салыстырмалы бірлік теңдеуі келесі түрді береді:
Н=Н
0
(ω
2
– C
H
Q
2
) ,
(1.5)
H=H
c
+ZQ
2
,
(1.6)
мұндағы ω – бұрыштық айналу жылдамдығы, с.б.: С
Н
=1-(1/Н
0
).
Бірлескен шешім теңдеуі (1.3) төмендегідей:
√
(1.7)
(1.8)
Құбырсымның шығысындағы гидравликалық қуат
маг
маг
маг
√
(1.9)
(1.7-1.8) теңдеуден, сорғының берілген сипаттасын және құбырсымды
жабдықтауды, қысымды реттегішті, гидравликалық кедергінің өзгеруі Z
магистралының шығысында немесе ω сорғының жұмыс дөңгелегінің айналу
жиілігін көруге болады.
Бірінші жағдай үшін ω=1. Сорғының шығысына Z
гр
реттегіштің
қосымша гидравликалық кедергісі енгізіледі. Осылайша құбырсымның
сипаттасы өзгеріледі және жүйе В нүктесінде (1.7 сурет) жаңа Н и Q
мәндерінде жұмыс жасайды. Сорғының шығысындағы жалпы кедергі
Z=Z
маг
+Z
гр
(1.10)
Мұндағы, Z
маг
және Z
гр
– магистрал және суреттегіш кедергі.
Реттегіштің гидравликалық кедергісі Q өнімділігін қамтамасыз ету үшін
қажет:
гр
)
(1.11)
22
1.9 сурет – Дроссердің реттеу шығыны бойынша, қуат шығынының әртүрлі
статикалық Н тегеуірін үшін:
1 - Н
с
= 0 ; 2 - Н
с
= 0.2;3–Н
с
=0.4
Суреттегіште тегеуірін өлшемге өзгереді
гр
)
(1.12)
ал шығын қуатқа тұраталады
∆P
гр
=∆HQ=(H
0
-H
c
)Q – H
0
Q
3
(1.13)
1.8 суретте келтірілген есептеулердің нәтижесі, гидрореттеушінің
кедергісін Z
гр
Q шығынымен және оған сәйкес келетін ∆Н гр тегеурін өзгерісі
мен ∆Р
гр
қуат шығынына тәуелді түрде өзгеретіндігін көрсетеді.
1.9 суретте тегеуріндік агрегаттың дроссельдеу әдісіндегі шығынын
реттеу кезіндегі қуаттардың қатынасы көрсетілген. Көрініп тұрғандай, қуат
шығыны ∆P
гр
Н
с
шамасына тәуелді және тұтынылтатын қуаттың 50%-на жете
алады (Н
с
=0, Н
0
=1,3 тең болған кезінде). Гидрореттеушідегі ∆P
гр
қуат
шығындарының қатыстық мәндері Н шамасын көбейткен кезде азаяды.
Онымен қоса, шығындардың максимум мәні Q аз мәндер аймағына сығылады,
яғни белсенді реттеу берілісінің аймағынан шығарылады. Ысырмадағы қуат
шығынының пайда болуынан бөлек, А нүктесінен В нүктесіндегі жұмысқа
ауысу кезінде (1.7 сурет) сораптық агрегаттың өзінің ПӘК азаяды. Сораптағы
қуат шығындары әртүрлі типтегі сұйықтықтардың ағып кетуінен, сорап
арқылы судың өтуі кезіндегі гидравликалық кедергілерден өтуінен,
мойынтіректегі үйкеліс әсерінен, тығыздалудан, сорап дискісінің дөңгелегінің
сұйықтыққа үйкелісуі әсерінен, және т.с.с. пайда болады.
Жиілікті-реттелетін жетек – асинхронды (немесе синхронды)
электрқозғалтқыш
роторының
айналу
жиілігін
басқару
жүйесі.
Электрқозғалтқыш пен жиілікті түрлендіргіштен тұрады. Жиіліктік
түрлендіргіш (жиілік түрлендіргіші) – бұл өндірістік жиіліктегі айнымалы
токты тұрақты токқа түрлендіретін түзеткіштен (тұрақты ток көпірінен), және
тұрақты токты қажетті жиілік пен амплитудадағы айнымалы токқа
түрлендіруші инвентордан (түрлендіргіш) (кейде ЕИМ) тұратын құрылғы
болып саналады. Шығыстық тиристорлар (GTO) немесе транзисторлар IGBT
электр қозғалтқышын қоректендіруге қажетті токпен қамтамасыз етеді.
Түрлендіргіштің аасқын жүктемесін болырмау үшін фидердің үлкен ұзындығы
23
кезінде түрлендіргіш пен фидер арасында дроссельдер қояды, ал
электромагниттік тосқауылдарды азайту үшін — EMC-фильтр орнатады.
Скалярлы басқару кезінде қозғалтқыш фазаларының гармоникалық тогы
пайда болады. Векторлық басқару – синхронды және асинхронды
қозғалтқыштарды басқару әдісі, ол тек фазаның гармоникалық тогын
(кернеуін) тудыратын ғана емес, сондай-ақ ротордың магниттік ағынын
(қозғалтқыш білігіндегі момент) басқарумен де қамтамасыз етеді.
Векторлық басқару – басқару көлемін, реттеу дәлдігін айтарлықтай
арттыруға, электр жетегінің тез әсер етін жоғарылатуға мүмкіндік береді. Бұл
әдіс қозғалтқыштың айналушы моментін басқарумен қамтамасыз етеді.
Айналушы момент қоздырушы магниттік өрісті туғызатын статор
тогымен анықталады. Осыған байланысты, моментті басқару кезінде токтың
амплитудасын ғана емес статор тогының фазасын да, яғни ток векторын
өзгерту керек. Осыған байланысты «векторлық басқару» термині негізделген.
Ток векторын басқару үшін, ал оған сәйкес, айналушы роторға қатысты
магниттік ағынның жағдайын басқару үшін, әртүрлі уақыт мезетіндегі
ротордың орналасу жағдайын дәл білу керек. Тапсырма ротордың орналасу
жағдайының шығарушы тетігінің көмегімен, немесе қозғалтқыштың басқа да
параметрлерін есептеу арқылы ротордың орналасу жағдайын анықтаумен
шешіледі. Осы параметрлер негізінде статорлы орамдардың кернеулері мен
токтары пайдаланылады.
Өте қымбат емес болып кері байланыс жылдамдығының тетігінсіз,
векторлы басқарылатын жиілікті реттелетін электр жетегі ссаналады, алайда,
бұл кездегі векторлық басқару үлкен көлемді және жиілікті түрлендіргіштен
есептелердің жоғарғы жылдамдығын талап етеді.
Онымен қоса, жылдамдық бойынша кері байланысы жоқ жиілікті
реттелетін электр жетегінің жұмысының айналу жылдамдығының аздаған,
нөлге жақын мәнінде моментті басқару мүмкін емес.
Жылдамдықтың кері байланысы бар тетікпен векторлық басқару реттеу
көлемінің аралығын 1:1000 және одан жоғары болуымен, жылдамдық
бойынша реттеу дәлдігін – пайыздың жүзден бір бөлігімен, момент бойынша
дәлдік – пайыз бірлігімен қамтамасыз етеді.
Скалярлы басқару кезінде белгілі заң бойынша келтірілген қозғалтқыш
кернеуінің амплитудасы мен жиілігін өзгертеді. Қоректік кернеу көзінің
жиілігі есептік 25 максималды мәнінен және қозғалтқыштың қосқыш
моментінен, ПӘК, қуат коэффициентінен ауытқушылықтарға алып келеді.
Сондықтан қозғалтқыштың қажетті жұмыстық сипаттамасын сақтау үшін
жиілігінің өзгеруімен қатар сәйкесінше бір уақытта оның амплитудасы мен
кернеуінде өзгерту қажет.
Скалярлы басқару кезінде сәйкес келетін жиіліктің түрлендіргіштері
көбінесе біліктің кедергі моменті қозғалтқыштың максималды моментіне
тұрақты қатынасын сақтайды. Демек, амплитуданың жиілігі өзгергенде,
қозғалтқыштың максималды моменті мен ағымдағы жүктеме моментінің
қатынасы өзгеріссіз болып қалуы арқылы кернеу өзгереді. Бұл қатынас
24
қозғалтқыштың жүктемелік қабілеті деп аталады. Жүктемелік қабілетінің
тұрақтылығында қуаттың номиналды коэффициенті және қозғалтқыштың
п.ә.к. жиіліктің барлық реттелетін диапазонында өзгеріссіз болады.
Максималды айналу моментінің кернеуі мен жиілігінің тәуелділігін
пайдаланып, кез келген түрдегі жүктеменің U мен f графигін тұрғызуға
болады.
Скалярлық әдістің маңызды артықшылығы электрқозғалтқыштарын
топтық түрде бір уақытта басқару мүмкіндігі болып табылады. Скалаярлық
басқару көптеген іс-тәжірибелік жағдайлар үшін жиіліктік реттелетін электр
жетегі мен қозғалтқыштың айналу жиілігінің реттелу аралығы 1:40 дейін
болса жеткілікті болып саналады.
Айнымалы жетектің жиілігін (VFD) векторлы датчиктермен басқаруы,
қозғалтқыштың шығарылу өнімділігін жақсартатын басқару стратегиясы
болып табылады. Ол қалай жұмыс істейді?
Айнымалы жиіліктің векторымен басқарылатын жетектің датчигі (VFD)
жиілікті – басқарылатын жетектің (VFD) басқарылу есебінен қозғалтқыштың
өнімділігін арттырады, және қозғалтқыштың математикалық сипаттамасымен
және пайдалану шартымен анықталады. Жұмыстың шарты оның элетрлік
параметрлерінің өзгеруімен бағаланады. Бақылау векторының датчигін
«датчиктер»деп атайды, себебі векторлық бақылаудың жиілікті-реттелетін
электр жетіегінің кері байланыс датчигінен (VFD) ажырату үшін, кері
байланысы бар датчик қозғалтқыштың өнімділігін жиілікті-реттелетін
жетектің (VFD әсерінен оңтайландырады, оның негізіндегі қорытынды
біліктің айналу жылдамдығы мен энкодерден кері байланыс пайда болады.
Жетектің жиілікті - басқарылуы (VFD), машинаның әр түрлі қажет
ететін жылдамдықты басқару тәуелділігін жасауы міндетті емес. Оның негізгі
функциясына, жылдамдықтың қолмен берілген командасын немесе
қондырғымен басқарылатын кейбір бақыланатын жылдамдықтың командасын
алу болып табылады. Айнымалы ток (VFD, VSD) өзінің мүмкіншілік шегінде
айнымалы моментке тәуелсіз жарғыдағы жұмыс жылдамдығын сақтауын
қажет етеді.
Көптеген жетектің жиілікті – басқарылуында (VFD) басқарудың
енгізілген функциялары бар, олар қысымның кері байланыс сигналының
әсерінде желдеткіштің айналу жылдамдығын реттеу үшін ауаөткізгіште ауа
қысымын бақылау үшін негізделген. Жүктелу және басқада мәселелердің
қалай әрекеттесуін анықтау үшін барлық ППЧ 26 жеделдету, әлсірету, өзгерту,
түзету түрлеріне ие. Негізінен барлық ППЧ түрлері, қозғалтқыш дискісінің
тұрақты тогы және айналу жылдамғын реттеудің (ЗАС) басқада түрлері осы
негізде жасалынады. Олардың бірнеше ерекшеліктері бар, әртүрлі
жағдайларда қаншалықты жақсы жұмыс істейді және жалпы нормадан
ауытқыған пайдалану шарттарымен қандай жұмысы бар екенін анықтайды.
Электр жетегін басқару жүйесі ретінде, ЖРЖ қолданудың
артықшылықтары:
- реттеудің жоғарғы дәлдігі;
25
-
ауыспалы жүктеме кезінде электр энергиясын үнемдеу (яғни, электр
қозғалтқышының толық емес жүктемемен жұмыс істеуі);
-
максималды мәнге тең қосқыш момент;
-
өнеркәсіптік торап арқылы жетектің өшірілген диагностикасның мүмк-
індігі;
-
кірістік және шығыстық тізбектер үшін фазалар құлауын тану;
-
мотосағаттарды есептеу;
-
қондырғының жоғарылатылған қоры;
- реттеуші қақпақшаның болмауынан құбыр желісінің гидравликалық
кедергісінің азаюы:
- қозғалтқыштың бірқалыпты қосылуы оның шығындарын азайтады;
- ЖРЖ ережеге сәйкес, өзінің құрамына ПИД-реттеушіні қосады және
реттелетін шаманың (мысалы, қысым) берілісіне тікелей қосыла алады;
- басқарылатын тежелу және тораптық кернеу кезіндегі автоматтық қай-
та іске қосылу;
-
айналмалы электр қозғалтқышының ұсталуы;
-
жүктемені өзгерту кезіндегі айналу жылдамдығын тұрақтандыру;
- электр қозғалтқышы акустикалық шуылының айтарлықтай төмендеуі
(«Мягкая ШИМ» функциясын пайдалану кезінде);
-
электр қозғалтқышы қызуын оңтайландырудан қосымша электр энер-
гиясын үнемдеу;
-
өзі арқылы автоматты ажыратқыштың орнын басуға мүмкіндік береді.
ЖРЖ қолданудың кемшіліктері:
-
ЖРЖ көптеген үлгіліері тосқауыл көзі болып табылады;
-
жоғарғы қуатты ЖРЖ үшін салыстырмалы жоғарғы баға (өтелімділігі
1-2 жыл минимум);
Реттелетін жетекті қолдана отырып, ОТС жұмыс дөңгелегінің айналу
жылдамдығын тікелей басқаруға болады және сол арқылы дроссельдеуші
арматураны пайдаланбай-ақ тегеурін мен щығынның қажетті мәндерімен
қамтамасыздандыруға болады. Соңғы аталғаны тек қосымша мақсаттарда ғана
құрылады және айдау процессі кезінде толықтай ашық болады, ол тораптың
гидравликалық кедергісін азайтады. Айналу жиілігін өзгерте отырып және
шығысындағы толығымен ашық ысырмаға (Z=1) берілісті реттеу үшін және
теңдеулерінің келесі түрін қабылдайды:
√
,
(1.14)
,
(1.15)
маг
).
(1.16)
Бұл жағдайда, шығынның азаюы сорап арқылы пайда болған,
тегеуріннің азаюы есебінен болады (1.10 сурет, бұл кезде гидрореттеуіштегі
26
қосымша қуат шығындары ескерілмейді және берілістің кез келген мәнінде
Р
ЦН
= Р
маг.
Сораптың жұмыс дөңгелегінің айналу жиілігін ω реттеу кезінде және
статикалық тіректің шамасын Н
с
ескермеген кезінде көрсетілген параметрлер
гидравликалық ұқсастық заңына сәйкес өзгереді, олар әдебиеттен алынған: Q
= ω, Н = ω
2
. Р = ω
3
(в о.е).
ОТС жиіліктік реттелуі кезіндегі қуатты есептеу
нәтижелері (Н
с
=0, Н
0
= 1,3) 1.11 суретте келтірілген.
Сорап білігінің қуатын есептеу кезінде сораптың бұрынырақ алынған
ПӘК қисығы пайдаланылды. Айта кетерлік жайт, сораптың ПӘК ω көбеюі
кезінде біраз өседі, себебі, қуатқа пропорционалды түрде тек сораптың
гидравликалық шығындары мен дисктік үйкеліс кезіндегі шығындар ғана
өзгереді.
1.10 сурет – ОТС берілісін жұмыстық дөңгелектің айналу жиілігін өзгерту
арқылы реттеу;
1 – магистрал сипаттамасы; характеристика магистрали; 2,3,4 – ОТС ω
реттеу кезіндегі сипаттамасы.
1.11 сурет – ОТС Q шығынын реттеу кезіндегі қуат:
1 – ОТС шығысындағы
гидравликалық қуат; 2 – айналу жиілігін реттеу кезіндегі ОТС білігіндегі механикалық
қуат; 3 – дроссельдік реттеу кезіндегі ОТС білігінің механикалық қуаты;
Мойынтіректердегі, тығыздамалардағы үйкелістің шығын құраушылары
сораптың қуатына пропорционалды түрде өзгермейді. Сораптардың реттелетін
электр жетегінің айтарлықтай артықшылығы келесіде көрсетілген. ОТС электр
жетігі жүйенің қажетті тегеурінін сақтау кезіндегі болатын максималды
мүмкін шығындармен қамтамасыз ету үшін қажет. Құрылғының шығысында
27
соңына қарай оперативтік арматура арқылы қажетті мәнге дейін
төмендетілетін қысым (кейде жүйе үшін номиналды деп саналатын мәннен
асып кетеді) пайда болады. Жұмыстық дөңгелектің айналу жиілігін өзгерте
отырып сораптың қысымын төмендету жүктемені азайтуға және агрегат
бөліктерінің қызмет көрсету уақытын жоғарылатуға және ол жердегі істен
шығуды азайтады.
Заманауи автоматтандырылған ортадан тепкіш электр жетегі принциптік
қиындықтарсыз автоматты басқару жүйесіне кез келген қиындықтағы
процесспен қосыла алады. Қозғалтқыш білігінен сораппен тұтынылатын қуат
мәндерін салыстыру, ОТС-тан реттелуші жетекке айтарлықтай маңызды
экономикалық әсер етуән байқауға болады. Есептеу Н0 = 1.3 үшін де қатыстық
брліктерде жүргізілгендіктен, ол көптеген сораптың құлау параметрлеріне
сәйкес келеді, жоғарыда алынған тәуелділіктер арқылы біз нақты құбыр
желісі арқылы жұмыс істейтін режим үшін көрсетілген тиімділікті бағалай
аламыз. .
Барлық келтірілген дәлелдер сораптардың реттелетін жетектерін барлық
салалардағы сорап агрегаттарын пайдаланатын энергия және ресурс
үнемдеудегі маңызды құрал ретінде қарастыруға мүмкіндік береді. Тұрақты
жылдамдықпен жұмыс режимдерін талдау энергияның артық шығындалуы
көп болатындығын және осы шешімдердің экономикалық түрде тиімді
еместігін айқын көрсетеді. Реттелмейтін электр жетегінен реттелуші
арматурасы бар реттелетін электр жетегіне ауысу сорапты агрегаттарды
дамытудың негізгі бағыты болып саналады, себебі бұл кезде технологиялық
процесстердің сапасы жоғарылайды, сондай-ақ электр нергиясы 30%-ға
дейін үнемделеді.
Құбыр желілік жүйелердегі ағындық басқаруға арналған талаптар
әртүрлі болып өзгеруде, себебі құбыр желілік жүйелердің өздері күрдленуде
және автоматтандырылуда. ОТС автоматтандырылған электр жетегін
технологиялық процесстің жалпы автоматтандырылған жүйесіне қосу
дроссельденген жүйелерге қарағанда, айтарлықтай нақтырақ және жеңілірек
болып келеді. Сораптық агрегаттардың реттелетін автоматтандырылған электр
жетеегіне ауысуы маңызды экономикалық міндет деп қарастыруға болады,
оның шешімі айтарлықтай экономикалық тиімділікті алуға мүмкіндік береді.
Достарыңызбен бөлісу: |