Литература
1.
Калугин Н.Г. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций
38
УДК 622.28-83.001.4 Каракулин М.Л.(Караганда, КарГТУ)
Лапина Л.М.(Караганда, КарГТУ)
Дайч Л.И. (Караганда, КарГТУ)
Лапин И.Д. (Караганда, КарГТУ)
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ АППАРАТУРЫ «ИМПУЛЬС»
В Карагандинском Государственном техническом университете
длительное время проводятся исследоавания в области тягового
электропривода постоянного тока. Одним из результатов этих
исследований
является
разработка
аппаратуры
«ИМПУЛЬС»
предназначенной
для
управления
тяговыми
электродвигателями
электрифицированного транспорта (электровозы, тромваи, троллейбусы)
работающими от контактной сети постоянного тока.
Вначале был разработрн первый вариант этой аппаратуры
«ИМПУЛЬС-1», предназначенный для использования на всех типах
рудничных контактных электровозов работающих от контактной сети
постоянного тока с номинальным напряжением 250 В, которые
эксплуатировались практически на всех рудниках бывшего Советского
Союза. Аппаратура «ИМПУЛЬС-1» была смонтирована на электровозах
К10 и К14 и прошла успешные испытания в подземных условиях рудников
Лениногорского полиметаллического комбината и рекомендована для
промышленного внедрения.
Затем была создан второй (более мощный) вариант «ИМПУЛЬС-3-600»
работающий от контактной сети постоянного тока с номинальным
напряжением 550В, предназначенный для управления электровозами типа
EL-13 (производства ФРГ), которые используются в Казахстане, для
откатки руды в подземных условиях рудников Жезказгана. Аппаратура
«ИМПУЛЬС-3-600» была смонтирована на электровозе EL-13, принята
специальной
комиссией
Министерства цветной
металлургии и
рекомендована в опытно-промышленную эксплуатацию. Электровоз
снабженный аппаратурой «ИМПУЛЬС-3-600» эксплуатировался в течении
двух лет на горизонте 180 метров Восточно-Жезказганского рудника и
показал высокую надежность и безотказность в работе. Министерством
цветной металлургии СССР была принята специальная программа по
переводу всех электровозов Жезказганского металлургического комбината
на управление с помощью аппаратуры «ИМПУЛЬС-3-600». Изготовление
первых 50 комплектов аппаратуры «ИМПУЛЬС-3-600» было поручено
предприятию Центроэнергоцветмет. Была подготовлена вся техническая
документация необходимая для выпуска аппаратуры «ИМПУЛЬС-3-600» и
изготовлен первый головной образец аппаратуры «ИМПУЛЬС-3-600»,
который успешно эксплуатировался в подземных условиях рудника
Жезказгана. К сожалению начавшая «перестройка» в стране и приватизация
39
Жезказганского металлургического комбината остановили процесс
внедрения аппаратуры «ИМПУЛЬС-3-600».
В дальнейшем в Карагандинском Государственном техническом
университете продолжалась работа над расширением области применения
аппаратуры «ИМПУЛЬС». Были разработаны две модификации аппаратуры
«ИМПУЛЬС-3-600»
для
использования
ее
на
городском
электрифицированном транспорте – одна для управления трамваем, –
другая для управления троллейбусом. Аппаратура «ИМПУЛЬС-3-600»
была смонтирована на трамвае и прошла успешную эксплуатацию в
трамвайном парке города Караганды. К сожалению, из-за недостатка в
финансировании эти работы были приостановлены на уровне опытно-
промышленной эксплуатации.
Кроме того, разрабатывался вариант системы «ИМПУЛЬС-1500» для
управления электровозами промышленного транспорта, работающими от
контактной сети постоянного тока с номинальным напряжением 1500 В.
Вцелом аппаратура «ИМПУЛЬС» предназначена для модернизации
систем управления режимом хода трамваев, троллейбусов и электровозов
промышленного транспорта, снабжаемых заводами – изготовителями
контактно – реостатными системами управлениями, которые до сих пор
эксплуатируются и выпускаются промышленностью.
Модернизация заключается в замене контактно – реостатной системы
управления режимом хода тяговых электродвигателей (одного или
нескольких) на тиристорно – импульсную с плавным регулированием
значения, подаваемого на них напряжения. Для управления режимом
электродинамического торможения, используется заводская контактно-
реостатная система управления, в которой заменяется пуско-тормозной
реостат на менее мощный, так как мощность, выделяемая в нем в режиме
торможения в 3-4 раза меньше, чем в режиме хода.
Водителя (или машиниста) не нужно переучивать, поскольку процедура
управления транспортным средством не изменяется, так как для управления
используется заводской контроллер, который подвергается небольшой
модернизации – у него демонтируют силовые контакты, которые
использовались для управления тяговыми электродвигателями в режиме
хода (для изменения пускового реостата, переключения тяговых двигателей
с последовательного на параллельное соединение). На освободившемся
пространстве контроллера устанавливается регулятор-переключатель (РП),
вал которого приводится в действие от главного вала контроллера через
зубчатую передачу. Посредством регулятор-переключателя осуществляется
управление режимом работы тиристорно – импульсного регулятора
системы «ИМПУЛЬС».
Все разновидности аппаратуры системы «Импульс» базировались на
основе импульсного регулятора напряжения, упрощенная силовая схема
которого представлена на рисунке 1.
40
Рисунок 1
Выбор этого типа силовой схемы был обоснован двумя факторами:
– схема может обеспечить любой ток нагрузки без применения
параллельного включения силовых тиристоров;
– схема обеспечивает расширенный диапазон регулирования
напряжения на тяговых электродвигателях за счет работы в двух режимах:
режиме дозированной передачи энергии, используемом для регулирования
малых скоростей движения, при котором происходит поочередное
отпирание диагональных пар коммутирующих тиристоров V1, V6 и V2,
V5;
режиме
частотно-широтной
модуляции
используемом
для
регулирования больших скоростей и мощностей при котором еще и
поочередно отпираются рабочие тиристоры V3 и V4.
Устойчивая
работа
тиристорно–импульсного
регулятора,
недопустимость срывов коммутации силовой схемы достигается
использованием адаптивного принципа построения системы управления
силовой схемой [1,2,3]. Для повышения надежности работы все основные
узлы системы управления были выполнены на диодных переключающих
элементах [4].
Литература
1.Каракулин М.Л., Лапина Л.М., Дайч Л.И., Каракулин Е.М. Ана-
лиз коммутационной устойчивости тягового тиристорного электропри-
вода // Приводная техника. 2011. № 2. С. 19-22.
2.Каракулин М.Л. Адаптивные импульсные регуляторы для руднич-ных
контактных электровозов // Горный журнал, 1984, №2, с. 56-57.
3.Патент SU 1056412 А Электропривод постоянного тока Адамович
Ю.Ф., Бойчевский В.И., Каракулин М.Л., Карманов С.Г. Опубликовано
23.11.1983.
4. Патент SU 961122 Устройство для задержки импульсов. Адамович
Ю.Ф.. Каракулин М.Л. Опубликовано 23.09.1982.
41
УДК 621.314: 683.97
Кучин В.Н. (Караганда, КарГТУ)
Юрченко В.В. (Караганда, КарГТУ)
Калинин А.А. (Караганда, КарГТУ)
ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫХ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ
НАГРЕВАТЕЛЕЙ НА БАЗЕ КАРГТУ
Наиболее результативным и многообещающим по масштабам
использования ожидаемых результатов в реальной экономике Казахстана
является направления нетрадиционной энергетики, в которых исследуются
физические процессы извлечения внутренней энергии из жидких сред
внешними
силовыми
полями
и
разрабатываются
эффективные
энергетические технологии. Практически это направление связано с
конструированием, исследованием и изготовлением гидродинамических
нагревателей (ГДН), в которых внутренняя энергия извлекается из жидкой
среды в процессе механоактивации с помощью механического силового
поля, создаваемого насосом с электрическим приводом [1-3].
Научные исследования в вышеотмеченном направлении привели к
изобретениям «Гидродинамический нагреватель», «Теплогенератор
механоактиваторный» и др. [4, 5], которые стали единственными в
Казахстане патентно-защищенными техническими решениями для
реализации задач производства и использования тепловой энергии в
техногенных системах разнообразной функциональности на основе
принципов выделения внутренней энергии при вихревом движении жидких
сред. Данное изобретение в 2013 году было признано Всемирной
организацией интеллектуальной собственности лучшим изобретением года
и области альтернативных источников энергии, и авторам была вручена
медаль и выдан сертификат.
В рамках выполнения работ по грантовому финансированию научных
исследований, которые коррелируют с проводимой Карагандинским
государственным
техническим
университетом
(КарГТУ)
новой
инновационной научной политикой, коллективом авторов на учебно-
производственной базе КарГТУ была налажена организация опытно-
промышленного производства по изготовлению экологически чистых
гидродинамических
нагревателей
жидких
сред.
Изготовленные
демонстрационные образцы ГДН различной мощности (рисунок 1) прошли
два этапа отборочного конкурса экспонатов для участия в Международной
специализированной выставке ЭКСПО 2017 и приняты экспертной
комиссией при Министерстве Энергетики РК.
После проведения анализа теоретических и экспериментальных
исследований в области изготовления и использования гидродинамических
42
нагревателей
была
разработана
проектно-конструкторская
и
производственно-технологическая документация. На ее основе произведено
изготовление, монтаж и наладка механического оборудования, систем
электроснабжения, автоматического управления и сигнализации для серии
гидродинамических нагревателей различной мощности. В частности была
изготовлена опытно-промышленная установка ГДН-22 с использованием
насоса фирмы Grundfos (Германия) мощностью 22 кВт, которая была
подключена к системам водо- и теплоснабжения, а также силовым линиям
электроснабжения и автоматизированного управления для проведения
стендовых опытно-промышленных исследований.
ГДН
-15
ГДН
-10
ГДН
-5
Рисунок 1 – Демонстрационные образцы ГДН различной мощности
Конструктивные узлы ГДН должны обеспечивать вихревое движение
рабочей жидкости в кавитационной трубе с формированием непрерывного
кавитационного процесса в ее объеме, циркуляцию рабочей жидкости в
замкнутом теплогенерирующем контуре, что в совокупности и ведет к
выделению из рабочей жидкости внутренней энергии в форме тепла.
Проведены испытания гидродинамических установок ГДН10,
ГДН18.5, ГДН22 и ГДН5. В ходе которых была проверена конструкция и на
основе снятых экспериментальных данных рассчитаны тепловые мощности
установок.
43
Главной целевой функцией при исследовании физического механизма
действия ГДН при фиксированном типе циркуляционного насоса и
мощности его электропривода является тепловая мощность:
?????? = 1,163 ∙ ?????? ∙ ?????? ∙ (??????
кон
− ??????
нач
) , Вт,
где 1,1163 – коэффициент преобразования размерности теплового потока из
ккал/ч в Вт;
V
– объем рабочей жидкости (вода) в контуре установки;
= 990,25 кг/м
3
плотность воды для 45
С;
t
кон
, t
нач
– соответственно, температура рабочей жидкости в конце и
начале интервала измерения в эксперименте,
С.
Так для установок ГДН18.5, ГДН22 получены следующие
соответствующие результаты:
– генерируемая тепловая мощность в час: 15038,67 Вт и 18926 Вт.
– коэффициент установки, по отношений к общему КПД двигателя и
насоса: 1,16 и 1,129.
Полученные результаты позволят обоснованно подойти к созданию
конструктивных элементов гидродинамических нагревателей с трубным
реактором, расчету основных узлов, установить критерии подобия этих
тепловых машин и определить область их промышленного использования с
учетом региональных климатических, технико-экономических, социальных
и экологических особенностей.
Список использованных источников
1. Пат. РФ № 2045715, МПК F25B29/00. Теплогенератор для нагрева
жидкости [Текст] / Потапов Ю.С.; патентообладатель Потапов Ю.С. (RU) -
№ 93021742/06; заявл. 26.04.1993; опубл. 10.10.1995.
2. Меркулов А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. –
Самара: Оптима, 1997. 348 с.
3. Фурмаков Е.Ф. Могут ли гидродинамические теплогенераторы
работать сверхэффективно? / Фурмаков Е.Ф.//В сб. «Проблемы
исследования вселенной»: С.-Пб. 2004. – 21 с.
4. Патент № 6900 РК KZ B. Гидродинамический нагреватель [Текст] /
Карасев Н.И. Кучин В.Н., Окрут И.И. Бюл.№10, 2002.
5. Патент № 30705 Республика Казахстан МПК F24H 1/10, F24J 3/00,
F24H 7/00, F24D 3/02. Теплогенератор механоактиваторный [Текст] / Кучин
В.Н. (KZ); Бектурганов Н.С. (KZ); Исаев В.Л. (KZ); Калинин А.А. (KZ);
Юрченко В.В. (KZ) – № 2014/1278.1; заявл. 03.10.2014; опубл. 15.12.2015,
бюл. № 12(I) – 2015.
44
УДК 622.272.б. Қабдысамат Ә.Қ (Караганда, КарГТУ)
МОДЕРНИЗАЦИЯ НЕЧЕТНОЙ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ
СОРТИРОВОЧНОЙ ГОРКИ НА СТАНЦИИ «КАРАГАНДА-
СОРТИРОВОЧНАЯ» С ПРИМЕНЕНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ
ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Одним из основных звеньев транспортной системы Республики
Казахстан является железнодорожный транспорт, где зарождается и
погашается основная масса вагонопотоков. Поэтому четкость и
слаженность его работы предопределяет технологический ритм основного
производства и создает необходимые предпосылки для устойчивой работы
магистрального транспорта и единой транспортной системы Республики
Казахстан
Сортировочные станции - главные опорные пункты в организации
вагонопотоков на сети железных дорог. Несмотря на малочисленность, они
во многом определяют выполнение плана перевозок. Размещены
сортировочные станции в районах массового зарождения и погашения
вагонопотоков обычно в крупных узлах. Крупные промышленные центры
обычно получают значительное количество грузов, имеют сложную
корреспонденцию вагонопотоков. Поэтому в узлах, обслуживающих эти
центры, сооружают сортировочные станции. Основными элементами СГ
являются надвижная часть, перевальная, спускная часть и подгорочный
(сортировочный) парк. Прибывающие поезда принимаются в парке ПП.
Каждый состав после технологической обработки и прицепки маневрового
локомотива к «хвосту» надвигается на горб горки, наивысшую точку
которой называют вершиной горки, где он расцепляется на отдельные
группы вагонов (отцепы). Отсюда начинается автономное скатывание
расцепленных вагонов под действием собственной тяжести по спускной
части горки на определенные пути СП. Надвижная часть горки
предназначена для перемещения вагонов к вершине горки из ПП и
подготовки их к свободному скатыванию. На надвижной части
размещаются пути соединения ПП с горочной горловиной длиной, как
правило, 200– 600 м и часть ПП, примыкающая к горке. На спускной части
горки располагают тормозные позиции (ТП), на которых осуществляется
торможение скатывающихся отцепов. Чтобы спускная часть горки
выполняла свои функции, ей придается определенный профиль. В профиле
спускной части выделяют две самостоятельные зоны. Назначение этих зон
состоит в обеспечении требуемых интервалов между отцепами на всем
протяжении оставшейся спускной части горки. Первая тормозная позиция
(IТП) осуществляет интервальное регулирование, вторая (IIТП) –
интервально-прицельное регулирование на спускной части горки, а третья
45
(IIIТП) – только прицельное регулирование скорости движения отцепов на
сортировочных путях. Автоматизация может накладываться на
сортировочную горку существующей конструкции только в том случае,
если параметры отдельных элементов ее профиля и плана, полученные на
основе тщательного метрологического обследования, соответствуют
требованиям действующих нормативных документов по проектированию
сортировочных устройств. Современный комплекс устройств механизации
и автоматизации сортировочных горок включает в себя горочную
автоматическую централизацию (ГАЦ), обеспечивающую перевод стрелок
по маршруту скатывания отцепов; систему автоматического регулирования
скорости скатывания отцепов (АРС), управляющую вагонными
замедлителями;
радиолакационный
индикатор
скорости
(РИС);
радиотехнические датчики (РТД) контроля свободного состояния участка
пути. Маршруты набирает ДСПГ нажатием соответствующих кнопок на
горочном пульте. Стрелки, входящие в данный маршрут переводятся
последовательно по мере воздействия скатывающихся отцепов на
рельсовые цепи, педали и другую аппаратуру. При втором режиме работы
системы ГАЦ маршруты задают для каждого очередного отцепа
непосредственно перед его скатыванием с горки нажатием кнопки,
соответствующей номеру подгорочного пути. Маршрут приготавливается
автоматически от воздействия вагона. В случае неисправности ГАЦ каждую
стрелку по пути следования отцепа оператор горки устанавливает в нужное
положение индивидуально путем поворота рукоятки стрелочного
коммутатора. В процессе расформирования составов на основе данных
учета накопления вагонов на путях сортировочного парка и данных
натурных листов прибывших составов о количестве, расположении и весе
вагонов по назначениям плана формирования, характеристик перевозимых
грузов под руководством маневрового диспетчера осуществляется
формирование составов новых назначений. В современных системах ГАЦ
при роспуске составов контролируются возможные сбои (нагон одного
отцепа другим, саморасцеп вагонов отцепа, в результате чего часть вагонов
воспринимается как другой отцеп и т.д.). В результате этих сбоев вагоны
могут попасть на незапланированных пути. Современные системы ГАЦ
фиксируют сбои, и после окончания роспуска составов могут быть
выведены на печать места нахождения этих «чужаков». После окончания
роспуска ГАЦ выводит на печать результаты роспуска или передаѐт их в
выше стоящую систему, например, в АСУСС.
Применение
современной
быстродействующей
электронно-
вычислительной техники является необходимым условием реализации
высоких эксплуатационно-технических требований, предъявляемых к
проектируемым сортировочным устройствам практически любой
мощности.
46
ӘОЖ 620.92=512.122 Қойшыбай Б. (Қарағанды, ҚарМТУ)
Жаксыбаева А.М. (Қарағанды, ҚарМТУ)
ЭНЕРГИЯ ТИІМДІЛІГІ ЖӘНЕ ЭНЕРГИЯ ҮНЕМДЕУ
Энергия қорларын үнемдеу XXI ғасырдың аса маңызды міндеттерінің
бірі болып табылады. Бүгінгі күнде әлемнің өнеркәсібі дамыған барлық
мемлекеттерінде энергия үнемдеу мәселелері қарқынды шешілуде. Қуатты
ұқыппен жұмсау заман талабына айналып отырғаны шындық. Әсіресе
қарапайым халықтан бастап, ірі кешендерге дейінгі аралықтағы электр
энергетикасының үнемшілдік қағидаттары туралы Елбасы Н. Назарбаев
үнемі айтып келеді. «Қазақстан 2050-стратегиясы» жарияланған Жолдауда
да бұл маңызды стратегиялық бағыт ретінде қарастырылып, Президент
алдағы жылдары электр қуатын тұтынуды жылына 10 пайызға дейін
үнемдеу мәселесін көлденең тартқан болатын. Елбасы Н. Назарбаев
2015 жылдың қаңтарында Үкіметтің кеңейтілген отырысында энергия
тұтыну деңгейін төмендетіп, энергия үнемдеудің арнайы бағдарламасын
әзірлеуді тапсырған еді [1].
Осындай маңызды міндеттерді атқару мақсатында өткен Үкімет
отырысында «Энергия үнемдеу – 2020» бағдарламасы қабылданды.
Бағдарлама ысырапшылдыққа тосқауыл тетіктерін қамтып, үнемдеудің
кешенді шараларын қарастыратын болды.
Бұдан бөлек, бағдарлама аясында
бюджет секторының энергия ресурстарын тұтынуын 2020 жылға қарай 25
пайызға дейін төмендете отырып, бюджетке қарасты мекемелердің,
әлеуметтік нысандардың энергия тиімділігін арттырудың кешенді
шаралары да жүзеге аспақ. Сонымен қатар, қуатты аз тұтынатын диодтық
шамдарға біртіндеп өту, қалалар мен елді мекендерде көшедегі
жарықтандыруды жаңарту, жалпы ел бойынша жарықтандыру секторының
электр энергиясын тұтынуын 60 пайызға дейін қысқарту шаралары да
көзделеді
[2]
. Қарапайым тұтынушыны үнемшілдікке үйретпей нәтиже күту
де неғайбыл. Ендеше, үнемшілдік оң үрдіске айналуы аса маңызды.
Жаһандану дәуірінде энергетикалық сұранысты қанағаттандыра
алатын энергия көзі – күн энергиясын қолдану аясын кеңіту және оның
мүмкін келешегін зерттеу ғылыми жаңалық болып отыр.
Қазақстанда күн энергиясын, қайтарымды қуат көздерін дамытуға
толықтай негіз бар. Жағрафиялық, күн сәулесінің түсу мерзімі мен ұзақтығы
жағынан да мүмкіндіктер жеткілікті. Әсіресе, еліміздің оңтүстік аймағына
токтың осы балама көзін пайдаланған ұтымды. Ұзақ уақыт бойы бұл
энергия түрін дамытуға Еуропа мен АҚШ атсалысып келеді. Мемлекетіміз
күн энергиясын дамытуға қатысты арнайы бағдарлама қабылдап,
ғалымдарды осы іске жұмылдырып, жағдай жасауда. Сондықтан, күн
энергиясын елімізде дамытуға толықтай мүмкіндік бар.
47
Жоғарыда атап өткеніміздей, Қазақстанның климаттық жағдайы күн
энергиясын пайдалануға қолайлы болып табылады. Елімізде күн
энергиясын өндіру мүмкіндігі жылына 2,5 млрд кВт/сағатқа бағалануда [3].
Қазақстан солтүстік ендікте орналасқанына қарамастан, республика
аумағындағы күн радиациясының әлеуеті өте жоғары. Сонымен қатар,
өңірде күн энергиясы электр қуатын өндіру үшін ғана емес, жылу алу үшін
де пайдалануға болады. Ол үшін орталық электр және жылумен қамтамасыз
ету жүйелерінен шалғай жатқан аудандарда күн
қондырғылары орнатылуы
тиіс.
Қазақтың сайын даласы күнге де, желге де, табиғат байлықтарына да
бай. Қазақстан тәуелсіздік алғалы бері ақпарат құралдарында талай рет
айтылып, қоғамдық ортада талқыланып жүрген өзекті мәселе жел
станцияларын салу қажеттілігі.
Желді адамдар мыңдаған жылдар бойы
энергия көзі ретінде пайдаланып келді. Жел энергиясы арқылы желкенмен
жүзген. Дәнді-дақыл өнімдерін ұнтақтау үшін жел диірменін пайдаланды,
қажеттілігіне жаратты.
Қазақстанда 2030 жылға дейін жел күшімен өндіретін электр энергиясы
қуатын
халық
шаруашылығына
қолданудың
тиімді
жолдары
қарастырылуда. Жел энергиясының басқа энергия көздерінен экологиялық
және
экономикалық
артықшылықтары
көп.
Жел
энергетикасы
қондырғыларының технологиясын жетілдіру арқылы оның тиімділігін
арттыруға болады. Қазақстанның 50% аумағының орташа жел жылдамдығы
5-6 м/с құрайды, ал қалған аумағы 8 м/с және одан жоғары. Ол жел
энергетиканың дамуына жақсы көрсеткіш болып саналады [4].
Сонымен, сөзімізді қорытындылайтын болсақ, энергия қорын үнемдеу
– бүгінгі заман талабы. Еліміз үшін энергияны үнемдеу
және энергияны
тиімді пайдалану қажет.
Осы орайда, күн және жел энергиясын өз
мақсатымыз үшін пайдаланудың болашағы зор. Ғалымдардың болжауынша
2050 жылға қарай күн энергиясы адамзаттың электр энергиясына деген 20-
25%-дай қажеттілігін өтей алады. Осындай тұжырымдар негізінде күннен
өндірілетін энергияның адамзат үшін сарқылмайтын байлық екендігіне
әбден көз жеткізуге болады деп ойлаймыз.
Достарыңызбен бөлісу: |