Математическое моделирование гидропривода высокого давления системы управления регулирующим клапаном паровой турбины ТЭЦ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Для управления запорно-регулирующей арматурой паровых и газовых турбин широко применяется объёмный гидропривод высокого давления. В настоящее время существует тенденция перехода от систем управления низкого давления на системы управления высокого давления, что приводит к уменьшению габаритов блока управления и обеспечению лёгкой ремонтопригодности. Большое распространение получил гидропривод высокого давления зарубежной компании Bosch Rexroth. Данный гидропривод обеспечивает перемещение запорного элемента арматуры до 0,3 с.

Целью работы является разработка математической модели для получения основных динамических характеристик объёмного гидропривода системы управления регулирующим клапаном паровой турбины ТЭЦ.

Материалы и методы. Исследования динамических характеристик проводились численным методом с использованием программного пакета Matlab Simulink.

Результаты. Была разработана математическая модель объёмного гидропривода высокого давления системы управления регулирующим клапаном паровой турбины ТЭЦ, обеспечивающего время перемещения запорного элемента до 0,3 с. Показаны полученные динамические характеристики гидропривода, такие как перемещение и скорость запорного элемента регулирующего клапана, изменение давления в полостях гидроцилиндра, перемещение плунжера золотникового распределителя. Также была рассмотрена возможность сокращения номенклатуры используемой гидравлической аппаратуры — было проведено сравнение системы с ускорительными клапанами и без ускорительных клапанов.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в возможности использования разработанной математической модели при исследовании различных типов гидроприводов.

Об авторах

Елизавета Юрьевна Романчук

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Автор, ответственный за переписку.
Email: elizabetaromanchuk@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8448-8813
SPIN-код: 4234-0540

студентка 1 курса магистратуры Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики

Россия, 194064, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Любовь Александровна Коткас

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: kotkas334@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5485-2183
SPIN-код: 7620-2811

студентка 1 курса магистратуры Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики

Россия, 194064, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Александр Аркадьевич Жарковский

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: azharkovsky@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3044-8768
SPIN-код: 3637-7853

д-р техн. наук, профессор, профессор Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики

Россия, 194064, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Никита Андреевич Журкин

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: zhurkin47@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2851-5626
SPIN-код: 8188-7731

ассистент Высшей школы энергетического машиностроения Института энергетики

Россия, 194064, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. 29

Список литературы

  1. Ильдияров Е.Н., Сизов А.Н., Чубаров Ф.Л. Исследование электрогидравлического контура регулирования частоты вращения паровой турбины на базе электромеханического привода // Современные наукоёмкие технологии. 2018. № 4. С. 44–48. EDN: XPPPUT
  2. Гулый В.А. К вопросу о применении на линейных атомных ледоколах ГТЗА с прямой передачей // Морские интеллектуальные технологии. 2021. № 3. Том 1. С. 96–103. doi: 10.37220/MIT.2021.53.3.038
  3. Тубянский Л.И., Френкель Л.Д. Паровые турбины высокого давления Ленинградского металлического завода. Конструкция и обслуживание. М: ГЭИТ, 1956.
  4. Пневмакс [internet] Дата обращения: 18.12.2023. Режим доступа: https://www.pneumax-msk.ru
  5. Патент РФ 2670470 23.10.2018. Гулый В.А., Ильин О.К., Островский В.Г. Гидросистема управления клапанами паровой турбины. EDN: QSXDSJ
  6. Bosch Rexroth. Гидравлический привод для регулирующих и стопорных паровых и газовых турбин [internet] Дата обращения: 18.12.2023. Режим доступа: https://dc-ru.resource.bosch.com/media/ru/images_45/product_groups_1/me_3/r-rs_08122_2013_02-web.pdf
  7. Voith. Actuators and control systems for turbomachinery [internet] Дата обращения: 18.12.2023. Режим доступа: https://voith.com/corp-en/products-services/automation-digital-solutions/actuators-and-control-systems.html
  8. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. М.: Машиностроение, 1987.
  9. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. — 2-е изд. — М.: «Машиностроение», 1971. – 672 стр.
  10. Боровин Г.К., Костюк А.В., Сит Д., и др. Моделирование гидравлической системы экзоскелетона // Матем. Моделирование. 2006. Т. 18, № 10. С. 39–54. EDN: HVKZXX

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Гидропривод Bosch Rexroth для управления клапанами турбин: а — внешний вид, b — принципиальная гидравлическая схема.

Скачать (151KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Расчётная схема исследуемой системы управления регулирующим клапаном (РК): ЭМП — электромеханический преобразователь; С-З — гидроусилитель «сопло-заслонка»; Р1 — золотниковый распределитель; Ц — гидроцилиндр; p0 — давление в напорной линии; pсл — давление в сливной линии; pну — давление насоса управления, xн — перемещение плунжера золотника; p1 — давление в рабочей полости гидроцилиндра; p2 — давление в сливной полости гидроцилиндра; Q1 — расход рабочей жидкости; поступающий в рабочую полость гидроцилиндра; Q2 — расход рабочей жидкости, поступающий из сливной полости гидроцилиндра; М — масса запорного элемента; y — перемещение запорного элемента РК; спр — жёсткость пружины; h — коэффициент вязкого трения.

Скачать (157KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Математическая модель системы без ускорительных клапанов в программе Matlab Simulink.

Скачать (41KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Блок двухкаскадного пропорционального электрогидравлического распределителя Р1.

Скачать (29KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Математическая модель системы с ускорительными клапанами в программе Matlab Simulink.

Скачать (34KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Перемещение плунжера золотникового распределителя.

Скачать (74KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Перемещение запорного элемента РК.

Скачать (64KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Скорость запорного элемента РК.

Скачать (61KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Изменение давления в полостях Ц.

Скачать (75KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».