Дмитерко Володимир Миколайович. Динаміка комплексу гідропристроїв комп'ютерної системи управління частотою обертання ротора гідротурбіни

Краткое описание

Дмитерко Володимир Миколайович. Динаміка комплексу гідропристроїв комп'ютерної системи управління частотою обертання ротора гідротурбіни: дис... канд. техн. наук: 05.05.17 / Національний технічний ун-т "Харківський політехнічний ін-т". - Х., 2005

Дмитерко В. М. Динаміка комплексу гідропристроїв комп’ютерної системи управління частотою обертання ротора гідротурбіни. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 Гідравлічні машини та гідропневмоагрегати. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2004.
Дисертація присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням, спрямованим на покращення динамічних характеристик комплексу гідропристроїв комп’ютерної системи управління частотою обертання ротора гідротурбіни. Створена більш повна нелінійна математична модель комплексу гідропристроїв комп’ютерної системи управління частотою обертання ротора гідротурбіни, що ґрунтується на декомпозиції його на вузли. Розроблені структурно-функціональні схеми для багатоетапного розрахунку динамічних характеристик комплексу гідропристроїв комп’ютерної системи управління частотою обертання ротора, які можна застосувати як для скеровуючого апарату, так і для робочого колеса гідротурбіни. Запропонована методика введення в математичну модель комплексу гідропристроїв комп’ютерної системи управління частотою обертання ротора гідротурбіни інформації про функціонування модельної гідротурбіни за допомогою універсальної характеристики. Створена методика визначення кривої сили спротиву руху сервомотора скеровуючого апарату за експериментальними даними, с допомогою функціонального преобразовувача пакета імітаційного моделювання динамічних систем. Результати роботи передані в ТОВ «НІІГідропривод», ЗАТ «НПП Є.Г.П. Регулятор», ТОВ «НПП Енергорегулятор», ВАТ «ТУРБОАТОМ» (м. Харків) і використані у відповідності з планами підприємств, а також виключено у навчальний процес за дисціплинами: «Динаміка гідропневмосистем» і «Математичне моделювання гідропневмосистем».

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-практичної задачі дослідження динамічних характеристик комплексу гідропристроїв комп’ютерної системи регулювання гідротурбінни на базі розробки її більш повної математичної моделі. Основні результати і висновки дисертаційної роботи полягають у наступному:
1. Виконаний аналіз літературних джерел, присвячених конструкціям і математичним моделям комплексу гідропристроїв і системи управління гідроагрегатом в цілому, з’ясування неврахованих факторів дозволили розробити більш повну нелінійну математичну модель.
2. Запропонована математична модель і відповідна до неї структурно-функціональна схема вирішення поставленої наукової проблеми в пакеті імітаційного моделювання, дозволяє досліджувати динамічні характеристики комплексу гідропристроїв системи управління гідротурбіною при різноманітних законах управління.
3. Розроблена математична модель комплексу гідропристроїв системи управління частотою обертання ротору, представляє собою відносно будь якої перемінної нелінійне диференціальне рівняння 10-го порядку, враховує: нелінійності сил тертя і гідродинамічних сил; стисливість і двохфазність робочої рідини, змінність коефіцієнта витрати та ін., що підвищує її адекватність і відкриває шлях до подальшого покращення динамічних характеристик комплексу гідропристроїв і системи в цілому.
4. Досліджений варіант пристрою управління з оптимальним Пропорційним Інтегральним Диференційним - регулятором у складі математичної моделі системи показав високу якість перехідних процесів, включаючи гармонічний вплив з великою амплітудою. Підвищення ефективності функціонування системи з Пропорційним Інтегральним Диференційним - регулятором досягнуто шляхом оптимізації значень коефіцієнтів настройки каналів за критерієм відносної інтегральної квадратичної оцінки.
5. Обґрунтовано введення гнучких зворотних зв’язків за швидкістю переміщення золотника гідророзподілювача і швидкістю руху штоку сервомотора, що підвищують стійкість комплексу гідропристроїв і покращують його динамічні характеристики.
6. Отримана аналітична залежність площини дроселюючиєї щілини гідророзподільника комплексу гідропристроїв з позитивним перекриттям в функції переміщення золотника і геометрії щілини, яка і при малих відхиленнях залишається нелінійною і не підлягає лінеаризації, що підвищує точність визначення витратних характеристик у всьому діапазоні зміни динамічних процесів.
7. Визначення витрати води крізь гідротурбіну на основі її універсальної характеристики шляхом функціонального перетворення вхідної інформації про частоту обертання ротора гідроагрегата, відкриття направляючого апарату, загального ККД, забезпечує введення до моделі достовірної інформації про об’єкт, і підвищує точність обчислення динамічних характеристик.
8. Проведені дослідження показують, що розроблена математична модель відкриває можливості аналізувати динамічні характеристики кожного гідропристрою, всього комплексу гідропристроїв, що вимагає великих затрат праці при отриманні на натурному об’єкті.
9. Виконані тестові дослідження математичної моделі комплексу гідропристроїв шляхом порівняння розрахункових динамічних характеристик з реальними, отриманими підчас налагоджувальних робіт і випробувань на Кременчуцькій ГЕС гідроагрегату № 12 в різноманітних режимах - на осушуваній спіральній камері, на холостому ході, під навантаженням і при скиданні навантаження, показали високу її адекватність реальному об’єкту. Розбіжність розрахункових і реальних динамічних характеристик не перевищує 14%.
10. Основні наукові положення і результати роботи, викладені в дисертаційній роботі Мають практичну значимість при проектуванні і пусконалагоджувальних роботах модель комплексу гідропристроїв системи управління частотою обертання ротору, а також в навчальному процесі у дисциплінах «Динаміка гідропневмосистем» і «Математичне моделювання гідропневмосистем» (НТУ «ХПІ»). Результати роботи передані до ЗАТ «НПП Е.Г.П. Регулятор», ТОВ «НДІГідропривод», ТОВ « НПП Енергорегулятор» і ВАТ «ТУРБОАТОМ» і використані у відповідності до планів виробництва.