CC BY
26
3. Выводы
Предварительные эксперименты показали, что исследуемая система требует принятия мер повышающих электромагнитную совместимость между ее основными узлами. Очевидно, что сбои в работе ти-ристорного преобразователя исследуемого электро-
движительного комплекса являются следствием помех самого преобразователя, которые влияют на его систему управления. В связи с этим необходимо произвести подробные экспериментальные исследования форм токов и напряжений системы, включая сигналы системы управления преобразователя.
Литература
1. Жиленков, А.А. Влияния мощных тиристорных выпрямителей на питающую их автономную электростанцию /А.А. Жилен-ков // Восточно-европейский журнал передовых технологий - 2012. - № 5/8 (59). - С. 14-19.
2. Шейнихович, В.В. Качество электрической энергии на судах: Справочник / В.В.Шейнихович, О.Н. Климанов, Ю.И. Пайкин, Ю.Я.Зубарев. КЗО-Л. : Судостроение, 1988.-160 с., ил. (Библиотека судового электротехника).
3. Плахтина, О.Г. Частотно-управляемые асинхронные и синхронные электроприводы / О.Г. Плахтина, С.С. Мазепа, А.С. Ку-цик. Львов: Издательство Национального Университета «Львовская политехника», 2002.- 227 с.
Abstract
The article continues the research of the effect of a powerful thyristor DC drive on the autonomous power station. The research was conducted on "Yeisk" - single-deck, twin-screw, car-passenger ferry, with four tiers of deckhouses, a diesel-electric power unit and the thruster.
The propulsive complex is a rowing electrical unit, which consists of two DC main propulsion motors of MP2-M-650-152-8M3 type with forced ventilation through the air cooler.
The preliminary experiments showed that the tested system required the measures that would increase electromagnetic compatibility between its main units. Obviously, the failures in the performance of thyristor converter of tested electromotive complex were due to interferences of the converter, which influence its control system. In this connection it is necessary to carry out detailed experimental studies of forms of current and voltage of the system, including signals of the inverter control system.
Keywords: autonomous power station, powerful thyristor rectifier
-□ □-
Розглянуто метод керування за "оптимальним режимом" промисло-вого кондищонера. Проведено аналгз системи штучного мшроклшату та запропоновано параметрич-ну схему системи керування промис-ловим кондищонером. Може вико-ристовуватися спещалжтами для синтезу та аналЬзу системи керування кондищонерт
Ключовi слова: кондищонер, метод "оптимального режиму", параме-
трична схема, система керування □-□
Рассмотрен метод управления по "оптимальному режиму" промышленного кондиционера. Проведен анализ системы искусственного микроклимата и предложена параметрическая схема системы управления промышленным кондиционером. Может использоваться специалистами для синтеза и анализа системы управления кондиционеров
Ключевые слова: кондиционер, метод "оптимальногорежима", параметрическая схема, система управления
-□ □-
УДК 681.5.015.8:519
АНАЛ1З СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ДЛЯ ПРОМИСЛОВОГО КОНДИЦ1ОНЕРА 13 ПАРОЗВОЛОЖУВАЧЕМ
I. М . Гол i н ко
Кандидат техычних наук, доцент Кафедра автоматизацп теплоенергетичних процеав Нацюнальний техшчний ушверситет УкраТни "КиТвський
полЬехшчний шститут" пр. Перемоги, 37, м. КиТв, УкраТна, 03056 Контактный тел.: (044) 332-21-89 E-mail: [email protected] В. Г. Трегуб Доктор техычних наук, професор Кафедра штегрованих автоматизованих систем управлшня Нацюнальний уыверситет харчових технолопй вул. Володимирська, 68, м. КиТв, УкраТна, 01033 Контактный тел.: (044) 550-84-31
1. Вступ
Важливу роль у сучасних технолопях вщграють промисловi системи кондищювання повiтря, що забез-печують технолопчш та гiгieнiчнi вимогами до стану повгтря. Системи кондицiювання повiтря представ-ляють собою досить специфiчний технолопчний про-цес. Дiапазон змiни вихщних даних (навантажень, вiдхилень регульованих параметрiв, параметрiв зовнiшнього середовища) дуже широкий. Кондищонер (в залежностi вiд використаного обладнання) як об'ект керування (ОК) е складним, розподiленим та нелшшним. Ряд керуючих впливiв обмежений, а деяю елементи системи поки що залишаються некеровани-ми. У цих причин застосовують нетрадицiйнi рiшення iз автоматизацп процесу кондицiювання повiтря.
Вiдомо, що найскладшше автоматизувати технологiчнi процеси, коли регульоваш змiннi обмеженi багатовимiрною областю, наприклад, багатокутни-ком, а сам ОК е багатомiрним. Саме до такого класу вщносяться системи штучного мiкроклiмату (СШМ) [1]. Система автоматичного керування (САК) промис-лового кондищонера повинна враховувати порядок об-робки та змшу параметрiв повiтря, тобто здшснювати перехiд вхiдного вектору змшних (зовнiшнe повiтря) у новий вектор (повгтря, що подаеться у примщення). При цьому процес переходу повинен проходити найкоротшим (оптимальним) шляхом. Виходячи iз цього та iнших критерпв, визначаеться технологiя кондицiювання повiтря, необхщне технологiчне обладнання для кондищонера, а також необхщш засоби автоматизацп.
Правильш рiшення iз автоматизацп визнача-ють рацiональне використання теплоти, холоду та електроенергп системами кондицiонування, що ста-новить помiтну частку в паливно-енергетичному баланс УкраТни. З цих причин аналiз iснуючих методiв автоматизацп та синтез нових, ефективних методiв керування промисловими кондищонерами вщграе важ-ливу роль.
2. Постановка завдання
Досягнення необхщних параметрiв мiкроклiмату (МК) у примщенш, а також забезпечення необхщних показникiв ефективностi обладнання можливо тшьки за допомогою коректного керування процесом. Проведений огляд [1 - 3] стосовно керування МК видшяе три основних методи: керування за температурою "точки роси"; "юльюсне" регулювання у СШМ; керування за "оптимальним режимом" СШМ. Реалiзацiя останнього методу е найбшьш перспективним направленням, так як дозволяе: уникнути повторного на^вання повгтря; ращонально використовувати тепло рециркуляцшно-го повгтря (порiвняно iз першими двома методами).
Лгтературний аналiз показав, що питання синтезу взаемопов'язаних контурiв керування для СШМ розглянуто недостатньо. Математичних моделей, яю комплексно розглядають промисловий кондищонер, автори не виявили. На сьогодш, тд автоматизацieю промислового кондищонера розумдать автоматичну стабiлiзацiю змшних параметрiв вiдособлених апаратiв, якi пов'язаш в единий технологiчний процес. На думку
aBTopiB, САК кондицiонера необхщно розглядати в рамках единого комп'ютерно-штегрованого комплексу i3 технологiчними взаемозв'язками мiж обладнанням кондицiонера. Для цього проведемо аналiз структури системи керування для промислового кондищонера за "оптимальним режимом" керування.
3. Аналiз структури СШМ
Обладнання СШМ для реал iзащí енергозбер^аючих алгоритмiв керування складаеться iз чотирьох апара-тiв [1, 2, 4]: калорифери 1-го (К1) та 2-го (К2) пiдiгрiву, охолоджувач (О) та паровий зволожувач (З). Спроще-ну функщональну схему автоматизацп кондищонера представлено на рис. 1. Для стабШзацп температури та вологост (два параметри) у примщеш необхщно регулювати витрату енергоноспв чотирьох апарапв (К1, К2, О, З) та регулювати стввщношення повiтря рециркуляцп (всього п'ять керуючих впливiв). Тобто, для стабШзацп двох параметрiв необхiдно синтезувати алгоритмiчнi зв'язки мiж п'ятьма керуючими вплива-ми, якi однозначно 0 бажано оптимально в енергозбе-р^аючому сенсi) повиннi впливати на процес МК за наявност збурюючих факторiв.
Рециркуляцшне
Рис. 1. Функцiональна схема автоматизацп обладнання кондицюнера
Синтез алгоритмiчних зв'язкiв САК кондицiонера проведено i3 використанням i-d дiаграми Рамзiна (рис. 1) [3]. Для спрощення мiркувань, вважатимемо рециркуляцiю вiдсутньою.
Розглянемо можливi варiанти параметрiв зовнiшнього повiтря:
• зимовий перюд - низька температура (t < 8 oC) та абсолютна волопсть (точка 1);
• перехщний перiод - середня температура (8 < t < 18 oC), низька абсолютна волопсть (точка 8); середня температура, висока абсолютна воло-псть (точка 7)
• лггнш перiод - висока температура (t > 22 oC), низька абсолютна вологiсть (точка 3) або висока вщносна волопсть (точка 5).
Аналiз тепло- та масообмшних процесiв у СШМ [1-4] дозволяе видшити три робочi зони - I, II, III (рис. 2). Шдготовка повiтря навколишнього середовища до заданих параметрiв примщення t3ad, d3ad (точка 0) проводиться за вщповщними прямими i-d дiаграми.
У зимовий та перехщний перюди (робоча зона - I) перехщ у точку 0 проходить у два етапи:
• пов^ряна сумш на^ваеться за допомо-гою калорифера К1 до температури, що характеризуемся точкою 2 (пряма 1-2), або точкою 4 (пряма 8-4);
• збшьшуеться волопсть повггря за допомогою парозволожувача З (пряма 2-0, або 4-0).
У перехщний та лггнш перiоди (робоча зона - III)
необхiдно:
• сконденсувати надмiрну вологiсть повiтря за допомогою охолоджувача О до "точки роси" (пряма 7-6) або (пряма 5-6);
• дал^ повггря на^ваеться до задано! температури 13ад калорифером К2 (пряма 6-0).
У лгташ перюд (робоча зона - II) необхщно:
• охолодити повiтря охолоджувачем О (пряма 3-4);
• на парозволожувачi З зволожити повгтряну сумш до заданого значення ¿Зад (пряма 4-0).
Рис. 2. Робоч1 зони СШМ за р1зних значень температури t
та вщносноТ вологост j навколишнього середовища
Описаний процес обробки повггря у промисловому кондицiонерi можна забезпечити за допомогою САК, що представлена на функцюнальнш схемi автоматизацп (рис. 1). Для стабшзаци вологостi використову-ються парозволожувач З (збшьшення вологостi) або охолоджувач О (зменшення вологостi). Для стабiлiзацiï температури використовуються калорифери К1 або К2 (збiльшення температури в залежностi вщ робочо'1 зони) або охолоджувач О (зменшення температури). У залежност вщ робочо'1 зони охолоджувач О викорис-товуеться для керування температурою або волопстю. Вибiр обладнання вщбуваеться за допомогою кому-таторiв TS та MS, ступшь рециркуляцй визначаеться обслуговуючим персоналом за допомогою панелi дис-танцiйного керування НС.
Якщо вважати постшною продуктивнiсть СШМ, а також температуру тепло- та холодоноая, тодi осно-вними збурюючими факторами е температура Тш та вологiсть dHc повiтря навколишнього середовища, що проходить обробку на обладнанш кондицiонера. Роз-глянемо параметричнi схеми основного обладнання як об'екта автоматизацп, враховуючи особливост тепло-масообмiнних процесiв на обладнанш промислового кондицюнера [1, 3, 4].
На рис. 3, а представлено параметричну схему калориферiв К1 та К2 iз двома каналами впливу: Wi -канал регулювання; W2 - канал збурення. Вихiдна температура повгтря Твих залежить вiд витрати тепло-носiя G та температури повгтря Твх, що надходить на калорифер.
На рис. 3, б показано параметричну схему парового зволожувача З. Обробка парою практично не впливае на температурю параметри повгтря, тому для спро-щення параметричну схему порозволожувача будемо вважати аналопчною калориферу iз двома каналами впливу: Wi - канал регулювання; W2 - канал збурення. Абсолютна волопсть на виходi deux залежить вщ вхщно'1 вологостi dex та витрати електроенергп G, що надхо-дить на парогенератор зволожувача.
G Твих
wt
dex |
G deux
Wx -
Рис. 3. Параметрична схема: а — калорифера; б — парозволожувача
На рис. 4. показано параметричну схему охолоджу-вача О. За каналом регулювання охолоджувач впливае на температуру вихщного повгтря, а також на волопсть (якщо температура повгтря стае меншою температури "точки роси" починаеться процес конденсацп воло-госп). Вщповщно, охолоджувач мютить п'ять каналiв впливу: Wi, W2 - канали регулювання; W3, W4, W5 - ка-нали збурення. Вихщна температура Твих та волопсть deux повгтря залежить вщ витрати холодоносiя G, температури Твх та вологост dex повгтря, що надходить на охолоджувач.
Рис. 4. Параметрична схема парозволожувача: а — загаль-на; б — розгорнута
Для функцюнально! схеми автоматизацп СШМ (рис. 1) iз урахуванням рис. 3 та рис. 4 розгорнуту параметричну схему СШМ представлено на рис. 5. Тут прийнято таю позначення: k - коеф^ент рецир-
куляцп;
T T
температури навколишнього та ре-
циркуляцшного пов^ря; dHC, dр - абсолютна волопсть навколишнього та рециркуляцiйного пов^ря; Тмк, dMK - температура та волопсть пов^ря на виходi i3 кон-дицiонера', Тз, d3 - завдання температури та вологост для САК; Р1, Р2 - регулятор температури та вологост повiтря' Si, S2 - комутатори САК. Для каналiв регу-лювання та збурення прийнято наступш позначення верхнiх шдекав обладнання: К1, К2 - калорифер першого та другого пiдiгрiву' О - охолоджувач; З -зволожувач.
Рис. 5. Розгорнута параметрична схема СШМ
Виконавши вщповщш перетворення над розгор-нутою параметричною схемою (рис. 5) отримаемо остаточний вар1ант параметрично'í схеми СШМ 1з па-розволожувачем рис. 6. У схем1 прийнято наступш позначення канал1в регулювання та збурення: W1 = Wi W; = W2> • Ш2К2; Wз* = W1K1 • W5O • WK2 ; V/* = V
тО . ЛЛТ* — ЛЛ^0 • ^К2
8 1 4 _ 9 _ ; V; = V*1 • W4O • W2i .
Якщо пор1вняти розглянутий метод керування 1з методом "точки роси" [5], можна вщм1тити, що обидв1 системи керування двовим1рш. До пере-ваг розглянуто! СШМ слщ вщнести можливють
<2-"2 -2 ' w3* = wK1 • w5O• w2K2'
W5* = WO • W23 ; W6* = W2K1 • WO • WK2 ; W
W5 = WK1 • WO • W3 ; W; = W
реал1зацп енергозбернаючих алгоритм1в керування, проте канал регулювання температури впливае на канал регулювання вологост1, що ускладнюе розра-хунок САК. Регулятор Р1 використовуеться для керування калориферами К1, К2 або охолоджувачем О в залежност вщ пори року та вологост припливного по-в1тря. Оскшьки динам1чш властивост1 цих апарат1в в загальному випадку р1зш - вщповщш настройки регулятора повинш залежати вщ апарату, який включено в систему регулювання. Регулятор Р2 використовуеться для керування охолоджувачем О або паровим зволо-жувачем З, тому настройки регулятора також повинш динам1чно змшюватися в залежност вщ регулюючого апарату.
Рис. 6. Параметрична схема СШМ i3 парозволожувачем
4. Висновки
Таким чином, СШМ 1з парозволожувачем слщ класифшувати як двовим1рну систему, яка змшюе свою структуру та параметри ОК у залежност вщ робочо! зони кондищонера.
Враховуючи суттеву залежшсть ф1зичних власти-востей пов1тря вщ температури та вологост1, перспек-тивним напрямком вдосконалення САК кондицюнер1в е синтез САК 1з програмно-параметричною настройкою регулятор1в, що дозволить оптим1зувати якють перехщних процеав для вщповщно! пори року. 1нший перспективний напрямок - розробка та дослщження систем керування, як1 реал1зують енергозбер1гаюч1 ал-горитми керування на вщповщному обладнанш СШМ.
Лiтература
Бондарь, Е.С. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха [Текст] / Е.С. Бондарь, А.С. Гордиенко, В.А. Михайлов, Г.В. Нимич. -К.: Видавничий будинок "Аванпост-Прим", 2005, -560с.: ил.
Roger W. Haines Control Systems for Heating, Ventilating, and Air Conditioning [Text] / Roger W. Haines, Douglas C. Hittle. -New York: Springer Science+Business Media Inc., 2006, - 366р.
Рымкевич, А.А. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха [Текст] / А.А. Рымкевич. -М.: Стройиздат, 1990 -300 с., ил.
Голинко, И.М. Методы управления системами искусственного микроклимата [Текст]/ И.М. Голинко. -К.: ЭСТА, 2003, -39с.: Голшко, 1.М. Анагаз системи керування для штучного м1крокл1мату за методом "точки роси" [Текст] / 1.М. Голшко, В.Г. Трегуб // Схщно-бвропейский журнал передових технологш. -2011, № 2/10(50) -С. 53-55.
Abstract
The industrial air-conditioner is a complex device, which can not operate in manual mode. The existing approaches to automation assume the decomposition of conditioning technology at intermediate portions with their subsequent automation. In this case, the control system does not take into account the mutual influence of the
equipment. The article analyzes the artificial climate system as technological complex with an integrated control system. This approach permits to take into account the effect of external perturbations and technological interaction of the equipment in the control system. Applying the methods of structural analysis of the theory of control we obtained the parametric scheme of the industrial air-conditioner with desuperheater. To improve the quality of control it is recommended to apply the program-parameter setting of temperature and humidity regulators of the air-conditioner, depending on the season. The suggested parametric scheme can be used by specialists occupied with the design of industrial computer-integrated technological complex of air conditioning. This will bring the control system of the air conditioner to a higher level and will ensure the efficient consumption of energy for the artificial climate control system
Keywords: air-conditioner, method of "optimal mode", parametric diagram, control system.
-□ □-
У статт1 сформульоват сучаст про-блеми м1ських систем водовгдведення, що пов'язат з гхньою довгостроковою експлуатац1ею в умовах бюхШчно агресив-них середовищ. Запропоновано технологию нанесення на внутршню поверхню трубопроводу великого диаметра двокомпо-нентних полмерних матергалгв високог в'язкост1, що дозволяв одержувати клеюч1 та захист покриття в процес1 безтраншей-ного вгдновлення та ремонту
Ключовг слова: системи водовгдведення, екологхчна безпека, безтраншейт технологи,
бюгенна корозя, захист полшерт композици □-□
В статье сформулированы современные проблемы городских систем водоотведе-ния, связанные с их длительной эксплуатацией в условиях биохимически агрессивных сред. Предложена технология нанесения на внутреннюю поверхность трубопровода большого диаметра двухкомпонентных полимерных материалов высокой вязкости, позволяющая получать подклеивающие и защитные покрытия в процессе бестраншейного восстановления и ремонта
Ключевые слова: системы водоотведе-ния, экологическая безопасность, бестраншейные технологии, биогенная коррозия,
защитные полимерные композиции -□ □-
УДК 691:628.2
ТЕХНОЛОГИИ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ СЕТЕЙ ВОДООТВЕДЕНИЯ
В.А. Андронов
Доктор технических наук, профессор, проректор по научной работе Национальный университет гражданской защиты
Украины
ул. Чернышевская, 94, г. Харьков, Украина, 61023 Контактный тел.: (057) 704-18-02 E-mail: [email protected] Ю.М. Данченко Кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой Кафедра общей химии Харьковский национальный университет строительства
и архитектуры
ул. Сумская,40, г. Харьков, Украина, 61002 Контактный тел.: (057) 706-20-81 E-mail: [email protected]
1. Введение
Общая протяженность канализационных сетей в Украине 51 011,4 км, из которых в аварийном и ветхом состоянии находятся 18 187, 7 км, или 35,7%. Наибольшая протяженность ветхих и аварийных сетей канализации сточных вод в Донецкой - 3 563,0 км, Харьковской - 1722,8 км, областях и АР Крым - 1610,8 км [1]. Износ сетей водоотведения продолжает расти, повышая вероятность техногенных и экологических катастроф, угрожающих масштабными загрязнениями грунта и грунтовых вод.
Одной из основных причин нарушения работы во-доотведения и экологической безопасности городских систем канализации сточных вод являются аварии на участках железобетонных тоннельных коллекторов глубокого заложения (20 - 50 м) диаметром 1,8 - 3,2 м. Как известно, канализационные коллекторы и трубопроводы из железобетона, не выдерживают свой гарантированный срок эксплуатации и выходят из строя намного раньше нормативного срока по причине микробиологической коррозии внутренней поверхности трубопроводов [2].
g
