CC BY
35
The analysis of modern heat utilization technologies for gas-working boilers of municipal power system is done. The ways for improving of their effectiveness are found. An advanced technology is proposed for exhaust gas heat utilization using heat utilization combined system for heating backward water of heating network and cold water of chemical water treatment system. A study of the heating efficiency of the system is provided. The levels of factor improvement of utilization of heat fuel of boiler system for heating season are determined.
Keywords: heating boilers, heat utilization, deep cooling of exhaust gases, heat efficiency.
УДК 681.5:004.[8+94] Доц. Д.А. Наговський, канд. техн. наук -
Херсонська державна морська академiя
ПРОБЛЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ НАПРУГИ СУДНОВИХ СИНХРОННИХ ГЕНЕРАТОР1В
Дослщжено проблеми управления судновими генераторами в перехщних режимах. Розглянуто наявш системи генераци напруги та регулятори. Наочно наведено суд-новий синхронний генератор як об'ект класично! теори автоматичного управлiння, його принципову схему та модель у пакей програм Simulink Matlab, а також структурну схему системи регулювання напруги змшного струму. Показано закономiрностi процесу управлiння напругою синхронних генераторiв та надано рекомендацп стосовно сшввщ-ношення "точшсть регулювання / стшюсть".
Вступ. Розвиток сучасних морських суден рiзного призначення характеризуемся вирiшенням питань, спрямованих на рацюнальне використання елек-троенергií та застосування оптимiзованих режимов роботи енергетичних установок. Основними джерелами електроенергп на суднi е дизель-генератори. Наван-таження на електроенергетичну систему судна постшно змiнюеться у процесi експлуатаци [1]. Спираючись на це, можна констатувати, що перехвдний режим роботи генераторiв займае чималу частку в загальному перiодi 1х роботи. Робота у перехiдному режимi зумовлюе провали напруги та iншi вдаилення вiд по-казникiв якостi електроенергп, що негативно позначаеться на сташ електрооб-ладнання суден. Тому дослвдження процесу регулювання напруги суднових генераторов у перехiдних режимах роботи е актуальним завданням.
Методи i матерiали. Як вiдомо, широке застосування безщгткових гене-раторiв iз збудниками i випрямлячами, що обертаються, в автономних системах електропостачання зумовлено зростанням потужностей синхронних генерато-рiв, а вiдповiдно, i збiльшенням потрiбних потужностей збудження, якi залиша-ють 1-1,5 % i бшьше вiд потужностi генераторов [1, 4].
Один з основних недолшв таких систем е шерцшнкть дiодноí системи, яка визначаеться постiйною часу збудника i може становити 0,3-0,5 с, що ктот-но знижуе ефективнiсть регулювання збудження. Пот^бно зазначити, що в сучасних системах генераци як регулятори напруги застосовують транзисторш регулятори. При цьому транзистор працюе в режим ключа. Величина ж струму збудження регулюеться змiною шпаруватостi, тобто сшввщношення вiдкритого i закритого стану силового транзистора. Спрощену силову схему живлення обмотки збудження збудника (генератора) представлено на рис. 1.
Нащональний лкотехшчний унiверситет Укра'ни
Рис. 1. Принципова схема живлення обмотки збудження транзисторного регулятора (а) i характеристика змти напруги i струму збудження (б)
Розглянемо процеси регулювання напруги змшного струму на прикладi системи регулювання, що складаеться з контактного синхронного генератора i транзисторного регулятора, електричну схему яко'1 наведено на рис. 2. ABC
Рис. 2. Принципова комбтована схема регулювання напруги генератора [1]: ОБ -
синхронный генератор (СГ); ОЗ СГ- обмотка збудження СГ; ОВ - обертовий випрям-ляч; ОЯЗ - обмотка якоря збудника; РПЗ - ротор тдзбудника; ОЯ ПЗ - обмотка якоря тдзбудника; ВТР - випрямляч транзисторного регулятора напруги; УТ - силовий транзистор регулятора напруги; СУ - система управлшня силового транзистора регулятора напруги; ОЗЗ - обмотка збудження збудника; УБв - дюд шунтувальний ОЗЗ; ВТТ - випрямляч струмового трансформатора генератора; ТТ- трансформатор
струму СГ
З метою спрощення анаизу вважаемо, що за змши збудження збудника в процеа роботи регулятора напруга тдзбудника не змшюеться (А ит=0). ^м того, нехтуемо шерцшшстю транзисторного регулятора напруги, оскшьки його постшна часу Тр невелика, порiвняно з постшними часу збудника Тзз i генератора Т. З урахуванням цих допущень, рiвняння динамки елеменлв системи регулювання напруги [2, 3] представимо в такому виглядг • рiвняння генератора
Т3 • p +1
• из + gn + aic + a2p;
üíbhhhm збудника
-• изз + 7.3П;
(1)
(2)
Тзз • p + 1
р!вняння транзисторного регулятора напруги в генераторах з фазовим компаун-дуванням систем
и =
»
11 =
л
ки + кI + кК
изз =---и
Тр + 2ЛТР +1
(3)
де: ки, к1, кк - коефщенти посилення каналiв регулювання за напругою, струму генератора i коректора напруги вщповщно; Т - постiйна часу компаундуючого трансформатора, з урахуванням поспйних часу трансформаторiв струму, напруги i дроселя; Я - коефiцiент загасання.
У цьому випадку характеристичний полiном систем представлятиметься рiвнянням
_кр ' кзз ' кз__(4)
(Тр2 + 21Т • р +1) • (Тзз • р +1) • (Тз • р +1) + кр • кзз • кз . ( )
Аналiз цього рiвняння показуе, що стiйкiсть системи може бути забезпе-чена вщповщним вибором коефiцiента посилення за напругою, за струмом i коректора. тод1, як показано вище, питання стiйкостi розв'язати значно простiше.
Системi рiвнянь (1)-(4) вiдповiдае структурна схема системи регулюван-ня напруги (рис. 3).
%вv уу+ар+а2х
Рис. 3. Структурна схема системи регулювання напруги змтного струму
Передавальна функцш ще'1 системи регулювання за управлшня (в1дхи-лення напруги генератора), що дiе на вхiд регулятора напруги, мае вигляд:
^ Р) =
Ж (р)
кр • к • к
(5)
1 + Ж(р) Т33 • Т3 • р2 + (Т33 + Т3) • р +1 + крк33 • к3'
Аналiз виразу показуе, що система регулювання напруги стшка за будь-яких позитивних значень коефiцiентiв кр, кзз, кз, оскiльки коренi характеристичного полшома (знаменника передавально'' функцп замкнуто'' системи) А(р) = Тзз • Тзр2 + (Тз + Тзз) • р +1 + кр • кзз • кз завжди мае негативну дiйсну частину. Тому проблема забезпечення стiйкостi таких систем регулювання, як правило, не виникае. Помилку регулювання напруги и = Ли(р) за дií обурення Р = У,р,х}, подамо у виглядi
и = № (р) • Р =
(Т55 р +1) • (Тз р +1)
7+Гз •
к
Тз р +1
у + аху+а2р
,(6)
(Тзз • р + 1) • (Тз • р + 1з) + кркзз • к
де: Фр(р) - передавальна функц1я замкнуто'' системи регулювання з обурення; V - прирют кутово'' швидкостц х, Р - прирости реактивного та активного опорiв
навантаження генератора; кз = - коефщент, що характеризуе чутливiсть;
диз
1 диз . . Ь3-
кзз =----коефlЦiент, що характеризуе чутлишсть; Тзз = —:
Кззо д1зз Кз
часу ланцюга обмотки збудження.
- постт'йна
V
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
У pa3i cTyniH4acToï змiни обурення, наприклад опори навантаження, напруга на виходi генератора миттево змiнюeться на величину DU(t = 0) = u(p ® ¥) = ac + a2p,
а в новому сталому режимi роботи системи воно вiдрiзнятиметься вiд початко-вого (заданого) значения на величину статично'1 помилки
DU (t ®¥) =;
, = 0) = (g + gk) -v + aç+cy^p
1 + кр - кзз - кз
(7)
Характер перехщного процесу в системi регулювання виразу i величина статично! помилки залежать вiд спiввiдношення коефiцieнтiв посилення i пос-тiйних часу, якi, своею чергою, залежать вiд режиму роботи i характеру навантаження генератора. Значення коефiцiентiв кз, кзз i постiйних часу Тз, Тзз визна-чаються станом магнiтних систем генератора i збудника.
У мiру насичення магнiтних ланцюпв машини (за збшьшення струмiв збудження) цi коефiцiенти i постiйнi часу зменшуються. Тому за великих зна-чень струму навантаження (особливо реактивного навантаження) перехщш процеси наближаються до аперiодичного вигляду, а за малих струмiв навантаження - мають коливальний характер (рис. 4, б).
Рис. 4. Модель синхронного генератора у системi ИайаЪ Simulink (а); перехiднi процеси в генераторi за малих струмiв, отримат на моделi (б)
Статична помилка регулювання напруги вiд однieí i rid ж величини обу-рення i3 збiльшенням попереднього навантаження генератора збшьшуеться як внаслiдок зменшення коефщенйв кз, кзз, так i у зв'язку i3 збiльшенням коефь щештв посилення системи регулювання напруги за обуренням у, узз, упз, а¡, а2.
Висновки. Потрiбна точнiсть стабiлiзацií напруги генераторов змiнного струму забезпечуеться вiдповiдним вибором величини коефщента посилення регулятора кр. При цьому варто мати на увазi, що з пiдвищенням точностi системи регулювання напруги запас ii стшкосп зменшиться. Тому в разi збшьшен-ня коефiцieнта посилення регулятора напруги потрiбно передбачати i заходи щодо пiдвищення запасу стiйкостi системи регулювання.
Лггература
1. Толстов А.А. Устройство и эксплуатация судовых синхронных генераторов : учебн. пособ. [для студ. ВУЗов морск. спец.] / А. А. Толстов. - Одесса : Изд-во ОНМА, 2006. - 150 с.
2. Баранов А.П. Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации : учебник [для студ. ВУЗов] / А.П. Баранов, М.М. Раимов. - СПб. : Изд-во "Элмор", 1997. - 232 с.
3. Мелинский Г.А. Устойчивость энергосистем / Г.А. Мелинский, Г.В. Меркурьев. - Кн. 1. [Электронный ресурс]. - Доступный с http://www.cpk-energo.ru/metod/u1/mm1.pdf
4. Вольдек А.И. Электрические машины. Машины переменного тока : учебник [для студ. ВУЗов] / А.И. Вольдек, В.В. Попов. - СПб. : Изд-во "Питер", 2010. - 350 с.
Наговский Д.А., Дощенко Г.Г. Проблемы автоматического регулирования напряжения судовых синхронных генераторов
Исследованы проблемы управления судовыми генераторами в переходных режимах. Рассмотрены существующие системы генерации напряжения и регуляторы. Наглядно приведены судовой синхронный генератор как объект классической теории автоматического управления, его принципиальная схема и модель в пакете программ Simu-link Matlab, а также структурная схема системы регулирования напряжения переменного тока. Показаны закономерности процесса управления напряжением синхронных генераторов и даны рекомендации относительно соотношения "точность регулирования/устойчивость" .
Nagovskyy D.A., Doschenko G.G. Some Problems of Automatic Voltage Regulation of Ship Synchronous Generators
The problems of managing ship generators in transient conditions are studied. The existing voltage generation systems and regulators are examined. The ship synchronous generator as an object of classic automatic control theory, its basic scheme and model in Simulink Mat-lab software package, and block diagram of the AC voltage regulation are described. Some regularities of control voltage synchronous generators and recommendations concerning the relationship between "regulation accuracy/stability" are shown.
Keywords: voltage generation systems, ship synchronous generator, Simulink Matlab software package, regulator.
УДК 630.375.1 Доц. 1.М. Рудько, канд. техн. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
ПОТРЕБА I ПЕРЕДУМОВИ ВПРОВАДЖЕННЯ Л1СОЗАГОТ1ВЕЛЬНИХ ТЕХНОЛОГ1Й З ВИКОРИСТАННЯМ КАНАТНИХ ДОР1Г Л1СОПРОМИСЛОВОГО ПРИЗНАЧЕННЯ
Охарактеризовано переваги та недолши використання тдвюннх канатних установок для виконання трелювально-транспортних операцш у процес люозагойвл^ Про-аналiзовано нормативна базу та досвщ розроблення i виготовлення канатних транспортних засобiв на втизняннх галузевих тдприемствах. Зазначено передумови та обгрун-
