CC BY
44
гой ион гидросила, происходит подобное взаимодействие. В итоге образуется гидроксид катиона, а оставшиеся во внутренней сфере молекулы воды выталкиваются в водный раствор.
Электрод из титанового сплава, как это было установлено, практически выполняет функцию анода. За счет пульсирующего характера тока создаются благоприятные условия для восстановления ионов металлов, что подтверждается рядом исследований [8].
Дальнейшие работы будут направлены на установление зависимости степени очистки от параметров процесса и свойств удаляемых ионов.
Библиографические ссылки
1. Ключков Б. Я. Экологические проблемы гальванотехники//Машиностроитель. № 6.1997. С. 33-35.
2. Водное хозяйство промышленных предприятий : справ. В 2 кн. Кн. 1 / В. И. Аксенов, М. Г. Ладыгичев, И. И. Ничкова [и др.]; под ред. В. И. Аксенова. М.: Теплотехник, 2005.
3. Яковлев С. В., Воронов Ю. В. Водоотведение и очистка сточных вод. М.: АСВ, 2004.
4. Способ очистки воды и водных растворов от анионов и катионов : пат. Рос. Федерации №2213701: С 02 Б 1/ 46//С 02 Б 103:16 / А. И. Стрюк, И. Я. Шестаков, А. А. Фадеев [и др.]: опубл. 10.10.2003. Б. И. № 28.
5. Установка очистки воды и водных растворов от анионов и катионов. Стрюк А. И., Шестаков И. Я., Фадеев А. А. [идр.]: а. с. № 18532, С 02 Б 1/46.; опубл. 27.06.2001.Б. И. №18.
6. Шестаков И. Я., Вдовенко В. Г. Способ электрохимической очистки воды и водных растворов от ионов тяжелых металлов : а. с. № 1724591, С 02 Б 1/46 ; опубл. 07.04.1992. Б. И.№13.
7. Шестаков И. Я., Герасимова Л. А. Исследование электрохимических способов очистки воды и водных растворов от ионов тяжелых металлов : сб. статей / САА. Красноярск, 1996. С. 32-35.
8. Шульгин Л. П. Электрохимические процессы на переменном токе. Л.: Наука; Ленингр. отд-ние, 1974.
9. Костин Н. А. Кинетика и электродные процессы в водных средах. Киев : Наук. думка, 1983.
10. Корчинский Г. А. Влияние конвективной диффузии на электрохимическое выпрямление // Журн. физи-ческойхимии. Т. 55.№ 10.1981. С. 2650-2653.
O. V. Raeva, I. Ya. Shestakov, O. V. Feiler
ON MECHANISM OF DISCHARGED WATERS ELECTROCHEMICAL CLEANING WITH ALTERNATING CURRENT
Energy consumption, equipment unhandiness and need for consumable materials hinder wide implementation of electrochemical technologies for cleaning water and water solutions. This article presents the results of testing electrochemical method of industrial discharged water cleaning and the mechanism of the process.
Keywords: discharged waters, electrochemical method, mechanism of the process, alternating current.
© Раева О. В., Шестаков И. Я., Фейлер О. В., 2011
УДК 621.313:62-567
Р. Н. Хамитов, Г. С. Аверьянов, А. А. Татевосян
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ДЕМПФИРОВАНИЕ В СИСТЕМАХ АМОРТИЗАЦИИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОБЪЕКТОВ
Предложено виброзащитное устройство с электромеханическим демпфером для крупногабаритных объектов с пониженной вибрацией при динамических нагрузках. Виброзащитное устройство на базе электродвигателя рассматривается как электротехнический комплекс. Сформулированы задачи для развития данного направления виброзащиты.
Ключевые слова: активная система демпфирования, электромеханический демпфер, пневмоамортизатор, электротехнический комплекс.
Виброударозащитные устройства (ВЗУ) крупногаба- роводимости и других недостатков гидродемпфера в ди-
ритных объектов содержат амортизаторы различных ви- намических режимах работы ВЗУ предлагается вместо
дов и гидродемпферы [1]. Амортизатор обычно является них применять электромеханический демпфер на базе
пневмоамортизатором (ПА) с наличием воздушного дем- асинхронной машины (АМ). ВЗУ является комбиниро-
пфирования или без него. Для устранения виброудароп- ванным и содержит ПА, обеспечивающий статическую
нагрузку (несущую способность) ВЗУ, и электромагнитный демпфер на базе АМ, работающий только в динамических режимах работы ВЗУ. ВЗУ представляет собой электротехнический комплекс, предназначенный для преобразования механической энергии колебаний амортизируемого объекта (АО) в тепловую энергию, рассеиваемую в роторной цепи АМ, или в электрическую энергию, отдаваемую с помощью обратимых преобразователей в сеть (источник питания) АМ. Для проектирования оптимальных ВЗУ, выбора параметров компенсаторной силы АМ и режима торможения АМ необходимо разработать динамическую модель пневмоэлектромеханичес-кой системы «ПА - демпфер на базе АМ».
Пример запатентованной конструкции ВЗУ приведен на рис. 1. Блок управления ВЗУ обеспечивает работу демпфера только в режиме отбоя ПА (одностороннее демпфирование) на основе сигнала преобразователя перемещений. В качестве АМ используется трехфазный асинхронный электродвигатель (АД), работающий на ходе отбоя ПА в режиме торможения противовключением и создающий компенсационную электромагнитную силу [2].
Моделирование пневмоэлектромеханической системы в динамике построим на базе совместного рассмотрения процессов в пневматической, механической и электрической подсистемах, образующих комплекс ВЗУ в целом, на основе расчетной схемы и с учетом известных допущений. Если рассматриваемая одностепенная система (рис. 1, б) выведена из положения равновесия, то она совершает свободные колебания. При этом на систему действуют: сила инерции М ■ Z"; сила тяжести сила давления воздуха в объемах ПА (упругая сила); сила трения в резинокордной оболочке (РКО) ЯЕ; компенсаторная сила электромагнитного демпфера А¥э.
В общем виде система дифференциальных уравнений движения АО для свободных колебаний запишется в следующем виде:
сР __ к ■ Р ■ & ■ &
_ V + & ■ г ,
тромагнитного момента М, создаваемого АД (Гз = М3/ Л): 3
• di dt
M • i + (P _ P0 )• S3 + Rs • sign і + AF3 • sign і _ 0,
(1)
A_
(3)
|1 при & > 0,
[0 при & < 0.
В качестве модели электрической подсистемы рас сматривалась модель трехфазной обобщенной асинхрон ной машины [3].
z
U
где & , & , & - вертикальные перемещения, скорость и ускорение АО; Р - текущее давление сжатого газа упругого элемента ПА; А - режимный коэффициент электромагнитного демпфера; У0 - начальный объем ПА при статическом положении АО; к - коэффициент адиабаты (для воздуха к = 1,4); М- масса АО; & - эффективная площадь упругого элемента ПА; Ро - давление сжатого воздуха упругого элемента ПА в статическом положении АО; Я^- сила трения в РКО.
Сила инерции М ■ & АО создает на валу АМ момент сопротивления М:
Мс _ М■ & ■ ЯБ, (2)
где ЯБ - плечо приложения силы к валу АМ (радиус барабана).
Компенсаторная сила электромагнитного демпфера ¥ зависит от значения режимного коэффициента А иэлек-
Рис. 1. Комбинированное виброзащитное устройство: а - конструкция: 1 - подвижная часть (обойма);
2 - неподвижная часть; 3 - РКО; 4 - пневматический упругий элемент; 5 - АМ; 6 - барабан с тросом; 7 - трос;
8 - устройство натяга троса; 9 - блок управления; б - расчетная схема динамики
Моделирование процессов в ВЗУ проводилось с помощью программы МаАаЬ с расширением Бітиііпк. Схема набора приведена на рис. 2.
Результаты решения системы уравнений для одностороннего демпфирования при свободных колебаниях приведены нарис. 3-5 при следующих параметрах ПА и АМ и исходных (начальных) данных:
1. Параметры ПА с РКО И-10: М = 1 500 кг; Р = 0,396
1 1 7 СТаТ ?
• 106 Па; К = 1,41; 5=0,03 м2; ЯБ = 0,05 м; g =9,81 м/с2;
= 0,01 Mg;Р0=0,203 5- 106Па; К0 = 0,005м3; 70 = 0,1м; ^г/Л)0 = 0 м/с2.
2. Параметры АМ: выбранная модель АД из библиотечных моделей- 10НР460У60Ш1760ИРМ, система координат - вращающаяся, связана с ротором (оси d и 9); Рн = 7,46кВт;Я =0,683 7Ом;Ьи = 0,004 152Гн;Я’г = 0,451 Ом; Ь’. =0,004 152 Гн; Ь =0,148 6 Гн; /= 0,05 к™2; р = 2.
3. Питающее симметричное трехфазное напряжение ким выбором параметров метода. Время переходного
АД: и = 380 В;/= 50 Гц. процесса г определялось по «вхождению» кривой сво-
При расчете модели был выбран неявный метод ин- бодных колебаний АО в коридор ±0,01 м.
тегрирования Рунге-Кутта в начале решения и метод, Таким образом, на базе данной модели возможно использующий формулы обратного дифференцирования оптимизировать режим колебаний управляемых ВЗУ АО,
2-го порядка, в последующем - оёе23Л с автоматичес- время переходного процесса при применении в качестве
Рис. 3. Свободные колебания АО при отключенном электромеханическом демпфере Z(t) (г =10,8 с)
Рис. 4. Свободные колебания АО при включенном одноходовом электромеханическом демпфере Z (г), V(г), Р (г) (г =6,5 с)
Рис. 5. Осциллограммы основных величин одноходового электромеханического демпфера I (г), I (г), м((), М (г) (г = 6,5 с)
Р, кВТ
Рис. 6. Зависимость времени переходного процесса от мощности АД
демпфера АМ сократилось практически в два раза, т. е. АМ эффективно использовать в качестве демпфера в конструкциях «длинноходовых» ВЗУ.
При использовании в качестве демпферов АД серии ИА производства Ярославского электромеханического завода, различных по мощности, при питании непосредственно от сети расчеты по данной модели показали результаты, приведенные в таблице и на рис. 6. Параметры схемы замещения АД определялись по методике, приведенной в [4]. При питании непосредственно от сети данного ВЗУ видно, что время переходного процесса снижается при росте мощности АД до значения 4 кВт, что является оптимальным значением для данного ВЗУ.
Предлагаемое направление по использованию ЭТК в ударовиброзащите может быть рекомендовано для более детального исследования и внедрения в системах амортизации крупногабаритных объектов. Достоинством использования АД в ВЗУ является их широкая номенклатура по типам, по мощности, по конструктивным исполнениям и т. д. [5; 6], что отвечает разнообразным условиям
эксплуатации систем амортизации крупногабаритных объектов, а также дает возможность регулирования их характеристик за счет частотного управления.
Библиографические ссылки
1. Гидропневматическая подвеска и ее упругодемп-фирующие характеристики / Б. Н. Фитилев [и др.] // Инженерный журнал. 2007. № 11. С. 62-64.
2. Коловский М. З. Автоматическое управление виб-розащитными системами. М.: Наука, 1976.
3. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высш. шк., 1987.
4. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем. СПб.: КОРОНА-Принт, 2001.
5. Электротехнический справочник : в 4 т. Т. 2. Электротехнические изделия и устройства/ гл. ред. И. Н. Орлов. М.: МЭИ, 2003.
6. Электродвигатели. Каталог ВЭМЗ. Владимир : ВЭЗМ, 1997.
Расчет переходного процесса при различных по мощности АД
Марка двигателя рном , кВт Rs, Ом О м As, Гн Цг , Гн Lm , Гн t, с
RA90S4 1,1 10,389 4 2,3297 0,0103 0,0103 0,3794 6,95
RA90L4 1,5 7,080 5 1,787 0,0077 0,0077 0,284б 5,96
RA100LA4 2,2 5,379 7 1,6774 0,0057 0,0057 0,239б 5,7
RA100LB4 3 3,309 1,167 0,0039 0,0039 0,167 5,48
RA112M4 4 1,874 8 0,8179 0,0029 0,0029 0,1409 5,28
RA132S2 5,5 1,886 8 0,5303 0,0022 0,0022 0,138 5,66
RA132M2 7,5 1,686 0,3488 0,0016 0,0016 0,1012 6,59
RA160MA4 11 0,654 б 0,2107 0,0012 0,0012 0,0б14 7,7
RA160ML4 15 0,397 8 0,1653 0,0008 0,0008 0,0483 9,0
R. N. Khamitov, G. S. Averjanov, A. A. Tatevosjan
ELECTROMECHANICAL DAMPING IN VIBRATION PROTECTION SYSTEMS OF LARGE-SIZE OBJECTS
The authors offer a vibration protection device with electromechanical damper for large-size objects with lowered vibration at dynamic loadings. The vibration protection device on the basis of electric motor is considered as an electrotechnical complex. Problems of development of the given vibration protection direction are formulated.
Keywords: active damping system, electromechanical damper, pneumoshock-absorber, electrotechnical complex.
© Хамитов Р. Н., Аверьянов Г. С., Татевосян А. А., 2011
