CC BY
5
Алтунин Марк Эдуардович, магистр, Kafelene@rambler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METHOD OF DETERMINATION OF LOAD CONTROL SYSTEMS TURN SOLAR PANELS
S. V. Ershov, M.E. Altunin
Possible constructive solutions for the adaptive control system of the device for tracking the position of the Sun, which has two axes of rotation: a horizontal fixed axis and an inclined movable axis, are presented. The proposed design provides a reduction in the loss of accumulated energy and increase the energy efficiency of the system. The issues of determining the parameters of the load depending on the working positions of the tracking system (the positions corresponding to the minimum and maximum angles of rotation), taking into account the effect of wind pressure, are touched upon.
Key words: adaptive tracking system, design features, linear drive, load.
Ershov Sergey Victorovich, candidate of technical science, docent, erschov. serrg@,mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Altunin Mark Eduardovich, magister, Kafelene@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.319.74
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ, ПРИВОДЯЩИХ К ЯВЛЕНИЮ ПИТТИНГА ВАЛОВ И ПОДШИПНИКОВ ТУРБОКОМПРЕССОРОВ
В.М. Степанов, Ю.И. Горелов, В.Ю. Карницкий, С.И. Удовиченко
Рассмотрены вопросы математического моделирования процессов возникновения питтинга валов и подшипников. На основе теории статического электричества получены выражения, позволяющие определить частоту искровых электрических разрядов в подшипниках турбокомпрессоров.
Ключевые слова: статическое электричество, питтинг, турбокомпрессор, подшипники скольжения, искровой электрический разряд.
Точечный питтинг в результате электрического сваривания часто имеет регулярный характер на поверхностях элементов качения и скольжения технологического оборудования. Он происходит в результате прохождения через эти элементы электрического тока. Явление питтинга приводит к быстрому износу технологического оборудования и выводу его в ремонт [1]. Наиболее распространённой причиной питтинга является статическое электричество, возникающее при наличии в технологической цепочке источников его генерации. В настоящей статье рассматриваются вопросы математического моделирования процессов возникновения явления питтинга применительно к технологической цепочке, состоящей из механического фильтра всасываемого воздуха; трубопроводавсаса от механического фильтра до компрессора; турбокомпрессора воздуха.
На выходе из механического фильтра всасываемого воздуха обычно устанавливается сетка, защищающая от попадания элементов фильтра и трубопровод всаса. При заземлении сетки возможно измерение тока утечки 1ст, характеризующего наличие или отсутствие свободных зарядов статического электричества, генерируемых механическим фильтром всасываемого воздуха. Генерация статических зарядов наиболее вероятна в случае использования в фильтре полимерных материалов, приводящих к три-боэлектрическому эффекту.
Пусть 1ст - ток течки с сетки механического фильтра. Как известно, средняя
скорость движения частиц воздуха vcp, м/с, в системе «механический фильтр - трубопровод всаса» может быть определена по формуле
v = -, (1)
cp w
где G - объемный расход воздуха, м3/с; w - площадь поперечного сечения потока, м2.
С той же средней скоростью будут двигаться свободные заряды в системе механический фильтр - трубопровод всаса.
Как известно, сила тока 1ст, стекающего с сетки, расположенной в потоке заряженных частиц, может быть вычислена по следующей формуле:
1ст = qnVcp C0S aS = QVcp C0S aS , (2)
где q - элементарный заряд частицы воздуха; n - концентрация частиц; cosa - угол между нормалью к сетки, с которой стекает заряд, и траекторией движения заряженной частицы; S - площадь сетки.
Из формулы (2) можно получить зависимость между током утечки и зарядом, сконцентрированном в объеме вокруг сетки:
Q = kgk --, (3)
7 зем о
vp cosas
cp
где k - коэффициент, учитывающий пронос части зарядов через ячейки сетки; g.- коэффициент, учитывающий загрязненность материала сетки частицами пыли; kзем - коэффициент, учитывающий качество заземления сетки.
Учитывая, что для механического фильтра cosa=1 (a = 00), получаем
Q = kgkзем ———- • (4)
vcp cosas
cp
Определим теперь количество заряда, переносимого по трубопроводу воздуха от механического фильтра до воздушного турбокомпрессора. Часть заряда за счет его релаксации будет оседать на стенках трубопровода и количество переносимого заряда будет уменьшаться, с другой стороны за счет трения частиц пыли и водяной взвеси о стенки трубы и их взаимодействия между собой в результате трибоэлектрического эффекта будут возникать дополнительныезаряды привносимые в поток воздуха, приво-дящиек увеличению общего переносимого по трубопроводу воздуха от механического фильтра до воздушного турбокомпрессора заряда.
Количество заряда Qpen, стекающего со стенок трубы на землю в результате его
релаксацииза время t, определяется по формуле
Qрел = Q 'te~n, (5)
где Q - заряд, поступающий из механического фильтра в трубопровод; t - время релаксации, определяемое по формуле
1 = ^, (6) g
где е — относительная диэлектрическая проницаемость воздуха; е0 — электрическая постоянная, равная 8,85 • 10-12 Ф/м; у — электропроводность воздуха, СМ/м.
Количество заряда 0ген, возникающего при движении воздуха по трубопроводу за время I, связано сложными нелинейными зависимостями с концентрацией пыли в нем, его влажностью, материалом трубы и состоянием внутренней ее поверхности, поэтому для упрощения расчетов будем считать, что
Q = к О I, (7)
^ген генх-^пол 5 ^ '
где Опол - заряд, формируемый механическим фильтром; кген - коэффициент, учитывающий генерацию статического электричества в трубопроводе.
Время движения заряда по трубопроводу может быть определено по формуле
1движ , ( )
V*
где Ь - длина трубопровода от механического фильтра до воздушного турбокомпрессора.
Время релаксации воздуха Т варьирует от 0,00113 до 0,101 в зависимости от его влажности и концентрации пыли в нем.
На рисунке представлен график остаточного заряда в зависимости от времени движения заряда по трубопроводу при его релаксации.
Ос*а*очнь[й заряд, %
1' \_ 10
¿г ./ V
График утечки электрических зарядов в трубопроводе в результате релаксации
Из графика утечки электрических зарядов можно вычислить остаточный заряд, поступающий в КНД в единицу времени без учета генерации новых зарядов в трубопроводе. Для учета генерации зарядов используем формулу (7).
Часть заряда, привносимого в турбокомпрессорбудет оседать на поверхности турбины и внутренней поверхности кожуха, другая часть заряда будет уноситься потоком воздуха из турбокомпрессора.
Как известно
& = е0 Е, (9)
где О - поверхностная плотность заряда, Кл/м2; е0 — электрическая постоянная, равная 8,85 • 10-12 Ф/м; Е - напряженность электрического поля, В/м.
Скорости приращения поверхностной плотности заряда на турбине о и напряженности электростатического поля внутри турбокомпрессора можно определить по формулам:
О = К0 ; (10)
V ^ 4 у
Ev =2*-, (11)
где QS - скорость поступления заряда в турбокомпрессоре, Кл/с ; ST - площадь поверхности турбины; kT - доля общего заряда, оседающего на поверхности турбины.
При отсутствии заземления вала турбины турбокомпрессора можно вычислить время необходимое для возникновения электрического пробоя в зазорах подшипников скольжения турбины. Предельная прочность Enp тщательно очищенного турбинного
масла приблизительно составляет 109 В/м. Тогда разряд будет происходить при превышении напряженности электрического поля E предельной прочности Enp. Так как
E = E*t,
то время возникновения разряда можно определить по формуле
E
t б = (12)
пробоя E v
Частоту возникновения искровых электрических разрядов Ь^обоя (разряд/мин) в зазорах подшипников скольжения турбины, можно определить по формуле
= 03)
пробоя
Таким образом, при наличии тока утечки с сетки механического фильтра очистки воздуха формулы (1)-(13) позволяют, во-первых, определить, возможно ли при заданных параметрах технологического процесса возникновения явления питтинга в зазорах подшипников турбины, а, во-вторых, при его возникновении рассчитать частоту возникновения искровых электрических разрядовв зазорах подшипников скольжения турбины и спрогнозировать время выхода подшипников из строя.
Список литературы
1. Статическое электричество в химической промышленности [Текст]: (Процессы электризации и предупреждение загораний) / под ред. д-ра техн. наук, проф. Н.Г. Дроздова. Ленинград: Химия. Ленингр. отд-ние, 1971. 208 с.
Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, gor tulaaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Горелов Юрий Иосифович, канд. техн. наук, доцент, gor tulaaramhler. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Карницкий Валерий Юльевич, канд. техн. наук, доцент, gor tula aramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Удовиченко Сергей Иванович, директор, gor tulaaramhler. ru, Россия, Новомосковск, АО«НАК «АЗОТ»
MATHEMATICAL MODELING OF PROCESSES WHICH LEAD TO THE APPEARANCE OF THE PITTING OF SHAFTS AND BEARINGS OF TURBO COMPRESSORS
V.M. Stepanov, Y.I. Gorelov, V. Y. Karnickii, S.I. Udovichenko
205
The problems of mathematical modeling of the processes of the occurrence of the pitting of shafts and bearings are considered. Based on the theory of static electricity, expressions have been obtained that allow determining the frequency of spark electrical discharges in turbo-compressor bearings.
Key words: static electricity, pitting, turbo-compressor, sliding bearings, spark electric discharge.
Stepanov Vladivir Michailovich, doctor of technical science, professor, manager of cathedra, gor tula aramhler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Gorelov Yury Iosifovich, candidate of technical science, docent, gor tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Karnickii Valery Yulievich, candidate of technical science, docent, gor tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Udovichenko Sergey Ivanovich, director of technical services, gor tulaarambler. ru, Russia, Novomoskovsk, AO «NAK «AZOT»
УДК 621.315.1
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ С ИЗОЛИРОВАННЫМИ ПРОВОДАМИ НАПРЯЖЕНИЕМ 0,4 кВ
В.Ю.Карницкий, С.В.Мещеряков
Описаны особенности методики проектирования и строительства воздушных линий электропередач с изолированными проводами напряжением 0,4 кВ.
Ключевые слова: линия электропередач, СИП, арматура, провод, нагрузки.
Воздушные линии электропередачи являются неотъемлемой частью повседневной жизни. Для передачи и распределения в основном используют воздушные линии с неизолированным проводом (ВЛН) и воздушные линии с изолированным проводом (ВЛИ). На сей день ВЛИ получили наибольшее распространение из-за улучшенных конструктивных, электротехнических, электродинамических характеристик по сравнению с линиями с неизолированным проводом. Преимуществом линий с самонесущими изолированными проводами (СИП) проводом является использование укороченных стоек для подвеса провода, отсутствие опасности соприкосновения проводов между собой, уменьшение затрат на эксплуатацию ввиду высокой надежности провода и т.д.
Согласно ПУЭ-7 гл.1, п.1.2 воздушной линией электропередачи напряжением до 1 кв с самонесущими изолированными проводами (ВЛИ) называется устройство, предназначенное для передачи электроэнергии по изолированным, скрученным в жгут проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи узлов крепления, крюков, кронштейнов и арматуры к опорам, стенам зданий и сооружений. Участок проводов от распределительного устройства трансформаторной подстанции до опоры относится к ВЛИ.
Проектирование и строительство ВЛИ-0,4 кВ состоит из следующих этапов: подготовка материальной базы для беспрепятственного проектирования электроснабжения;
