Научная статья на тему 'Оптимизация закона управления при пуске асинхронного электропривода с фазным ротором на основе моделирования динамических режимов его работы'

Оптимизация закона управления при пуске асинхронного электропривода с фазным ротором на основе моделирования динамических режимов его работы Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
169
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
RELAY-CONTACT CONTROL SYSTEM / ASYNCHRONOUS ELECTRIC DRIVE / PHASE-WOUND ROTOR / NUMERICAL MODELING / NUMERICAL METHODS / MATHEMATICAL MODEL / SOFTWARE PRODUCT / РЕЛЕЙНО-КОНТАКТНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ / АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД / ФАЗНЫЙ РОТОР / ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / ЧИСЛЕННЫЙ МЕТОД / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Бубнов Алексей Владимирович, Мальгин Геннадий Владимирович, Ровкин Вячеслав Дмитриевич

В статье рассмотрен подход к оптимизации параметров системы управления асинхронного электропривода с фазным ротором с помощью численного моделирования электротехнического комплекса. Реализована численная модель электротехнического комплекса «Асинхронный двигатель с фазным ротором Производственный механизм». Модель реализована в программном продукте «AdFr» в среде визуального программирования Delphi. В качестве инструмента расчета использован специализированный численный метод и алгоритм, реализованный в виде визуальных компонентов MIntegr и MVisual. Рассмотрены особенности анализа динамических режимов с учетом дискретно-непрерывного характера системы управления. Смоделированные режимы работы электропривода могут быть использованы для формирования требуемых динамических характеристик. Приведено сравнение параметров системы управления, полученных по разработанной методике и по классической методике формирования переходных режимов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Бубнов Алексей Владимирович, Мальгин Геннадий Владимирович, Ровкин Вячеслав Дмитриевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Optimizing control principle at start of asynchronous electric drives with phase-wound rotor based on simulation of its dynamic operational modes

The paper describes an approach to optimizing the parameters of the control system for asynchronous electric drives with a phase rotor by means of numerical simulation of the electrical complex. The researchers have implemented a numerical model of the electrical complex called “Asynchronous motor with a phase-wound rotor A production mechanism.” The model is implemented in a software product AdFr in Delphi visual programming environment. A specialized numerical method and algorithm in the form of MIntegr and MVisual visual components are used as a calculating tool. The author has considered the specific features of analyzing the dynamic modes, taking into account the discrete-continuous nature of the control system. The simulation result allows generating transient modes of the required quality. In the paper the author also compares the developed method of calculating the control system parameters with the classical method of generating transient modes.

Текст научной работы на тему «Оптимизация закона управления при пуске асинхронного электропривода с фазным ротором на основе моделирования динамических режимов его работы»

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА. ЭНЕРГЕТИКА

уДК 6213133331 А. В. БУБНОВ

Г. В. МАЛЬГИН В. Д. РОВКИН

Омский государственный технический университет, г. Омск

Нижневартовский государственный университет, г. Нижневартовск

ОПТИМИЗАЦИЯ ЗАКОНА УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПУСКЕ АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА С ФАЗНЫМ РОТОРОМ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ЕГО РАБОТЫ

В статье рассмотрен подход к оптимизации параметров системы управления асинхронного электропривода с фазным ротором с помощью численного моделирования электротехнического комплекса. Реализована численная модель электротехнического комплекса «Асинхронный двигатель с фазным ротором — Производственный механизм». Модель реализована в программном продукте «AdFr» в среде визуального программирования Delphi. В качестве инструмента расчета использован специализированный численный метод и алгоритм, реализованный в виде визуальных компонентов MIntegr и MVisual. Рассмотрены особенности анализа динамических режимов с учетом дискретно-непрерывного характера системы управления. Смоделированные режимы работы электропривода могут быть использованы для формирования требуемых динамических характеристик. Приведено сравнение параметров системы управления, полученных по разработанной методике и по классической методике формирования переходных режимов.

Ключевые слова: релейно-контактная система управления, асинхронный электропривод, фазный ротор, численное моделирование, численный метод, мате- ^ матическая модель, программный продукт. Т

Введение. Снижение себестоимости и повы- привода [1, 2]. В современных производственных

шение качества выпускаемой продукции, повыше- процессах задачи, решаемые регулируемыми элек-

ние энергоэффективности и ресурсосбережение троприводами, постоянно расширяются [3]. Эти

во многом связано с широким использованием процессы сопровождаются усложнением систем

автоматизированного и автоматического электро- управления электроприводами при повышающихся

требованиях к надежности электроприводов, обеспечению простоты и удобства их управления, обслуживания и эксплуатации, снижению их массога-баритных показателей, а также капитальных затрат на создание электроприводов [4, 5].

Асинхронный электропривод с фазным ротором продолжает занимать значительное место на российском рынке управляемых электроприводов. В частности, большинство мостовых кранов выпускается с применением асинхронного электропривода с фазным ротором в механизмах подъема груза, передвижения тележки и передвижения моста. К общепризнанным достоинствам такого привода относится: регулируемый пусковой момент и пусковой ток, высокая перегрузочная способность, высокая надёжность и простота как самого электродвигателя, так и релейно-контактной системы управления, невысокие капитальные затраты на сооружение электропривода и хорошие энергетические показатели электропривода (коэффициент мощности, к.п.д.) на рабочей характеристике.

Регулирование координат электропривода с фазным ротором в большинстве технологических механизмов осуществляется в переходных режимах работы: пуск и торможение. Время работы в этих режимах составляет доли процента от всего времени рабочего цикла и зависит от параметров электродвигателя и механической части технологического механизма. Однако именно в этих режимах и электродвигатель, и все остальные части механизма подвергаются наибольшим нагрузкам (пусковой ток, динамический момент на валах механизма, повышенный нагрев).

Простота и надежность системы управления основываются на невысоких требованиях к точности формирования динамических характеристик. Как правило, используются системы управления, состоящие из секционных пусковых и тормозных реостатов, и их переключение осуществляется в функции времени. Отметим, что в большинстве промышленных систем с применением фазного электродвигателя обратные связи отсутствуют.

Математическая модель асинхронного электропривода. Общая модель электротехнического комплекса [6] содержит модели: электромеханического преобразователя энергии (электродвигателя), системы управления и производственного механизма. Переменные математических моделей физически разнородных подсистем электротехнического комплекса взаимосвязаны между собой и оказывают друг на друга взаимовлияние. Огромное разнообразие производственных и технологических механизмов, имеющих в своем составе регулируемый асинхронный привод, обладает сложной механической подсистемой, значительно влияющей на динамику всего комплекса.

Большое количество трудов российских и зарубежных ученых посвящены развитию теории асинхронных электроприводов. Однако отметим, что в большинстве из них рассматриваются проблемы исследования переходных режимов в электроприводах с асинхронным двигателем с короткозамкну-тым ротором в различных режимах работы.

В современной науке накоплен значительный опыт моделирования динамики электротехнических комплексов, включающих в свой состав асинхронный электропривод. При численном моделировании переходных процессов исходной является математическая модель асинхронного двигателя, записанная в фазных координатах.

Такая математическая модель позволяет рассчитать любые, в том числе и несимметричные режимы работы асинхронного электропривода, т.е. получить координаты электропривода в динамике при несимметрии параметров одной или нескольких фаз статора и ротора, несимметрии питающего напряжения и т.д. Математическая модель в фазной (не преобразованной) системе координат записывается непосредственно по законам Кирхгофа и ее удобнее решать с применением численных методов, ориентированных на системы дифференциальных уравнений, не преобразованных к нормальной форме Коши. Это, кроме всего прочего, позволяет непосредственно из системы дифференциально-алгебраических уравнений определять величины, которые возможно измерить в ходе натурного эксперимента. Наличие в электротехническом комплексе подсистем разной физической природы с разной скоростью протекания переходных процессов приводит к наличию свойства жесткости у системы дифференциально-алгебраических уравнений, составляющих математическую модель комплекса. Таким образом, для решения таких систем уравнений необходимо использовать численные методы и алгоритмы, обладающие свойством жесткой устойчивости. Свойство жесткости системы уравнений математической модели проявляются сильнее при введении в модель электротехнического комплекса непрерывных моделей быстродействующих полупроводниковых (диод, тиристор, транзистор) и релейных приборов.

Приведем далее известную систему дифференциально-алгебраических уравнений, составляющих фазную модель асинхронного электродвигателя [7]: для обмоток статора

dt

dt dfc dt

— U B R-1 в

-RCcic

— f fm.. ,.. )

--fit, m. M.... )

.— —if. m, M,...)',

(1)

для обмоток pотора

ddt„

-тг — oRJt —a—f if M M ), dt

oRbh, —b — fit.m. M ),

(2)

-t

dt

-t — oR^. R-*— fit. m.M ),

где u,, u„, u„, и , ои, и — мгновенные значения Оаз-

^ A B C abc ^

ных напряжений статора и ротора; i , iB, iC, ia, ib, i — мгновенные аначения фезных токов статора и ротора; RA, RB, Rc, Ra, Rь,ес — еетинные зопротивле-ния фаз статора и рот и ра; V и. V вв. Ус. V a}Vb. V4 — полные потокосцеолвние фаз ятетоы>а ы[ ровора.

Полные потокое^юления фаз (урывнения преобразованы) — это стмма произведений собственных индуктивносгей фаз на тоеи ы даннею фазах и взаимных индуктивноетей между данной фазой и другими фазами на токи в других фазах:

Tu = LJu -1M {àR + чс) +M [I* coc( py)-

h \ °1co sC— +03 s^MlO | +

34

■■==--¡---Ы По+-с) + + ■М['а -- -- + "у- +

+ + сов+ру)- - (^-^¡-соз0-^-) + +23 £-1п(п(у)^)

■с=Ьс1с-1-М(-А+-в) +

+ +(- - -;(>(([(-)) + у- ^(нн)) с+-А0 -о)н))] ■

■а = ы=о АI0S!^J)Y) + --^i||-CА0CC^JPY) + ^í)3-í^iс(PY),j-

-6^(С^с;0!0;^-3"-) + ¡-С)3")-:'-:|с(С))-')(^] +А,+ -\М{сь + 0 ■

= >Г[—|||с^сообз(рз--)) ++ у-8т(ру)| + гв ^(ру)" ■ =ыА[)я |-—ао ЗнП -у -)+ "-:п(ру))| -

(3)

Н А -о ) ■ > ^ЬнтЛ +

дЖ Ме о^Ьм.

е ду

(4)

^ = -(М "(ХЮ-/су-Мл1(/,у,...)). а/ 7

а(

Л

(7)

+ -6 Аоз(НТ)] + - \М('т + X

где Ь — собственные индуктивности фаз; р — число пар полюсов; М — взаимные индуктивности между фазами обмоток статора и ротора.

В уравнения механической подсистемы входит мгновенное значение электромагнитного момента асинхронного двигателя. Он определяется как частная производная общего запаса электромагнитной энергии по геометрическому углу поворота ротора у.

Опуская некоторые из вестные преобр азования-приведем уравнение дад мгновенного значения электромагнитного момента, выиаженного через реальные фазные токи статора и рвтор6 асинхронного двигатеда, угла г от о/о га и от- ср а о вз аимную индукт ывн о сть:

Ме 0 - НМ[( -2(гога Г 'в'ь Г Сс )г 'о'ь Г

Г '/'с Г За Г 'в'с Г С0 Г 'Л ) *НЛГ +

Г °о'с Г 'в'т Г 'с'( - И'ь - 'в'с - 'К )С°«(НУ)] . ,5(

Механическая подсистема асинхронного электродвигателя описывается 0Равнениями движеяи-:

Инструмент исследования динамики эл-кт°о-технического комплекса. Традиционным способом решения систем смешаяных дифференциально-алгебраических уравнений (1 — ЛЗ) с (61 — 7) являекся приведение ее к нормальяой форме Кошя и е/и-менение одного ии распроксианёяных чисеенных методов (Руосге — Кутта, Адамея-ч- Бгшфораа я ир.) [8—10]. Операция яриоедения системы уравненкй к нормальной форме Кош с является тр^оемкяй, а при наличии нелинейностей в моделях отдельных элементов системы часто не имеет аналитического решения.

Для решения систем смешанных дифференциально-алгебраических уравнений без приведения к нормальной форме Коши разработан ряд численных методов, специально ориентированных на специфические свойства математических моделей электротехнических комплексов:

— смешанная система дифференциально-алгебраических уравнений;

— наличие свойства жесткости (из-за большо-) о различия постоянных времени переходных процессов в электрической, магнитной и механической подсистемах;

— дискретно-непрерывный характер системы управления.

Практика разработки научных и инженерных ) рограммных средств для задач анализа и синтеза моделей сложных электротехнических комплексов с учетом взаимосвязи процессов с различной физической природой [11] показала, что наиболее часто программные продукты выполняются на алгоритмических языках высокого уровня.

Современная тенденция развития программирования направлена на разработку и совершенствование средств так называемого визуального объектно-ориентированного программирования. При таком подходе разработчик новых программ пользуется какой-либо интегрированной средой разработки программ, которая включает в себя:

— встроенный редактор кода;

— палитру компонентов, которые являются фактически готовыми частями программы и выполняют различные функции, стандартная палитра может быть дополнена собственными компонентами и компонентами, полученными от других разработчиков или фирм-разработчиков;

— встроенный компилятор;

— встроенный отладчик программы;

— встроенная система помощи и т. д.

Визуальный подход к процессу программирования позволяет значительно сократить время на разработку и написание программы. Фактически разр аботчик программы проектирует внешний вид программы и ее функциональное назначение, затем собирает большую часть программы из стандартных или разработанных компонентов, настраивает их, и при этом интегрированная среда разработки самостоятельно формирует эту часть кода программы. Затем разработчик вставляет свою часть кода, формирующую функциональную часть программы.

с Современные средства разработки прикладного программного обеспечения для научных и инженерных целей отличаются широким набором

стандартных компонентов, мощным отладчиком программ, удобным редактором кода, быстродействующим компилятором, хорошей системой помощи, содержащей большое количество примеров и большим количеством сервисных функций, облегчающих процесс написания и отладки программ.

Для построения наиболее эффективных процедур численного моделирования электротехнических комплексов разработан широкий арсенал методов, ориентированных на форму записи моделей электротехнических комплексов и специфические свойства этих моделей.

Математические модели ЭТК накладывают специфические требования на численный метод:

— формула метода должна учитывать специфическую форму записи математической модели электротехнических комплексов в виде дифференциально-алгебраической системы уравнений;

— наличие в составе электротехнических комплексов подсистем различной физической природы приводит к жесткости полученной системы уравнений, кроме того, жесткость может усиливаться за счет наличия в составе электротехнических комплексов элементов имеющий дискретный характер изменения параметров (полупроводниковые приборы, электромеханические коммутаторы и пр.), что требует наличия свойства жесткой устойчивости численно г о метода;

— наличие дискретных элементов в составе электротехнических комплексов требует от численного метода свойств плотной выдачи результатов расчета для уоиска зкранее неизвестных моментов коммутации дискретных элементов.

Удовлетвуряют данным требованиям семейство канонических методов, из иоторых, в частности, построены канонические «дискретно-непрерывные» методы:

х2 к а0х0 я а.1х1 я к[Ат в ИаА/ ^ х Р„/[х{1); I я Рок]я^1/[х(г я И); I я ък] ял

яр2 / [х({ я 2И); / яр 2И] J , (8)

x3 = а0x0 + ajXj + а2x2 + к\лт - haAf J4 х

Po/ [x(t); t + у oh] + Pf [x(t + h); t + Ylh] + - P2 / [x{t + 2h); t + у 2h] + P3 / [x{t + 3h); t + у 3h]

Предложенный набор канонических численных методов (8), (9) с различными наборами коэффициентов реализован в виде компонентов MIntegr и MVisual для среды визуального программирования Delphi. Эти компоненты представлены в палитре компонент на странице MagComp_4. Компонент MVisual отличается от MIntegr наличием специального окна, позволяющего наблюдать и редактировать большинство параметров и значений, используемых в процессе расчета каждого шага переходного процесса (рис. 1). В компонентах MIntegr и MVisual реализован алгоритм численного интегрирования с использованием канонических численных методов с автоматическим выбором шага интегрирования и оценкой погрешности. Дополнительно в программных продуктах МаС и MIntegr реализован встроенный алгоритм поиска моментов коммутации дискретных элементов, изменяющих свои внутренние параметры в зависимости как от переменных, которые являются переменными состояния, так и от других зависимых и независимых переменных.

Исследование динамических режимов работы электротехнического комплекса. Разработанные методы и прикладные программные продукты (рис. 2) позволяют получить характеристики переходных процессов при пуске, останове асинхронного управляемого электропривода, а также при сбросе и набросе нагрузки (при переменной нагрузке).

В приведенном численном эксперименте использовался регулируемый асинхронный электропривод с фазным ротором и пятисекционным реостатом. Система управления — релейно-контактная. При срабатывании контакторов секционного реостата происходит дискретное изменение параметров математической модели электротехнического комплекса.

Щ Пус. асинхронного двигателя i исшчнута.

а [фазные координаты]

Файл График правая 01

j Щ Параметры метода")

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Параметры модели АД | Параметры ротора | Таблица результатов График j Механическая характеристика j

fit Параметры метода интегрирования

Общее время расчет

Результаты вы1

rLUai--¡-

Следующий 18552193Е-

ПрадыдуЩи^'27ба96Е-

Незавт Точка 1

| Управление | График | -0005 |-.огтопни|Продолжить

х

Рис. 1. Демонстрация визуальных компонентов MVisual и Mintegг при расчете динамики пуска асинхронного двигателя с фазным ротором

Пуск асинхронного двигателя (фазные координаты)

^Параметры метода и ;© Расчет от начала Параметры модели АД Таблица результатов j График Механическая характеристика |

Номинальные параметры двигателя Лннейное напряжение, В Частота сети, Гц Число пар полюсов Момент инерции

F

1 7,6

Параметры расчета Отн. погрешность расчета Интервал расчета, с

0,00001

1,5

Вид ротора С к.з. ротор

i* фазный ротор

С опротивле н иясе кций пусков о го р е о стата ! |ЗЛ7 з |1.25 5

0,79

Уставки регулирования сопротивления (* по скорости, o.e. 1 [Й'З? С по времени, с 1 |0,2Э542

0,Б0

Параметры схемы замещения АД Активные сопротивления

Ном. реж. Пуск. реж.

Статор Фаза А, ом Фаза В, ом Фаза С, ом

0,01179

0,01179

Ротор-----—

Фаза А, он [ÖIÖÖ939 |0,02752 Фаза В, омЕД Щ™ Фаза С, ом|°-00939 1^02752

0,05961

Реактивные сопротивления рассеяния Статор

Фаза А, ом

Фаза В, ом

Фаза С, ом

Ротор—

фаза А. ом ратгб |о,10069

Фаза В. омратгв |0.10DE9

Фаза С, ом 1^00726 |0,100В9

Сопротивление изанмоиндукцнн, ом

2,416БВ

_ 3 Щ

П.Ч1/:>:-'!|11. I 0,51148598

4 4,84

А 0,53475190

5 Iя-9

s 0,сга0Э50б

|06щ|

[ее время расчета

Рис. 2. Окно ввода параметров математической модели электротехнического комплекса

Рис. 3. Эксперимент 1: Результаты расчета переходных процессов пуска асинхронного электродвигателя (электромагнитный момент и скорость)

Рассчитаны переходные процессы пуска для двух законов управления секционными реостатами.

Численный эксперимент 1. Традиционный метод определения уставок реле времени релейно-контактной системы управления — по статическим механическим характеристикам асинхронного электродвигателя графоаналитическим методом. Пуск осуществляется в функции времени.

Результаты расчета переходных процессов представлены на рис. 3 — 4.

Численный эксперимент 2. Анализ результатов численного эксперимента 1 показывает, что в процессе регулирования не обеспечивается разгон до желаемых скоростей, соответствующих заданному переключающему моменту на валу электропривода, в том числе не обеспечиваются равные максимальные ускорения на пусковых ступенях, что приводит к неравномерным значительным броскам динамического момента, рывкам в механике и броскам мгновенного значения тока в фазах

Рис. 4. Эксперимент 1: Результаты расчета переходных процессов пуска асинхронного электродвигателя (ток фазы А статора и скорость)

Рис. 5. Эксперимент 2: Результаты расчета переходных процессов пуска асинхронного электродвигателя (электромагнитный момент и скорость)

электродвигателя. Таким образом, не обеспечивается желаемое качество пускового режима асинхронного электропривода.

Для повышения качества переходных процессов смоделируем автоматический пуск электропривода в функции скорости.

Результаты расчета переходных процессов представлены на рис. 5 — 6.

Выводы. Анализ полученных в «численном эксперименте 2» динамических характеристик позволяет определить оптимальные уставки реле времени для использования в релейно-контактной схеме,

Рис. 6. Эксперимент 2: Результаты расчета переходных процессов пуска асинхронного электродвигателя (ток фазы А статора и скорость)

Таблица 1

Номер секций пусковых реостатов

1 2 3 4 5

Традиционная методика: время разгона электропривода на ступени (с) 0,151 0,095 0,061 0,038 0,024

Разработанная методика: время разгона электропривода на ступени (с) 0,295 0,152 0,094 0,053 0,033

реализующей пуск асинхронного электропривода. При этом мгновенные значения токов, электромагнитного момента, ускорения электропривода не превышают заданных значений, однако несколько увеличивается общее время пуска (табл. 1).

Библиографический список

1. Malgin С. V., Veynblat A. V. Using the Potential of Energy and Resource Conservation in Oil Field Power Supply Networks // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), 2016. IEEE. 2016. Р. 1-4. DOI: 10.1109/ Dynamics.2016.7819044.

2. Shekochihin A. V., Bubnov A. V., Shekochihina I. A., Kirichenko A. N. & Barskov V. V. State estimation programs application for computation problems solution of electrical power systems steady-state modes based on operating restrictions // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), 2014. IEEE, 2014. P. 1-4. DOI: 10.1109/Dynamics.2014.7005693.

3. Bubnov A. V., Chudinov A. N., Emashov V. A. Tracking Mode Implementation Features for the Synchrophase Electric Drive // Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), 2016. IEEE, 2016. Р. 1-4. DOI: 10.1109/Dynamics.2016.7818990.

4. Bespalov A. V., Malgin С. V., Weinblat A. V. Possibility of adjusting submersible motors at borehole fluid production //

Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics), 11-13 Nov., 2014. IEEE, 2014. P. 1, 6. DOI: 10.1109/ Dynamics.2014.7005638.

5. Бубнов А. В., Бубнова Т. А., Чудинов А. Н. Новые принципы и способы организации управления синхронно-синфазным электроприводом сканирующих систем // Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2012. № 1 (107). С. 192-196.

6. Ковалев В. З., Мальгин Г. В., Архипова О. В. Математическое моделирование электротехнических комплексов нефтедобычи в задачах энергосбережения: моногр. Ханты-Мансийск: Полиграфист. 2008. 222 с.

7. Беспалов А. В., Мальгин Г. В., Щербаков А. Г. Динамические режимы электротехнического комплекса, содержащего асинхронный двигатель с фазным ротором // Омский научный вестник. 2005. № 1. С. 135-141.

8. Enright W. H., Hull T. E., Linberg B. Compaing numerical methods for stiff systems of ordinary differential equations // BIT. 1975. 15. № 1. P. 10-48.

9. Gear C. W. Multirate linear multistep methods // BIT 24. 1984. Р. 484-502.

10. Lambert J. D. Computational Methods in Ordinary Differential Equations. (Introductory Mathematics for Scientists and Engineers). John Wiley & Sons: London/New York/Sydney/ Toronto, 1973. XV + 278 P.

11. Сушков В. В., Велиев М. К., Гладких Т. Д., Мальгин Г. В. Экономия электроэнергии и снижение потерь в электротехнических комплексах нефтегазодобычи: моногр. Нижневартовск: Изд-во Нижневартовского гос. ун-та. 2015. 219 с.

БУБНОВ Алексей Владимирович, доктор технических наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой «Электрическая техника» Омского государственного технического университета (ОмГТУ). Адрес для переписки: bubnov-av@bk.ru

МАЛЬГИН Геннадий Владимирович, кандидат технических наук, доцент (Россия), заведующий кафедрой «Энергетика» Нижневартовского государственного университета. Адрес для переписки: mag_@list.ru РОВКИН Вячеслав Дмитриевич, аспирант кафедры «Электрическая техника» ОмГТУ. Адрес для переписки: rovkin.vd@gmail.cоm

Статья поступила в редакцию 02.02.2017 г. © А. В. Бубнов, Г. В. Мальгин, В. Д. Ровкин

УДК 629.436

В. Р. ВЕДРУЧЕНКО В. В. КРАЙНОВ Е. С. ЛАЗАРЕВ П. В. ЛИТВИНОВ

Омский государственный университет путей сообщения, г. Омск

ИНДИЦИРОВАНИЕ КАК МЕТОД РЕГУЛИРОВАНИЯ И ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ_

Сформированы требования к индикаторной диаграмме дизеля как к основному экспериментальному материалу при испытаниях и исследованиях двигателя на разных по свойствам топливах. Приведена классификация индикаторов и рекомендации по их выбору для конкретных условий испытания дизеля. Рассмотрены различные конфигурации индикаторных диаграмм рабочего процесса двигателя и их связь с особенностями регулировки параметров рабочего процесса, необходимых при переводе дизеля на другие сорта и марки топлива. Проанализированы современные измерительные комплексы для диагностирования и визуального наблюдения за развитием рабочего процесса дизельного двигателя.

Ключевые слова: индикаторная диаграмма, альтернативное топливо, давление газов в цилиндре, угол опережения впрыска топлива.

Введение. Рабочий процесс, протекающий в цилиндрах дизеля, определяет основные показатели двигателя — мощность, удельный расход топлива, максимальные нагрузки в деталях и температурное состояние деталей цилиндропоршневой группы [1 — 5]. Главные задачи при исследовании рабочего процесса состоят в установлении зависимостей основных его показателей от различных конструктивных параметров, при которых достигаются наилучшие показатели рабочего процесса [1, 2, 4, 5].

Основным экспериментальным материалом, служащим для оценки совершенства рабочего процесса, протекающего в цилиндре дизеля, является индикаторная диаграмма процесса и часовой расход топлива [3, 5]. Из индикаторной диаграммы можно получить при соответствующей обработке большинство параметров, характеризующих рабо-

чий процесс, — среднее индикаторное давление Р, давление сжатия Р , максимальное давление сгорания Ршах, скорость нарастания ф/Ое , характеристи-ан аепловыделенин . а цилиндре дизеля (закон вы-горанея топлива яо = И(е), скорость тепловыделения <ах1!ае = и(е), продолжительность сгорания ц), температуру газа в цилиндре в любой момент времени и многие другие параметры. По часовому расходу топлива определяют средний индикаторный и средний эффективный (при известной эффективной мощности дизеля) расход топлива [3 — 5].

Таким образом, для оценки качества рабочего процесса дизеля основными параметрами, подлежащими измерению, являются эффективная мощность (крутящий момент и частота вращения коленчатого вала), часовой расход топлива и индикаторная диаграмма [1, 2, 4, 5].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.