CC BY
48
10. Зевеке, Г. В. Основы теории цепей [Текст]: учебник для вузов / Г. В. Зевеке, П. А. Ионкин, А. В. Нетушил, С. В. Стахов. — 5-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 528 с.
11. Шевченко, С. Ю. Метод визначення спроможносп обмежу-вача перенапруг нелшшного поглинати енерпю без втрати теплового балансу [Текст] / С. Ю. Шевченко // Електро-техшка та електромехашка. — Харгав, 2015. — № 4.
АНАЛИЗ РЕЖИМА РАбОТЫ ОГРАНИЧИТЕЛЕЙ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ВЛИЯНИИ НЕСИНУСОИДАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
В статье рассмотрена работа ограничителя перенапряжений нелинейного в режимах квазистационарных перенапряжений и выявлено, что подобная работа практически невозможна. Выполненные расчеты энергии, что рассеивает ограничитель перенапряжений нелинейный при воздействии напряжения, в составе которой имеют место высшие гармоники. Расчеты проведены на базе вольт-амперной характеристики ограничителя перенапряжений нелинейного, которая позволяет определить
значения токов при наличии в сети напряжения с содержанием гармонических колебаний.
Ключевые слова: ограничитель перенапряжений нелинейный, вольт-амперная характеристика, тепловые режимы, гармонические колебания.
Шевченко Сергт Юршович, кандидат техтчних наук, доцент, професор кафедри nepeda4i електричноi енергп, Нащональний техтчний утверситет «Хартвськш полтехтчний iнститут», Украта, e-mail: [email protected].
Шевченко Сергей Юрьевич, кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры передачи электроэнергии, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Украина.
Shevchenko Sergey, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Ukraine, e-mail: [email protected]
УДК 681.121:621.643.8 БШ: 10.15587/2312-8372.2015.46985
РОЗРОБКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДУ ВИМ1РЮВАННЯ ШВИДКОСТ1 ПЛИННИХ СЕРЕДОВИЩ
В статтг проведено короткий аналгз основных ультразвуковых методгв I засоб1в контролю вытратредкихI газоподгбних середовищ. Запропоновано математичну модель поширенняультра-звуковог хвилг в плинному середовищг та ультразвуковий метод вимгрювання швидкостг плинних середовищ на гг основг. Приведена структурна схема ультразвукового вимгрювача швидкостг потоку на основг амплтудно-частотного методу.
Ключов1 слова: витратомгр, контроль витрат, ультразвук, швидк1сть звуку, частота, ближ-ня зона.
Бшинський Й. Й., Гладишевський М. В.
1. Вступ
Акустичш витратом1ри засноваш на використанш того чи шшого акустичного ефекту, якому швидюсть поширення плинного середовища змшюе той чи шший параметр звуково! хвил1 Оскшьки, практично уа. акустичш витратом1ри працюють в д1апазош ультразвуко-вих (УЗ) коливань, тому називаються ультразвуковими.
На сьогодш вщомо три основних ультразвукових ме-тоди за р1зницевим принципом роботи та витратом1ри на !х основ! До них ввдносяться фазов1 витратом1ри (вимь рювання р1знищ фазових зсув1в ультразвукових коливань, що направляються по потоку 1 проти нього); частотш витратом1ри (вшшрювання р1знищ частот повторення коротких 1мпульс1в чи пакепв ультразвукових коливань, що направляються одночасно по потоку 1 проти нього); часово-1мпульсш витратом1ри (безпосередне вшшрюван-ня р1знищ часу проходження коротких 1мпульс1в, що направляються по потоку 1 проти нього) [1].
Кожен з вищенаведених метод1в мають певш недо-л1ки, основними з яких е низька точшсть за рахунок вщсутносп стаб1льно! структури та пульсацш потоку, а також неточшстю у реестрацп положення початку 1мпульсного сигналу, обумовлена розмиттям фронту
наростання сигналу, залежшсть чутливосп, а отже час-тоти 1мпульсного сигналу в1д розм1р1в трубопроводу, складшсть обробки сигналу у зв'язку з використанням багатоканально! структури ультразвукового витратомь ра (УЗВ) [2, 3].
Метою роботи е розробка методу вшшрювання витрат, який забезпечуе високу точшсть вим1рювання та оснований на р1зницевому принцит визначення частот поширення ультразвуково! хвил1
2. Анал1з л1тературних даних та постановка проблеми
Ультразвуков! витратом1ри використовуються в про-мисловост для вшшрювання об'емно! витрати рщин вже протягом 20 роюв 1 з недавшх чаав для вшшрювання об'емно! витрати газ1в. Перша пропозищя щодо засто-сування ультразвуку для вшшрювання об'емно! витрати наводиться в шмецькому патент 1928 року [4]. Однак, тшьки з розвитком п'езоелектричних перетворювач1в за останш 40 роюв УЗВ набули неабияко! привабливост й засноваш на використанш того чи шшого акустичного ефекту, що виникае при проходженш акустичних коливань через потж плинного середовища.
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 4/1(24], 2015, © Бшинський Й. Й., Гладишевський М. В.
19
Вже в 1959 роцi Фiсчбакер надае раннiй опис ультра-звукових BmpaTOMipiB, в якому згадуються методи pi3-ницевого часу проходження та ввдхилення променя. Вш також описуе метод вимiрювання рiзницi фаз для отримання швидкост звуку вiд часу поширення для вимiрювання густини [5].
Для поширення УЗ хвиль з мшмальним згасанням УЗВ для рщин працюють у мегагерцовому дiапазонi, для газiв — у дiапазонi сотень кшогерц [6].
На сьогоднi, найбшьш широкого використання на об'ектах ПАТ «Укртрансгаз» набули такi лiчильники, як: ECOSONIC X12 (RMA), USZ-08 (RMG), QSonic plus (Elster Instromet), FlowSic 600 (SICKMAIHAK).
Ультразвуковий лiчильник ECOSONIC X12 обчислюе швидкiсть проходження газу як рiзницю мiж швидюс-тю звуку за напрямком потоку i проти нього, вимiрюе час проходження з точшстю до декiлькох наносекунд. Поеднання високоточно! механiчноi обробки корпуса лiчильника з високоприцезiйними датчиками i знан-ням його розмiрiв гарантують найкраще вимiрювання об'ему газу [7].
Ультразвуковий лiчильник газу USZ 08 вимiрюе на пiдставi часу проходження ультразвукових iмпульсiв швидкiсть потоку газу i розраховуе за отриманими да-ними робочу об'емну витрату. При цьому використо-вуеться ефект, зпдно з яким ультразвуковi iмпульси в напрямку потоку поширюються швидше, шж в про-тилежному напрямку. Кожен датчик одночасно е пе-редавачем i одержувачем. Bимiрювання проводиться поперемшно в обох напрямках, тобто тсля вимiрювання одного часу проходження передавач стае одержувачем i навпаки. Завдяки такому тдходу виключаеться вплив швидкостi звуку, яка залежить ввд виду газу, тиску i температури [8].
Ультразвуковий витратомiр QSonic plus працюе за принципом визначення рiзницi часу проходження променя за потоком i проти потоку. Чим бшьша ця рiзни-ця — тим бшьше газу пройшло через лiчильник. Поява високошвидюсних комп'ютерних процесорiв дозволило виявляти дуже малi вiдмiнностi в час проходження променя за та проти потоку [9].
Принцип дп лiчильникiв Flowsic 600 полягае у ви-значеннi середньо! швидкостi потоку вимiрюваного середовища (газу), яка пропорцiйна об'емнш витратi в робочих умовах з урахуванням внутршнього дiамет-ра трубопроводу. Для визначення середньо! швидкостi потоку вимiрюеться час проходження ультразвукових iмпульсiв спрямованих по потоку газу i проти нього. Приймальники-передавачi ультразвукових iмпульсiв встановленi по дiагоналi один одному в однш площинi, передаючи сигнал без його ввдбиття вiд внутршньо! поверхнi трубопроводу [10].
За результатами аналiзу особливостей сучасних ме-тодiв i конструкцiй встановлено, що УЗВ побудоваш за рiзницевим принципом (вимiрювання параметрiв ультразвуково! хвилi за та проти потоку) мае прость шу реалiзацiю в порiвняннi iз кореляцшним методом, оскiльки в ньому реалiзована можливiсть вимiрювати швидкостi потоку чистих газiв без врахування швид-кост звуку в газi на ввдмшу вiд методу на основi ефекту Доплера. Таким чином, для високоточного ви-мiрювання витрат потокiв газу доцiльно застосовува-ти УЗВ рiзницевого принципу вимiрювання витрати потоку.
3. 06'ект, ц1ль та задач1 дослщження
Об'ектом дослгдження е процес вимiрювання об'ему плинних рщких i газоподiбних середовищ.
Метою роботи е розробка нового амплиудно-час-тотного методу вимiрювання витрат плинних середовищ рiзницевого типу, який оснований на визначенш рiзницi частот ультразвуково! хвилi за та проти потоку, що вщповвдають швидкостi потоку в межах ближньо! зони ультразвукових перетворювачiв.
В роботi ставилася задача розробити математичну моделi проходження ультразвуково! хвилi в плинному середовищi з урахуванням ближньо! зони ультразвукових перетворювачiв i отримати залежнiсть частоти звуково! хвилi вiд швидкостi потоку в ближнш зонi.
4. Матер1али та методи дослщження залежност частоти поширення ультразвуково! хвил1 вщ швидкост потоку плинного середовища
Розглянемо особливостi роботи ультразвукового перетворювача. Ультразвук отримують за допомогою зворотного п'езоелектричного ефекту, фiзична суть якого полягае у тому, що при прикладенш до торцево! поверхнi пластини з кварцу чи титанату барт (ти-бару) змшно! електрично! напруги пластина буде пе-рiодично змiнювати свою товщину (стиск — розтяг). В свою чергу це призведе до того, що в прилягаючих до пластини шарах зовшшнього середовища виникае то розрвдження, то згущення частинок середовища, тобто виникають механiчнi коливання ультразвуково! частоти. Графiчно ультразвукову хвилю можна зобразити у виглядi синусо!ди, додатш пiвхвилi яко! вiдповiдають згущенню в середовишд, а вiд'емнi — розрвдженню.
Область поширення ультразвукового променя акус-тичного перетворювача (акустичне поле) подшяеться на двi зони: ближню i дальню (рис. 1). Дальня зона — область акустичного випромшювання, в якш акустичний тиск поступово падае до нуля. Ближня зона знаходиться безпосередньо перед перетворювачем i в нш амплiтуда сигналу змшюеться немонотонно, тобто вiдповiдае ос-танньому дифракцшному максимуму звукового тиску, тсля якого поле плавно спадае. При цьому бшьше 80 % енергп знаходиться в межах цилшдра, обмеже-ного краями п'езоелемента, однак по перерiзу цилiндра енергiя розподiлена нерiвномiрно [11].
Розглянемо структуру акустичного поля двох плас-ких дископодiбних ультразвукових перетворювачiв, якi знаходяться на деякiй ввдсташ г один вiд одного по однш оа (рис. 2).
Враховуючи випадок коли вiдмiннiсть в розмiрах перетворювачiв а i Ь не дуже велика, тобто г2 » а2, Ь2, за допомогою методу Ломмеля, було отримано вираз для нормовано! амплиуди середнього тиску на приймач [12]:
Р / PCV0 =
p0 - рдиф pCOQ
= exp(- jkz) - D exp
- jk
a2 b2 a 2b2
z +
2 z 2 z 4z3
(1)
С
20
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 4/1(24], 2015
де
Xz
Db,a =ПЬ2 (E + jF )>
E = E (-1)"(2n +1)
n=0
а
к у
F = E (-1)"(2n + 2)
n=0
/2n
/2n
2
V У
¿ab
(2)
(3)
(4)
a2 b2
Nбл = T+T-
(6)
де а { Ь — рад1уси п'езоелеменпв, вщповщно, X — дов-жина хвил!
Таким чином, для пари ультразвукових перетво-рювач1в з однаковими розм1рами (при а = Ь) довжина ближньо! зони буде дор1внювати:
2а'2
Nбл = .
(7)
функщя Бесселя порядку п.
Рис. 1. Ближня зона акустичного поля перетворювача
Важливою характеристикою звукових хвиль е швид-юсть !х розповсюдження. Вона визначаеться шертними 1 пружними властивостями середовища. Швидюсть розповсюдження поздовжтх хвиль в будь-якому безмежно-му однорщному середовищд визначаеться за формулою:
и =
де G — модуль стиснення, р — середня густина сере-довища.
При розповсюдженш звуку в газ! атоми 1 молекули коливаються уздовж напрямку розповсюдження хвил!, що призводить до змш локально! густини р ! тиску р. Сшввщношення м1ж круговою частотою ю, хвильовим числом k, довжиною хвил! X, швидюстю звуку и, частотою / так! ж, як ! для поперечних хвиль в довшьному середовища
X ю 2п 2п
T k X T
(8)
Рис. 2. Схема до розрахунку акустичного поля перетв□рювачiв
Довжина ближньо! зони одного п'езоелемента: а2
М6л = у. (5)
Розгляд виразу (1) для середнього тиску, створю-ваного випромшювачем на приймач! показуе, що по аналоги з поняттям ближньо! зони окремого перетво-рювача можна говорити про розм1р ближньо! зони, випромшювача та приймача, розташованих на однш оа, як суми розм1р1в ближшх зон випромшюючого та приймаючого перетворювач1в. Таким чином, довжина ближньо! зони для пари п'езоелеменпв, тобто в систем! випромшювач-приймач, що ввдповвдае останньому диф-ракцшному максимуму звукового тиску визначаеться як:
Проанал1зувавши вирази (7) та (8), можна зробити висновок, що довжина ближньо! зони визначаеться не тшьки через розм1ри п'езоелемента, але й через дов-жину звуково! хвил1 Але оскшьки довжина звуково! хвил! залежить вщ властивостей середовища, в якому вона поширюеться, а також вщ його швидкост!, то це означае !! залежшсть ввд резонансно! частоти / при використанн! умов ближньо! зони [13]. Дане твердження ! було покладено в розробку нового методу вим1рювання плинного середовища.
Розглянемо процес поширення ультразвуково! хвил! в плинному середовищд (рис. 3).
Рис. 3. Ультразвуковий спопб вимiрювання витрат рщких i/або газоподiбних середовищ
2
V >
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 4/1(24], 2015
Швидюсть поширення yльтразвyковоï xвилi зпд-но (8) визначаеться як:
^зх = \f ,
(9)
де f — частота yльтразвyковиx коливань.
З yраxyванням швидкостi потоку довжина хвил1 бyде дорiвнювати:
Х =
(VW+VC f
(10)
Тодi вираз (7) з yраxyванням (10) набyде вигляду: 2a 2 f
N6ЛУЗХ =
(Vyзx + V С
(11)
Дане piBMHM дозволяе встановити зв'язок швидкосп потоку з частотою ультразвуково! хвилi. Таким чином:
f=
Nбл ( +V cos а)
2a2
(12)
З yраxyванням дiаметра тру6опроводу D, де N бл = = D/sin а за потоком частота ультразвуково! xвилi визначаеться:
f=
D(( +V c
2a2 sir
(13)
Тодi частота ультразвуково! xвилi проти потоку буде визначатися як:
f=
D((-V С
2a2 sir
(14)
У випадку використання рiзницевоï схеми залежнiсть рiзницi частот А/ за та проти потоку набуде вигляду:
Af =
DV 2a2 tan а'
(15)
ри моделювання наступш: а = 60°, / = 190-215 кГц, D = 0,025 м, Уузх = 340 м/с, V = 0-20 м/с, a = 0,005 м.
На рис. 4, а, б показаш результати моделювання. З графтв видно, що при збшьшенш частоти коливання ультразвукових промешв швидюсть потоку збшьшуеть-ся, якщо промет надсилаються за потоком. Вщповщно, якщо променi надсилаються проти потоку, то зi збшь-шенням частоти швидюсть потоку зменшуеться. Даш залежност носять лiнiйний характер i е дзеркальними, що дае можлившть використати рiзницевий пiдхiд.
, X 10
5 ю 15
flow velocity (V), m/s а
5 10 15
flow velocity (V), m/s
б
Рис. 4. Залежшсть швидкосп патоку вщ частоти: а — за потокам; б — проти потоку
Вираз (15) представляе собою математичну модель поширення ультразвуково! хвилi в плинному середовищг
Вище наведет викладки дають змогу запропонувати ультразвуковий метод вимiрювання швидкост плинних середовищ, який полягае у визначенш частоти або рiзницi частот поширення ультразвуково! хвил^ яка однозначно пов'язана з швидюстю плинного середовища, при якш визначаеться останнш дифракцшний максимум ближньо! зони.
5. Результати дослщження залежност частоти УЗ коливань вщ швидкост1 потоку
Проведено моделювання запропоновано! матема-тично! моделi в середовишд MatLab. Вхiднi парамет-
Дослiдження рiзницевого варiанту просимульована з iдентичними вхвдними параметрами. Залежнiсть змiни рiзницi частот коливання ультразвукових хвиль за/проти потоку вщ швидкост потоку плинного середовища зо-бражена на рис. 5. З графжа видно, що при збшьшенш швидкост потоку рiзниця частот також збшьшуеться за лiнiйною характеристикою,чутлившть вища в по-рiвняннi з часово^мпульсним ультразвуковим методом i становить 577,35 Гц/м/с, дiапазон вимiрювання за-лежить вiд параметрiв ультразвукових перетворювачiв, а також дiаметра трубопроводу. При цьому видно що загальна дiапазон змши частот лежить в межах стабшь-но! роботи переважно! бшьшосп п'езоперетворювачiв.
Результати дослiджень дають можлившть стверджу-вати про його перспективность для практичного засто-сування [14].
технологический аудит и резервы производства — № 4/1(24), 2015
О 5 10 15
flow velocity (V), m/s
Рис. 5. Залежшсть швидкест петеку вiд pi3™^ частет
6. Обговорення результат1в дослщження залежност частоти ультразвуковых коливань вщ швидкост потоку плинного середовища
На 0CH0Bi запропоновано! моделi розроблено струк-турну схему вимiрювача швидкостi потоку, яка наведена на рис. 6.
Ультразвуковий вимiрювача швидкост потоку рщких i/або газоподiбних середовищ працюе наступним чином. Ультразвуковi коливання, як поширюються за потоком або проти потоку, виробляються i приймають-ся електроакустичними перетворювачами 2, 3. Частоту збудження ix забезпечуе генератор змшно! частоти 7 Данi коливання аналiзуються за амплiтудою за допо-могою компаратора 11 i рееструються пiковi значення амплiтуди за допомогою контролера 5 в даний момент часу i в попереднш. При незмшнш швидкостi потоку генератор змiнноi частоти 7 налаштований на частоту, що вщповщае останньому максимуму ультразвуково! хвил! При змж швидкостi потоку зменшуеться амплiтуда виxiдного сигналу, що призводить до переналаштування частоти генератор 7.
При досягненнi частоти ультразвукових хвиль, що вщповщае максимальнш амплiтудi рееструеться значення частоти, за яким i розраховують швидюсть потоку, а отже й витрату середовища, яке протжае по трубопроводу [15].
Рис. 6. Схема ультразвукевеге вимiрювача швидкесп петеку: 1 — блек фермування та аналiзу електричних iмпульсiв; 2 та 3 — електреакустичш перетв□рювачi; 4 — вимiрювальна дiлянка трубепреведу; 5 — кентрелер; 6 — шдикатер; 7 — генератор змшне! частети; 8 — кемутатер; 9 — гадсилювач; 10 — АЦП та 11 — кемпаратер
Таким чином можна стверджувати, що запропонова-ний метод вимiрювання швидкостi плинних середовищ мае суттевi переваги в порiвняннi з вщомими, оскiльки не використовуе iмпульснi сигнали, являеться менш iнерцiйним i бiльш завадозахищеним за рахунок ви-користання власно! частоти п'езоелементiв.
7. Висновки
Проведено аналiз основних ультразвукових методiв та засобiв контролю витрат рщких i газоподiбниx се-редовищ та запропоновано математичну модель поши-рення ультразвуково! xвилi в плинному середовишд та ультразвуковий метод вимiрювання швидкост плинних середовищ на ii основ!
Дослщження фiзики процесу формування звуково! xвилi в п'езоелементах дозволило виявити залежшсть частоти УЗК вщ швидкост потоку, що, в свою чергу дало змогу, завдяки новому пщходу, розробити зааб вимiрювання швидкостi потоку, а також на його основ1 запропонувати в подальшому перспективнi витратомiри рiдкиx i/або газоподiбниx середовищ.
Лггература
1. Бшинський, Й. Й. Анал1з метод1в i засоб1в контролю витрат рщких i газоподiбниx середовищ та '¡хня класифжа-цiя [Електронний ресурс] / Й. Й. Бшинський, М. О. Стасюк, М. В. Гладишевський // Наутт пращ ВНТУ. — 2015. — № 1. — Режим доступу: \www/URL: http://praci.vntu.edu.ua/ article/view/3970/5732
2. Деревягин А. М. Новый способ измерения расхода природного газа ультразвуковым методом [Электронный ресурс] / А. М. Деревягин, А. С. Фомин, В. В. Козлов, Н. Ф. Столяр, А. Г. Лыков. — IGRC, 2008. — Режим доступа: \www/URL: http://npovympel.ru/files/pdf/hyperflow-us.pdf
3. Thompson, E. Fundamentals of multipath ultrasonic flow meters for gas measurement [Electronic resource] / Eric Thompson // American School of Gas Measurement Technology. — 2011. — Available at: \www/URL: http://asgmt.com/wp-content/uploads/ pdf-docs/2011/1/F05.pdf
4. Thompson, E. J. Two beam ultrasonic flow measurement [Text]: Ph. D. Thesis / E. J. Thompson. — University of London, 1978. — 409 p.
5. Fischbacker, R. E. The ultrasonic flowmeter [Text] / R. E. Fis-chbacker // Trans. Instrum. Technol. — 1959. — Vol. 11. — P. 114-119.
6. Fundamentals of Ultrasonic flow measurement for industrial applications [Electronic resource]. — Duisburg: KROHNE Messtechnik GmbH & Co. KG, 2000. — Available at: \www/ URL: http://www.investigacion.frc.utn.edu.ar/sensores/Caudal/ HB_ULTRASONIC_e_144.pdf
7. Three in One: Gas Meter Tariff Device Volume Corrector Product Information Ultrasonic Gas Meter ECOSONIC X12 [Electronic resource]. — RMA Mess-und Regeltechnik GmbH&Co.KG, 2012. — Available at: \www/URL: http://www.rma-arma-turen.de/UserFiles/File/pdf/Ecosonic12_Pros-pekt_10-2012_EN_light.pdf
8. Ultrasonic flowmeter USZ 08 [Electronic resource]. — Honeywell International Inc., 2010. — Available at: \www/URL: https://www.honeywellprocess.com/ library/marketing/notes/usz08_leaflet_i_en.pdf
9. Q. Sonic Ultrasonic Gas Flow Meters [Electronic resource]. — Elster Instromet, 2009. — Available at: \www/URL: http://www.precisionpipeline.com/wp-content/uploads/2013/08/QSonic_Brochure_209.pdf
10. Volume Flow Measuring Devices for Emission Monitoring and Process Measurement Technology [Electronic resource]. — SICK MAIHAK GmbH, 2008. — Available at: \www/URL: http://www.matrel.hr/ files/po_flow_en_d09-01_8009584.pdf
TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 4/1(24], 2015
23-J
11. Бшинський, Й. Й. Ультразвуковий метод вимiрювання швид-кост плинних середовищ [Текст]: матерiали 1-o'i Всеукраш-сько1 науково-технiчно'i конференцi'i / Й. Й. Бшинський, М. В. Гладишевський // Комп'ютерш технологii: iнновацii, проблеми, ршення. — Житомир: ЖДТУ, 2015. — С. 53-54.
12. Крюков, И. И. О размере ближней зоны плоских ультразвуковых преобразователей, находящихся на одной оси [Текст] / И. И. Крюков // Акустический журнал. — 1995. — Т. 41, № 1. — С. 101-105.
13. The Ultrasonic Field [Electronic resource] / SignalProcessing. — Available at: \www/URL: http://www.signal-processing.com/ us_field.html
14. Бшинський, Й. Й. Ультразвуковий метод вимiрювання швидкост плинних середовищ [Текст] / Й. Й. Бшинський, М. В. Гладишевський // Всеукрашська семшар-нарада «Облж природного газу та метролопя». — Рiвне, 2015. — С. 13-14.
15. Ультразвуковий споаб вимiрювання витрат рщких i/або газоподiбних середовищ [Текст]: Пат. 98518 Украша МПК G0FB 1/00 / Бшинський Й. Й., Городецька О. С., Гладишевський М. В.; заявник i патентовласник Вшницький нащональний техшчний унiверситет. — № U201413183; заявл.08.12.2014: публ. 27.04.2015, Бюл. № 8. — 5 с.
РАЗРАбОТКА УЛЬТРАЗВУКОВОГО МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
В статье проведен краткий анализ основных ультразвуковых методов и средств контроля расхода жидких и газообразных сред. Предложено математическую модель распространения
ультразвуковой волны в текучей среде и ультразвуковой метод измерения скорости текучих сред на ее основе. Приведена структурная схема ультразвукового измерителя скорости потока на основе амплитудно-частотного метода.
Ключевые слова: расходомер, контроль расхода, ультразвук, скорость звука, частота, ближняя зона.
Бшинський Йосип Йосипович, доктор техтчних наук, про-фесор, завгдувач кафедри електротки та електротехтки, Втницький нащональний техтчний утверситет, Украта, e-mail: [email protected].
Гладишевський Микола Володимирович, провГдний фахiвець департаменту метрологiчного контролю, Метрологiчний центр Нащональног акщонерног компанп «Нафтогаз Украти», Боярка, Украта, e-mail: [email protected].
Билинский Иосиф Иосифович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой электроники и электротехники, Винницкий национальный технический университет, Украина. Гладышевский Николай Владимирович, ведущий специалист департамента метрологического контроля, Метрологический центр Национальной акционерной компании «Нафтогаз Украины», Боярка, Украина.
Bilynsky Yosyp, Vinnytsia National Technical University, Ukraine, e-mail: [email protected].
Gladyshevskyi Mykola, Metrological Center of National Joint-Stock company «Naftogaz of Ukraine», Boyarka, Ukraine, e-mail: [email protected]
УДК 622.36:621.316.938 001: 10.15587/2312-8372.2015.46993
мнухин а. г, ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ
и°рдан°ви. в. ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
НА УГОЛЬНЫХ ШАХТАХ
В работе показана возможность и намечены пути создания сверхбыстродействующей коммутационной аппаратуры, предназначенной для эксплуатации на угольных шахтах, опасных по газу или пыли, исключающие поджигание взрывоопасной среды. Результатом внедрения таких устройств будет снижение аварийности на предприятиях угольной промышленности.
Ключевые слова: электроэнергия, электроснабжение, шахта, взрыв, отключение, очаг воспламенения, короткое замыкание, станция магнитная.
1. Введение
Обеспечение безопасности применения электроэнергии в системах электроснабжения взрывоопасных производств, и, в частности на шахтах, опасных по газу или пыли, традиционно во всем мире зиждется на реализации следующих двух технических направлений: выполнения комплекса регламентных работ по поддержанию в рабочем состоянии всего электрооборудования, и в первую очередь его электрической изоляции, а также отключения поврежденного элемента сети за минимально короткий срок. Такая концепция, вполне отвечающая проблеме обеспечения безопасности в электрических сетях общего назначения и формально перенесенная на системы электроснабжения взрывоопасных производств, является в последнем случае явно недостаточной по следующим причинам.
Во-первых, вследствие объективных причин (мобильность горно-шахтного оборудования, высокая влажность и запыленность окружающей среды, сложность обслуживания электрооборудования на месте его эксплуатации и т. д.) добиться высококачественного стабильного безопасного функционирования систем электроснабжения на действующих шахтах пока не удается. Во-вторых, отключение поврежденного элемента коммутационным аппаратом традиционного исполнения (воздушным, эле-газовым, вакуумным) с учетом времени срабатывания токовой защиты происходит за время до 200 мс [1], в течение которого, в случае загазованности атмосферы в аварийной точке, неминуемо произойдет взрыв со всеми вытекающими отсюда последствиями [2]. Поэтому предельное время безопасного отключения электроэнергии с аварийного участка с соответствующими коэффициентами запаса будет составлять не более 300-400 микросекунд [3].
С
24
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 4/1(24], 2015, © Мнухин А. Г., Йорданов И. В.
