CC BY
9
Проанализировав коэффициенты раздельной детерминации по отдельным параметрам технологичности транспортировки вариативных стальных стержневых конструкций автор сделал следующие выводы:
1. Узлы оказывают незначительное влияние на технологичность транспортировки для всех типов балок.
2. В конструкциях ферм и всех типов колонн узлы оказывают значительное влияние на технологичность транспортировки. Данное обстоятельство объясняется достаточно большими размерами базовых плит колонн, значительно выступающих за стержень колонны, а также значительным уменьшением объема при выступающих узловых пластинах ферм из-за их большой высоты. При увеличении расстояния транспортировки до объекта возрастает целесообразность приварки выступающих элементов на монтажной площадке.
3. Определяющим значением для ферм из гнутосвар-ной трубы являются выступающие элементы, это объясняется увеличением объема занимаемого данной фермой в 3 раза.
Алгоритм определения технологичности транспортировки:
1. Выявление параметров стальной стержневой конструкций Х10,Х3, Х15-Х17.
2. Вычисление технологичности транспортировки вариативных конструкций с использованием уравнения регрессии (2) и таблицы 1.
Выведенные автором уравнения регрессии для типовых вариативных стальных стержневых конструкций позволяют определить показатель технологичности транспортировки конструкций при перевозке автотранспортом. Факторный анализ позволил определить направление оптимизации в рамках конкретных конструктивных форм.
Список литературы
1. Колчеданцев Л.М., Ульшин. А. Н. Повышение комплексной технологичности стальной стержневой конструкции путем совершенствования конструктивно-технологического решения // Журнал "Жилищное строительство". —СПб, 2015-№1-С.1-3
2. Булгаков С.Н. Технологичность железобетонных конструкций. - М.: Стройиздат, 1983. - 303 с
3. Буреева Н.Н. Многомерный статистический анализ с использованием ПК "STATISTICA"-Нижний Новгород: Издательство НЦ Информационно-телекоммуникационные системы, 2007-112 с.
СТЕНД ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ И ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ ВЫПОЛНЕННОЙ ИМ РАБОТЫ
Юлдашев Зарифджан Шарифович
Канд. техн. наук, доцент кафедры ЭОП и ЭТ (ФГБОУ ВПО СПбГАУ), г. Санкт-Петербург-Пушкин
Целью данной работы является разработка испытательного стенда для определения энергетических характеристик электродвигателей и относительной энергоемкости выполненной ими работы.
В основу определения энергетических характеристик электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы положен метод конечных отношений [2, с.10]. Сущность метода заключается в том, что эффективность энергетического процесса оценивают объективным показателем -относительной энергоемкостью. Относительная энергоемкость - это отношение энергии (мощности) на входе к параметрам на выходе, включающее сверх единицы в свое численное значение относительные потери энергии в элементе. Относительная энергоемкость является безразмерной величиной, превышающей единицу на величину относительных потерь [3, с.74; 4, с.145].
Структура потерь в сфере производства, распределения и потребления электроэнергии показывает, что до 90% потерь приходятся на сферу энергопотребления, а потери при передаче электроэнергии составляют лишь 9.. .10% [1, с.228; 5, с.27]. При этом две трети электроэнергии, выработанной на электростанциях, преобразуется различными электроприводами в механическую энергию.
В настоящее время широкое внедрение получают частотно-регулируемые электроприводы, которые обеспечивают экономию электроэнергии более чем на 30%. Существуют различные частотно - управляемые автоматизированные электроприводы. Каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками в конкретных энерготехнологических процессах.
Энергоемкость преобразователей частоты зависит от многих факторов (частота коммутации, коэффициент загрузки электродвигателя, колебание напряжения сети др.). Производители преобразователей приводят энергетические параметры для конкретных условий эксплуатации [9, с.40; 11, с.276].
На практике выбор оборудования в АПК производится со значительными превышениями по мощности и производительности (коэффициент запаса достигает 1,30).
В справочной литературе и каталогах заводов-изготовителей приводятся
значения энергетических характеристик АД (п и соsф) в зависимости от коэффициента загрузки электродвигателя. Однако в реальных условиях возможно отличие в энергетических параметрах даже нового электродвигателя от паспортных, что в первую очередь объясняется качеством изготовления [8, с.39].
В паспортных данных на преобразователи практически всегда приводятся энергетические характеристики без указания условий и режимов, при которых они измерялись.
В связи с тем, что в процессе работы снижаются КПД электроприводов, насосов, вентиляторов и других машин, и установок, задействованных в энерготехнологическом процессе (ЭТП), необходим периодический контроль относительной энергоемкости работы всего комплекса в целом (электродвигателя, частотного преобразователя и ЭТП). Архивирование параметров даст возможность сравнения при последующих измерениях [10, с.45].
Для проведения экспериментальных исследований стенд, оснащенный информационно-измерительной си-по определению относительной энергоемкости электро- стемой [7, с.4].
двигателей и частотных преобразователей, работающих На рисунке 1 схематично изображен разработан-
совместно с электродвигателями, разработано устройство, ный стенд и его вид сбоку. которое признано изобретением и представляет собой
//
15 14 12
151412
а) г—
\ / 18- 1
1-- (
V /30
0-
Рисунок 1. Стенд для контроля энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости
выполненной им работ: а - вид спереди; б - вид с боку.
Стенд состоит из станины 1, на которой установлен с возможностью регулирования по высоте стол 2, на котором жестко закреплен электродвигатель 3. Вал 4 электродвигателя 3 соединен с ведущим валом 5, который через соединительный элемент 6 (например, крестовина) соединен с первым ведомым валом 7. Первый ведомый вал 7 и второй ведомый вал 8 соединены между собой полужесткой муфтой 9 и установлены на двух подшипниковых опорах 10 каждый. На первом ведомом валу 7 и втором ведомом валу 8 между подшипниками 11, расположенными между подшипниковыми опорами 10, жестко закреплены по металлическому диску 12.
На подшипниках 11 жестко крепятся крестообразные магнитопроводы 13, на которых установлены электромагнитные катушки 14.
(У
Угол между соседними элементами крестообразного магнитопровода 13 составляет 900. Концы крестообразных магнитопроводов 13, расположенных с двух сторон металлического диска 12, находящиеся напротив и параллельно друг другу, жестко соединены между собой перемычкой 15. На перемычках 15, горизонтально расположенных крестообразных магнитопроводов 13, жестко крепятся с одной стороны противовесы 16, с другой ^образный кронштейн 17. ^образный кронштейн 17 одним концом закреплен на перемычке 15 первого ведомого вала 7, а другим концом на перемычке 15 второго ведомого вала 8.
На ^образный кронштейн 17 (по середине, на расстоянии L=1м от оси вращения ведомых валов 7, 8) подвешиваются весовые гири 18 или установлены под ним напольные весы 19, которые предназначены для создания момента нагрузки на валу 4 электродвигателя 3. Электромагнитные катушки 14, которые установлены на крестообразных магнитопроводах 13 (по четыре штуки с каждой стороны металлического диска 12), соединены между собой последовательно и/или параллельно. На подшипниковых опорах 10 каждой части ведомых валов 7, 8 с двух сторон крестообразного магнитопровода 13 жестко закреплены ограничители 20 его максимального поворота для ограничения угла отклонения и предотвращения опро-
кидывания ^образного кронштейна 17 вокруг оси вращения. Таким образом крестообразные магнитопроводы 13 имеют ограниченный угол поворота относительно горизонтали ( и).
При настройке (балансе) крестообразных магнитопроводов 13 и U-образ-ного кронштейна 17 угол 0 его отклонения от горизонтали должен составлять 00 (баланс достигается при помощи регулирования противовесов 16). Сигнализатор 21 (например, маячок, подвешенный на нити, сигнальная лампочка или светодиод) выполнен с возможностью взаимодействия с U-образным кронштейном 17 в момент равенства крутящего момента электродвигателя 3 и момента, создаваемого крестообразными магнитопроводами 13 и металлическим диском 12. На первом ведомом валу 7 между полужесткой муфтой 9 и подшипниковой опорой 10 установлен шкив 22, соединенный через ременную передачу 23 со шкивом тахогенера-тора 24, жестко закрепленного на станине 1.
Весовые гири 18 и напольные весы 19 могут быть использованы в зависимости от направления вращения электродвигателя 3. Напольные весы 19 имеют аналоговый выход, что позволяет регистрировать момент на валу 4 электродвигателя 3. Датчик температуры 25 предназначен для измерения температуры электродвигателя 3 и установлен внутри него. При помощи регулятора напряжения 26 регулируется напряжение, подаваемое на электромагнитные катушки 14 с целью получения различных значений тормозного момента на валу 4 электродвигателя 3. Измерительное устройство 27 (например, К506) позволяет измерять электрические параметры (например, напряжение питания, ток потребления, активная и реактивная мощности и другие) электродвигателя 3. Выход измерительного устройства 27 соединен с электронным регистратором 28, который регистрирует все электрические и механические (скорость враще-ния, момент) параметры электродвигателя 3, а также температуру, ток, потреб-ля-емый электромагнитными катушками 14, величина которого пропорцио-нальна при равновесии моменту, создаваемому на валу 4 электродвигателя 3 при помощи весовых
гирь 18 или напольных весов 19. Выход электронного регистратора 28 соединен с управляющим информационно-вычислительным комплексом (УИВК) 29, выход которого соединен с регулятором напряжения 26.
УИВК 29 имеет возможность связи и передачи (и/или обмена информацией) накопленной информации и программ по стандартным каналам связи (например, RS-232, RS-485 и USB). Для обеспечения электробезопасности предлагаемого устройства на станине 1 приварена клемма заземления 30, которая соединяется с контуром заземления.
Стенд для контроля энергетических характеристик электродвигателей работает следующим образом. Электродвигатель 3 устанавливается на столе 2, путем регулирования его высоты достигается соосность вала 4 электродвигателя 3 с ведущим валом 5 и закрепляется жестко. Соединительный элемент 6 позволяет компенсировать незначительную несоосность в горизонтальной плоскости. Датчик температуры 25, регулятор напряжения 26, измерительное устройство 27, электронный регистратор 28, УИВК 29, силовая сеть и другое оборудование проверяется на предмет их работоспособности. Вращающиеся части электродвигателя 3, ведущего вала 5, ведомых валов 7, 8 и тахогенератор 24 прокручиваются вручную на предмет отсутствия посторонних предметов.
Направление вращения вала 4 электродвигателя 3 зависит от программы и назначения измерений, от которого зависит использование весовых гирь 18 или напольных весов 19. При подключении устройства в сеть электродвигатель 3 начинает вращаться. Вращение от вала 4 электродвигателя 3 через ведущий вал 5 и соединительный элемент 6 будет передаваться на первый ведомый вал
7 и через полужесткую муфту 9 на второй ведомый вал 8, а также через шкив 22 и ременную передачу 23 на тахоге-нератор 24 [6, с.3].
После включения электродвигателя 3 и работы его в режиме холостого хода (60 минут, согласно ГОСТ -7217-87) производится измерение параметров электродвигателя 3. На рис.3 приведена упрощенная структурная схема стенда. Измерительное устройство 27 производит измерение электрических параметров (напряжение питания, токи фаз, активной и реактивной мощности, потребляемую электродвигателем 3. В режиме холостого хода напряжение на электромагнитных катушках 14 отсутствует. и-образный кронштейн 17 и противовесы 16, настроенные заранее, находятся в состоянии равновесия, то есть и-образ-ный кронштейн 17 находится в горизонтальном положении. На и-образный кронштейн 17 подвешиваются весовые гири 18, масса которых соответствует значению задаваемого момента сопротивления (от 0 до 1,3Мн). и-образный кронштейн 17 под действием создаваемого момента весовыми гирями 18 провернется на угол
- $, это приведет к тому, что перемычки 15 (нижние) упрутся на ограничители 20, которые предотвращают опрокидывания и-образного кронштейна 17 вокруг оси вращения.
При помощи регулятора напряжения 26 повышается напряжение (ток) на электромагнитных катушках 14. Ток, протекающий по электромагнитным катушкам 14, создает в крестообразных магнитопроводах 13 магнитный поток и во вращающемся металлическом диске 12 будет наводиться магнитодвижущая сила, взаимодействие которых вызовет тормозной момент.
Рисунок 2. Упрощенная структурная схема стенда
Путем увеличения напряжения (тока) на электромагнитных катушках 14 достигается равновесие моментов, создаваемое ими и весовыми гирями 18. При наступлении равновесия моментов и-образный кронштейн 17 будет стремится занять горизонтальное положение и коснется сигнализатора 21. При этом ре-зультаты измерений измерительного устройства 27, датчика температуры 25, тахогенератора 24, величина весовых гирь 18 (может фиксироваться в журнале вручную) или показания напольных весов 19, ток и напряжение на электромаг-нитных катушках 14 регистрируется на электронном регистраторе 28. Далее за-дается другое значение момента (вес весовых гирь 18 или показание напольных весов 19) и при помощи регулятора напряжения 26 путем изменения величины напряжения (тока) на электромагнитных катушках 14 опять достигается равно-весие моментов. Таким образом,
увеличивая величину весовых гирь 18 с определенным интервалом или показания напольных весов 19, или другими словами, увеличивая момент от 0 до 1,3Мн измеряются и регистрируются параметры электродвигателя 3. Далее нагрузка уменьшается от значения 1,3Мн до 0 (путем уменьшения напряжения (тока) на электромагнитных катушках 14), при этом также производится измерения и регистрация параметров электродвигателя 3. Такой режим измерения предусмотрен в соответствии с ГОСТ 7217-87.
При проведении измерений большого количества электродвигателей одной серии УИВК на основании результатов измерений, проведенных на первом электродвигателе, выдает команду на регулятор напряжения, который согласно программе будет подавать напряжение (ток) на электромагнитные катушки.
Стенд позволяет проводить имитацию различных режимов испытаний (механическая нагрузка, имеющая
случайный характер, линейно-возрастающая (убывающая), асимметрия параметров сети). По завершении измерений результаты регистрации с электронного регистратора переносятся на УИВК для хранения (архивирования) и математической обработки с целью получения энергетических показателей электродвигателя и относительной энергоемкости его работы. На основании результатов измерений, которые архивированы в УИВК, возможно вычисление и других характеристик электродвигателя (например, механическая и электромеханическая характеристики, определение динамических характеристик, пусковые токи и др.).
Математическая обработка результатов измерений производится при помощи стандартных программ. УИВК 29 имеет возможность связи и передачи (и/или обмена информацией) накопленной информации и программ по стандартным каналам связи (например, RS-232, RS-485 и USB).
Ухудшение технического состояния частотного преобразователя и электродвигателя приводит к повышению относительной энергоемкости работы электродвигателя, что подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными при помощи разработанного устройства.
Знание величины энергоемкости работы частотных преобразователей и электродвигателя позволяет целенаправленно и последовательно управлять эффективностью энергопотребления, снижая с помощью известных приемов и средств (регулирование, управление режимами и др.) энергоемкости их работы или заменяя их на новые, с лучшими энергетическими параметрами.
Данный стенд также позволяет проводить исследования двигателей внутреннего сгорания малой мощности по определению их энергетических параметров.
На основании вышесказанного, с целью энергосбережения становится актуальной задача создания энергетического паспорта электропривода (в том числе и для электродвигателя) и его контроля в период их эксплуатации, по которому можно оценивать его техническое состояние и разрабатывать меры по повышению энергоэффективности.
Список литературы 1. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш. Определение относительной энергоемкости работы электродвигателей, используемых в сельскохозяйственном производстве / Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. СПб, СПбГАУ.
-2010. -№18. -С.228-231.
2. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш. Показатели энергетической эффективности действующих агроинженер-ных (технических) систем: монография -СПб.: СПбГАУ, 2014. -160 с.
3. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш. Энергосбережение. Метод конечных отношений / Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. -М.: 2013. -№2. -С.74-75.
4. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш., Юлдашев Р.З. Задачи и метод энергосбережения в потребительских установках АПК / Вестник КрасГАУ. -№4. -Красноярск, 2010. -С. 144-149.
5. Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш., Юлдашев Р.З. Методика определения относительной энергоемкости работы электродвигателей сельскохозяйственного назначения / Кишоварз. -Душанбе. -2009. -№4. -С. 26-28.
6. Малый патент №Т362 Республика Таджикистан. МПК(2006) G 01 L 3/24. Стенд для определения энергетических параметров электродвигателя / Патентообладатель: З.Ш. Юлдашев. Авторы: В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев.- №1000455, заявл. 23.04.10.: опуб. 09.08.10. Бюл. №59(3). -5с.
7. Пат. №2449251 РФ. МПК6 G 01 L 3/24. Устройство для определения энергетических параметров электродвигателя и относительной энергоемкости выполненной им работы / Заявитель и патентообладатель: СПбГАУ и Карпов В. Н. Авторы: Карпов В.Н., Юлдашев З.Ш., Юлдашев Р.З.; -№2010110913; заявл. 22.03.10; опубл. 27.04.12. Бюл. №12. -13 с.: ил.
8. Юлдашев З.Ш. Диагностика состояния энергетических элементов потребительских энергетических систем / Вестник Таджикского технического университета. -Душанбе, 2011. -№1(13). -С. 37-44.
9. Юлдашев З.Ш. Испытательный стенд для контроля энергетических параметров электродвигателей / Электрика, 2012. -№ 11. -С. 39-41.
10. Юлдашев З.Ш. Повышение энергоэффективности асинхронных электродвигателей в АПК / Вестник Таджикского технического университета. -Душанбе, 2012. -№2(18). -С. 44-47.
11. Юлдашев З.Ш. Стенд для контроля энергетических параметров электродвигателей и относительной энергоемкости выполненной ими работы / Известия СПбГАУ. -2010. -№21. -С 276-280.
ВЛИЯНИЕ СРОКА СЛУЖБЫ НА ПОКАЗАТЕЛИ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕ-
СКИХ МАШИН В ЭКСПЛУАТАЦИИ
Репин Сергей Васильевич
д-р техн. наук, профессор кафедры наземных транспортно-технологических машин, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург
Зазыкин Андрей Вячеславович
канд. техн. наук, доцент кафедры наземных транспортно-технологических машин, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург
Ховалыг Настык-Доржу Кызыл-Оолович канд. техн. наук, инженер-конструктор, филиал "Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники и технологии " федерального государственного унитарного предприятия "Крыловский государственный научный центр", г. Санкт-Петербург
