Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса
Установлено, что гидравлическая мощность при развитии нестационарных гидродинамических процессов в трубопроводной сети характеризуется периодическими установившимися колебаниями на анализируемом интервале времени. Показана возможность представления гидравлической мощности гармоническим рядом, ком...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Технічна електродинаміка |
|---|---|
| Дата: | 2016 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут електродинаміки НАН України
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135182 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса / М.В. Загирняк, В.Г. Ковальчук, Т.В. Коренькова // Технічна електродинаміка. — 2016. — № 3. — С. 76-78. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-135182 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Загирняк, М.В. Ковальчук, В.Г. Коренькова, Т.В. 2018-06-14T16:28:53Z 2018-06-14T16:28:53Z 2016 Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса / М.В. Загирняк, В.Г. Ковальчук, Т.В. Коренькова // Технічна електродинаміка. — 2016. — № 3. — С. 76-78. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. 1607-7970 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135182 621.65:004.183 Установлено, что гидравлическая мощность при развитии нестационарных гидродинамических процессов в трубопроводной сети характеризуется периодическими установившимися колебаниями на анализируемом интервале времени. Показана возможность представления гидравлической мощности гармоническим рядом, компоненты которого формируются произведением ортогональных гармонических составляющих сигналов напора и расхода. Предложен энергетический метод определения параметров электрогидравлического комплекса на базе уравнений энергобаланса гармонических составляющих мощности между источником гидравлического питания и элементами гидросистемы. Встановлено, що гідравлічна потужність при розвитку періодичних нелінійних гідродинамічних процесів в трубопровідній мережі характеризується періодичними усталеними коливаннями на аналізованому інтервалі часу. Показано можливість представлення гідравлічної потужності гармонічним рядом, компоненти якого формуються добутком ортогональних гармонічних складових сигналів напору і витрати. Показано можливість визначення параметрів електрогідравлічного комплексу на базі рівнянь енергобалансу гармонічних складових потужності між джерелом гідравлічного живлення та елементами гідросистеми. It was found that the hydraulic power at development of periodic nonlinear hydrodynamic processes in pipeline network is characterized by periodic steady oscillations in the analyzed interval of time. The possibility represented hydraulic power by a harmonic series which components are formed the product of orthogonal harmonic components of the head and flow signal was shown. Proposed power method of determining the electrohydraulic complex parameters on the basis of the energy balance equations of the power harmonic components between the power supply and hydraulic components of the hydraulic system. ru Інститут електродинаміки НАН України Технічна електродинаміка Електротехнологічні комплекси та системи Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса Енергетичний метод у задачах визначення параметрів електрогідравлічного комплексу Power method of the tasks of determining electrohydraulic complex parameters Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса |
| spellingShingle |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса Загирняк, М.В. Ковальчук, В.Г. Коренькова, Т.В. Електротехнологічні комплекси та системи |
| title_short |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса |
| title_full |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса |
| title_fullStr |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса |
| title_full_unstemmed |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса |
| title_sort |
энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса |
| author |
Загирняк, М.В. Ковальчук, В.Г. Коренькова, Т.В. |
| author_facet |
Загирняк, М.В. Ковальчук, В.Г. Коренькова, Т.В. |
| topic |
Електротехнологічні комплекси та системи |
| topic_facet |
Електротехнологічні комплекси та системи |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Технічна електродинаміка |
| publisher |
Інститут електродинаміки НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Енергетичний метод у задачах визначення параметрів електрогідравлічного комплексу Power method of the tasks of determining electrohydraulic complex parameters |
| description |
Установлено, что гидравлическая мощность при развитии нестационарных гидродинамических процессов в
трубопроводной сети характеризуется периодическими установившимися колебаниями на анализируемом
интервале времени. Показана возможность представления гидравлической мощности гармоническим рядом,
компоненты которого формируются произведением ортогональных гармонических составляющих сигналов
напора и расхода. Предложен энергетический метод определения параметров электрогидравлического комплекса
на базе уравнений энергобаланса гармонических составляющих мощности между источником гидравлического
питания и элементами гидросистемы.
Встановлено, що гідравлічна потужність при розвитку періодичних нелінійних гідродинамічних процесів в трубопровідній
мережі характеризується періодичними усталеними коливаннями на аналізованому інтервалі часу. Показано можливість
представлення гідравлічної потужності гармонічним рядом, компоненти якого формуються добутком ортогональних
гармонічних складових сигналів напору і витрати. Показано можливість визначення параметрів електрогідравлічного
комплексу на базі рівнянь енергобалансу гармонічних складових потужності між джерелом гідравлічного живлення та
елементами гідросистеми.
It was found that the hydraulic power at development of periodic nonlinear hydrodynamic processes in pipeline network is characterized
by periodic steady oscillations in the analyzed interval of time. The possibility represented hydraulic power by a harmonic
series which components are formed the product of orthogonal harmonic components of the head and flow signal was shown. Proposed
power method of determining the electrohydraulic complex parameters on the basis of the energy balance equations of the
power harmonic components between the power supply and hydraulic components of the hydraulic system.
|
| issn |
1607-7970 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/135182 |
| citation_txt |
Энергетический метод в задачах определения параметров электрогидравлического комплекса / М.В. Загирняк, В.Г. Ковальчук, Т.В. Коренькова // Технічна електродинаміка. — 2016. — № 3. — С. 76-78. — Бібліогр.: 3 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT zagirnâkmv énergetičeskiimetodvzadačahopredeleniâparametrovélektrogidravličeskogokompleksa AT kovalʹčukvg énergetičeskiimetodvzadačahopredeleniâparametrovélektrogidravličeskogokompleksa AT korenʹkovatv énergetičeskiimetodvzadačahopredeleniâparametrovélektrogidravličeskogokompleksa AT zagirnâkmv energetičniimetoduzadačahviznačennâparametrívelektrogídravlíčnogokompleksu AT kovalʹčukvg energetičniimetoduzadačahviznačennâparametrívelektrogídravlíčnogokompleksu AT korenʹkovatv energetičniimetoduzadačahviznačennâparametrívelektrogídravlíčnogokompleksu AT zagirnâkmv powermethodofthetasksofdeterminingelectrohydrauliccomplexparameters AT kovalʹčukvg powermethodofthetasksofdeterminingelectrohydrauliccomplexparameters AT korenʹkovatv powermethodofthetasksofdeterminingelectrohydrauliccomplexparameters |
| first_indexed |
2025-11-25T21:56:16Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:56:16Z |
| _version_ |
1850557483094900736 |
| fulltext |
76 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 3
ЕЛЕКТРОТЕХНОЛОГІЧНІ КОМПЛЕКСИ ТА СИСТЕМИ
УДК 621.65:004.183
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД В ЗАДАЧАХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
М.В.Загирняк, чл-кор. НАПН Украины, В.Г.Ковальчук, Т.В.Коренькова*, канд.техн.наук
Кременчугский национальный университет имени Михаила Остроградского,
ул. Первомайская, 20, Кременчуг, 39600, Украина.
E-mail: mzagirn@gmail.com, viktoria_kovalc@mail.ru
Установлено, что гидравлическая мощность при развитии нестационарных гидродинамических процессов в
трубопроводной сети характеризуется периодическими установившимися колебаниями на анализируемом
интервале времени. Показана возможность представления гидравлической мощности гармоническим рядом,
компоненты которого формируются произведением ортогональных гармонических составляющих сигналов
напора и расхода. Предложен энергетический метод определения параметров электрогидравлического ком-
плекса на базе уравнений энергобаланса гармонических составляющих мощности между источником гидрав-
лического питания и элементами гидросистемы. Библ. 3, рис. 1.
Ключевые слова: гидравлическая мощность, электрогидравлический комплекс, гармонический анализ.
Регулирование режимов работы электрогидравлического комплекса (ЭГК), включение/выключение на-
сосных агрегатов (НА) или отдельных участков трубопровода, срабатывание запорно-регулирующей арматуры,
изменение термодинамических свойств транспортируемой жидкости характеризуются возникновением неста-
ционарных гидродинамических процессов: пульсаций напора, гидравлических ударов, кавитационных явлений
и т.п. [1]. Последние, в свою очередь, сопровождаются изменением параметров НА и трубопроводной сети. В
случае, когда параметры ЭГК приближаются к пороговым значениям, соответствующим тем или иным неста-
ционарным режимам работы оборудования, в гидросистеме возможно развитие аварийных ситуаций: закупори-
вание или порыв трубопроводной сети, кавитационный срыв НА и т.д.
Анализ [2] показал, что существующие системы контроля параметров ЭГК базируются на непосредст-
венном измерении электрических и технологических параметров или использовании косвенных способов, когда
производится измерение одних показателей с последующим пересчетом на основные технологические пара-
метры. Недостатками таких систем является достаточная дороговизна используемых измерительных средств и,
в связи с этим, ограниченное количество измеряемых технологических параметров ЭГК; использование эмпи-
рических зависимостей. В таких условиях целесообразен поиск подходов, позволяющих определить макси-
мально возможное количество параметров действующих ЭГК при минимально необходимом количестве уста-
навливаемой контрольно-измерительной аппаратуры.
Изменение нагрузочного режима в гидросистеме, обусловленное развитием нестационарных гидродина-
мических процессов в трубопроводной сети, напрямую связано с энергетическими параметрами работы электро-
гидравлического оборудования. Так, возникновение кавитационных процессов в гидросети сопровождается пе-
риодическим во времени изменением напора и расхода, а также гидравлической мощности, равной произведению
этих сигналов. Гармонический анализ мощности ЭГК показал наличие низкочастотных составляющих, обуслов-
ленных кавитационными процессами в гидросистеме [3]. Поэтому является оправданным синтез временной функ-
ции мощности (электрической, гидравлической) гармоническим рядом, параметры которого рассчитываются на
периоде повторяемости сигнала и формируются произведением ортогональных гармонических составляющих
сигналов напряжений и токов, напоров и расходов. С учетом сказанного целью работы является определение па-
раметров электрогидравлического комплекса при развитии периодических нестационарных процессов в трубо-
проводной сети с использованием энергетического метода, базирующегося на составлении уравнений баланса
частотных компонент гидравлической мощности между источником и элементами гидросистемы.
На рисунке показаны эквивалентные электрические схемы замещения ЭГК, отображающие работу насоса
на трубопроводную сеть, представленную одним участком (а), i-тым количеством участков (б) и с учетом разви-
тия кавитационных процессов в трубопроводной сети (в), описываемых введением в схему замещения изменяю-
щегося во времени t нелинейного сопротивления ( )tR kav . На рисунке приняты следующие обозначения: 2
0H ν
– источник гидравлического питания; ni ωω=ν – относительная частота вращения НА; ni , ωω – текущая и но-
минальная частота вращения двигателя соответственно; stH – источник статического противодавления;
coninetp R,R,R – активные гидравлические сопротивления насоса, i -го участка трубопровода и потребителя
©Загирняк М.В., Ковальчук В.Г., Коренькова Т.В., 2016
*ORCID ID: http:// orcid.org/0000-0001-6425-8367
ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 3 77
соответственно; inetL , inetC – индуктивное и емкостное сопротивления i -го участка трубопровода соответствен-
но; ( ),tQp ( ) ( )tQ,tQ coninet – расход на выходе насоса, на і-том участке трубопровода и у потребителя соответ-
ственно; ( )tQ i′ – потери расхода на і-том участке трубопровода.
В общем случае возникновение нелинейных процессов в ЭГК приводит к формированию производи-
тельности на выходе НА как периодической функции времени
( ) ( ) ( ) ( ),tsinQtcosQQtcosQQtQ
L
1l
lb
L
1l
la0
L
1l
ll0p ∑∑∑
===
Ω+Ω+=γ−Ω+= (1)
где l , L – номер и
число гармоник сиг-
нала производитель-
ности соответствен-
но; 0 , lQ Q – ампли-
тудные значения по-
стоянной и перемен-
ной составляющих
сигнала производите-
льности, соответст-
венно; cos ,la lQ Q γ=
sinlb lQ Q γ= – орто-
гональные косинус-
ная и синусная со-
ставляющие сигнала
производительности
соответственно; Ω –
круговая частота сиг-
нала производитель-
ности; γ – угол сдви-
га фазы сигнала про-
изводительности от-
носительно начала
координат.
Тогда мощность на выходе источника гидравлического питания
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ),tsinPtcosPPtsinQtcosQQHtQHtp
R
1r
rbrs
R
1r
rars0s
L
1l
lb
L
1l
la0
2
0p
2
0s ∑∑∑∑
====
Ω+Ω+=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
Ω+Ω+ν=ν= (2)
где R,r – номер и число гармоник сигнала гидравлической мощности источника соответственно; brsars0s P,P,P –
амплитудные значения постоянной и ортогональных косинусной и синусной составляющих сигнала гидравли-
ческой мощности источника соответственно; rΩ – круговая частота сигнала гидравлической мощности источ-
ника гидравлического питания.
Потери мощности на активном сопротивлении насоса
( ) ( ) ( ) ( ) ( )∑∑∑∑
====
Ω+Ω+=⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
Ω+Ω+==Δ
R
1r
rbrRp
R
1r
rarRp0Rp
3L
1l
lb
L
1l
la0p
3
ppp tsinPtcosPPtsinQtcosQQRtQR)t(p . (3)
Аналогичным образом могут быть представлены потери мощности на:
− активном сопротивлении i -го участка трубопровода ( ) ( )tQRtp 3
inetinetinetR =Δ ; (4)
− индуктивном сопротивлении і-го участка трубопровода ( ) ( ) ( )( ) dttQdtQLtp inetinetinetinetL =Δ ; (5)
− емкостном сопротивлении і-го участка трубопровода ( ) ( ) ( )∫=Δ
T
0
inetinetinetinetC dttQCtQtp ; (6)
− преодоление противодавления в гидросети ( ) ( )tQHtp constst =Δ ; (7)
− кавитацию ( ) ( ) ( )tQtRtp 2
inetkavkav =Δ . (8)
Гидравлическая мощность у потребителя (в конечной точке трубопроводной сети)
( ) ( )tQRtp 3
conconcon = . (9)
Тогда общее уравнение энергобаланса ЭГК имеет вид
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ),tptptptptptp constkav
I
1i
netips +Δ+Δ+Δ+Δ= ∑
=
(10)
где ( ) ( ) ( ) ( )tptptptp inetCinetLinetR
I
1i
neti Δ+Δ+Δ=Δ∑
=
– суммарные потери мощности на і-тых участках трубопровода.
Qp(t) Lnet1
H0ν2 Rcon
Hst
Q'1(t)
Qnet i(t) Qcon(t)
Q'i(t)
Lnet i Rnet i
Cnet1 Cnet i
Rp Rnet1
Насосный
агрегат Трубопроводная сеть Потребитель
Hnet1 Hnet i
H0
Hst
Rpν2 Q(t)
Rnet
Насосный агрегат
Rcon Lnet
Потребитель Трубопровод
а б
Qp(t) Lnet1
H0ν2 Rcon
Hst
Q'1(t)
Qnet i(t) Qcon(t)
Q'i(t)
Lnet i Rnet i
Cnet1 Cnet i
Rp Rnet1
Rkav(t)
Канал
кавитации
Hnet1 Hnet i
K
Насосный
агрегат Трубопроводная сеть Потребитель
в
78 ISSN 1607-7970. Техн. електродинаміка. 2016. № 3
Гармонический анализ составляющих мощности, входящих в (10), позволил перейти к уравнениям энерго-
баланса для отдельных компонент гидравлической мощности между источником и элементами ЭГК
⎪
⎪
⎪
⎭
⎪
⎪
⎪
⎬
⎫
+Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=
+Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=
+Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=
+Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=
+Δ+Δ+Δ+Δ+Δ=
Σ
Σ
Σ
Σ
Σ
,PPPPPPP
;PPPPPPP
;PPPPPPP
;PPPPPPP
;PPPPPPP
brconbirCnetbrkavbirLnetbrRbrstbrs
arconairCnetarkavairLnetarRarstars
b1conb1iCnetb1kavb1iLnetb1Rb1stb1s
a1cona1iCneta1kava1iLneta1Ra1sta1s
0con0iCnet0kav0iLnet0R0st0s
LLLLLLLLLLLLLLLLLLLLLL
(11)
где индексу «0» соответствуют постоянные составляющие мощности, индексам «a», «b» – косинусные и синус-
ные компоненты соответственно;
Σ
Δ RP , iCnetiLnet P,P ΔΔ – амплитудные значения потерь гидравлической мощ-
ности на суммарном активном сопротивлении ∑
=
Σ +=
I
1i
inetp RRR , на индуктивном и емкостном сопротивлени-
ях i-го участка гидросети, соответственно; stPΔ , kavPΔ – амплитудные значения потерь гидравлической мощ-
ности, расходуемой на преодоление статического противодавления, и вызванные кавитационными автоколеба-
ниями соответственно; conP – амплитудное значение гидравлической мощности у потребителя.
Решение системы (11) позволяет определить требуемые параметры схемы замещения ЭГК, сравнить их
с критическими значениями, соответствующими тем или иным предаварийным режимам работы оборудования.
Предложенный подход может быть использован для определения параметров ЭГК, технологические
схемы которых учитывают групповую работу насосных агрегатов с регулируемым и нерегулируемым электро-
приводом насосов, кавитационные процессы как в турбомеханизмах, так и на участках трубопроводной сети,
технологические нелинейности, проявляющиеся при срабатывании запорно-регулируюшей арматуры и т.п.
1. Вишневский К.П. Переходные процессы в напорных системах водоподачи. – М.: Агропромиздат, 1986. – 135 с.
2. Лезнов Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках – М.:
Энергоатомиздат, 2006. – 360 с.
3. Zagirnyak M., Rodkin D., Korenkova T. Estimation of energy conversion processes in an electromechanical complex
with the use of instantaneous power method // 16-th International power electronics and motion control conference and
exposition, PEMC, Antalya, Turkey. − 2014. − Pp. 319–326.
УДК 621.65:004.183
ЕНЕРГЕТИЧНИЙ МЕТОД У ЗАДАЧАХ ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОГО КОМПЛЕКСУ
М.В.Загірняк, докт.техн.наук, В.Г.Ковальчук, Т.В.Коренькова, канд.техн.наук
Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського,
вул. Першотравнева, 20, Кременчук, 39600, Україна. E-mail: mzagirn@gmail.com, viktoria_kovalc@mail.ru
Встановлено, що гідравлічна потужність при розвитку періодичних нелінійних гідродинамічних процесів в трубопровідній
мережі характеризується періодичними усталеними коливаннями на аналізованому інтервалі часу. Показано можливість
представлення гідравлічної потужності гармонічним рядом, компоненти якого формуються добутком ортогональних
гармонічних складових сигналів напору і витрати. Показано можливість визначення параметрів електрогідравлічного
комплексу на базі рівнянь енергобалансу гармонічних складових потужності між джерелом гідравлічного живлення та
елементами гідросистеми. Бібл. 3, рис. 1.
Ключові слова: гідравлічна потужність, електрогідравлічний комплекс, гармонічний аналіз.
POWER METHOD OF THE TASKS OF DETERMINING ELECTROHYDRAULIC COMPLEX PARAMETERS
M.V.Zagirnyak, V.G.Kovalchuk, T.V.Korenkova
Kremenchuk Mykhailo Ostrohradskyi National University
str. Pershotravneva, 20, Kremenchuk, 39600, Ukraine. E-mail: mzagirn@gmail.com, viktoria_kovalc@mail.ru
It was found that the hydraulic power at development of periodic nonlinear hydrodynamic processes in pipeline network is charac-
terized by periodic steady oscillations in the analyzed interval of time. The possibility represented hydraulic power by a harmonic
series which components are formed the product of orthogonal harmonic components of the head and flow signal was shown. Pro-
posed power method of determining the electrohydraulic complex parameters on the basis of the energy balance equations of the
power harmonic components between the power supply and hydraulic components of the hydraulic system. References 3, figure 1.
Keywords: hydraulic power, electrohydraulic complex, harmonic analysis.
1. Vishnevskiy К.P. Transients in pressurized water supply systems. – Moskva: Agropromizdat, 1986 – 135 p. (Rus)
2. Leznov B.S. Energy saving and regulated drive in the pump and blower units – Moskva: Agropromizdat, 2006. – 360 р. (Rus)
3. Zagirnyak M., Rodkin D., Korenkova T. Estimation of energy conversion processes in an electromechanical complex with the use
of instantaneous power method // 16-th International power electronics and motion control conference and exposition, PEMC, Anta-
lya, Turkey. − 2014. − Pp. 319–326.
Надійшла 25.01.2016
Остаточний варіант 23.03.2016
|