РАЗДЕЛ 2
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМПЛЕКСА ГИДРОУСТРОЙСТВ КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ
2.1. Постановка задачи
Разработке математических моделей элементов и узлов КГ системы регулирования
гидротурбины а также объёмных гидромашин и гидроаппаратов посвящены работы
отечественных и зарубежных ученых Гаркави Ю. Е., Смирнова М. И. [13], Гинзбурга
И. П. [15], Баркова Н. К. [3, 4], Пивоварова В. А. [64, 63], Полушкина Н. П.,
[65, 68, 66], Кривченко Г. И. [30, 35, 36], Башты Т. М. [5, 6, 7], Ермакова С.
А. [1], Лурье З. Я. [46, 47], Полюшкова А. Г. [70, 69], Wysocky W. [102],
Kordak R. [99], Headstrom S. E. [98], Nechleba [100] и др.
В работе [64] дается краткое описание линейных звеньев систем регулирования с
помощью передаточных функций, частотных характеристик, рассматриваются
конструктивные схемы СУЧВР гидротурбин и математические модели элементов в том
числе гидравлические, представленные линеаризованными уравнениями. Отмечается,
что условия работы СУЧВР значительно сложнее чем регулирование паровых и
газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и др. Последнее объясняется
главным образом возникновением гидравлического удара в длинных подводящих и
отводящих водоводах при значительном изменении открытия регулирующего органа.
Вторая особенность функционирования СУЧВР связана с многообразием режимов
эксплуатации КГ. Интересен вывод и получение передаточной функции КГ с учетом
изменения расхода воды через турбину в зависимости от скорости вращения вала,
поворота лопастей РК в поворотно-лопастной турбине, учета гидроудара,
представленной в приращениях переменных. Ряд коэффициентов передаточной функции
вычисляется по универсальной характеристике гидротурбины, которая имеется у
конструктора-исследователя. Однако, эта линейная модель при нулевых начальных
условиях, для малых перемещений, позволяет в первом приближении оценить лишь
устойчивость, но не показатели качества переходных процессов. Важные режимы ГТ
(пуск и останов) не могут быть достаточно точно оценены с помощью этой модели.
В работе [27] приведен сравнительный анализ различных отечественных и
зарубежных СУЧВР гидротурбинами, их элементной базы с математическим описанием
протекающих процессов. Должное внимание уделено групповому регулированию.
Приводится математическое описание СУЧВР в виде передаточной функции в
приращениях, рассматривается явление гидроудара в водоводах гидротурбины и
представляется его описание в приращениях. Таким образом, исследуется линейная
модель с вытекающими ограничениями при исследовании динамики ГА.
Работа [3] посвящена вопросам автоматического управления мощными
гидротурбинами, основным принципам и задачам управления ГА. Уделено должное
внимание особенностям регулирования поворотнолопастными гидротурбинами,
связанными с изменениями положения лопастей РК для лучшего использования
энергии воды, проходящей через турбину. Последнее дает возможность в условиях
меняющихся нагрузок поддерживать КПД на оптимальном уровне. При определенных
величинах напора и частоты вращения ротора гидротурбины каждой нагрузке и
каждому положению лопаток НА соответствует свой определенный угол поворота
лопастей РК. Зависимость между величиной а0 и углом поворота лопастей РК носит
название комбинаторной, а совокупность механизмов, обеспечивающих эту
зависимость называется комбинатором. Рассмотрены основные элементы СУЧВР
гидротурбины (гидравлические, механические, электрические), а также их
динамические свойства, представленные в конечном счете линейными
дифференциальными уравнениями. Уделено внимание математическому описанию
механического, гидравлического и электрического изодромов стабилизации СУЧВР
гидротурбины. Подробно с расчетами рассмотрены КГ системы с соответствующими
уравнениями по определению значений величин дросселирующих щелей,
гидравлических потерь в каналах корпуса золотника, местных потерь в
трубопроводах и др. Приводятся выражения по выбору и расчету МНУ.
Работа [32] посвящена требованиям к СУЧВР, их структурным схемам и
характеристикам, групповому регулированию гидротурбин, элементной базе систем.
Уделяется внимание воздействию на систему по ускорению, математическому
описанию линейных звеньев. Приведено линейное дифференциальное уравнение 2-го
порядка, описывающее динамику изодромного СУЧВР, АФЧХ и делается ряд выводов
(например, что постоянная времени СМ не оказывает большого влияния на
динамические характеристики регулятора, а выключение изодрома позволяет
существенно повысить быстродействие). Приводится сравнение регуляторов с
изодромом и воздействием по ускорению, отмечается нецелесообразность ГОС по
перемещению СМ. Дается общая оценка влияния существенных нелинейностей звеньев
(зоны нечувствительности, зоны насыщения) на работу СУЧВР гидротурбины. Однако,
непосредственно учета нелинейностей при исследовании динамики ГА с СУЧВР не
приведено. При анализе ГА, как объекта регулирования, должное внимание
уделяется учету гидроудара. Приводится анализ устойчивости СУЧВР различных
структур и рекомендации по ее обеспечению.
В работе [62] на примере укрупненной СУЧВР гидротурбины, описываемой
нелинейными дифференциальными уравнениями, выполнена линеаризация основанная на
гипотезе, что все процессы в системе происходят в малой окрестности некоторого
равновесного режима. На основе линейной модели ищется закон управления
(передаточная функция), позволяющая поддерживать заданное значение частоты
вращения ротора при наличии возмущающих воздействий. С учетом ограничения на
управляющее воздействие (изменение открытия и скорости поворота лопаток НА)
переда
- Киев+380960830922