Введение к работе
- З -Актуальность работы. Система воздухоснабжения промышленных предприятий ( СВПП ) представляет собой одну из разновидностей теплоэнергетических систем предприятий ( ТЭС ПП ). При проектировании и эксплуатации СВПП возникает много связанных меэду собой проблем :
оценка уровня энергоиспользования в технологическом процессе;
анализ потерь энергии и путей их сокращения;
согласование работы отдельных элементов системы;
регулирование режимов работы оборудования;
оптимальное проектирование отдельных узлов и элементов СВПП с использованием технико-экономических показателей:
рациональное использование вторичных энергоресурсов. Каждая из этих задач заслуживает детального рассмотрения и в значительной степени сводится к анализу работы компрессорных усаковок ( КУ )- наиболее энергоемкому и важному элементу СЕЛИ,
По оценкам специалистов и статистическим данным около 17% всей вырабатываемой электроэнергии тратится на привод только стационарных компрессоров с электрическими двигателями, что выдвигает высокие требования к эффективности их работы. В процессе эксплуатации в большинстве случаев КУ в составе СВШ работает па нерасчетных режимах, что приводит к рассогласованию работы отдельных секций компрессора и снихению эффективности :его работа Процесс получения сжатого воздуха связан с выделением значительного количества теплоты, праіггически эквивалентного затрачиваемой работе и являкжеегося существенным резервом 'пополнения вторичных энергоресурсов. Такте следует учитывать и ;ТО. что ка компрессорных станциях ( КС ) мокко получать потоки '.сжатого воздуха различных параметров, следовательно, различных ;энергетических потенциалов. Эти вопросы требуют совокупного ісиетемкого подхода к анализу СВПП в целом и детального термога-. зединтапчеекого анализа процессов преобразования энергии в проточно;, части ісомпрессора.
'">-. -' .' Не лью работы является совершенствование методов анализа *СВШ на осноеє единого подхода к оценке эффективности отдельных элементов системы с использованием метода математического моделирования ( !>М ) и аЕТоматизированого банка данных ( АБЛ ; в качестве источника информации. Для достижения поставленной шли необходимо :
разработать методику оценки эффективности работы элементов и СВШ в целом, позволяющую производить структурный анализ системы;
выработать критерий оценки эффективности ЦКУ на основе зксер-гетического подхода в рассмотрении процессов преобразования энергии в проточной части ЦК и газоохладителях;
представить методику пересчета характеристик секций ЦК в условиях эксплуатации с учетом изменения их эффективности;
разработать метод оценки эффективности центробежного компрес-' сора ( ЦК ) на основе термогазодинамических параметров с использованием результатов их испытаний-;
- разработать обобщенные математические модели для оценки потерь
напора в отдельных элементах проточной части ЦК;
с использованием оптимизационных алгоритмов метода Ш и результатов экспериментальных исследований получить конкретный вид аналитических зависимостей для определения эффективности ступени ЦК;
построить ММ ступени и секции ЦК;
разработать инфологическую структуру автоматизированного Сан-, ка данных ( АЕЛ ) по основному и вспомогательному оборудованию КС для многоцелевого использования;
систематизировать .обработать и внести в АБД данные каталогов ведущих отраслей промышленности и результаты экспериментальных исследований, накопленные в различных проектных организациях;
на основе АБД разработать систему автоматизированного эскизного проектирования КС с использованием технико-экономических показателей.
Научная новизна заключается в следующем :
определены критерии оценки эффективности работы элементов СВПП и установлены функциональные взаимосвязи между ними;
предложены критерии оценки эффективности КУ, позволяющие проводить исследования работы отдельных элементов СВПП, их взаимное влияние,а также рассматривать вопросы структурного анализа СВПП;
разработаны основы построения математических моделей, включающих в себя связь газодинамических и термодинамических процессов преобразования энергии в проточной части ступеней ЦК с энергетическими характеристиками эффективности ступеней для целей
- 5 -широкой инженерной практики;
получены ММ эффективности отдельных элементов проточной части и промежуточных ступеней в целом на основе анализа и статистической обработки экспериментального материала;
на основе полученных ММ дана методика оценки эффективности секции ЦК ,а также компрессора в целом с учетом работы газсох-ладителей;
предложена методика пересчета основных характеристик ЦК в условиях эксплуатации с использованием ММ;
для идентификации ММ предложена методика математической оптимизации, использующая совокупность стохастических алгоритмов и позволяющая рассматривать многопараметрические.оптимизационные задачи;
создана мифологическая структура АБД основного и вспомогательного оборудования КС для широкого круга пользователей с использованием ПЭВМ,
Практическая юность
Предложена методика оценки работы ЦКУ на базе зксергегическо-го подхода с использованием ММ . которая позволяет проводить сравнение различных систем охлаждения и газоохладителей .
Получена методика оценки эффективности секций ЦК на основе ММ процессов преобразования энергии в проточной части машины в условиях эксплуатации в рабочем' диапазоне характеристик.
:- Создан комплекс программ, позволяющий реализовать метод ММ характеристик ЦК ; комплекс программ представлен в модульном виде и позволяет автоматизировать процесс подготовки исходных :данных с использованием АБД ,. проводить процесс идентификации, і оценивать эффективность работы отдельных элементов, ступеней, секций ЦК, производить пересчет характеристик, на другие усло-івия работы.
,-АВД по основному и вспомогательному оборудованию КС позьоляет 'решать целый ряд задач : эскизное проектирование КО с техиико-.;экономическим обоснованием вариантов ; исследование процессов -,\преобразования энергии на основе расчета течения газа в проточной части и ММ ; обобщение экспериментальных данных ; разработка новых конструкций проточных частей ступеней и секций ЦК.
- Результаты работы апробированы на заводских образцах ЦК и мо-
гут быть рекомендованы для проектных организаций и для непосредственного использования на предприятиях.
Реализация в промышленности . Результаты работы использованы при выполнении хоздоговорных и госбвджетных научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре ШЭ Смоленского филиала МЭИ, а также в учебном процессе при выполнении лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования. Предложенная структура АБД и подсистема автоматизированного проектирования исполь-гуется в Сумском НПО им. М, Ф. Фрунзе при проведении испытаний и проектировании компрессоров.
Апробация работы . Результаты работы докладывались на VIII Всесоюзной научно-технической конференции." Создание компрессорных машин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие топливно-энергетического комплекса " ( Москва.1989 г. )-, на Республиканской научно-технической конференции " Автоматиза--ция проектирования в энергетике " ( Иваново,1991 г. ); на научно-технической конференций Смоленского филиала МЭИ ( Смоленск, 1991 г. ) ; на Республиканской научно-технической конференции " Научно-технические проблемы энергомашиностроения и пути их решения " ( Санкт-Петербург,1992 г. ); на IX международной конференции по компрессоростроению ( Казань,1993 г. ).
Публикации . Основные результаты диссертационной работы изложены в 8 печатных работах.
Структура и обьем диссертации . Диссертация состоит из введения, 4 глаз, заключения и приложений. Объем диссертации составляет 160 страниц основного текста, 86 рисунков, 18 таблиц. Список литературы содержит 115 источников.
