«Углесервис»







Раздел 5



Автоматика. Энергетика.
Управление



УДК 622.7.09:681.5


Исследование режимов диагностики автоматических систем контроля


Л.А. АВДЕЕВ, к.т.н., доцент, зам. директора по НИОКР,
предприятие «Углесервис»


Ключевики: автоматизация, контроль, система, узел, блок, работоспособность, неисправность, возможность, поиск, усилие «Углесервис», оптимизация, осмотр, трудозатратность, проверка, вариант.

О

дной из составляющих времени пребывания технического средства в неработоспособном состоянии является время, затрачиваемое на поиск неисправности. Исследовательскими работами [1] показано, что возможность Р(Ф) обнаружения неисправного «Углесервис» узла за время t посреди N узлов приближенно определяется формулой:

(1)

где ρ – скорость действенного поиска, зависящая от психофизиологических особенностей индивида, реализующего поиск, технических черт искомого блока (узла), оснащенности средствами поиска; параметр ρ учитывает также возможность появления неверных «Углесервис» тревог, когда ищущему кажется, что неисправный узел найден.

Формула (1) универсальна в том смысле, что она определяет многофункциональную зависимость вероятности Р(Ф) обнаружения неисправности от удельного значения поисковых усилий , где ^ Е «Углесервис» – суммарные поисковые усилия; S – величина, которая может иметь размерность числа, когда идет речь о дискретном поиске.

При поиске неисправных узлов в целях экономии времени либо трудозатрат на поиск интуитивно ясен последующий подход: нужно «Углесервис» вести поиск посреди узлов, имеющих меньшую надежность, но, следует при всем этом учесть и сложность поиска, т.к. может быть такая ситуация, когда самый ненадежный элемент просит и большей трудозатратности при поиске «Углесервис» неисправности в нем. Таким макаром, поиск неисправности является задачей рассредотачивания поисковых усилий Ф меж блоками (узлами) так, чтоб при определенных усилиях обеспечить самую большую возможность отыскания неисправности.

Задачка во 2-ой «Углесервис» постановке заключается в обеспечении мало вероятными усилиями требуемой вероятности отыскания неисправности. Сформулируем задачку математически.

В системе из ^ N блоков, содержащих n1, n2, …, nN частей с удельными повреждаемостями λ1, λ2, …, λn, коэффициентами трудозатратности проверки блоков α1, α2, …, αn, распределить «Углесервис» поисковое усилие Ф таким макаром, чтоб обеспечить условие:

(2)

при ограничении

Метод решения этой задачки сводится к последующему пошаговому процессу:

1) полагая, что вероятности дефектов блоков пропорциональны повреждаемости их частей и их числу, получим «Углесервис»:

…, (3)



где γ1, γ2, …, γn – коэффициенты, определяющие возможность наличия отказов в 1, 2, …, N узле при рассмотрении отказа как достоверного действия γ1 + γ2 + γ3 + ... + γN = 1, т.е. отказы рассматриваются как независящие действия, возможность возникновения 2-ух и поболее отказов сходу не «Углесервис» учитывается ввиду ее малости; предстоящее решение задачки проведем, используя результаты, приобретенные в [1];

2) проводим расчет значений , проранжируем их в порядке убывания;

3) вычисляем значения

, (n = 1, 2, …, N), (4)

(5)

при

n = 1 ; (6)

4) при Ф < L1 все поисковые усилия сосредоточим на «Углесервис» поиске в блоке 1, возможность обнаружения неисправности в этом блоке

(7)

5) при Ln-1 <Ф < Ln поиск осуществляется в n блоках, при этом на поиск в j-м блоке затрачивается усилие, равное

(8)


в данном случае

(9)


, (10)

где

6) при «Углесервис» Ф > Ln, где Ln – наибольшее из всех Lj, поиск осуществляется во всех блоках и поисковые усилия распределяются расчетом по последующему выражению:

(11)

что вытекает из уравнения ρ = exp(KN – Ф).

Возможность обнаружения «Углесервис» неисправности в блоке j равна

(12)

в системе:

(13)

В приложении к нашей задачке раскроем смысл значения «поисковое усилие». Если не решать задачку оптимизации, то значение ^ Ф равно 1, когда спец по обслуживанию системы вполне осматривает (инспектирует «Углесервис») все элементы всех блоков одни раз, Ф = 2 при двукратном осмотре и т.д. Таким макаром, в базе понятия Ф лежит норматив, экспериментально рассчитанный для наладчиков и ремонтного персонала. Но этот норматив обычно рассчитывается «Углесервис» без учета правил поиска и потому часть времени, идущего на поиск, расходуется нерационально. Приобретенные в приведенном выше расчете выражения позволяют уменьшить время поиска.

ПРИМЕР.

Система, состоящая из 4 блоков, имеющих частоты отказов , , , . Коэффициенты «Углесервис» трудозатратности осмотра и проверки исправности блоков равны соответственно: ; ; ; . Требуется распределить поисковое усилие Ф = 0,5 таким макаром, чтоб возможность обнаружения неисправности при всем этом была наибольшей.

РЕШЕНИЕ.

.

Шаг 1:

Шаг 2: ; ; ;

либо после перенумерации

; ; ; ;



Шаг 3: К1 = 0,4·0,65 = 0,26; К2 = 0,262; К «Углесервис»3 = –0,149; К4 = –0,427;

L1 = 0,26-0,4·0,02 = 0,252; L2 = 0,947; L3 = 0,963.

Шаг 4: Потому что L1 < Ф < L2 поиск осуществляется в 2-ух блоках. Расчет поисковых усилий Ф1 и Ф2 осуществим по формуле (8):





Возможность обнаружения неисправности Рj согласно (9) в «Углесервис» данном случае будет равна:

; ; .

В таблице приведены рассчитанные по изложенному выше способу значения составляющих Фj при разных Ф для 2-ух вариантов значений α и γ. Из таблицы видно, что при Ф = 0,5 целесообразнее всего проводить поиск «Углесервис» неисправности в системе с показателями повреждаемости и трудозатратности проверки по варианту 1 в первом и втором блоках, по варианту 2 – в первых 3-х блоках. Расчет подтверждает интуитивное предположение, что при ограниченных ресурсах «Углесервис», выделенных на поиск неисправности, все усилия сосредоточиваются на поиск в самых низконадежных узлах. Но с повышением средств на поиск это правило нарушается. Так, к примеру, при Ф = 5 (вариант 2) γ2 > γ3, а Ф2 < Ф3, т.е. при «Углесервис» увеличении значений Ф начинает посильнее сказываться величина коэффициента трудозатратности поиска. Рассредотачивание составляющих Фj для обоих вариантов зависимо от суммарного значения Ф приведена на рисунке 1, где штриховой линией выполнена кривая при равновероятных повреждаемостях «Углесервис» блоков и схожих коэффициентах трудозатратности их проверки.

Огромное значение при поиске неисправности ограниченными ресурсами имеет возможность нахождения неисправности. На рисунке 2 приведены зависимости этих вероятностей от значений Ф, из которых видно, что «Углесервис» суммарная возможность обнаружения неис-

правности с ростом Ф вырастает и она всегда выше, чем при равномерном рассредотачивании усилий на поиск меж блоками системы.

При повреждении блока системы, если он не заменяется «Углесервис» новым, а ремонтируется, поиск места повреждения является нужным условием, т.е. возможность обнаружения неисправности должна быть равна 1. В данном случае из проведенных выше расчетов можно сделать последующий вывод. На первом шаге поиска с довольно высочайшей «Углесервис» вероятностью обнаружения неисправность отыскивается на месте с ограниченными ресурсами (к примеру, с Ф≤ 1). В случае необнаружения неисправности блок заменяется и отчаливает в централизованный ремонт. Там поиск неисправности длится с соблюдением правил «Углесервис» рассредотачивания издержек на поиск при огромных Ф.

Анализ проведенных выше расчетов указывает, что абсолютные значения частот отказов блоков системы не оказывают воздействия на оптимизацию рассредотачивания усилий на поиск дефектов. Это воздействие определяется их «Углесервис» соотношением и, таким макаром, изложенный способ применим как к высоконадежным, так и к низконадежным системам.

Но на 1-ый взор кажется алогичным вывод о том (набросок 2), что при равномерном рассредотачивании поисковых усилий меж «Углесервис» блоками, имеющими место при равновероятных повреждаемостях блоков и схожих коэффициентах трудозатратности их проверки, возможность обнаружения неисправности понижается.


Значения составляющих Фj при разных начальных данных

Ф

Вариант 1

Вариант 2

блок 1

блок 2

блок 3

блок 4

блок 1

блок 2

блок «Углесервис» 3

блок 4

















0,5

0,45

0,05





0,205

0,215

0,08



1,0

0,83

0,14

0,02

0,01

0,28

0,37

0,32

0,03

1,5

1,03

0,19

0,17

0,11

0,33

0,47

0,46

0,24

2,0

1,23

0,24

0,32

0,21

0,38

0,57

0,63

0,42

5,0

2,43

0,55

1,22

0,8

0,69

1,18

1,54

1,59








а)

б)

а) начальные данные варианта 1; б) начальные данные варианта 2

Набросок 1 – Зависимость вероятности обнаружения неисправности в блоках 1-4 от объема «поисковых усилий»

Алогичность вывода вытекает из принятой практики иметь «Углесервис» равнонадежные и в схожей степени ремонтопригодные блоки технических устройств. Неточность таковой практики отмечалась еще в [2], где было показано, что в восстанавливаемых системах требования к надежности распределяются нормально, а не умеренно меж узлами «Углесервис». К приобретенным выводам можно добавить, что и задачку поиска дефектов следует рассматривать как часть общей задачки увеличения надежности технического устройства. Любая из их – оптимизационная, и одна другую дополняет.








а)

б)

а) начальные данные «Углесервис» варианта 1; б) начальные данные варианта 2

Набросок 2 – Зависимость «поисковых усилий» Фj от суммарного значения Ф на обнаружение неисправности
в блоках 1-4

^ Перечень ЛИТЕРАТУРЫ

1. Исследование операций. Том 1. Методические базы и математические способы / Под ред. Дж. Моудера, С. Эльмграйн «Углесервис»; Пер. с англ. М.: Маар, 1981.

2. Дружинин Г.В. Надежность автоматических систем. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1977.


УДК 621.313.333.2:622


Разработка косвенных способов термический защиты асинхронных электродвигателей


^ И.В. БРЕЙДО, д «Углесервис».т.н., доктор, зав. кафедрой,
В.В. КАВЕРИН, к.т.н., доцент,
Г.С. НУРМАГАНБЕТОВА, ст. педагог,
Г.С. НУРМАГАМБЕТОВА, магистрант,
Карагандинский муниципальный технический институт, кафедра АПП


Ключевики: электродвигатель, защита, термическая, косвенная, перегрев «Углесервис», датчик, наблюдающий, температура, мощность, напряжение, скорость, пусковая, поправочный, ошибка, статор.


В машинах и механизмах металлургической и горной индустрии обширное применение отыскал асинхронный электропривод, в каком употребляются разные виды температурной защиты [1].

Защита асинхронных электродвигателей (АД «Углесервис») от перегрева обычно реализуется на базе интегрированных датчиков температуры, термический токовой защиты и устройств косвенного вычисления температуры обмоток статора. Структурные схемы устройств защиты разных модификаций представлены на рисунке 1 а), б) и в).

Довольно «Углесервис» нередко на производственных предприятиях АД размещен на значимом удалении от пусковой аппаратуры и передача инфы со встроенного датчика температуры к пусковым устройствам просит использования дополнительного информационного кабеля. Не считая того, интегрированные датчики «Углесервис» температуры используются только во вновь выпускаемых АД.

В подавляющем большинстве движков, находящихся в эксплуатации, употребляется термическая токовая защита, которая недостаточно точно учитывает



а) устройство защиты на базе встроенного датчик температуры «Углесервис»; б) устройство токовой защиты;
в) устройство защиты, на базе наблюдающего

Набросок 1 – Структурная схема устройств защиты по температуре статорных обмоток электродвигателя


фактические температурные режимы работы АД, также его температурные неизменные времени.

Современные регулируемые асинхронные электроприводы «Углесервис» с преобразователем частоты, обычно, обустроены системами контроля температуры обмоток статора, выполненными на базе интегрированных датчиков температуры в корпус электродвигателя.

В этом случае, когда отсутствует возможность использования встроенного датчика температуры, могут быть использованы «Углесервис» косвенные способы с внедрением уже имеющихся в регулируемом электроприводе датчиками  и U.

С целью построения косвенной системы защиты от перегрева статорных обмоток разработан наблюдающий температуры на базе модели активного сопротивления статора.

Разработанная имитационная «Углесервис» модель наблюдающего температуры на базе асинхронного электродвигателя с внедрением координат напряжения и скорости в среде Matlab [2], с помощью библиотеки SimPowerSystems, представлена на рисунке 2.

Рабочий спектр нагрузки в электроприводе по техническим «Углесервис» условиям эксплуатации ограничен величиной очень допустимой температуры обмоток статора. Для построения устройств защиты от перегрева можно ограничиться малой температурой 100-120°С. Наибольшее значение температуры определено классом изоляции обмоток электродвигателей (для электродвигателей серии 4А – +250°С «Углесервис»). Активное сопротивление статорных обмоток меняется пропорционально их температуре.

Величина активного сопротивления статора учитывается в апериодическом звене (блок №19), которое является основой для вычисления параметра температуры статора. Входными координатами наблюдающего температуры являются напряжение питания «Углесервис» статора и угловая скорость.

Сигналы на выходе блока сумматора (блок 11) и апериодического звена (блок 19) имеют синусоидальную форму промышленной частоты.

С целью определения температуры статора рассчитываются значения модулей блоками абс и абс1.

Выделение неизменной составляющей «Углесервис» осуществляется блоками 20 и 24. Для исключения ошибки вычисления деления на ноль при пуске электродвигателя вводится смещение блоками Step2 и Step3.

Блоком Out моделируется неизменная времени температуры статора электродвигателя.

Имитационные опыты «Углесервис» производились на базе АД серии 4А с номинальной скоростью 1500 об/мин и мощностью 30, 110 и 200 кВт в спектре температур 200С -2500С. На рисунках 3, 4 и 5 представлены зависимости конфигурации сопротивления статора в функции температуры: настоящие значения «Углесервис» (зависимость 3), вычисленные значения при помощи наблюдающего (зависимость 1) и зависимость 2, приобретенная с учетом поправочного коэффициента (к), численное значение которого для соответственного типа электродвигателя выбирается из зависимости, представленной на рисунке 4.

Расхождение настоящего и вычисленного значения относительного «Углесервис» сопротивления статора представлено в таблице. С целью увеличения точности вычисления температуры наблюдающего вводится поправочный коэффициент, зависимость которого в функции мощности электродвигателя представлена на рисунке 6.



Набросок 2 – Имитационная модель наблюдающего температуры




Набросок 3 – Результаты имитационных тестов



Набросок «Углесервис» 4 – Результаты имитационных тестов




Набросок 5 – Результаты имитационных тестов

Таким макаром, для асинхронного электропривода решены последующие задачки:

1. Разработана имитационная модель наблюдающего температуры;

2. Выполнен анализ ошибки при помощи модели наблюдающего сопротивлений обмоток статора для электродвигателей мощностью «Углесервис» 30, 110 и 200 кВт;

3. Определена зависимость поправочного коэффициента в функции мощности АД;

4. Предлагаемый наблюдающий температуры может быть применен для построения защит асинхронных электроприводов;

5. Ошибка косвенного вычисления температуры электродвигателей с учетом поправочного коэффициента не «Углесервис» превосходит 1%.




Мощность электродвигателя (Р, кВт)

Величина расхождения вычисленного и настоящего значений
относительного сопротивления статорных обмоток, %

3

0,01

110

0,021

200

0,5




Набросок 6 – Зависимость величин ошибки в функции мощности АД

^ Перечень ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брейдо И.В., Каверин В.В., Нурмаганбетова Г «Углесервис».С. Определение спектра конфигурации активного сопротивления и коэффициентов модели асинхронных электродвигателей серий 4А // Животрепещущие препядствия современности. Караганда, 2009. №12 (46).

2. Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Matlab 6.0. / С.Г. Герман-Галкин. Санкт-Петербург «Углесервис», 2001.


УДК 621.34:62.505:669.046.4


Математические модели электромеханической системы полосы непрерывного жаркого цинкования


^ О.А. ЮЩЕНКО, магистр автоматизации и управления, докторант PhD,
Казахский государственный технический институт им. К.И. Сатпаева


Ключевики: сталь листовая, полоса, цинк, покрытие, электропривод, модель «Углесервис», система, стабилизация, натяжение.


Электромеханическая система полосы непрерывного жаркого цинкования (ЛНГЦ) представляет собой взаимосвязанный через полосу многодвигательный электропривод. При остановке головной части полосы для подмены рулона железной полосы, во время сварки концов «Углесервис» полосы средняя технологическая часть агрегата продолжает движение на рабочей скорости, за счет выбора полосы из вертикального входного накопителя. После пуска головной части начинается наполнение железной полосой входного накопителя, при всем этом появляются динамические «Углесервис» процессы, приводящие к появлению продольных колебаний в обрабатываемой полосе. В итоге, в обрабатываемой полосе появляются, так именуемые, «складки» во время обработки в печи термохимической обработки (ТХО) под действием высочайшей температуры, что ведет к «Углесервис» браку.

В основную часть агрегата – среднюю технологическую, входят механизмы, транспортирующие полосу через печь (ТХО) (набросок 1): тянущая станция №1, вертикальный входной накопитель, тянущая станция №2, ролики участка обработки печи и натяжные ролики печи. В печи «Углесервис» ТХО полоса подвергается термохимической обработке в защитной атмосфере.

Были проведены опыты, по определению динамических параметров обрабатываемой полосы металла [1].

В электроприводах ЛНГЦ используются асинхронные движки с частотным управлением. Анализ процессов в асинхронном «Углесервис» движке затруднен ввиду нелинейности зависимости момента от скорости и напряжения обмотки статора. Крутящееся магнитное поле определяет необходимость выбора рациональной системы координат переменных и обусловли-

вает сложность математической модели этой машины. Потому «Углесервис» что для управления процессом не требуется высочайшее быстродействие, все процессы происходят в линейной части механической свойства асинхронного мотора, то можно пользоваться приближенным расчетом переходных процессов в асинхронном частотном приводе по облегченной модели [2]. При всем «Углесервис» этом нужна линеаризация зависимости момента от тока:



при условии, что ψ0=const,

где – магнитная конструктивная неизменная электродвигателя;
ψ0 – основное потокосцепление, Вб;
Is – ток статора, А;
Е – электродвижущая сила (ЭДС) цепи ротора, В;
р «Углесервис»0 – число пар полюсов;
ω – угловая скорость электродвигателя, рад/с.

Электрическая неизменная времени Ti и коэффициент передачи ki определяются из выражений:



где L’s – переходная индуктивность статора, Гн;
Rs – сопротивление обмотки статора, Ом;
kr «Углесервис» – коэффициент магнитной связи ротора;
Rr – сопротивление обмотки ротора, Ом.



Структурная схема эквивалентного асинхронного мотора представлена на рисунке 2.




Набросок 1 – Средняя технологическая часть ЛНГЦ



Набросок 2 – Структурная схема эквивалентного асинхронного мотора


Математические модели и структурные схемы электроприводов тянущих станций «Углесервис» и роликов печи ТХО производятся аналогично математическим моделям устройств агрегата непрерывного отжига [3].

Моменты сопротивления роликов входного накопителя описываются последующими уравнениями:

(1)

где Mс3, Мс4 – моменты сопротивления верхнего и нижнего роликов, Нм «Углесервис»;
F3,4 – усилие натяжения в полосе, Н;
FТР – сила трения, Н;
а – коэффициент диссипации, охарактеризовывает процесс затухания собственных колебаний в системе, Н·м·с;
n3 и n4 – частота вращения верхнего и нижнего роликов, об/мин «Углесервис»;
MС2, МС5 – моменты сопротивления от роликов тянущей станции № 1 и тянущей станции № 2 соответственно.

Структурная схема математической модели моментов сопротивления роликов входного накопителя, построенная по уравнениям (1), приведена в согласовании с рисунком 3.

В согласовании с «Углесервис» технологией, при остановке головной части агрегата для подмены рулона железной полосы во время сварки концов полосы средняя технологическая часть агрегата продолжает движение на рабочей скорости, за счет выбора полосы «Углесервис» из вертикального входного накопителя. Отклоняющие ролики входного накопителя являются холостыми, их вращение осуществляется движением железной полосы. Движение каретки входного накопителя осуществляется от приводного мотора.

Многомассовую систему роликов входного накопителя эквивалентируем в двухмассовую, с подменой «Углесервис» характеристик реального количества роликов параметрами 2-ух эквивалентных.

Расстояние, которое проходит каретка входного накопителя при выборе (нагоне) полосы, определяется выражением:



где ω – угловая скорость мотора каретки входного накопителя, рад/с;
i – передаточное число редуктора;
r «Углесервис» – радиус отклоняющего ролика входного накопителя, м;
р – оператор дифференцирования.




Набросок 3 – Структурная схема математической
модели моментов сопротивления роликов
входного накопителя


Структурная схема математической модели усилия натяжения в полосе во входном накопителе приведена «Углесервис» на рисунке 4.

В структурной схеме употребляются последующие обозначения: nк – частота вращения мотора каретки входного накопителя; n3, n4 – частоты вращения верхнего и нижнего роликов; F3,4 – усилие натяжения в полосе; lmin – длина полосы меж «Углесервис» роликами входного накопителя при наивысшем выборе; lmax – длина



Набросок 4 – Структурная схема математической модели усилия натяжения в полосе во входном накопителе


полосы меж роликами входного накопителя при наивысшем нагоне; lк – величина перемещения каретки входного «Углесервис» накопителя при выборе (нагоне) полосы, при этом lmax > lк > lmin. Блоки ЗС1 и ЗС2 сформировывают задержку сигнала на данное время.

Структурная схема математической модели эквивалентного электропривода входного накопителя приведена на рисунке 5.

Модель включает модели «Углесервис» эквивалентных роликов Р3 и Р4 и модель момента сопротивления МС. На рисунке обозначены n3 и n4 – частоты вращения верхнего и нижнего роликов; М2 – M5 – моменты статического сопротивления взаимодействующих масс.

Электроприводы ЛНГЦ связаны меж «Углесервис» собой через упругое усилие, возникающее в полосе, по каналам задающих воздействий в согласовании с рисунком 6. Сигнал задания скорости UЗС с задатчика скорости поступает на входы регуляторов скорости электроприводов тянущих станций № 1,2 и «Углесервис» печи ТХО.

Разработанные математические модели и структурные схемы созданы для исследования динамических процессов, происходящих в полосе во время остановки головной части полосы, с целью стабилизации натяжения.



Набросок 5 – Структурная схема математической «Углесервис»
модели эквивалентного электропривода
входного накопителя




Набросок 6 – Структурная схема математической модели взаимосвязанных электроприводов ЛНГЦ



udazm-yak-naconalna-relgya-vrev-referat.html
udelnaya-teplota-paroobrazovaniya-plavleniya.html
udelnie-gazovie-nagruzki-v-rukavnih-filtrah.html