Дослідження динаміки запірно-регулювальних пристроїв з позиційними електропневматичними системами керування

Abstract

Вихід цукру високої якості багато в чому залежить від ефективності роботи запірно-регулювальних пристроїв (ЗРП) у системі трубопроводів, що зʼєднують устаткування в єдину безперервну технологічну лінію, тому важливо забезпечити оптимальні умови безперервної роботи технологічного обладнання із ЗРП для виробництва цукру відповідно до норм технологічного регламенту. У статті наведені результати експериментальних досліджень, які проводилися на розробленому авторами експериментальному стенді, обладнаному ЗРП з електропневматичним приводом позиційного типу. Для дослідження використовувалися поворотні дискові заслінки DN і кульові крани. Методи дослідження включали: теорію гідрогазодинаміки та динаміки машин; чисельне розвʼязання систем диференціальних рівнянь; методи математичної статистики для обробки результатів експериментів; методи компʼютерного моделювання. Проведено порівняльний аналіз результатів математичного моделювання та натурних досліджень для визначення величини пропускної здатності кульового крана з позиційним пневмоприводом залежно від кута повороту запірного елемента. На основі аналізу сучасного стану проблеми визначено, що вірогідність та адекватність запропонованих математичних моделей залежать від розумного поєднання вихідних конструктивних параметрів з нормами герметичності, міцності та ресурсу при забезпеченні заданого технологічного регламенту. Це означає, що математичні моделі, які використовуються для опису роботи запірно-регулювальних пристроїв (ЗРП), мають бути точними й адекватними. Для цього необхідно розумно поєднувати вихідні конструктивні параметри ЗРП з нормами герметичності, міцності та ресурсу. Запірно-регулювальні пристрої залежать від того, наскільки повно і точно вони враховують вихідні конструктивні параметри ЗРП. До цих параметрів належать: геометрія запірного елемента; матеріали, з яких виготовлено запірний елемент; розміри і форми каналів; розташування каналів. Крім того, математичні моделі мають враховувати норми герметичності, міцності та ресурсу ЗРП. Ці норми встановлюються відповідно до технологічного регламенту і визначають вимоги до надійності та довговічності ЗРП. Вирішена задача забезпечення достовірності та адекватності математичних моделей аналізу вихідних параметрів ЗРП із подальшим формуванням вимог технологічного регламенту. Результати виконаних досліджень впроваджені на Линовицькому цукровому заводі. High-quality sugar output largely depends on the efficiency of the shut-off and control devices (S&D) in the pipeline system connecting the equipment into a single continuously operating process line. Therefore, it is important to ensure optimal conditions for the continuous operation of technological equipment with shut-off and control devices for sugar production in accordance with the norms of technological regulations. The results of experimental studies conducted on an experimental stand developed by the authors and equipped with a position-type electropneumatic drive are presented in the article. DN rotary disc flaps and ball valves were used for the study. The research methods included the theory of fluid dynamics and machine dynamics; numerical solution of systems of differential equations; methods of mathematical statistics for processing the results of experiments; computer modeling methods. A comparative analysis of the results of mathematical modeling and field studies was carried out to determine the throughput of a ball valve with a positional pneumatic actuator depending on the angle of rotation of the locking element. Based on the analysis of the current state of the problem, it was determined that the reliability and adequacy of the proposed mathematical models depend on a reasonable combination of the initial design parameters with the standards of tightness, strength, and service life while ensuring a given technological regulation. This means that the mathematical models used to describe the operation of shut-off and control devices must be accurate and adequate. To do this, it is necessary to reasonably combine the initial design parameters of the valves and gauges with the standards of tightness, strength and service life. Shut-off and control devices depend on how fully and accurately they take into account the original design parameters of the S&D. These parameters include the geometry of the locking element; materials used to make the locking element; dimensions and shapes of the channels; and the location of the channels. In addition, mathematical models should take into account the standards of tightness, strength and service life of the S&D. The results of the research was implemented at the Linovets Sugar Plant.