Международная научно-практическая конференция

где ц1 – стоимость 1 Вт·с, р. (ц1 = 1,86 р. за 1 кВт·ч = 0,52·10-3 р. за 1 кВт·с).

Результаты расчетов энергии W, потребляемой электрооборудованием стендов №1–6 в течение одного циклаΣti (варианты «а», «б» и «в», табл. 1) по формуле (5) и стоимость энегрозатрат на испытание одной гидромашины Ц на стендах № 1–6 по формуле (6) приведены в табл. 2 и 3.

Выводы

1. По результатам расчетов наибольшую стоимость энергии на испытание одной гидромашины имеет стенд №1, а наименьшую – стенд № 5.

2. Стенды № 3 и 4 имеют близкие значения стоимость энергии (вариант «б») на два режима испытания гидромашины(режимы «насос» и «гидромотор») при одной частоте вращения вала гидромашины (например, номинальной).

102

Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

3. Стоимость энергии при использовании стенда №6 в широком диапазоне частот вращения вала (например, от минимальной до номинальной) близка к стоимости энегрозатрат при использовании стенда № 5 (вариант «в») на два режима испытания гидромашины (режимы «насос» и «гидромотор») при двух частотах вращения вала гидромашины(например, номинальной и минимальной). Это значит, что большее снижение стоимости энергии при испытании гидромашины в широком диапазоне частот вращения вала (более чем при двух частотах, вариант «в») возможно при использовании в стенде с замкнутой циркуляцией мощности инерционного нагрузочно-приводного устройства гидромашины. В этом случае энергия, потребляемая электрооборудованием стенда по формуле (5) составит W = 0,4 0,7 (15…30) РЭ Вт·с, а стоимость энергии на испытание одной гидромашины по формуле (6) составит Ц = 0,22…0,45 р. на 100 кВт мощности гидромашины, что может быть эффективней использования стенда №5 по варианту «б».

Предлагаемая схема энергосберегающего стенда для испытаний гидромашин

Предлагаемый стенд с замкнутой циркуляцией мощности для испытаний обратимых гидромашин в динамическом режиме (рис. 7) позволяет испытывать гидромашину последовательно в двух режимах («гидромотор» и «насос»).

Работа стенда

Перед началом испытаний вал гидромашины20 соединяют муфтой 25 с валом 34 маховика 10, вход и отвод гидромашины – с рабочими линиями 8. Через вычислительное устройство18 и управляющий модуль вывода 32 муфта 24 замыкается и соединяет вал гидромашины 23 с валом 34 маховика; гидрораспределители 19 и 31 переводятся в главные позиции.

Испытания гидромашины 20 в режиме «гидромотор»

При включении насосов 1 и 26, переводе распределителей 19 и 31 в рабочие позиции потоки масла из бака 5 проходят через насосы 1 и 26, обратные клапаны 9 и 33, распределители 19 и 31 поступают в контур «23–20–23». При этом валы гидромашин 20 и 23 вращаются, а в контуре «23–20–23» циркулирует мощность, если:

103

Международная научно-практическая конференция

Рис. 7. Предлагаемая схема энергосберегающего стенда для испытаний гидромашин:

1 – регулируемый насос; 2, 3 – всасывающая, напорная линии насоса 1; 4 – сливная линия; 5 – бак; 6 – фильтр; 7 – аппарат теплообменный;

8 – рабочие линии; 9, 33 – обратные клапаны; 10 – маховик; 11 – измерительная система; 12 – датчик частоты вращения маховика;

13, 14 – датчики давления масла; 15, 16 – датчики расхода масла; 17 – модуль ввода сигналов 17 (аналого-цифровой преобразователь); 18 – вычислительное устройство; 19, 31 – гидрораспределители;

20 – испытываемая гидромашина; 21 и 22 – обратно-предохранительные клапаны; 23 – дополнительная гидромашина; 24 – управляемая муфта; 25 – неуправляемая муфта; 26 – нерегулируемый насос;

27, 28 – всасывающая и напорная линии насоса 26; 29 – предохранительный клапан; 30 – обратно-предохранительный

клапан; 32 – управляющий модуль вывода команд (цифро-аналоговый преобразователь); 35 – подшипники вала

– в напорную линию контура насосом26 подается расход, равный расходу дренажных утечек из гидромашины20, и поддерживается необходимое в этой линии давление;

104

Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

– во всасывающую линию гидромашины 23 насосом 1 подается расход, равный сумме расходов в напорной линии гидромашины 23 и дренажных утечек из гидромашины 23.

Давление этой подачи должно быть достаточно для преодоления механических и гидромеханических потерь энергии в контуре «23–20–23». Этим же давлением контур «23–20–23» запускается в работу. При давлении в напорной линии, например, 25 МПа и расходе 0,004 м3/с в контуре «23–20–23» циркулирует мощность

100 кВт.

Энергия, необходимая для циркуляции мощности в контуре «23–20–23», подается насосами 1 и 26. Мощность привода насоса 1 мала, так как мало необходимое давление во всасывающей линии гидромашины 23. Мощность привода насоса 23 тоже мала, так как мала его подача– примерно 5 % от расхода 0,004 м3/с и равна расходу дренажных утечек гидромашины 20.

Возрастающий поток в контуре«23–20–23» проходит через датчики расхода 16 и давления 14, гидромашину 20, датчики давления 13 и расхода15, а убывающий – через обратнопредохранительный клапан 21. Маховик 10, приводимый во вращение испытываемой гидромашиной 20, разгоняется.

Сигналы с датчиков частоты вращения маховика 12, давления 13 и 14, расхода 15 и 16 поступают через модуль ввода сигналов 17 на вычислительное устройство 17, где с малым шагом t регистрируются текущие значения расхода, давления в напорной и сливной линиях гидромашины и частоты вращения валов гидро-

определяет текущие значения углового ускорения разгона ε вала гидромашины и маховика, а затем и среднее за время t значение вращающего момента ТМ на валу.

Текущие значения КПД гидромашины 20 в режиме «гидромотор» вычислительное устройство 18 определяет по совокупности параметров:

105

Международная научно-практическая конференция

где k – коэффициент, учитывающий параметрические особенности гидромашины 23, муфты 24 и подшипников35; I10 , I34 , I 24 , I25 , I20 , I23 – моменты инерции маховика 10, его вала 34, муфт 24, 25 и вращающихся частей гидромашин 20, 23 соответственно.

Угловое ускорение разгона вала гидромашины 20 и маховика:

где wМ и nM – угловая скорость и частота вращения вала; t – время; DnМ и Dt – приращение частоты вращения вала и соответствующее ему приращение времени.

По формулам (7)–(10) вычислительное устройство 18 строит графики изменения главного диагностического параметра– полного КПД гидромашины 20 в функции времени η = f (t) и частоты вращения вала η = f (nм).

В качестве дополнительного диагностического параметра гидромашины в режиме «гидромотор» используется гидромеханический КПД:

где qM – рабочий объем гидромашины.

По результатам расчетов по формулам (8)–(11) вычислительное устройство 18 строит графики изменения дополнительного диагно-

106