Введение к работе
"'/'"'' і
;' ::« S
- ;л ^"Актуальность проблемы. Переход экономики страны к рыночным от---'ношёниям, ставящий целью оздоровление всех сторон жизни общества, повыпение благосостояния срветского народа, предполагает повыпение аффективности производства, применение более совершенных технологий, снижающих энерго- и материалоемкость, повьшапцих качество продукции. Немаловажным фактором в завоевании позиций на рынке является сокращение срока между началом проектирования изделия и переходом к серийному выпуску. Сказанное справедливо и в отношении авиационного двигателестроения, где одной из важных проблем является испытание узлов турбоагрегатов. Создание.стенда для разгонных и термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов позволяет испытывать диски в ускоренном масштабе времени. Применение индукционного нагрева на стендах в целях моделирования термических нагрузок позволяет увеличить скорость нагрева по сравнению с газовым и улучшить экологическую ситуацию.
Однако на пути реализации преимуществ индукционного нагрева здесь возникает ряд специфических проблем. В виду невозможности обеспечить высокое качество испытаний при ручном управлении процессом сюда относится прежде всего проблема разработки автоматизированных индукционных установок, с пространственно распределенными управляющими воздействиями, обеспечивающих реализацию требуемых температурных распределений по объему диска, изменяющихся во времени по заданному закону.
В этой связи актуальными задачами являются разработка методов анализа и синтеза соответствующих многосвязных систем автоматического регулирования (МСАР) температур диска; теоретическое и экспериментальное исследование алгоритмов управления процессами термоцик-лирования и показателей качества воспроизведения требуемых температурных полей; разработка рекомендаций и предложений, которые можно положить в основу инженерных методик проектирования индукционных установок на испытательном стенде.
Указанные выше задачи решаются в диссертационной работе применительно к созданию индукционных нагревателей для имитации на испытательном стенде температурных режимов немагнитных дисков турбоагрегатов .
Цель работы. Основная цель диссертационной работы состоит в решении научно-технической задачи по разработке, проектированию и реализации на практике многосвязной системы автоматического регулирова-
ния температуры дисков в процессе имитации термоциклических нагрузок турбоагрегатов, предоставляющей широкие возможности для исследования процессов температурного нагружения на испытательном стенде.
Методы исследования. Разработка проблемно-ориентированных моделей, исследование электромагнитных и тепловых процессов, алгоритмов функционирования, системы регулирования проводились методами математической физики, вычислительной математики, теории индукционного нагрева, теории автоматического управления. Для проверки точности предлагаемых моделей проводились сравнения с экспериментальными данными, полученными на опытной установке, и результатами решения тестовых задач с помощью других моделей.
Достоверіость результатов работы оценивалась путем сравнения с результатами численных экспериментов и данныаи, полученными на опытной установке.
Научная новизна. Разработаны проблемно-ориентированные модели электромагнитных и температурных полей дисков турбоагрегатов как объекта автоматического управления процессом имитации термоциклических нагрузок.
Предлагается методы оценки влияния условий окружахщей среды на параметры модели объекта.
Разработана специализированная методика анализа и синтеза МСАР температуры дисков турбоагрегатов на стенде разгонно-циклических испытаний (РЦЮ.
Предложены и обоснованы новые средства пространственно-временного управления температурными полями испытуемых дисков.
Практическая полезность работы. Построен и реализован на ЭЦВМ пакет прикладных программ для расчета электромагнитных и температурных полей диска; определение параметров объекта; синтеза МСАР температуры и моделирования процессов термоциклирования. Пакет программ используется в проектной практике при подготовке к испытаниям дисков на специализированном стенде.
Разработана инженерная методика проектирования МСАР температуры дисков с требуемыми показателями качества воспроизведения заданных пространственно-временных характеристик температурных полей.
На основе предлагаемых методик в НПО "Труд" созданы автоматизированные индукционные нагреватели для нагрева дисков турбоагрегатов на стенде разгонно-циклических испытаний. Выполнены оригинальные инженерные разработки конструкции нагревателей, элементов и систем МСАР температуры дисков, защищенные рядом авторских свидетельств.
Документально подтвержденный эффект от внедрения результатов работы составляет 98,7 тыс.руб. в год.
Апробация работы. Основные полодания и результаты работы доложены и обсуящены на УП Всесовзной конференции Теплофизика технологических процессов" (Тольятти, J988), на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение качества и надежности продукции, программного обеспечения ЭВМ и технических-средств обучения" (Куйбыпев, 1989), на Межотраслевой научно-технической конференции "Проблемы функциональной диагностики газотурбинных двигателей и их элементов" Шосква-Харьков-Рыбачье, 1990), на XI Всесопзной научно-технической конференции "Применение токов высокой частоты в электротехнологии" (Ленинград, 1991) на XI Краевой конференции по автоматике (Белосток-Беловея, 1991), на областной научно-технической конференции "Автоматизация и комплексная механизация технологических процессов" (Сызрань, 1987), а такке на научно-технических семинарах кафэдры "Электроснабжение промышленных предприятий" и кафедры "Автоматика и управление в технических системах" Самарского политехнического института имени В.В.КуЯбшева.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано работ 8 и получено 8 авторских свидетельств.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из взеденпл, 4 глав и заключения, изложенных на 133 страницах машинописного текста; содержит 57 рисунков и 10 таблиц, выполненных на 55 страницах; список использованных источников, вклсчаищий 152 наименования на 15 страницах и 4 приложения, занимающие 5 страниц.