Разработка автоматизированной системы управления для учебного лабораторного стенда
Автор: Осинцев Константин Владимирович, Кускарбекова Сулпан Ириковна
Рубрика: Автоматизированные системы управления технологическими процессами
Статья в выпуске: 3 т.22, 2022 года.
Бесплатный доступ
Учебный лабораторный стенд создан для имитации работы прямоточного котла с целью изучения гидравлических и теплофизических процессов, происходящих в таких устройствах. Изучив гидродинамику теплоносителя в цилиндрическом сложнонавитом змеевике, можно повлиять на паропроизводительность котла, улучшить его энергоэффективность. В учебных целях обучающийся может изучить режимы течения жидкости и воздуха, научиться управлять электрооборудованием, освоить работу запорно-регулирующий арматуры и проборов для измерения расхода, температуры и давления. Цель работы заключается в проектировании, создании и запуске учебного лабораторного стенда, который позволяет воспроизвести гидравлический и аэродинамический режимы работы прямоточного парового котла змеевикового типа без нагрева теплоносителя. Материалы и методы. Для проектирования была принята за основу модель реального парового котла змеевикового типа и адаптирована под условия эксплуатации для проведения лабораторных работ. Результаты. В качестве результата представлены тепломеханические схемы гидравлической и аэродинамической систем, алгоритм работы гидравлической системы, схема автоматизации, а также перечень подобранного оборудования и фото собранного лабораторного стенда. Заключение. Современные приборы автоматизации могут позволить снять показания теплоносителя и воздуха с высокой точностью, а также передать экспериментальные значения на персональный компьютер для сохранения и последующего анализа данных. Учебный лабораторный стенд позволит провести углубленное изучение гидравлических и аэродинамических процессов в прямоточном паровом котле змеевикового типа, процессы изменения и возникновения ламинарного и турбулентного режимов, а также их влияние на повышение энергоэффективности рассматриваемых котлов, а в перспективе и на отдельное теплообменное оборудование.
Прямоточный котел, лабораторный стенд, программируемый логический контроллер, автоматизация
Короткий адрес: https://sciup.org/147238570
IDR: 147238570 | DOI: 10.14529/ctcr220313
Список литературы Разработка автоматизированной системы управления для учебного лабораторного стенда
- Дудкин М.М., Осинцев К.В., Кускарбекова С.И. Опытное исследование работы парового котла змеевикового типа при эксплуатации на северном нефтяном месторождении // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2019. Т. 19, № 4. С. 14-25. DOI: 10.14529/power190402
- Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы: справ. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. М.: НПО ОБТ, 1995. 119 с.
- Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967. 409 с.
- Germano M. The Dean equations extended to a helical pipe flow // Journal of Fluid Mechanics. June 1989. Vol. 203. P. 289-305. DOI: 10.1017/S0022112089001473
- Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам: Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы / под общ. ред. П.Л. Кириллова. М.: Энер-гоатомиздат, 1984. 296 с.
- Свободно программируемые устройства в автоматизированных системах управления: учеб. пособие / И.Г. Минаев, В.В. Самойленко, Д.Г. Ушкур, И. В. Федоренко. Ставрополь: СтГАУ, 2016. 168 с.
- Mori Y, Nakayama W. Study on Forced Convective Heat Transfer in Curved Pipes. International Journal of Heat and Mass Transfer. 1965. Vol. 8. P. 67-82. DOI: 10.1016/0017-9310(65)90098-0
- Багоутдинова А.Г., Золотоносов Я.Д. Змеевиковые теплообменники и их математическое описание // Известия вузов. Строительство. 2015. № 7. С. 44-52.
- Сопряженная задача теплообмена при течении жидкостей в змеевиках с изменяющимся радиусом изгиба винтовой спирали / Е.К. Вачагина, А.Г. Багоутдинова, Я.Д. Золотоносов, И.А. Князева // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18, № 16. С. 234-238.
- Назмеев Ю.Г. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков реологически сложных сред. М.: Энергоиздат., 1966. 368 с.
- Аронов И.З. О гидравлическом подобии при движении жидкости в изогнутых трубах-змеевиках // Известия вузов. Энергетика. 1962. № 4. С. 52-59.
- Дудкин М.М., Осинцев К.В., Кускарбекова С.И. Разработка методологических основ исследования процессов парообразования при движении многокомпонентной жидкости в прямоточных котлах змеевикового типа методами математического моделирования // Промышленная энергетика. 2020. № 11. С. 16-24. DOI: 10.34831/EP.2020.16.79.003
- Булкин А.Е. Автоматическое регулирование энергоустановок: учеб. пособие. М.: МЭИ, 2016. 508 с.
- Федотов А.В., Хомченко В.Г. Компьютерное управление в производственных системах: учеб. пособие для вузов. 2-е изд., стер. СПб.: Лань, 2021. 620 с.
- Пат. 2694890. Российская Федерация. Электронагреватель жидкости / К.В. Осинцев, В.В. Осинцев, В.И. Богаткин, Е.В. Торопов, С.И. Кускарбекова; заявитель и патентообладатель ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет» (НИУ). № 2018143417; заявл. 06.12.2018; опубл. 18.07.2019. 8 с.
- Немченко В.И., Епифанова Г.Н. Проектирование функциональных и принципиальных электрических схем автоматизированных систем управления: учеб. пособие. 2-е изд. Самара: АСИ СамГТУ, 2017. 60 с.
