Диссертация (Разработка метода расчета и исследование рабочих процессов регуляторов давления с учетом аэродинамической составляющей нагрузки на регулирующий элемент), страница 13

Это связано с тем, что точка p2=3,5х105 Парасположена на границе зоны потери работоспособности РД: минимальныйперепад давления, необходимый для работоспособности РД, составляетсогласно технической документации [66] составляет 0,06МПа.3.3.4. Исследование влияния объема объекта регулирования на рабочиепроцессы в регуляторе давленияСпомощьюразработанногометодарасчетабылипроведеныисследования влияния объема ОР на динамику работы РД.

Результатыпоказали, что увеличение объема ОР (полость П6, Рисунок 3.1.) неоднозначновлияет на характер колебательного процесса: до некоторого значения ОРработает как демпфер колебаний, а после– как генератор. При расчете объемобъекта регулирования принимался в диапазоне значений V6 = 0,1...10 м 3 .В качестве примера на Рисунке 3.10. приведены графики изменениядавления в полости П2 ( Рисунок 3.1.) РД для трех различных значений объемаОР. Время выхода на режим увеличивается при увеличении объема ОР: этосвязано со временем заполнения системы газом. Частотаи периодичностьколебаний на установившемся режиме минимальны при значениях V6 = 0,7...1м 3 .Вероятно, это явление можно связать с взаимно-обратными колебаниямипотока между полостью П2 РД и полостью П6 ОР (Рисунок 3.1.).

До«переломной» точки они возникают из-за того, что ОР наполняется быстрее,чем РД выходит на режим, и давление в нем становится выше давления ввыходной полости РД. После – по причине того, что расход из ОР превышаетрасход, который может обеспечить клапанный узел, что тоже приводит кколебаниям давления в полостях П6 ОР и П2 РД. На этом основании можно97сделать вывод только о том, что разработанная модель позволяет моделироватьподобные явления, но результаты требуют дополнительного исследования.Рисунок 3.10.Влияние объема ОР на динамику работы РД983.4.Выводы по Главе 3Для проведения расчетно-теоретических исследований разработаныметод расчета и математическая модель рабочих процессов на примере РДАРТ-85-50/16.

На основании полученных результатов можно сделать вывод отом, что смоделированные рабочие процессы имеют сходный характер сявлениями, протекающими в действительности при работе РД:1.С помощью разработанных метода расчета и математической моделирабочих процессов в РД получены распределение давления по тарели клапанаРД для различных высот подъема и построен график изменения коэффициентаподъемной силы в зависимости от высоты подъема тарели клапана.

Процессыизменения распределения давления по тарели клапана в зависимости от высотыподъемакачественносовпадаютсвыявленнымиэкспериментальноиописанными в технической литературе [8], [38].2.Результаты исследований влияния силы трения на рабочие процессы в РДпоказали, что наличие механического трения в узлах системы положительновлияет на динамику работы РД, но уменьшает точность регулятора встатическом режиме, что также находит подтверждение в литературныхисточниках [36].3.Выбор диаметра делительной дюзы для настройки РД играет важнуюроль при настройке РД.

Существует ряд значений диаметров делительнойдюзы, при которых на выбранном режиме работы время переходных процессовминимально. Это подтверждено опытом эксплуатации РД АРТ-85-50/16. ДляданногоРДвсоответствиисеготехническимихарактеристикамиоптимальными являются дюзы 1,5…1,7 мм.4.Результаты расчетно-теоретических исследований показали, что объемОР неоднозначно влияет на характер колебательного процесса. При увеличенииобъема ОР до некоторого значения колебания в системе демпфируются, а после– усиливаются. Эти явления не нашли подтверждения в литературныхисточниках и требуют проведения дополнительных исследований.99ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕДИНАМИЧЕСКИХ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В РЕГУЛЯТОРЕДАВЛЕНИЯ4.1.Экспериментальный стендДля проведения экспериментальных исследований динамических рабочихпроцессов разработан экспериментальный стенд, позволяющий проводитьизмерения давлений в полостях РД в динамическом режиме.

Результатыизмерений обрабатываются и представляются в виде графиков pi = pi (t) . Оценкаполученных в диссертационной работе результатов осуществляется путемсравнения длительности переходных процессов в выходной полости регулятораП2, полученных расчетным и экспериментальным путем. Схема стендаприведена на Рисунке 4.1.Рисунок 4.1.Схема экспериментального стендаЭкспериментальные исследования проведены в лаборатории НПО«АРКОН».

Внешний вид стенда приведен на Рисунке 4.2.100Рисунок 4.2. Внешний вид экспериментального стендаНаружный воздух сжимается компрессором и нагнетается в ресивер.Контрольдавлениявоздухав ресивереосуществляетсяприпомощимановакуумметра МВ1. Сжатый воздух из ресивера поступает в РД и черездроссель сбрасывается в атмосферу. Давление на выходе из РД фиксируютвизуально при помощи мановакуумметра МВ2.В ходе эксперимента проводятся измерения давлений в полостяхрегулятора П1, П2 и П3 (Рисунок 4.1.) тензорезистивными датчиками давленийДД1, ДД2 и ДД3 соответственно.

Их принцип действия основан на измененииэлектрическогосопротивлениятензорезисторовпридеформировании.Тензорезисторы наклеены на мембрану, чувствительную к изменениюдавления.Придеформированиимембранытензорезисторытакжедеформируются, вследствие чего меняется их электрическое сопротивление и101величина тока в цепи. Аналоговые сигналы с датчиков давления в виде силытока в цепи поступают в аналогово-цифровой преобразователь АЦП, которыйосуществляет их преобразование в цифровую форму. Далее информацияпередается в персональный компьютер ПК, где данные обрабатываются ипредставляются в виде графиков изменения давления воздуха в зависимости отвремени pi = pi (t) , где i=1,2,3 – номер полости, в которой измеряется давление.Сцельюуменьшенияпогрешностейизмерений,связанныхсвозмущениями потока, устройства для измерения давления устанавливаются напрямых участках на расстояниях не менее шести гидравлических диаметров заместом возмущения потока и не менее двух гидравлических диаметров передним [21].В составе экспериментального стенда используются мановакуумметрыМВ1, МВ2 (Рисунок 4.1.) типа ОБМВ1-100бф R22 ГОСТ 2405-80, имеющиеследующие характеристики:−Диапазон рабочих давлений: -1…24кгс/см2;−Класс точности: 2,5.Датчики избыточных давлений ДД1, ДД2, ДД3 (Рисунок 4.1.) типаHONEYWELL ML 300PS3PC имеют следующие характеристики:−Диапазон рабочих давлений: до 2МПа;−Время отклика: <500 мкс;−Погрешность измерения давления: ±2%;−Рекомендуемый измерительный ток 2мА.Для измерения давления окружающей среды используется барометркласса точности не ниже 1,0.Длительностьпереходныхпроцессовопределяетсяпографикамизменения давления воздуха в зависимости от времени pi = pi (t) при помощилинейки.

Линейка имеет предел допускаемой погрешности ∆инстр = ±0,10мм [67].Устройство экспериментального стенда дает возможность менятьсопротивление дросселя на выходе из РД. Конструкция исследуемого РД также102имеет возможность модификации и позволяет изменять диаметр делительнойдюзы (Позиция14, Рисунок 2.1.).4.2.Методика проведения экспериментаДля проведения экспериментальных исследований динамических рабочихпроцессовразработанаметодикапроведенияэксперимента.Цельюэксперимента является определение длительности переходных процессов,протекающихввыходнойполостирегулятораП2(Рисунок4.1.)привоздействии внешних возмущающих факторов.Экспериментальныеисследованияпроводятсядавлений в выходной полости П2 (Рисунок 4.1.)длярядазначенийРД и для конструкций сразличными значениями диаметров делительных дюз (Рисунок2.1., Позиция14).Все используемые при проведении эксперимента приборы поверены иподготовлены к испытаниям в соответствии с паспортами приборов идействующими инструкциями по их эксплуатации.Перед началом работы проверяется комплектность стенда, подключенияприборов и устройств к испытательному стенду и к электросети.

Датчикидавления ДД1, ДД2, ДД3 подсоединены к АЦП, АЦП подключен к ПК. ПКподключен к сети электропитания и переведен в рабочее состояние.Перед началом эксперимента производится настройка РД. При помощивентиля, расположенного на соединительном трубопроводе между ресивером иРД, осуществляется пуск воздуха в систему. Дроссель на выходе из РД приэтом прикрыт и обеспечивает некоторое сопротивление, которое являетсяаналогом характеристики расхода потребителя. Настроечной пружиной(Рисунок 2.1., Позиция 21) настраивают давление в полости П2 (Рисунок 4.1.)РД на величину из заданного ряда значений. Процесс настройки визуальноконтролируют при помощи манометра МВ2 (Рисунок 4.1.).Далее проведение экспериментальных исследований проводится вследующей последовательности.После наступления установившегося режима истечения, но не менее чемчерез 15 минут после завершения настройки, дроссель на выходе из РД103(Рисунок 4.1.) мгновенно полностью открывают.

Визуально по шкалемановакуумметра МВ2 и по графику изменения давления в полости регулятораП2 (Рисунок 4.1.), полученного с датчика давления ДД2 (Рисунок 4.1.) ивыведенного на монитор ПК, отслеживают динамический процесс изменениядавления в выходной полости регулятора П2 (Рисунок 4.1.). Далее пополученному графику p2 = p2 (t) определяют длительность переходного процесса.Длительностью переходного процесса считается время с момента оказания насистему внешнего возмущающего воздействия (открытие дросселя) додостижения установившегося значения давления в полости П2 (Рисунок 4.1.) вовременной области.После проведения эксперимента вентили перекрывают, все приборыобесточивают.