Автореферат (781990)
Текст из файла
На правах рукописиМИТЯКОВ ФИЛИПП ЕВГЕНЬЕВИЧПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВАКУУМНЫХ ПЕЧЕЙСОПРОТИВЛЕНИЯ С ЭКРАННОЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙСпециальность 05.09.10 - ЭлектротехнологияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква-2014 г.2Работавыполненанакафедре«Автоматизированныхэлектротехнологических установок и систем» Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего профессиональногообразования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»Научный руководитель:доктор технических наук, профессорРубцов Виктор ПетровичОфициальные оппоненты:заведующий кафедрой АЭТУ ФГБОУ ВПО«НГТУ», доктор технических наук, профессорАлнферов Александр Ивановичдоцент кафедры автоматизации технологическихпроцессовисистемНижне-Тагильскоготехнологическогоинститута,кандидаттехнических наук, доцентИванушкян Виктор АндреевичВедущее предприятие:Федерал ьное госуд арственное авто но мноеобразовательноеучреждениевысшегопрофессионального образования «УральскийФедеральный Университет имени первогоПрезидента России Б,Н.
Ельцина»Защита состоится 27 февраля 2015 года в аудитории М-606 в 14:00 часовна заседании диссертационного совета Д 212.157,02 при ФГБОУ ВПО «НИУ«МЭИ» по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14.Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатьюорганизации, просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул.Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «НИУ«МЭИ».Автореферат разослан «___» __________ 2015 г.Ученый секретарьДиссертационного совета Д 212.157.02к.т.н., доцентЦырук С.А.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.
Для ряда технологических процессов, когданеобходима малая тепловая инерция печи или существуют повышенныетребования к чистоте и однородности рабочего пространства печи необходимоприменять вакуумные печи сопротивления (ВПС) с экранной теплоизоляцией,что позволяет выделить данные установки в отдельный ряд электрическихпечей сопротивления.Тепловые параметры вакуумных печей с экранной теплоизоляциейсущественно хуже, чем у футерованных печей. Но, несмотря на повышенныйрасход электроэнергии, для большинства перечисленных технологическихпроцессов, когда требуется повышенная чистота или необходима малаятепловая инерция печи, применение ВПС с экранной теплоизоляциейоправдано.
С целью улучшения энергетической эффективности печей сэкранной теплоизоляции необходимо подбирать оптимальный комплектметаллических экранов для решения конкретных задач, учитываяобрабатываемый в печи материал, номинальную температуру, рабочее давлениеи т.д. Методика выбора числа и материалов экранов в литературе отсутствует.Все рекомендации сводятся к тому, что установка более семи экранов в печиснижает тепловые потери совсем незначительно, а материал экрана выбираетсяв зависимости от его рабочей температуры. Кроме того, необходимо отметить,что вакуумные печи сопротивления с экранной теплоизоляцией обладаюткрайне высокими тепловыми потерями (порядка 75-85%).Постоянный рост стоимости электроэнергии в России делаетцелесообразным решение задачи выбора числа и материала экранов на основеэкономических критериев.Большинство заводов, на которых эксплуатируются установки данногокласса, были построены в 70 - 80 года и на сегодняшний день почти всеэлектротермическое оборудование таких предприятий технически устарело.
Всвязи с этим возникает потребность в замене нагревательного блока печи, атакже модернизация системы автоматического управления (САУ) установкой.Применение новых алгоритмов управления в совокупности с постоянноразвивающейся элементной базой позволяет повысить количественные икачественные показатели регулятора температуры и всей установки в целом.Кроме того, модернизация системы управления установкой существенно менеезатратна, чем полная её замена.На основании вышеизложенного задача повышения энергетическойэффективности ВПС с экранной теплоизоляции за счет модернизациинагревательного блока, системы управления установкой, а также на основаниисовременных экономических критериев.Целью работы является повышение энергетической эффективностивакуумных печей сопротивления с экранной теплоизоляции за счетмодернизации нагревательного блока, системы управления установкой, а такжена основании современных экономических критериев.4Для достижения поставленной цели в диссертационной работе былипоставлены и решены следующие задачи:1.
анализ состояния развития вакуумных печей сопротивления,особенности выполнения конструкций нагревательных блоков печей,влияние технологического процесса, реализуемого в установках;2. разработка уточненных моделей вакуумных печей сопротивления сэкранной и комбинированной теплоизоляциями для решенияопределенных задач;3. исследование влияния числа ступеней переключения напряжениятрансформатора на максимальный бросок тока в нагревателяхвакуумных печей сопротивления, выполненных из тугоплавкихметаллов;4.
исследование динамических характеристик вакуумных печейсопротивления при использовании различных способов ограничениятока в регуляторах температуры;5. исследование влияния нелинейности регулятора мощности напоказатели переходных процессов в вакуумных печах сопротивления;6.
исследование рационального выбора комплекта теплоизоляции сучетом разработанного критерия минимума экономических затрат;7. разработка методики теплового расчета вакуумных печейсопротивления с комбинированной теплоизоляцией, а такжепрограммного пакета для исследования материалов, которыецелесообразно применять в качестве неметаллической засыпки вкомбинированной теплоизоляции вакуумной печи сопротивления;8. реализациясистемыуправлениясограничениемтока,обеспечивающей повышение энергетической эффективности процессаплавного выхода на режим нагревателей с высоким коэффициентомтермического сопротивления.Обоснованность и достоверность научных результатов и выводовподтверждается корректным применением допущений при разработке моделейкомплекса систем электропитания и управления, а также конструктивныхфакторов печи, опирающихся на общепринятые представления в областиэлектротехнологии, а также совпадением результатов исследований слитературными данными.Рассматриваемые в работе вопросы относятся к пунктам 2, 3паспорта специальности 05.09.10 Электротехнология.Научная новизна работы заключается в следующих положениях:разработка уточненной математическоймодели комплексаэлектрооборудования,включающего в себя системы электропитания иуправления высокотемпературными вакуумными печами в совокупности с ихконструктивными факторами, учитывающей нелинейность характеристиксиловых и управляющих элементов регуляторов температуры инеоднородность печи как объекта управления;5- обоснование целесообразности применения токовой отсечки сиспользованием канала обратной связи по температуре;- обоснование рационального выбора превышения мощности регуляторапо принципу экономической эффективности;- обоснование метода комбинированной экранной теплоизоляции ввысокотемпературных вакуумных печах сопротивления;- разработка критерия оценки экономической эффективности экраннойтеплоизоляции в вакуумных печах сопротивления.Практическая ценность результатов работы заключается вследующем:- разработка имитационной модели системы управления ВПС впрограммной среде Matlab/Simulink, позволяющая проводить анализ и синтезрегуляторов температуры в диалоговом режиме и обосновано выбиратьпараметры элементов системы управления;- разработка схемотехнического решения системы управления ввакуумных печах сопротивления, снижающее установленную мощностьрегулятора мощности и повышающее энергетическую эффективность системыуправления;- разработка программного пакета Shield’s Thermal Insulation,позволяющего решать задачу теплового расчета ВПС с экранной икомбинированной теплоизоляцией, а также проводить оценку экономическойэффективности выбранного комплекта теплоизоляции;- даны рекомендации по выбору: числа ступеней напряжениямногоступенчатого трансформатора; значения токовой отсечки в регуляторенапряжения; числу экранов, установленных в теплоизоляции, в зависимости отноминальной температуры в печи.Апробация.
Результаты работы доложены на 16-й, 17-й, 18-й, 19-й и 20-ймеждународных научно-технических конференциях студентов и аспирантов«Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, «МЭИ», в 2010 2014 гг.); 8-й, 10-й и 11-й международных научно-практических интернетконференциях «Энерго- и ресурсосбережение - XXI век» (Орёл, ОГТУ, в 2010- 2013 гг.), международных научно-технических конференциях «Актуальныепроблемы энергосберегающих электротехнологий» АПЭЭТ - 2011 и АПЭЭТ2014 (Екатернбург, УрФИ, в 2011 и 2014 гг.); 13-й и 14-й международныхконференциях «Электромеханика, электротехнологии, электротехническиематериалы и компоненты», МКЭЭЭ-2010 и МКЭЭЭ-2012 (Алушта, Украина, в2010 и 2012 гг.); программе «Участник молодёжного научно-инновационногоконкурса»(«У.М.Н.И.К.»);нанаучныхсеминарахкафедры«Автоматизированных электротехнологических установок и систем» НИУ«МЭИ».Публикации.
По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, втом числе 4 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основныхрезультатов диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата6наук, 2 патента РФ на полезную модель и 1 зарегистрированная программа дляЭВМ.Реализация результатов работы.Материалы и результаты исследований диссертационной работы в частиреализации системы управления использованы при модернизации вакуумнойпечи сопротивления СНВФ-5.10.5/11,5 для закалки колец подшипников ООО«Европейская подшипниковая компания».Результаты диссертационной работы предполагается использовать напредприятиях, проектирующих и эксплуатирующих вакуумные печисопротивления.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
