Разработка и исследование системы электропитания и управления генератора кислородно-водородной смеси

• Автор: Ларин, Евгений Вячеславович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

С ОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1 Состояние разработок, задачи автоматизации и увеличения мощности установок на основе электролизно-водных генераторов
1.1 Состояние исследований и разработок электролизно-водных генераторов для производства паяльно-сварочных работ
1.2 Вопросы автоматизации, дистанционного и программного управления работой электролизно-водного генератора

1.3 Постановка задач исследований систем с электролизно-водными генераторами

Глава 2 Режимы систем электропитания и управления кислородноводородных генераторов большой мощности

2.1 Основные схемные решения систем электропитания и

управления генераторов и общие подходы к анализу

2.2 Электромагнитные процессы в мостовой и кольцевой схеме управления электролизно-водных генераторов большой мощности
2.3. Способы и алгоритмы управления тиристорами системы управления, ЭВГ
Глава 3 Разработка системы управления и автоматического
регулирования режимов работы электролизно-водного
генератора с применением микроЭВМ
3.1 Анализ характеристик оптоэлектронного-датчика давления с учетом геометрических размеров излучающего элемента оптического зонда
3.2 Анализ характеристик оптоэлектронного датчика давления в конструктивном варианте защиты от обратного удара
3.3 Разработка системы управления и защиты с применением микроЭВМ электролизно-водного генератора с раздельным получением кислорода и водорода
3.4 Разработка алгоритма работы системы управления ЭВГ в эксплуатационных и аварийных режимах
Глава 4 Исследования уровней радиопомех при работе тиристорных
систем электропитания и управления кислородно-водородными
генераторами большой мощности
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Введение
Актуальность проблемы
В области газопламенной обработки перспективным источником горючего газа являются кислородно-водородные установки на основе электролизно-водных генераторов (ЭВГ). Эти установки открывают широкие возможности их применения в промышленности и быту. Для эксплуатации ЭВГ достаточно иметь подвод к источнику электроэнергии и запас дистиллированной воды, что позволяет получить значительную экономию материальных ресурсов, уменьшить загрязненность окружающей среды. Конечным продуктом при сгорании кислородно-водородной смеси является вода. В' нашей стране и за рубежом появились работы, посвященные исследованию и разработке ЭВГ, в основном, незначительной мощности (до 1-2" кВт), что позволило использовать установки для ремонта ювелирных изделий и зубопротезном, производстве, а также для ремонта ряда изделий, бытовой техники и при сервисном обслуживании малолитражных автомобилей.
Сварка и пайка с использованием ЭВГ имеет и другие преимущества по сравнению с известными: локальность нагрева, широкий диапазон рабочих температур, стабильность и возможность регулирования параметров пламени, бесшумность работы, получение восстановительного характера пламени-” при использовании в качестве добавок в газовую смесь паров спирта, бензина и др.
В этом направлении значительный вклад внесли работы Балакина В.И:, Коржа В.Н., Дыхно С.Л., Варламова И.В., Феоктистова H.A., Теодорович H.H., и др. В работах этих авторов рассмотрены системы электропитания и управления от однофазной сети при малой мощности ЭВГ.
Однако существенным недостатком является взрывоопасность газовой смеси кислорода и водорода, а также недостаточная мощность и производительность установок для их широкого использования в автосервисе, ремонте холодильной аппаратуры, ремонте и производстве товаров народного потребления; Целесообразен переход на системы электропитания и управления от трехфазной сети с точки зрения увеличения производительности и мощности.

ЭВГ является приёмником электрической энергии большой мощности, управление которым связано с созданием условий возникновения сильных электромагнитных помех, что ставит во главу угла вопрос электромагнитной совместимости. Применительно к нашему объекту, по известным литературным данным, эти задачи не решались.
Целью диссертационной работы является решение научно-технических задач, состоящих в обеспечении управления, контроля и защиты, а также безопасности и электромагнитной совместимости установок на базе ЭВГ большой мощности.
В соответствие с этим автором были поставлены и решены следующие
задачи:
- проведен анализ режимов работы и электромагнитных процессов системы «трехфазный тиристорный регулятор - выпрямитель — электролизер»;
- впервые исследована кольцевая схема выпрямления * с регулированием на стороне переменного тока, отличающаяся лучшим использованием вентильных элементов (диодов и тиристоров), по току и позволяющая обеспечить функции регулирования, контроля и. защиты одними и теми же элементами;
- осуществлена- разработка и исследование системы датчиков по обеспечению безопасности работы ЭВГ: датчиков рабочего и критического давления, температуры и ударной волны горения;
- проведены исследования электромагнитной совместимости системы электропитания и управления ЭВГ большой мощности: предложена методика исследования уровня помех, подтвержденная экспериментальными результатами;
- впервые предложены системы управления ЭВГ, защиты и коммутации на микроЭВМ, разработаны схемы систем и их программное обеспечение эксплуатационными режимами.
Решение этих задач позволяет расширить спектр использования ЭВГ, разработать принципы и системы обеспечения безопасности их эксплуатации.

создания автоматизированных установок для производства паяльно-сварочных работ на базе электролизно-водных генераторов.
Прежде всего, это поиск приемлемого конструкторского решения электролизера с раздельным выводом водорода и кислорода для использования в составе передвижных технологических сварочных установок. Положительное решение этой проблемы делает реальным создание соответствующего автоматизированного оборудования с управлением от ЭВМ.
Следующий этап, это разработка принципов функционирования электролизно-водного генератора с учетом разделения- газотранспортных каналов.
Реализация новой функциональной схемы требует создания соответствующих датчиков состояния и исполнительных устройств с выходными параметрами, удовлетворяющими требованиям микроЭВМ' к устройствам интерфейса:
Выше мы рассматривали проблемы, связанные с системой'управления электролизно-водного генератора. Однако, в реальной ситуации при работе такой установки, не менее важными являются- эксплуатационные
характеристики. Одной из таких характеристик является время наработки без замены электролита и без промывки электролизера. Эта' проблема (она практически не обсуждалась в литературе) связана с эрозией электродов и с загрязнением электролита продуктами эрозии. Данное явление однозначно связано с плотностью тока через электроды и носит пороговый характер. Отсюда следует необходимость питания электролизера сглаженным выпрямленным током и с минимальной, с учетом мощностного режима, плотностью электрического тока.
В связи с этим целесообразно исследовать вопросы питания электролизера от трехфазной электрической сети с фазовым или импульснофазовым управлением величиной тока. При таком решении следует ожидать меньших затрат на трансформацию напряжения и качественное выпрямление переменного тока.