Методики анализа характеристик, выбора структуры и параметров системы регулирования давления и температуры газообразного топлива, питающего энергоустановку газотепловоза

• Автор: Арзуманов, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ковров
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Введение.

Глава 1. Основные задачи и алгоритм формирования системы.

1.1. Объект исследования и его особенности

1.2. Подсистема регулирования температуры рабочего тела.

1.3. Подсистема регулирования давления

1.4. Алгоритм формирования системы регулирования параметров

1.5. Заключение по разделу.

Глава 2. Формирование подсистемы регулирования температуры

газообразного топлива

2.1. Предварительные замечания.

2.2. Анализ функциональных схем построения подсистем регулирования температуры газообразного топлива
2.3. Энергетический расчет параметров подсистемы регулирования температуры топлива
2.4. Методика расчета основных параметров теплообменного аппарата.
2.5. Динамическая модель теплообменного аппарата.
2.6. Формирование замкнутого контура регулирования температуры топлива
2.7. Заключение по разделу.
Глава 3. Формирование подсистемы регулирования давления.
3.1. Предварительные замечания.
3.2. Математические модели функционирования подсистемы регулирования давления.
3.3. Методика расчета и анализ статической характеристики трехступенчатой подсистемы регулирования давления
3.4. Анализ устойчивости подсистемы регулирования давления методика обеспечения устойчивости при формировании подсистемы. .
3.5. Анализ влияния подвижности основания на функционирование подсистемы регулирования давления
3.6. Экспериментальные исследования функционирования трехступенчатой системы регулирования давления.
3.7. Заключение по разделу
Заключение
Список литературы


Технологическая система подготовки топлива и его заправки в газобаллонный источник должна не допускать присутствия водяных паров в газе. Однако полностью исключить такую возможность нельзя. Вода или водяные пары могут попадать в систему при регламентных испытаниях элементов, при проведении замены отдельных блоков или других ремонтных работ. При высоком давлении и низкой температуре водяной пар конденсируется и выпадает в виде твердой фазы, что может нарушить нормальную работу элементов арматуры. Кроме того, при низкой температуре (для метана при температуре ниже - °С) вода с метаном могут образовывать твердые кристаллогидраты (N4x7()) []. Подогревая газ, можно ослабить влияние или вовсе предотвратить возможность появления названных факторов. При этом достаточно высокий уровень температуры газа следует поддерживать но всей магистрали системы газоснабжения. Вместе с тем следует отметить, что интегральный дроссель-эффект для метана отрицательный и довольно значителен. При дросселировании газа в системе регулирования давления одновременно с понижением давления уменьшается и температура газа. Так, например, если при дросселировании давление метана уменьшается с МПа до 0,5 МПа, то при начальной температуре 0 К температура газа после дросселирования составит 0 К. Заметим также, что в критических сечениях клапанных пар редукторов давления, где скорость газа обычно равна местной скорости звука, температура метана в потоке составляет — 0, от температуры торможения. Примем во внимание, что подогрев газа до высоких температур нежелателен. При высоких температурах рабочего тела уменьшается > рабочий ресурс уплотнений в элементах арматуры, а кроме того такой нагрев ухудшает условия безопасности эксплуатации системы. Таким образом, еще одной существенной особенностью рассматриваемой системы газоснабжения является многоступенчатость ее подсистем, подсистемы регулирования давления и подсистемы регулирования температуры. ТА), где теплоносителем является вода или тосол из системы охлаждения энергоустановки. Такой подогрев топлива является по сути утилизацией энергии и в некоторой мере позволяет экономить газ. Эта экономия при эксплуатации в условиях низких температур окружающей среды может составлять около 1 %. На рис. Первый вариант (рис. Обе схемы должны обеспечивать функционирование одной и той же энергоустановки. Рис. Природный газ (метан) запасается в блоке, включающем баллонов общей емкостью 3,4 м3. Начальное давление в баллонах составляет ,0 МПа при температуре 3 К. Запас газа составляет 3 м3 метана при нормальных условиях и обеспечивает работу маневрового газотепловоза в течение 2,6-2,9 суток. Рассмотрим работу схемы, представленной на рис. Начальный этап работы энергоустановки реализуется на жидком дизельном топливе. На этом этане энергоустановка выходит на тепловой режим, близкий к номинальному. Температура охлаждающей энергоустановку воды на выходе из энергоустановки достигает уровня - °С. При этом водяные нагреватели, используемые для подогрева газа, получают предварительный нагрев, достаточный для поддержания температуры газообразного топлива в заданных пределах. При положениях контроллера машиниста, начиная с IV и по VIII позицию, энергоустановка питается природным газом. I ступени , где его давление понижается с 0 до атм. II ступени , где его давление понижается с до атм. На входе в редукторе встроен сетчатый фильтр, проходя который газ очищается от механических примесей. После редуцирования газ проходит третий водяной нагреватель и поступает в регулятор давления III ступени понижения давления . В этом регуляторе давление та преобразуется по величине в зависимости от давления управляющих сигналов, поступающих от блока воздушных регуляторов , связанных с позицией контроллера машиниста, и газ поступает в газодизель. Температура газа на входе в газодизель контролируется при помощи термометра , измеритель которого находится на дополнительном пульте управления в кабине машиниста, и датчиками-реле температуры , которые управляют работой перепускных электромагнитных вентилей , установленных в трубопроводе подвода воды из газодизеля к водяным нагревателям та и .