Моделирование и синтез информационно-измерительной и управляющей системы электропривода трубопроводной арматуры

• Автор: Савин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 124 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭП ТПА
1.1. Предварительные замечания
1.2. Червячный редуктор с подпружиненным скользящим червяком
1.2.1. Уравнения динамики червячного редуктора с подпружиненным скользящим червяком
1.2.2. Описание усилий, действующих в червячной передаче
с подпружиненным скользящим червяком
1.3. Двигатель ЭП ТПА
1.4. Модель нагрузки ЭП ТПА
1.5. Обобщённая математическая модель ЭП ТПА
1.6 Компьютерная модель ЭП ТПА
1.7. Идентификация параметров модели ЭП ТПА
1.8 Верификация модели ЭП ТПА
1.9 Выводы по главе
2. АНАЛИЗ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ МОМЕНТА
НАГРУЖЕНИЯ ЭП ТПА
2.1. Предварительные замечания
2.2. Режим функционирования с постоянной скоростью
2.3. Режим функционирования с переменной скоростью
2.4. Выводы по главе
3. СИНТЕЗ ЗАКОНОВ УПРАВЛЕНИЯ ЭП ТПА
3.1. Предварительные замечания
3.2. Управление запорной арматурой
3.3. Метод синтеза закона терминального управления
3.4. Реализация метода синтеза закона терминального управления
3.5. Выводы по главе
4. СИНТЕЗ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ СОСТОЯНИЙ
ЭЛЕКТРОПРИВОДА И АРМАТУРЫ
4.1. Предварительные замечания
4.2. Метод синтеза диагностических признакоь
4.3. Реализация метода синтеза диагностических признаков

4.3.1. Диагностика отказа трубопроводной арматуры
4.3.2. Диагностика отказа электропривода
4.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Электроприводы трубопроводной арматуры (ЭП ТПА) являются одним из наиболее массовых типов электроприводов. Их назначение — управление положением запорного органа трубопроводной арматуры, разновидностями которой являются задвижки, затворы, краны, клапаны и т.п. [5,23 - 28,37, 71, 84, 102].
Конструкция и функциональность ЭП ТПА активно совершенствовались на протяжении нескольких последних десятилетий.
Значительный вклад в развитие и проектирование ЭП ТПА внесли Гуревич Д.Ф., Косых С.И., Заринский О.Н., Ширяев В.В., Пайкин И.Х., Шпаков О.Н., Распопов В.Я., Мозжечков В.А., Борисов В.К. [14, 23 - 28, 56, 57, 58, 94].
Вопросами синтеза законов управления для электроприводов занимались Башарин А.Б., Новиков В.А., Соколовский Г.Г., Ключев В.И., Круть-ко П.Д., Марголин Ш.М., Надеждин Е.Н., Дакота H.A., Свириденко П.А., Шмелев А.Н., Борцов Ю.А., Чиликин М.Г, Сандлер A.C., Сиротин A.A., Терехов В.М., Осипов О.И., [9, 41, 42, 48, 51, 66, 67, 82, 88, 92, 100] и многие другие отечественные и зарубежные ученые.
В своей эволюции современный ЭП ТПА прошел путь от простейшего мотор-редуктора, лишенного каких либо встроенных датчиков и средств автоматизации, до электропривода с микропроцессорной «интеллектуальной» системой управления, насыщенного разнообразными датчиками, контроллерами и средствами диагностики, которые в совокупности образуют его информационно-измерительную и управляющую систему.
На рис. В.1 представлены ЭП ТПА различного конструктивного исполнения производства таких фирм как ЗАО «Тулаэлектропривод» [40] (Россия, ЭП ТПА серии ЭП4 (см. рис В. la)), «Greatork» (Китай, ЭП ТПА серии AVA

ноль скорости скольжения трущихся тел, т. е. имеет место сухое трение [86]. При этом тело сохраняет состояние покоя, пока движущая сила не превосходит максимально возможного значения силы трения. В процессе скольжения сила сухого трения принимает направление, соответствующее диссипации кинетической энергии движущихся тел. С учетом сказанного момент М2 сил трения в червячном зацеплении математически описывается следующим образом.
При вращении вала (р Ф 0) момент М2 определяется следующими соотношениями:
М2 = sign pi |p,i2Mjv|,
Мр rMp tg

Mp =Mq-(J + j2 + з)сі -Щ>
Мр — Мр + J484 — M p + J4

(1.44)
(1.45)
(1.46)

где pi2 - коэффициент трения червяка о колесо; Мдг - момент силы, прижимающей друг к другу трущиеся тела, является результатом действия моментов Мр и МР на наклонную площадку контакта зубьев червяка и колеса.
В состоянии покоя (/?і = О) момент М2 определяется следующим образом:
Mq, если|М| <
sign Mq Р12МД/ , если MQ > Р12Мдj

(1.47)
где Мд - удерживающий момент; р|2 - коэффициент трения покоя.
Значение Мд - значение момента силы, необходимой для удержания пары трения в состоянии покоя, определяется из уравнения (1.22) из условия