На підставі результатів дослідження процесу нагрівання газу стабілізованою електричною дугою показано, що основними недоліками елекродугових нагрівачів (ЕДН), які використано під час проведення даного дослідження, є низький ресурс роботи електродів і коефіцієнт корисної дії (ККД). Виявлено конструктивні рішення та умови, що сприяють тривалій та ефективній роботі ЕДН. Створено секціонований катодний вузол для ЕДН, що працюють на агресивних робочих газах із захистом катода інертним середовищем (Ar) низького тиску. Визначено, що ерозія вольфрамового катода в такого ЕДН на порядок нижче відомих даних у разі зменшення витрат Ar в 100 разів і який може працювати в режимі плазменного катода. Розв'язано систему диференціальних рівнянь, що описує взаємодію позитивного стовпа, неелектропровідної області та стінки розрядного каналу в замкнутій формі, узагальнено експериментальні дані та представлено у вигляді графіків і критеріальних залежностей. Розроблено ЕДН із секціонованим катодним і анодним вузлами з розподіленими силою струму та витратою газу для плазмохімічної переробки вугілля потужністю 350 кВт, з тепловим ККД 0,78 і ресурсом роботи 500 - 1 000 годин. Основні вузли спроектовано з застосуванням системи тривимірного твердотілого проектування Компас-2D.

  Скачати повний текст

Запропоновано спосіб вибору оптимальної конфігурації вторинного струмопідводу на підставі розрахунків, що дає змогу найбільш раціонально, у порівнянні з методами, які існують, підтримувати стабільні умови експлуатації електродів, що самі спікаються, і забезпечити енергоощаджувальний режим експлуатації рудовідновлювальними електропечами (РВП). Установлено, що для досягнення симетрії температурних полів даних електродів необхідне перевищення струмового навантаження контактних щік, звернених до футерівки на 10 - 20 % (залежно від типу печі) у порівнянні зі струмовим навантаженням контактних щік, звернених до центра печі - за рахунок цього забезпечується симетрія температурного поля електрода. Теоретично визначено та практично підтверджено взаємні впливи основних чинників, що формують характеристики режиму спікання електрода: електричний режим вторинного струмопідводу, теплові потоки ванни й електрода. Їх урахування дало змогу підвищити ефективність експлуатації електричного контуру РВП і одержати сталий технологічний режим роботи печі.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему підвищення якості (зменшення динамічних похибок та підвищення швидкодії) цифроаналогових систем автоматичного управління параметрами електричних і газових печей шляхом застосування цифрових оптимальних за швидкодією, нечітких (що працюють на базі нечіткої логіки) і ПІД-регуляторів. Удосконалено методики параметричного синтезу нечітких і ПІД-регуляторів, які використовуються разом з предиктором Сміта, для систем автоматичного управління параметрами електричних і газових печей з урахуванням часу запізнювання в об'єктах управління. Для систем з об'єктами чистого запізнювання удосконалено методику параметричного синтезу цифрових оптимальних за швидкодією регуляторів, за умов роботи яких немає необхідності у використанні предиктора Сміта. Синтезовано цифрові регулятори для систем автоматичного управління параметрами електричних і одно- та двопотокових газових печей. На базі методики синтезу цифрових оптимальних за швидкодією регуляторів, а для систем автоматичного управління параметрами електричних і одно- та двопотокових газових печей розроблено структурні схеми оптимальних за швидкодією регуляторів, які "апроксимують" вхідне діяння функціями часу, що лінійно змінюються, з додатковим блоком, який після генерації "керувальних" імпульсів основим блоком, генерує імпульси "підставки" на інтервалах часу чистого запізнювання. Проведено дослідження цифроаналогових систем автоматичного управління параметрами зазначених печей з синтезованими цифровими оптимальними за швидкодією, нечіткими й ПІД-регуляторами за східчастих і довільних вхідних діянь. Наведено порівняльні числові оцінки ефективності роботи регуляторів різних типів, наведено рекомендації до практичного застосування у конкретних системах автоматичного регулювання параметрів електричних і газових печей.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано новий підхід до вивчення закономірностей динаміки плавлення шихти в робочому просторі дугових сталеплавильних печей і тепломасообмінних процесів. Розроблено математичні моделі процесу плавлення металошихти в дугових печах. Визначено можливість застосування створених математичних моделей для несиметричних багатовантажних печей за наявністю об'ємних додаткових джерел теплоти. Одержано раціональні маси та схеми завантаження, а також співвідношення шихтових матеріалів. Розроблено математичні моделі теплової роботи паливнокисневих пальників. Теоретично доведено доцільність часткової заміни теплоти електричних дуг теплотою спалюваного газу з метою зменшення промислових витрат.

  Скачати повний текст

Досліджено електромагнітні та теплові процеси в електротехнічному комплексі індукційного нагріву для заготовок вугільно-графітових блоків. Розроблено об'єктно-орієнтовані моделі системи індуктори - мундштук - вугільно-графітова маса на етапах підготовки та пресування. З застосуванням удосконалених методів комп'ютерного моделювання встановлено залежності магнітних, електричних і енергетичних параметрів індукторів з урахуванням параметрів трансформаторів живлення, особливостей конструкції, нелінійності електро- і теплофізичних властивостей. Удосконалено режим розігріву, схему встановлення термопар. Визначено оптимальні співвідношення температурних завдань, що дозволило скоротити тривалість підготовчого етапу, витрати електроенергії, стабілізувати температури робочої поверхні та підвищити якість заготовок.

  Скачати повний текст

Запропоновано спосіб підвищення ресурсу роботи й ефективності порожнього "холодного" катоду у плазмотронах для різання й напилювання з використанням примусового розподілу катодної прив'язки дуги за довжиною розрядного каналу. За струму дуги 800 А питома ерозія порожнього катоду мала значення <$E10 sup -9 symbol Ь 10 sup -10 ~ roman {кг"/"Кл}>, що на порядок нижче за відомі дані. Наведено спосіб підвищення ресурсу роботи й ефективності порожнього "гарячого" катоду у плазмотронах для різання й нагрівання завдяки примусовому розподілу катодної прив'язки дуги за термоемісійними катодними вставками, захисту їх аргоном низького тиску та утворенню дифузійної прив'язки. З'ясовано, що електричні, теплові й ерозійні характеристики "холодних" і "гарячих" порожніх катодів залежать від принципу примусового розщеплення катодної плазми дуги та характеру течії газу (робочого або захисного) у розрядному каналі катода. Одержано наближене розв'язання рівняння нестаціонарної теплопровідності порожніх "холодних" катодів. Зазначено, що аналітичні залежності дають змогу розрахувати температуру робочої поверхні катоду та час їх нагрівання до температури плавлення, що у разі проектування порожнього "холодного" катоду є основою розрахунку його геометрії.

  Скачати повний текст

Розроблено математичну модель резонансного транзисторного інвертора напруги установки індукційного нагріву з низькочастотною (НЧ) імпульсною модуляцією, що, на відміну від відомих моделей, дозволяє одержати узагальнені вирази в простому аналітичному вигляді та розрахувати основні параметри струму навантаження. Визначено аналітичні залежності, що встановлюють зв'язок між параметрами НЧ імпульсної модуляції та параметрами струму навантаження, а також визначають вплив параметрів навантаження і параметрів НЧ імпульсної модуляції на діапазон регулювання струму навантаження. Встановлено, що НЧ-ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) та НЧ-ЧІМ (частотно-імпульсна модуляція) мають обмежені можливості для застосування у перетворювачах установок індукційного нагріву. Розроблено новий метод визначення параметрів НЧ імпульсної модуляції для зменшення розмаху пульсації струму навантаження, обмеження мінімальної частоти НЧ пульсацій струму навантаження, збільшення мінімальної та зменшення максимальної амплітуд струму навантаження та забезпечення широкого діапазону регулювання.

  Скачати повний текст