Устройства систем управления единым пространственным электромагнитным полем

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В настоящее время ускоренное развитие новых технологий по всему миру усиливает востребованность использования устройств систем управления электромагнитным полем, в процессах производства повседневно. В мировом масштабе, в настоящее время около 2-3 процента (4,7-7,110"кВтчас) вырабатываемой электроэнергии тратится на очищение сточных вод, обеззараживанию и обессоливанию воды. Рациональное использование водных ресурсов по всему миру, а именно питьевой, производственной, коммунальной, хозяйственной и сточной воды, повышение её качества, технология очищения и обеззараживания является актуальной проблемой. В мире, в настоящее время около 35 процента сточных и питьевой воды необходимо очищать, обеззараживать и обессоливать. В этой связи рациональное использование питьевой, коммунальной и производственной, сточных вод, улучшение качества переработки, очищения и обеззараживания с помощью технических средств и технологий, усовершенствование комплексных мероприятий являются приоритетными задачами. Одним из основных задач народного хозяйства является создание устройств по обеззараживанию и обессоливанию воды с большой производительностью и коэффициентом полезного действия, большой надежностью и энергосбережением, что это приобретает важное значение. В связи с этим, по существующим технологиям реагентные методы очищения и обеззараживания являются дорогостоящим и малоэффективным, в них вода недостаточно очищается и обеззараживается, не обеспечивается высокая надежность и экономическая эффективность. Исходя из перечисленных положений, целесообразным является изучение, исследование устройств систем управления единым пространственным электромагнитным полем. На его основе производится очищение, обеззараживание, обессоливание и опреснение воды, которое обеспечивает энергосбережение, высокую надежность, производительность, и универсальность, что является весьма актуальным. В этом плане особый интерес представляет внедрение и совершенствование научно обоснованных технологий обработки и анализа способов очистки, обеззараживания и обессоливания воды на основе импульсного и вихревого электрического, электромагнитного, магнитного, гравитационного и крутящего вихревого полей устройствами систем управления единым пространственным электромагнитным полем. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит для выполнения задачи указанной в Постановлениях Кабинета Министров Республики Узбекистан «Усовершенствование систем управления водного обеспечения», №320 от 21 июля 2003 г. и «Об экономичном использовании водных ресурсов», №183 от 14 апреля 2004 г. Цель исследования является создание устройств систем управления единым пространственным электромагнитным полем для очистки, обеззараживания, обессоливания сточных и питьевой воды. Научная новизна исследования заключается в следующем: разработаны конструктивные схемы устройств систем управления тиристорными преобразователями частоты для установки очистки и обеззараживания воды импульсным электромагнитным полем; впервые разработаны устройства безреагентной очистки, обеззараживания, обессоливания и опреснения воды единым пространственным электромагнитным полем; теоретически обоснована возможность образования и практической реализации единого пространственного поля с взаимодействием импульсного продольного электромагнитного поля, импульсного электрического поля, вращающегося электромагнитного и гравитационного полей; впервые разработаны устройства систем управления единым пространственным вращающимися электромагнитным полем для обеззараживания, обессоливания воды с продольными и поперечными обмотками возбуждения; разработана трехфазная система управления импульсным электромагнитным полем для устройства обессоливания воды. Заключение Обобщая результаты выполненных исследований, в диссертационной работе впервые проведены комплексные исследования УЕПП. Промышленные, экспериментальные и теоретические исследования позволили установить стабильную работу УЕПП при использовании современных электронных устройств управления, обеспечивающий его устойчивую работу в рабочем диапазоне тока. Основные научные результаты, выводы и рекомендации заключаются в следующем: 1. Установлено, что исследование вопросов сравнительного анализа силовых электромагнитных импульсных систем и силовых электромагнитных устройств систем управления единого пространственного поля показало, что наиболее полно поставленным требованиям отвечает устройство системы управления исполнительным элементом, базирующееся на использовании импульсного электромагнитного поля и вихревого электрического поля. 2. Разработаны устройства систем управления тиристорным преобразователем частоты для установки очистки и обеззараживания воды импульсным электромагнитным полем, обеспечивающая постоянство формы и амплитуды колебаний энергии в исполнительном соленоиде обмоток возбуждения. 3. Исследованы устройства системы управления исполнительным элементом с помощью программного продукта Elcktronics Workbench и инструментальной программы С *' Bidder, промоделированные данные дали возможность уточнить и визуально исследовать процессы, происходящие в устройстве, усовершенствовать схему системы управления. 4. Установлено из вольт - амперной характеристики управления устройством единого поверхностного поля, что начиная с 60 А и до 300 А линейный участок вольт - амперной характеристики является рабочим участком напряжения и наиболее подходящим для работы УЕПП. Напряжение на УЕПП на этом участке не зависит от приложенного тока, а зависит только от конструктивных особенностей катушек индуктивностей обмотки возбуждения исполнительного элемента и медных стержней УЕПП. Для стабильной работы УЕПП определено напряжение управления, обеспечивающее устойчивую работу УЕПП в рабочем диапазоне тока. 5. Предложена методика расчета для линейной магнитной системы, определены электромагнитные силы обмоток возбуждения исполнительного элемента при их последовательном и параллельном соединении. Особенностью этой методики является то, что соотношения между потокосцеплениями и токами для такой системы имеют вид линейных уравнений, содержащие индуктивность и взаимоиндуктивность обмоток возбуждения исполнительного элемента. 6. Установлено, что условие минимизации относительных потерь в меди обмоток возбуждения с учетом его характеристик можно обеспечить лишь при вполне определенной форме импульса напряжения на их зажимах. В электромагнитной системе с ненулевым активным сопротивлением электрической цепи и конечным значением индуктивности можно получить минимальную величину относительных потерь энергии в меди обмоток возбуждения, если импульсы квадрата тока и производной индуктивности по времени выполнять одинаковыми по форме. 7. Исследованы динамические свойства, вопросы устойчивости и определены запасы устойчивости переходных процессов для реальной системы управления ЕПЭП, обеспечивающие нормальные режимы работы устройства. Из проведенных экспериментальных исследований работы системы управления ЕПЭП следует, что новая разработанная система полностью отвечает всем требованиям, предъявляемым к системам управления такими устройствами в динамических режимах работы. 8. Разработаны алгоритмы расчета надежности устройств систем управления ЕПЭП, которые позволяют определить количественные характеристики их надежности при эксплуатации. 9.Промышленный образец прошёл испытания на очистных сооружениях Саларской станции аэрации ССА ГУПТ «Сувсоз». Использование промышленного образца позволило снизить колли-индекс практически на 99 процент. 10. Разработанные устройства систем управления ЕПЭП обеспечивают превосходство по основным техническим параметрам таким как: коэффициент полезного действия, уровень шума, потребляемая мощность электроэнергии и возможность широкого применения. При применении устройства систем управления единым пространственным электромагнитным полем надежность увеличилась в 1,4 раза, коэффициент полезного действия на 20процент, производительность обработки воды и срок службы повысилась в два раза. Экономический эффект от внедрения устройства системы управления ЕПЭП составляет 67 млн. сум в год. Таким образом, на основе теоретического обобщения и практической реализации, изложенных в работе новых научных положений, решена крупная проблема разработки устройств систем управления единым пространственным электромагнитным полем, имеющая важное народнохозяйственное значение.