автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка регулируемого электрогидравлического привода с тиристорным преобразователем постоянного тока для подъемно-опускного затвора судоходного шлюза

НИЖЕГОРОДСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

потташчЕский институт

На правах рукописи

СМАШН Виктор Егорович

РАЗРАБОТКА

РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛНСГРОГВДРАВЛЙЧЕХКОГО ШИВСДА. С .ТИНЮТОРШМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА ' ДЛЯ ПОДЬЕШО-ОПУСКНОГО ЗАТВОРА ©ДОХОДНОГО ШЛЮЗА

Специальность 05.09.03 - электротехнические

- —комплексы и ¿иетемаг, включая их управление и регулирование

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени , вдндадма технических наук

Низший Новгород, 1992

- Работа выполнена на кафедре "Электропривод и ЗЦакт{»оборудование береговых установок".Ленинградского ордена Трудового Красного Знамени института водного транспорта.

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент ВЛ.Шорш

Сфсциалыше оппоненты: доктор технических наук, • профессор Е„Б.Шумков кандидатЛехцических наук, ' доцент В.В.Юдин

Ведущая организация - Государственно? предприятие.

Волго-Донской судоходный'канал имени В.И .Ленина

Защита диссертации состоится 1992. Г.

часов в аудитории № на заседании специализи-

рованного совета К 063.85.06 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Нижегородском ордена. Трудового Красного Знамени политехническом институте -<603600 ГСП-41, г.Нижний Новгород, •' ул.Минина, 24).

С диссертацией ысишО ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " СШ^еи^^ 1992 г. '

В.В.Соколов

Уяеннй секретарь специализированного совета

■ [ • ОЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ '

Актуальности проблемы. В "Основных направлениях экономического и социального.развития СССР на 1986-1990 годами на период до 2009 года" предусмотрено увеличение объема перевозок грузов на речном транспорте на 9-11 процентов. Рост грузооборота реяного транспорта может быть обеспечен за счет совершенствования флота, портов, водных путей и. их судоходных гидротехнических сооружений (СГТС).

. Практически все СГТС единой глубоководной системы страны достигли проектной загрузки по грузопотокам, а ряд сооружений в плановые периоды навигации не справляется с предъявляемыми для перевозок грузопотоками. Простои флота в ожидании шлюзований растут. Учитывая, что. в настоящее время в эксплуатации находятся более ста судоходных шлюзов, ойцие потери от задержек грузопотока составляют порядка 4-х миллионов рублей в год, и проблема ускорения судопро-пуска приобретает особое значение и актуальность. .

т _

Анализ отечественного и зарубежного опыта эксплуатации СГТС показывает, что одним из возможных направлений повыаения пропускной способности является оптимизация режимов наполнения и опорожнения камер шлюзов, направленная на сокращение малинного времени при судопропуске. Интенсификация, судопропуска на СПС предъявляет повышенные требования к работе электрооборудования ЭП ПОЗ, выражающиеся в необходимости управлять режимами наполнения камер ютзов по определенным программам с максимальным экономическим эффектом. Программное регулирование предполагает необходимость совершенствования ЭЕ ПОЗ на базе применения бесконтактных регулируемых преобразователей, позволяющих осуществить более высокую степень автоматизации технологического процесса. Применение тиристориой преобразо-

' 'Л

вательной техники потребует дальнейший этап автоматизации судопропуска. Он выражается в замене контактных элементов систем управления :и контроля ЭП внедрением бесконтактных элементов электронных и микроэлектроники устройств (микропроцессоров и.програмыи-

руеадзс контроллеров.), позволяющих снять, ограничения по быстродействию, сложности выполняемых функций, числу регулируемых параметров, а 'также повысить надежность работы ЭД ПОЗ, Поэтому совераенствова-ние ЭП ПОЗ судоходных илззов Гогпрёкнему является актуальным.

' Заслуживающими вниманий являются находящие в последнее время все большее применение на шлюзах электрогидравлические привода (ЭГО) ворот и затворов. Современный ЭГП ПОЗ представляет собой сложную элекгрогидромехашческую систему. Исследование режимов работы, а ген более динамических режимов, таких систем осложняется наличием жидкости, упругости в отдельных звеньях и рассредоточением масс. Существующие ¡Й1 с гидропередачей механизмав ПОЗ. судоходных шлюзов имеют специфические особенности, такие как: большое, в .обаем случае, переменное передаточное число от двигателя к механизму;, распределенная переменная гидравлическая жесткость масла, зависшая от положения поршня и изменения давления в гидросистеме, а также температуры; утечки перетечки черев неплотности гидроалпарагов; внутреннее вязкое трение жидкости о стенки трубопроводов. Поэтому исследование'динамики привода затвора, имеющего такие специфические особенности, ¡требует1 дальнейшего изучения и уточнения, что также сос тавляет.. актуальность диссертадионной работы.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является исследование реашмов-.работн ЭГО ПОЗ судоходных шлюзов и разработка яомялектного, регулируемого ЭИ1 на основе применения типовых промш-лешшх элементов и устройств тиристорной преобразовательной техники и микроэлектроники, удовлетворяющего требованиям технологии процесса шлюзования.

' В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:

г- анализ режимов работа существующих систем ЭГП ПОЗ судоход-

(

них шлюзов;

разработка иатекатичес'кой модели регулируемого„ЗГЕ ШЗ- су-

доходного шлюза и моделирование переходных процессов на ЭВМ;

- выбор структуры и расчет"параметров регулируемого ЭП1 ПОЗ судоходного шлюза; . .

- разработка и исследование блока программного управления для рёжима наполнения камеры шлоза и устройства электрической синхронизации двянения затвора во всех режимах технологического цикла;

- проведение натурных экспериментальных исследований и обработка их результатов;.

- внедрение регулируемого ЭШ ЮЗ на судоходном шлюзе в опыт-но-промдаленнув. эксплуатацию.

Методы исследований. Основные результаты исследований регулируемого ЭШ ПОЗ получены с применением методов анализа и синтеза теории автоматизированного электропривода, теории автоматического регулирования, математического моделирования на ЭШ, теории и аппарата математической статистики и сопоставление теоретических исследований с экспериментальными исследованиям! на пшвзе.

Научная новизна. Разработана математическая модель регулируемого ЭГП ПОЗ судоходного_шлюза 0 регулируемым приводным двигателем насоса, механическая часть которого представлена двухмас-совой системой с упругостью в виде гидравлической жесткости, "масла.

Обоснована и разработана структура двухдвигательного следящего ЭГП ПОЗ шлюза с системой электрической синхронизации сторон затвора и подчиненным регулированием координат, обеспечивающая требуемые показатели качества в статике и динамике.

Получена зависимость для предельного значения." коэ$<рй5гента передачи. П - регулятора замкнутого контура подчиненного регулирования положения затвора, устанавливающая его связь с параметрами упругой гидропередачи.

. Разработан и апробирован в натурных условиях новый способ управления и синхронизации движения затвора при опускании его под собственным весом, направленный и& улучшение статических и динамических характеристик привода.

- Основные положения, выносимые на защиту: математическая модель регулируемого ЗГИ ПОЗ судоходного шлюза дая»исследоваввя статических и динамических регошов..его работы;

структура двухдвигательного следящего ЭГП ПОЗ с системой электрической синхронизации сторон затвора, обеспечивающая стабильность параметров и бесперекосное движение независимо от влияния возмущений;

результаты теоретических и экспериментальных исследований работы ЭГП ЛОЗ в статике и динамике.

. Практическая.ценность. Разработанная^математическая модель регулируемого ЭГП ПОЗ по системе "Тиристорный преобразователь - двигатель. - насос" (ТП-Д-Н".) и программа расчетов дают возможность определять основные эксплуатационные параметры системы привода на стадии проектирования, производить исследования режимов работы ЭШ ПОЗ с учетом переходных процессов без проведения дорогостоящих экспериментов.

Разработанный и внедренный в опытно-промшленну» экспдуатецето ЭГП ПОЗ удовлетворяет техническим требованиям, обеспечивает программные режимы наполнения камеры, что приводит к интенсификации судолро-, пуска, и мокет служить основой при проведении модернизации действующих' или. вновь проектируемых приводов на шюзах.

Полученное соотношение для коэффициента передачи П-регулятора • замкнутого контура подменного регулирования положения следящей системы может быть использовано при синтезе автоматизированных апектро-' приводов различных механизмов с двухмассовой схемой замещения.

■ Разработанное устройство, реализующее способ управления и синхронизации движения затвора при опускании его под собственным весом, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики привода и установить необходимую скорость опускания затвора.

Прйдаоженшз ноше технические решения устройств управления, составляющих блок программного управления ЭГО ПОЗ, обеспечивайт прм . раммнне режимы наполнения камеры в соответствии с установленными гра-

фнками подъема затвора к заданную точно'сть синхронизации, сторон затвора в цикле шлюзования, и. могут найти применение в различных системах автоматизированного электропривода.

Основные результаты диссертационной работы могут быть использованы в инженерной и проектной практике, а также в процессе обучения студентов соответствующих специальностей.

. Реализация работы. Полученные в диссертационной работе основные результаты внедрены на ЭГО ПОЗ Воронежского шлюза, Опытно-промдален-ная эксплуатация показала, что созданный ЭГП работоспособен,надежен, обеспечивает программные режимы наполнения камеры в соответствии с расчетными гидравлическими графиками, что приводит к сокращении времени наполнения. Подтвержденный годовой экономический эффект составляет 42 тыс.руб.

Основные результаты диссертационной работы подтверждены соответствующими документам;: о внедрении.

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на У1-ХП научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников ШВ.Га (г.Москва, 1984-1990 гг.), на ХХ-ХХУ конференциях молодых научных работников ЛИКГа совместно с Ленинградским бас- -сейновым научно-техническим обществом водного транспорта (г.Ленинград, 1934-1989 гг..), на ХХУП научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава Западно-Сибирского научно-технического общества водного транспорта НИИВТа (г.Новосибирск, 1986 г.), на семинаре, организованном Центральным правлением НТО ЕС совместно с Камским бассейновым правлением НТО ВТ (г.Набережные Челны, 1987 г.), на производственно-техническом совещании УВДСК им.Ленина (г.Волгоград, 1988 г.). .

. Публикации. Основные полокения 'диссертационной работы опубликованы в восьми статьях, в описании I авторского свидетельства СССР» , в 2-х отчетах по НИР.

_Стиуктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использования» источников и приложений и содеркит 90 страниц основного машинописного текста, 58 рисунков на 58 страницах, II ..таблиц, 138 наименований списка использованных кстоадяков и 6 применив на 40 сггракицах.

ССДЕШВДЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, сформулирована цель работы и поставлены задачи исследования.

В первой главе проводится анализ реюаюв ^ра'боты супестэущих систем ЭП1 ПОЗ судоходных шлюзов на соответствие их. сформулированным техническим требованиям, позволивший выявить ряд нерешенных вопросов, имеющих существенное значение для дальнейшего совершенствования приводов ПОЗ. ~ . •

Б настоящее время на шлюзах находятся в эксплуатации следующие система ЭГП ПОЗ,- различающиеся по способам регулирования скорости затвора: системы с дроссельным, объемным и объемно-дроссельным (комбинированным)' регулированием. Анализ рекимов работы ЭГО ПОЗ показал, что существуйте системы не удовлетворяют необходимым тре^ бовашшм эксплуатации и имеют следующие недостатки:

ЭГП ПОЗ не имеют проектных программных режимов наполнения ка- . меры влээа, влияющих на ускорение судопропуска и обеспечивающих нормаль кие условия отстоя судов и безопасность шлюзования.

Дроссельные а комбинированные' системы ЭП1 ДОЗ обладают недостаточной жесткостью механических характеристик (особенно в режиме наполнения камера), обусловленной наличием утечек жидкости через неплотности гидроаппаратов и параллельного слива кидкости^через ксррек тирующий золотник системы синхронизации. При этом отклонение скорости' затвора от заданного аначаная составляет до + 20$, в объемном ЗГЕ - до + 15£ относительно установиввегося значения.Саетею» йГО ПК г (кроив обьошог« 8Ш) пшат в силу указанных вше причин низшей ОД.

Пуски и остановки в комбинированны* системах ЭГП ПОЗ в режимах закрытия и открытия затвора сопровождаются недопустимым^ динамичес-вюш перегрузками. Перерегулирование давления в напорной полости гидроцилиндра составляет + 25-40$ относительно установившегося значения.

Система синхронизации движения двух автономных приводов имеет низкую точность устранения перекоса, что приводит к нарушении их двикения из-за значительные перекосов в рабочих органах механизма и срабатыванию блокировок от предельного перекоса.

Применяемые схемы управления - разомкнутые, отсутствуют внешние обратные связи по регулируемым параметрам. В результате, >при наличии возмущагоих воздействий на систему и изменении климатических условий, не обеспечивается стабильность заданных скоростей движения затвора в эксплуатационных режимах, достаточная перегрузочная способность привода, отсутствует повторяемость циклов работы привода затвора.

На шлюзах отсутствует умфиация гидрооборудования. Даже на • одном шлюзе применено несколько марок и типоразмеров насосов и гидроаппаратуры. На некоторых шлюзах (Воронежском) применено гидрообо-рудовани®, которое в настоящее- время не выпускается» а также, специального изготовления (золотниковый, корректор с силовыми сельсинами),. Так, по данным СКВ "Мосгидросталь" при обследовании 9 шлюзов выявлено 15.типоразмеров насосов и 23 типоразмера гидроаппаратуры как стандартной, та^ и специального изготовления. Применение большой номенклатуры гидрооборудавания усложняет своевременную взаимо--.

заменяемость, их яри выходе из строя. __

Сравнительный анализ режимов, работы существующих систем ЭГП. ПОЗ с учетом требований, предъявляемых к приводу, а таяжё техноло-гических^особенностей работы механизма, позволил.сделать вывод о . .том, что наиболее предпочтительным способом регулирования скорости шлюзового ЭЩ ПОЗ является объемный, обладающий жесткими механичес-

кит характеристиками и высокими энергетическими и регулировочными свойствами,.

Регулирование скорости объемного ЭГО (и-в частности", шлюзового) можно осуществлять изменением подачи насоса,, регулируя его параметры в соответствии: с основным соотношением для подачи О , уР/иин: (}= , где . £ . - рабочий объем, м3/сб; П - частота

вращения, об/мин. Еромыяленностью выпускаются регулируемые насосы, у которых подача регулируется за счет изменения рабочего объема насоса. В объемном ЭЙ ПОЗ на Краснодарском чгаозе применен регулируемый аксиально-поршевой насос типа ЗГ13-36А,. у которого подача изменяется от £0 л/мин до 200 л/мин при номинальной частоте вращения 1500. об/мин. В результате проектные программные скоростные режимы наполнения камеры,, гребущие ступенчатого изменения подачи в .диабаз оне от 8 до 20 л/мин, не были реализованы. Для получения необходимого диапазона регулирования подачи (25:1). целесообразно было применение комбинированного управления насосом, т.е. наряду с изменением рабочего объёма насоса в указанном диапазоне необходимо было осуществлять регулирование частоты вращения приводного двигателя насоса в диапазоне от 600 до 1500 об/мин. При таком способе регулирования (изменением частоты вращения приводного двигателя касоса) шлюзового ЭГО ЮЗ воз:.окно применение также нерегулирув- . кого насоса при достижении того ш диапазона регулирования подачи,, что и при использовании (регулируемого насоса. В этом случав подача нерегулируемого насоса выбирается такой, чтобы ^обеспечить требуемые программные скоростные режимы наполнения. Достоинством способ а регулирования касоса пригодным двигателем является такхе применение унифицированного комплектного тиристорного электропривода по системе "ТП-Д-Н".

На основании применения методики выбора структуры ЗП, используем» понятие обобщенного критерия оптимальности, обоснована и - -продкжсна для глубокого исследования структура регулируемого ЭШ

ПОЗ судоходного шлюза с тиристорнда преобразователем и двигателем постоянного тока по системе "ТП-Д-Н".

Вторая глава 'посвящена разработке математической модели регулируемого ЭГП ПОЗ с тирисгорныы преобразователем постоянного тока и исследованию переходных процессов с помощьЬ модели на ЭВМ. На основе расчета основных параметров ЭГП ПОЗ действующего Воронежского шлюза, а также рассмотрения кинематической схемы силовой части ЭГП ПОЗ, принято при исследованиях привода использовать двух-массовую схему замещения с упругим звеном в виде гидравлической кесткости масла.

Математическое описание регулируемого ЭГП ПОЗ по системе "ТП-Д-Н" составлено из уравнений преобразовательного устройства, приводного электродвигателя и гидропередачи. I. Уравнение связи входа и выхода ТП:

Ктп -иу = Етп + ^'ТТ2 ■ (I) '

где Етп - ЭДС ТП, В; Гт - постоянная времени ТП, с; 1/у - • напряжение управления ТП, В; Нтл - коэффициент передачи ..ТП, являющийся функцией напряжения управления ТП ( Ктп = {(иу) ). -Z. Уравнение электрического равновесия электродвигателя:

£г*= + М + <2)

где . Еа ' - ЭДС двигателя, В; I -. ток якоря дея-

гателя, А; Ь и Й полные активное сопротишение'й~йндав>" тивносгь цепи ТП-Д, Ом и Гк.

3. Уравнение движения первой таек:

М - Мс - 7- , (3)

где М - электромагнитный момент двигателя, Н'м;

Мс-(И***момент статической нагрузки.двигателя, '

Н'м; Кц и Иы - коэффициенты активных сопротивлений, определяющие потери в приводами двигателе и насосе; К» - коэффициент потерь в насосе пропорциональный механической нагрузке; Р - перепад давлений в ГЦ, Па; -У — *■ Ун - суммарный момент инерции на валу электродвигателя, кг-ы^. ■

4. Уравнение упругой гидропередачи:

. , (4)

где W . - характерный объем насоса, м3,рад"*; S/i . - плоцадь поршня цилиндра со сторож! напорной ролости,м^; If - линейная скорость порам и затвора,- м* ; Кул - суммарный коэффициент__ утечек и перетечек жидкости в гидропередаче, m^'H'^'c"^; V объем жидкости в магистрали высокого давления, м3; £ - приведвд-

о

ное значение модуля объемной упругости падкости, Н'м .

5. Уравнение движения второй массы:-

f -/i - FT* 1 Fth- РТУ- К» -(Г=Г71 , (5)

где F- vS/7-А - движущее ¡усилие, приложенное к штоку Щ, Н; 17) - суммарная масса жидкости, движущихся частей Щ. и нагрузки (ПОЗ), приведенная к оси силового ГЦ, кг; Fa- - сила от веса затвора, Н; Fry - усилие трения в уплотнениях Щ, Н; Кат коэффициент вязкого трения в ГЦ и нагрузке, Н'с'м"^; Fth -. сила - трения в опорно-ходовых частях, Н; Fry - сила трения в уплотнениях затвора., Н.

6. Для случая равенства уровней воды камеры, и бьефа, что соответствует окончании наполнения и равенству нулю гидростатической силы (режим подъема затвора для закрытия камеры)', уравнение движения второй массы будет иметь следущий вид:

S„-P- Fi- Fni-H»r t/= , (б)

где )- нагрузка от веса затвора с учетом вытесненной

вода; /^г - объемный вес стали, Н"м~э; ¡Се' - объемный вес вода, Н*м~3.

V. Для режима опускания затвора пол собственным весом (открытие затвора) разработан способ управления и синхронизации движения затЬора, позволящий устанавливать яеобходешу» скорость опускания затвора и синхронизации противоположные боковых сторон затвора , при котором осуществляется подача регулируемого расхода насоса встречно расходу жидкости* сливаемому из гидроцилиндра. При этом расходы суммируются на калиброванном сливном дросселе. Для этого случая уравнения гидромеханического звена приобретают следующий вид:

где у" - коэффициент расхода дросселя; - площадь поперечного сечения дроссельного отверстия, /ж - объемный вес жидкости (масла), Н'м-3. >

- 5Я/Ь - Гщ - /<вг&= . (8)

. Разработанная математическая модель позволяет производить исследования режимов работы ЭГП ПОЗ а цикле' шлюзования на ЭВМ и определять основные, эксплуатационные параметры системы, привода.

На рис.1 для иллюстрации приведены результаты моделирования переходных режимов Основных координат регулируемого ЭГП ПОЗ при подъеме затвора для наполнения камеры как при скачке задания, так и при его плавном изменении с постоянной времени не менее Зс, а также, при скачке возмушавдего. воздействия (наброс нагрузки). Анализ' переходных процессов регулируемого ЭГП ПОЗ показывает:

• 1 переходные процессы координат при наполнении носят апериодический характер с перерегулированием *йе превышающим 10$ установившегося значения (исключение составляет максимальное неограниченное значение тока двигателя); -

аз

.Графики переходных процессов координат регулируемого ЭГП ПОЗ шлюза при задающем и возмущающем воздействиях

при набросе нагрузки на одной из- сторон параметры привода резко ухудшаются: растут давление в гидросистеме,- ток двигателя, перекос и просаживаются скорость двигателя и затвора; последняя приобретает отрицательное значение;

при плавном изменении задающего воздействия характеристики привода улучшаются,, приобретая монотонный характер.

В третьей главе приведены результаты исследований действующей системы ЭГО ПОЗ с дроссельным регулированием скорости.затвора и разработки структуры регулируемого ЭГП по системе "ТП-Д-Н". Регулируемый ЭГП ПОЗ представляет собой трехконтурную систему

, * I

подчиненного регулирования координат. Синтез параметров конту- 1 ров регулирования тока и скорости! двигателя осуществляется в соответствии с критерием модульного оптимума.'Синтез контура положения, включающего параметры упругой гидропередачи* осуществляется частотными методами с помсмьв логарифмических амплитудных и фазовых частотных характеристик...

На рис. 2 представлены ШЯХ и ЯФЧХ разомкнутого нескорректированного (кривая ¿н и - ) и скорректированного (желаемого) (кривая ¿1* ((л>) и ) контура положения затвора. С их помоцыо получена зависимость для предельного значения коэффициента передачи П-регулятора замкнутого контура положения затвора, устанавливающая его связь с параметрами упругой гидропередачи:

>.

где Ту - постоянная временя колебательного эвена упругой гидропередачи, с; ^у - коэффициент относительного демпфирования эвена; Нее . - коэффициент передачи-неизменяемой части объекта в контуре, положения; Ле ~ коэфф1циент передачи контура скорости'1 двигателя; Гв - радиус тросового барабана затвора, на оси которого укреплен датчик положения, м. _ '

ЛАЯХ и ЛФЧХ разомкнутого контура положения эагзора

L,aS

град ■

Рис.2 '

- Регулируемый. ЭГП ПОЗ смонтирован на базе резервного машинного* агрегата наполнения. На место агрегатов (асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором МГК-2П-6 - радаально-порюе-вой насос МШ-250/320) на левом и правом устоях установлены агрегаты, состоящие из двигателя постоянного тока 4Ш-225 и нерегули- ' руемого насос-мотора МН-250/100, Для формирования программных графиков движения затвора при наполнении камеры шлюза, стабилизации скоростей движения, а также обеспечения, бесперекосного движения затвора в цикле шлюзования разработан блок программного управления (БПУ). В состав БПУ входят: устройство формирования программ движения затвора, электромеханический следящий-.регулятор.положения ,за- ' твора и синхронизатор. На рте. 3 представлена, структурная схема ЕС.

. Четвертая глава посвящена результатам экспериментальных исследований, проведенных на созданном регулируемом ЭШ ПОЗ Воронежского плвза.

Методика проведения натурных исследований и обработка результатов построены на базе теории и аппарата математической статистики, учитывавшей случайный^дарактер изменения величин и подчиняющихся нормальному закону распределения этих случайных величин. Параметры ЭГП ЮЗ регистрировались по управлении как при скачке задающего воздействия, так и от эадатчика интенсивности с постоянной времени Б с.

Результаты натурных исследований показали: режимы пуска и остановки, а также переход от режима движения с одной скоростью к режиму движения с другой скоростью (программ- , ное наполнение),. осуществляются плавно без перерегулирования;

- введение следящей обратной связи по положению затвора повышает жесткость механической характеристики привода, что обеспечивает повторяемость, циклов шлизования как при дополнительном сливе жид-' ■

ч

кости через сливной золотник на одной из сторон, так и на двух одновременно;

Структурная схема блока программного управления

1,2 - гидроподъемник; '3-электродвигатель; 4-гидронасос; 5-м-дропередача; 6-гидроцилиндр; 7-затвор; 8-шагоЕьй электродвигатель; 9-сельсин-задатчик спорости; 10-сельсин-датчик обратной связи; 11-устройотво управления шаговым двигателем; 12-регулятор положения затвора; 13,14-оельсия-датчик лврекоса; 15-фазочувствительньй вш-г рямитель; 16,17 - регулятор синхронизации; 18-тиристоршЛ преобразователь; 19-устронство формирования программ

- - система электрической синхронизации обеспечивает движение боковых кромок затвора, с рассогласованием, не превышащим 30 мм, во всех операциях технологического цикла в следующих режимах: а) при пуске с перекосом на одной из сторон; ■б) при пуске с. открытым сливным золотником на одной из сторон; в) при открытии сливного золотника в процессе установившегося движения на одной и? сторон;.

- основные характеристики переходных режимов ЭШ ПОЗ, полученные теоретически и снятые экспериментально согласуются с разницей, не превышающей 15$,. что подтверждает адекватность разработанной математической модели ЭГП ПОЗ реальному приводу.

В приложениях представлены акты внедрения материалов диссертации, программа расчета режимов ЭГП ГОЗ на ЭВМ на основе разработанной математической модели.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные, результаты исследований в диссертационной работе можно сформулировать в виде следущих положений.

1. Анализ основных режимов работы существующих систем ЗГП ПОЗ судоходных.шлюзов показал, что они не удовлетворяют возросшим требованиям эксплуатации. При этом снижается производительность работы электромеханического оборудования, увеличивается время технологических операций, снижается пропускная способность СГГС и ухудшаются экономические показатели работы транспортного флота.

2. Установлено,, что наиболее предпочтительным и экономичным способом регулирования шлюзового ЭГП ПОЗ, является объемный способ при котором изменение подачи насоса осуществляется регулированием частоты вращения его приводаого двигателя.

3. Одшм из эффективных, направлений при создании регулируемого ЭГО ПОЗ,^отвеявшего поставленным требованиям, является разработка и внедрение глубокорегулируемых ЭГП ПОЗ. на основе применения тири-

сторкых силовых устройств преобразовательной техники с элементами микроэлектрошшх устройств управления.

4, На основе применения методики выбора структуры ЭП, использующей понятие обобщенного критерия оптимальности, обоснована и предложена для глубокого исследования структура регулируемого ЭШ ПОЗ судоходного швоза по системе "ТП-ДгЯ".

5« Разработана математическая модель регулируемого ЭГП ПОЗ судоходаого'шлюза с регулируемым приводным двигателем, механическая часть которого представлена двухмассовой. системой с упругостью в. виде гидравлической кесткости мабла, позволяла ал производить исследования статических и динамических процессов при моделировании на ЭВМ.

6. На основе теоретического анализа режима опускания затвора под собственном весом разработан и опробирован в реальных условиях способ управления и синхронизации движения затвора с целью установления необходимой Скорости опускания затвора и устройство его реализующее.

7. Обоснована и разработана структура двухдвигательного следящего ЭГП ПОЗ судоходного шлюза с системой электрической синхронизации сторон затвора и подчиненным регулированием координат, в которой обеспечиваются требуемое качество переходных процессов* необходимая жесткость механических характеристик привода и стабильность параметров независимо от случайных изменений нагрузки и внешних возмущений. . _

8. Экспериментальными ■исследованиями подтверждена адекватность разработанной математической модели ЭШ ПОЗ реальному приводу. Основные характеристики ЭГП ПОЗ, рассчитанные на ЭВМ с помощью моде-, ли и полученные экспериментально, согласуются с расхождением не более чем на 15%.

9. Создан и внедрен в опытно-промышленную эксплуатацию регулируемый ЭГП ПОЗ по системе "ТП-Д-Н". Применение регулируемого ЭГП

ПОЗ позволяет улучшить условия отстоя судов и безопасность шлюзования за счет формирования программных режимов наполнения камеры, уменьшить время наполнения камеры, повысить перегрузочную способность и КПД привода, обеспечить стабильность параметров и жесткую синхронизацию движения затвора в цикле шлюзования.. Подтвержденный годовой экономический эффект составляет 42 тыс.рублей.

Основное содержание диссертации опубликовано в следуших работах:

1. Бачин Ю.Г., Смагин В.Е. Исследование системы управления двигателем постоянного тока на базе микро-ЭВМ // Повышение надежности и эффективности технических средств речного транспорта: Сб.научн.тр.МИИНГ. -М., 1985.- с.209-214.

2. Баштавенко В.А., Смагин В.Е., Евдокимов С.Л. Фазоимпулъсный датчик перемещений и скорости на базе сельсина.// Повышение надежности и эффективности технических средств речного транспорта: Сб.научн.тр. ШИВГ. - М., 1985. - с.228-239,•

3. Смагин В.Е. Анализ и основные мероприятия по интенсификации работы электроприводов подъемно-опускных затворов шлюзов // Повышение надежности технических средств речного транспорта: Сб.научн.тр.МИИВГ.-Н., 1986.- с.106-112.

4. Муравьев В.М., Смагин В.Е. Математическая модель регулируемого. электрогидравлического привода с тирисгорным преобразователем для подъемно-опускного затвора1, судоходного шлюза // Повышение надежности технических средств речного транспорта: Сб.научн.тр.ШИВГ.- П., 1986,- о. 116-124.

5.. Смагин В.Е. Системы электроприводов подъемно-опускных затворов шлюзов // ЦБНТИ МРФ РСФСР. Экспресс-информация., Речной . ' транспорт. Вып.12 (1127).- М.,1987.- с.1-4. 6. Муравьёв В.¡4., Смагин В.Е. Регулируемый электрогидравлический привод затвора вгвза // Передовой производственный опыт: Науч. твхн.к!ф>рмц.сб. ЦБНТИ НИ РСФСР. Вап.З.-И. ,1969.- с.20-25.

7. Бачинин Ю.Г., Смагин В.Е., Богомолов Б.А. Двухкакальный преобразователь фаза-код с последовательным опросом для микро-ЭВМ

< "Электроника 60" // Проблемы и техника эксперимента.- М., 1989.- » 5,- с.250.

8. Сыагин В.Е. Исследование«регулируемого электрогидравлического Привода затвора на ЗШ // Водные пути и гидросооружения: Информац. -техн. сб. ЦНИИ ЮФ РОФСР,- М., 1990.- с. 14-20.

9. А.с, 1617086 СССР, МНИ3, Е 02В 7/36. Способ управления и синхронизации движения гидротехнического затвора и устройство для его осуществления / Ы.С.Сандлер, .Д.Г.Власов, Б.Е.Смагин (СССР) » 4396790/31-15; Заяв. 23.03.88; Опубл. 30.12.90, Бил. » 48.4 с,: ил.

■Дичиый вклад автора. В работах 1,6 автору принадлежит исследЬ-вателъская часть и экспериментальный материал, в работе 2- описание работа устройства и расчетная часть, в работе 4 - расчетная часть математической модел!? и обобщения.