Электротехнические перекачивающие устройства на основе электромеханических теплогенерирующих преобразователей (27.09.2010)

Автор: Иванов Сергей Николаевич

ИВАНОВ Сергей Николаевич

Электротехнические перекачивающие устройства на основе электромеханических теплогенерирующих преобразователей

Специальность 05.09.03 ( Электротехнические комплексы и

системы

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2010

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

член IEEE

КИМ Константин Константинович

Официальные оппоненты: заслуженный работник Высшей школы РФ,

доктор технических наук, профессор

КИСЕЛЕВ Игорь Георгиевич

доктор технических наук, профессор,

член IEEE

МИКЕРОВ Александр Геннадьевич

доктор технических наук, профессор

ВЛАСЬЕВСКИЙ Станислав Васильевич

Ведущая организация: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (СПбГТУ)

Защита диссертации состоится “ 24 ” декабря 2010 г. в 1330 часов на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения» по адресу: 190031, г. Санкт-Петербург, Московский пр., д., ауд. 5-407

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан “____” _____________ 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы: работа направлена на решение проблемы экономичного обеспечения заданных температурных условий на пассажирском железнодорожном транспорте за счет разработки и применения объектов и технологий, обеспечивающих эффективное использование энергетических ресурсов и снижение потерь при их передаче потребителям в соответствии с Энергетической стратегией России на период до 2030 года, предусматривающей повышение энергетической и экологической эффективности отечественной энергетики и реализацию программ и мероприятий Федерального закона Российской Федерации "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности".

Актуальность рассматриваемых в работе вопросов подтверждается выбором направлений «Энергосбережение и энергосберегающие технологии» и «Создание энергосберегающих систем транспортировки, распределения и потребления тепла и электроэнергии» в качестве приоритетных направлений развития науки и техники, направленных на производство и повышение эффективности генерирования, передачи и использования тепловой энергии, как одной из наиболее важных и сложных задач при создании специального энергетического оборудования - электротехнических устройств транспортного назначения и систем управления генерацией тепловой энергией и транспортированием теплоносителя, обеспечивающих не только возможность экономичного и точного поддержания заданных эксплуатационных показателей, но и отвечающих современным требованиям электробезопасности, надежности и технологичности.

Сравнительный анализ существующих типов исполнительных устройств, являющихся источниками тепловой энергии показал, что предпочтительными для автономных теплоснабжающих установок являются устройства, преобразующие электрическую энергию и характеризующиеся экологической чистотой, безопасностью, относительно низкими капитальными затратами, отсутствием необходимости в использовании протяженных тепломагистралей (а следовательно, низкими теплопотерями), мобильностью и т.д. Наиболее распространенные установки, выполненные на основе трубчатых нагревательных элементов, электронагреватели с открытыми тепловыделяющими элементами и устройства трансформаторного типа имеют низкий коэффициент теплоотдачи и небольшую площадь теплоотдающей поверхности. Сказанное привело к созданию электронагревательных устройств, не только лишенных отмеченных недостатков и обладающих высокими регулировочными характеристиками, но и совмещающими в себе функции генерирования тепловой энергии и транспортирования теплоносителя - теплогенерирующих электромеханических преобразователей (ТЭМП). Отсутствие на тот момент теоретических основ проектирования ТЭМП и систем управления электротехническими устройствами на их основе (ЭТУ) также предопределило актуальность темы исследования.

Объект исследования: электротехническое оборудование систем отопления пассажирского железнодорожного транспорта.

Предмет исследования: проблема энергетически эффективного, безопасного и надежного теплоснабжения транспортных систем.

Цель работы: решение крупной научно-технической проблемы экономичного обеспечения заданных температурных условий на пассажирском железнодорожном транспорте за счет создания энергетического оборудования на основе управляемых электротехнических устройств, обеспечивающих эффективную генерацию тепловой энергии и транспортирование теплоносителя.

В соответствии с целью в работе ставятся следующие задачи:

- анализ существующих и перспективных исполнительных электротехнических устройств для экономичного обеспечения заданных температурных условий посредством преобразования электрической энергии в тепловую и перемещения теплоносителя в транспортных системах;

- анализ электромагнитных, тепловых и гидравлических процессов в ЭТУ с использованием ТЭМП и на этой основе разработка принципов конструирования исполнительных элементов устройств, обеспечивающих эффективную генерацию тепловой энергии и транспортирование теплоносителя, создание теории и методики их проектирования и определение обобщенных энергетических показателей данного электротехнического устройства;

- исследование рабочих характеристик ЭТУ аналитическими, численными и экспериментальными методами и формирование на этой основе базы знаний, адекватно описывающей процессы в ТЭМП при генерации тепловой энергии и транспортировании теплоносителя как объекте управления (ОУ);

- анализ систем управления электротехническими устройствами для генерации тепловой энергии и/или транспортирования теплоносителя, обоснование и разработка метода экономичного управления тепловым процессом (ТП) и алгоритмов его реализации, обеспечивающих субоптимальное управление ЭТУ с заданными температурой, производительностью или давлением;

- разработка и реализация процесса изготовления исполнительных элементов, обеспечивающих требования безопасности, надежности и технологичности ЭТУ;

- обоснование и разработка метода определения показателей надежности ЭТУ на основе ТЭМП с учетом конструкторско-технологических и эксплуатационных факторов транспортных систем;


загрузка...