Перейти к содержанию
Авторизация  
Паровичкофф

"Hit'n miss" принцип регулирования паровой машины

Рекомендуемые сообщения

По просьбе, одного из участников нашей дискуссии открываю новую тему для обсуждения.

 

Все мы знаем, что для управления паровой машиной применяется два основных принципа: а) дросселирование давления пара регулятором и б) изменение количества пара поступающего в цилиндр при помощи отсечки.

Оба этих принципа обладают своими преимуществами и недостатками. Обычно сегодня применяют оба этих способа в одной машине. Количественное регулирование отсечкой считается наиболее приемлемым способом из-за его большей экономичности. Однако его область применения ограничена и не перекрывает всего рабочего диапазона мощностей машины, поскольку ограничивать отсечку меньше определенного значения невозможно технически и кроме того, слишком малые отсечки перестают давать паровой машине возможность работать экономично, поэтому приходится применять дросселирование давления поступающего в машину пара. Особенно этот вопрос актуален для машин, работающих при больших давлениях свежего пара. Как уменьшить их мощность не сильно поступаясь экономичностью и, по возможности, не прибегая к дросселированию?

Как мы знаем погоня за экономичностью ДВС на частичных мощностях привела к возрождению Hit and miss принципа, некогда имевшего употребление в ДВС первых поколений и даже давшего название тому поколению ДВС. Суть этого способа основана на пропуске рабочего хода при работе двигателя. Если, скажем, каждый второй рабочий ход поршня мы будем пропускать, не давая ни смеси в цилиндр, то мощность двигателя упадёт в два раза при полноценном рабочем ходе совершающемся один раз из двух возможных. И так далее.

Не будет ли логичным шагом применить этот принцип и для паровой машины? Какие методы для осуществления такого пропуска хода можно применить?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Честно говоря- невижу смысла. Разве что требуетса машина с огромным дяпазоном мощности при неизменных оборотах. так как у паровой машины, кроме самых малых наполнений и самых больших КПД почти неменяетса, в отличии от ДВС. Если уж так нужна найбольшая економичность и очень широких патребностях в мощности, то имхо ставим между валом машины (на него всеж проситса малый маловик) и маховиком повышающий редктор и обгонную муфту. Достигли нужных оборотом - отсчека/дроссель перекрываетса, машины мягко останвливаетса, малая мощность обеспечиваетса быстрым вращением большого маховика. Обороты упали - отсечка/дроссель плавно повышаетса и машина начинает крутить маховик.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

По просьбе, одного из участников нашей дискуссии открываю новую тему для обсуждения.

 

Это я попросил Отто Рудольфовича. Мне показалось, что тема может быть интересной.

 

невижу смысла. Разве что требуетса машина с огромным дяпазоном мощности при неизменных оборотах

 

Именно это и требуется например при работе на генератор, так как потребление энергии может отсутствовать, но дежурное напряжение должно быть обеспечено.

 

повышающий редктор и обгонную муфту.

 

Идея с обгонной муфтой хороша, но громоздка, так как требуется энергоемкий маховик.

 

Особенно этот вопрос актуален для машин, работающих при больших давлениях свежего пара.

 

Кроме того, как я понял, проблема регулирования присуща прямоточным конструкциям паровых моторов. Или там нет такой проблемы?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

У ДВС весь смысл в том, что при ограничении мощности количеством смеси резко падает степень сжатия, значит теоретическая эффективность. Один цикл на полную мощность и один пустой требуют меньше топлива, чем два ослабленных.

У паровой машины зависимости от степени сжатия нет, а при ограничении количества пара наоборот увеличивается степень расширения, и с ней эффективность.

 

Для работы на слишком малой мощности же непонятно чем это лучше дросселирования. Теоретически эффективнее, но механические потери же. Для работы с пропусками нужен большой маховик, и за время пропусков цилиндр будет остывать. Логичный вопрос: не лучше ли машину остановить вовсе, если нагрузки на неё нет, и пользоваться батареями или вспомогательной машинкой?

Впрочем некоторые shaft governor стационарных машин, управлявшие длиной отсечки, умели и перекрывать пар полностью, на случай резкого падения нагрузки. Вхолостую прерывистый режим у них мог получаться сам по себе, но не обязательно. Открытый узкой щелью золотник сам дросселирует, и даже клапаны открываются не полностью.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Есть такой отечественный специалист по паровым машинам Дубинин В.С. Импульсную подачу с определенной частотой придумал он. Задача правда решаемая им не регулирование мощности, а стабилизация оборотов. Вот цитата из источника https://gisee.ru/art...w-energy/27121/

 

Самостабилизация частоты вращения вала двигателя

Все поршневые двигатели, в том числе и паровые, обладают свойством самостабилизации частоты вращения вала, чего нельзя сказать о турбинах. Это открытие В. С. Дубинина [3, 4] является революционным5. Его реализация позволяет обеспечивать поддержание частоты вращения вала первичного двигателя с такой точностью, что приводимый электрогенератор способен вырабатывать электроэнергию с частотой 50±0,2 Гц, как требуется по стандартам в области качества электроэнергии. Для сравнения, дизельные электростанции могут вырабатывать электроэнергию с более грубой точностью поддержания частоты (в установившемся режиме работы – 50±0,5 Гц).

 

Самостабилизация осуществляется без организации обратных связей при импульсной подаче или выработке рабочего тела (пара) через равные промежутки времени. Такой процесс, по сути, аналогичен работе анкерного механизма и маятника в механических часах. В нашем случае это ППД с источником пара и задающий генератор импульсов подачи пара.

Изменено пользователем _sla

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Сформулировал суть отсутствия проблемы проще.

Механический КПД паровой машины порядка 90%. Это значит, что на поддержание рабочих оборотов требуется мощность в 10% максимальной. От нагрузки это зависит мало. Значит, если ограничить индикаторную мощность ниже 10%, машина не сможет поддерживать обороты.

Самостабилизация осуществляется без организации обратных связей при импульсной подаче или выработке рабочего тела (пара) через равные промежутки времени.

Я так пони, тут другой смысл. Когда движение поршня не совпадает с частотой подачи пара, меняется опережение (запаздывание) и вместе с ним эффективность использования каждой порции. Синхронизация получается при небольшом отрицательном опережении. Если поршень спешит, клапан открывается поздно и уменьшается степень расширения. Если поршень опаздывает, клапан открывается ближе к мёртвой точке и работает эффективнее. Как следствие кстати, в номинальном режиме такая машина хорошо держит частоту, но жрёт больше обычной.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

Я так пони, тут другой смысл. Когда движение поршня не совпадает с частотой подачи пара,

 

То есть глубокомысленная фраза: "Самостабилизация осуществляется без организации обратных связей при импульсной подаче или выработке рабочего тела (пара) через равные промежутки времени. Такой процесс, по сути, аналогичен работе анкерного механизма и маятника в механических часах. В нашем случае это ППД с источником пара и задающий генератор импульсов подачи пара."-

означает клапан, работающий независимо от поршня/коленвала и тупо открывающийся со своей заданной частотой???? Моя долго думать, прежде чем догадался. Спасибо Джон Джек, что подтвердил мою догадку.

 

Ну допустим, в пределах полпроцента-три это сработает, но что будет, если нагрузка вырастет или упадёт резко и машина вылетит за эти пределы? Почему не удерживать её в оборотах посредством обычного регулятора, дросселируя ли пар, меняя ли отсечку и то и другое, когда надо?

 

Если вернуться в тему хит'н мисс, то вопрос такого метода регулирования возник при созерцании машин типа Циклона на сверхкритических параметрах. Поскольку номинальную мощность Циклон развивает на 5% отсечки и меньше уж никак не убавить. Остаётся только дросселирование и этот самый хит и мисс. Некоторую область применения возможно и может этот способ найти где-то в промежутке, чтобы не нарушать громкой славы сверхкритических параметров сплошным дросселированием.Но нам бы создать работающий агрегат хотя б на 10атм... для начала.

Изменено пользователем Паровичкофф

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Дата: (изменено)

клапан, работающий независимо от поршня/коленвала и тупо открывающийся со своей заданной частотой????

 

Думаю все проще. Клапана все же два. Один штатный впускной и один внешний задающий. Если они открываются синхронно, машина работает нормально, если не синхронно двигатель тормозит, так как пар не проходит. Тут другая фича. Внешний клапан может открываться не на каждый такт, а с пропусками. При этом частота все равно будет стабилизироваться, а мощность упадет.

Изменено пользователем _sla

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Идея с обгонной муфтой хороша, но громоздка, так как требуется энергоемкий маховик.

без обгонной муфты машина должна будет крутитса все время. И как уже указал Джек - даже на нагрузках в пару процентов она будет жрать на все 12. такчто ето извечная проблема - чем економичнее, тем сложнее.

Если вернуться в тему хит'н мисс, то вопрос такого метода регулирования возник при созерцании машин типа Циклона на сверхкритических параметрах. Поскольку номинальную мощность Циклон развивает на 5% отсечки и меньше уж никак не убавить.

Ну непонимаю я етой возни с такими малыми отсечками. Деламем компаунд и отсечка может быть длинне в разы, а если уж очень требуетса, то и на порядок. Да, прямоточка простого действия куда проще (конструктивно) компаунда, но есть же и сложность технологическая. Имхо всеже Циклон по большей части способ выбивания грантов, а не реальный образец.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Ну непонимаю я етой возни с такими малыми отсечками. Деламем компаунд и отсечка может быть длинне в разы, а если уж очень требуетса, то и на порядок. Да, прямоточка простого действия куда проще (конструктивно) компаунда, но есть же и сложность технологическая

 

В последнее время я тоже стал думать, что компаунд это не так уж плохо. Особенно с помперегревом. Но если не гоняться за сверхкритическими параметрами, то такая малая отсечка на номинальном режиме будет не нужна. Простота простой машины всё же подкупает...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

даже на нагрузках в пару процентов она будет жрать на все 12.

 

Цифра приемлемая для устройств типа автономный генератор - аналог бензинового. При таких параметрах перед бензогенератором даже явное преимущество, так как ДВС кушает постоянно, в зависимости от оборотов, но не от нагрузки. Представляете какая прелесть - автономный генератор на дровах... Задача не раздуть его до чрезмерно больших размеров, чтобы он оставался еще и мобильным.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В последнее время я тоже стал думать, что компаунд это не так уж плохо. Особенно с помперегревом. Но если не гоняться за сверхкритическими параметрами, то такая малая отсечка на номинальном режиме будет не нужна. Простота простой машины всё же подкупает...

тут уж чего хочетса 10-12 кпд попроще, 20-25 кпд посложнее.

Цифра приемлемая для устройств типа автономный генератор - аналог бензинового. При таких параметрах перед бензогенератором даже явное преимущество, так как ДВС кушает постоянно, в зависимости от оборотов, н

В нынешние времена луче всего бензогенератор на дровах, + пара акумуляторов с соответсвующей електроникой. Чтоб всегда работал на максимальном кпд. Ну или паровой на зарядке укумулятора. Хотя как предельная простота на всем что горит - я бы наверно рассматривал атмосферный стирлинг/мансон. Бросовым теплом заодно посушиваетса всявие органические отходы и сырые дрова, заодно и дом отапливаетса...

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Брайтон же. Стирлинг масштабируется очень плохо.

 

Генератор может быть не только с постоянной частотой, но и инверторный или постоянного тока. Там да, мощность надо уменьшать сильнее, расход на поддержание вращения меньше, и стабильность скорости не так важна, можно обойтись лёгким маховиком.

 

В последнее время я тоже стал думать, что компаунд это не так уж плохо.

Дошло наконец :good:

Компаунд хорошо. Но сложно. Но вовсе не так сложно, как высокие температура и давление. Простая машина хороша при меняющейся мощности, если можно пожертвовать расходом ради дешевизны и простоты управления. Для удельной мощности лучше ДВС тоже компаунд нужен.

Клапана все же два. Один штатный впускной и один внешний задающий. Если они открываются синхронно, машина работает нормально, если не синхронно двигатель тормозит, так как пар не проходит.

Тормозить двигатель дело нехитрое. Вопрос в том, как его разгонять же. Такая синхронизация предполагает что от смещения момента впуска в одну сторону двигатель будет работать эффективнее! Идеально настроенная машина же от смещения впуска в любую сторону может работать только хуже.

Два клапана идея рабочая. В своё время были популярны механизмы с двумя коробчатыми золотниками. Основной управлял выпуском, а для впуска вместо кромок имел окна насквозь. Второй ходил по нему сверху (или в отдельной коробке, но это хуже), и управлял моментом отсечки.

Однако всё равно надо считать что лучше. Падение эффективности из-за дросселирования, или расход механической энергии и теплоты на холостые циклы. В любом случае прерывать подачу надо только когда уменьшать длину отсечки уже некуда.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Брайтон же. Стирлинг масштабируется очень плохо.

 

Да ладно - стирлинг генератор, послевоенный - имел кпд по топливу 5 процентов. Выходит стационарные стирлинги 19 века вобше мене 1 процента давали?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Стирлинги любили за простоту и безопасность, а не за особую экономичность же. Ещё у стирлингов эффективность взаимно исключается с удельной мощностью. У тяжёлой и медленной машины больше времени на передачу тепла и не так мешает сопротивление регенератора.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Похоже пора еще одну тему создавать в соседней ветке?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В нынешние времена луче всего бензогенератор на дровах, + пара акумуляторов с соответсвующей електроникой.

 

:good: , а стирлинги, это только для любителей большой экзотики.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

И любителем простоты. Вариант стирлинга - мансон, имхо самый простой двигатель.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

мансон, имхо самый простой двигатель

 

Насколько я припоминаю Мэнсон не совсем стирлинг, а ближе к Эриксону.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Да - но простоту от етого он нетеряет:)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Для публикации сообщений создайте учётную запись или авторизуйтесь

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать учетную запись

Зарегистрируйте новую учётную запись в нашем сообществе. Это очень просто!

Регистрация нового пользователя

Войти

Уже есть аккаунт? Войти в систему.

Войти
Авторизация  

  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу


×
×
  • Создать...

Важная информация

Мы разместили cookie-файлы на ваше устройство, чтобы помочь сделать этот сайт лучше. Вы можете изменить свои настройки cookie-файлов, или продолжить без изменения настроек.