авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Разработка теории и методов расчета оптимальных технологических режимов силового привода подвижного состава по критерию минимума электропотребления

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

БАКИРОВ АЛЬБЕРТ РОБЕРТОВИЧ

РАЗРАБОТКА Теории и МЕТОДов РАСЧЕТА оптимаЛЬНЫХ

технологическиХ РЕЖИМОВ силового привода

подвижного состава по критерию минимума

электропотребления

Специальность 05.09.03 – электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Краснодар 2007

Работа выполнена в Казанском государственном энергетическом университете

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Идиятуллин Ринат Гайсович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Атрощенко Валерий Александрович,

Кубанский государственный технологический университет

доктор технических наук, профессор Глущенко Михаил Дмитриевич,

Московский государственный университет путей сообщения

доктор технических наук, профессор Хошмухамедов Игорь Маджидович,

Московский государственный горный университет

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие
ордена Трудового Красного Знамени Академия коммунального хозяйства
им. К.Д. Памфилова (г. Москва)

Защита состоится "13" ноября 2007 г. в 1400 на заседании диссертационного совета Д 212.100.06 в Кубанском государственном технологическом университете (350072, г. Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4, ауд. 410)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского
государственного технологического университета

Автореферат разослан "10" октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.100.06

кандидат технических наук, доцент Л.Е. Копелевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Проблема рационального и эффективного использования электрической энергии, потребляемой силовым приводом (СП) подвижного состава (ПС) городского электрического транспорта (ГЭТ), в настоящее время стоит особенно остро. Анализируя сложившуюся ситуацию в ГЭТ, можно выделить целый ряд факторов, подчеркивающих нарастающую во времени актуальность проблемы оптимизации технологических режимов и разработки алгоритмов управления силовым приводом. Среди них: рост тарифов на электрическую энергию, износ тяговых электрических двигателей (ТЭД) и в целом подвижного состава, неудовлетворительное состояние путевого хозяйства, контактной сети и др.

Силовой привод является одним из основных потребителей электрической энергии. В структуре потребления электрической энергии предприятиями ГЭТ значительный ее расход приходится именно на силовой привод подвижного состава. Так, на МУП «Казгорэлектротранс» доля потребления электрической энергии силовым приводом ПС от общего потребления электрической энергии составляет 90%.

Потребление электроэнергии силовым приводом ПС ГЭТ Республики Татарстан в 2004 году составило 87,2 млн. кВтч, или 0,46 % от общего потребления электрической энергии в Республике. В целом, даже незначительное снижение удельного расхода электрической энергии (УРЭ) тяговых электродвигателей может дать в масштабах страны значительный эффект, исчисляемый миллионами кВтч. Поэтому приоритетным направлением в работе по энергосбережению на предприятиях ГЭТ следует признать снижение УРЭ силового привода подвижного состава.



Одним из основных технологических направлений снижения удельного расхода электрической энергии ТЭД подвижного состава ГЭТ является разработка и внедрение через режимные карты (РК) оптимальных технологических режимов силового привода по критерию минимального расхода электроэнергии.

Вопросам разработки и реализации оптимальных технологических режимов силового привода трамваев до настоящего времени уделялось недостаточно внимания. Существующие методы расчета оптимальных режимов движения подвижного состава и принятые в них критерии оптимизации не учитывают специфику изменившихся условий эксплуатации ГЭТ; имеют целый ряд недостатков, приводящих к ошибочным результатам при оценке расчетных параметров режимов работы силового привода, что вызывает повышение электропотребления на тягу ПС. В настоящее время не существует теоретических основ выбора критерия оптимизации режимов работы силового привода ПС наземного ГЭТ, что сказывается на методах проектирования маршрутных систем, на определении и реализации режимов управления электрическим ПС, когда зачастую выбор режимов базируется на профессиональном уровне водителей.

Поэтому в настоящее время следует признать актуальной научно-техническую проблему, связанную с разработкой теоретических основ оптимального управления силовым приводом подвижного состава городского электрического транспорта по критерию минимального расхода электроэнергии при соблюдении всех ограничений и требований безопасности движения. Решение этой важной проблемы в рамках реализации федерального закона №28-ФЗ «Об энергосбережении» позволит значительно повысить энергетическую эффективность эксплуатации электрического транспорта.

Цель работы состоит в разработке научных основ проблемы оптимизации технологических режимов силового привода подвижного состава по критерию минимума электропотребления, имеющей важное отраслевое и хозяйственное значение.

Достижение цели обеспечивается постановкой и решением следующих основных задач:

  1. Аналитическое исследование существующих расчетных схем подвижного состава и их математических моделей, используемых различными научно-исследовательскими коллективами и организациями, анализ методов расчета технологических режимов силового привода электрического транспорта.
  2. Выбор параметров и обоснование принципов построения оптимальных технологических режимов силового привода ПС ГЭТ по критерию минимального расхода электроэнергии.
  3. Разработка метода упрощения систем нелинейных дифференциальных уравнений сложных динамических систем электрического транспорта.
  4. Разработка методов расчета параметров оптимальных по критерию минимума электропотребления технологических режимов силового привода ПС с учетом ограничений и требований безопасности движения, дающих адекватные реальным условиям эксплуатации оценки параметров.
  5. Внедрение алгоритмов и программ автоматизированного составления энергосберегающих РК ТЭД, учитывающих функциональные особенности ПС и эксплуатационные условия различных городов.
  6. Разработка статистической методики оценки и анализа параметров маршрутных систем городов, влияющих на характеристики режимов работы силового привода ПС.

Методы исследования выбирались исходя из постановок решаемых задач с учетом особенностей исследуемых объектов и включают: анализ опыта эксплуатации ПС электрического транспорта, системный анализ, математическое и имитационное моделирование, методы теории размерностей, теории подобия и теории приближений, теории оптимального управления, методы теории электрической тяги, теории вероятностей и математической статистики, теории планирования эксперимента и исследования операций, а также экспериментальные исследования. Использовались стандартные и специально разработанные алгоритмы и программы.

Научная новизна диссертационной работы определяется следующими положениями:

- впервые предложен метод обоснованного математического упрощения жесткой системы нелинейных дифференциальных уравнений подвижного состава ГЭТ, опирающийся на теорему о предельном переходе, доказанную академиком А.Н. Тихоновым, и позволяющий строго отделять «медленные» составляющие решения от «быстрых» и оценивать допускаемые при этом погрешности расчетов;

- для существующих условий эксплуатации ГЭТ предложена математическая модель расчета оптимальных по критерию минимума электропотребления технологических режимов силового привода ПС с учетом всех ограничений и требований безопасности движения. Разработаны основные принципы построения данных режимов;

- впервые предложена математическая модель расчета оптимальных среднеходовых скоростей движения ПС трамваев на перегонах, с ограничениями скорости до 5-20 км/ч, в функции длины перегонов и эквивалентного ограничения скорости;

- для анализа эксплуатационных режимов силового привода ПС в условиях многочисленных ограничений скорости движения введен новый критерий - эквивалентное ограничение скорости;

- впервые исследованы статистические модели основных параметров маршрутных систем городов, влияющих на энергетические характеристики работы силового привода ПС ГЭТ. Получены статистические законы распределения протяженности перегонов и участков, длин и радиуса кривых, среднеходовых скоростей движения ПС на перегонах и участках, удельного расхода электроэнергии силового привода подвижного состава для маршрутных систем электрического транспорта различных городов, установлены зависимости указанных величин;

- получены эмпирические зависимости удельного расхода электроэнергии силового привода трамваев на перегонах в функции среднеходовых скоростей движения ПС, а также среднеходовых скоростей в функции параметров перегона, - дающие более точные оценки расчетных параметров технологических режимов СП, чем существующие методы расчета.

Практическая ценность диссертационной работы определяется следующими результатами:

- предложены методы расчета оптимальных технологических режимов силового привода ПС, которые позволяют определить расчетные параметры режимов работы силового привода с большим уровнем адекватности реальным условиям эксплуатации, чем расчеты по существующим методам, а также рассчитать оптимальные технологические режимы силового привода трамваев при эквивалентном ограничении скорости движения на перегоне 5-15 км/ч;

- установлены оптимальные параметры режимов эксплуатации трамваев при движении в кривых участках пути, позволяющие увеличить среднеходовую скорость движения ПС и снизить удельный расход электроэнергии на тягу. Обоснована необходимость введения в паспорта участков данных по кривым с учетом профиля и указанием параметров оптимальных режимов для различных моделей ПС;

- разработана методика анализа параметров маршрутных систем городов на основе теории вероятностей и математической статистики, позволяющая анализировать объективные причины существующего уровня расхода электроэнергии на тягу подвижного состава, предлагать рекомендации и разрабатывать меры для снижения УРЭ; анализировать энергетические показатели силового привода ПС и параметры маршрутной системы ГЭТ для обобщения опыта эксплуатации и проектирования маршрутных систем городов;

- внедрена методика экспериментальных исследований режимов работы СП трамваев на основе режимных карт и бортовой системы учета, позволяющая контролировать режимы работы тяговых электродвигателей и разрабатывать нормы расхода электроэнергии;

- созданы алгоритмы и программы расчета оптимальных технологических режимов силового привода подвижного состава трамваев с учетом ограничений и требований безопасности движения; использование специализированных вычислительных машин дает возможность построить тренажеры для водителей, работающие в режиме реального времени;

- полученные методы внедрены на заводе ОАО «Татэлектромаш» и позволяют на этапе проектирования оценить эксплуатационные режимы тяговых электродвигателей ДК – 259Г3, ДК – 259Е, ДК – 259ЕМ и рассчитать электромеханические характеристики ТЭД, электротяговые и токовые характеристики трамвайных вагонов КТМ 71-605, КТМ 71-608 на заданных маршрутах эксплуатации;

- результаты диссертационного исследования используются в учебном процессе КГЭУ при преподавании дисциплин: «Основы электрического транспорта», «Введение в специальность», «Проектирование и расчет электрического транспорта», «Проектирование электрического транспорта и основы энергосбережения»; автором выпущена монография, два учебных пособия и учебно-методические работы;





- реализация на транспортных предприятиях г.г. Набережные Челны, Нижнекамск оптимальных технологических режимов силового привода трамваев, рассчитанных по предложенным методам, принесла до 3 % экономии электроэнергии, потребляемой тяговыми электродвигателями.

Достоверность полученных результатов и выводов диссертационной работы определяется корректностью поставленных задач, обоснованностью принятых допущений и адекватностью используемых при исследовании математических моделей и методов, строгостью выполненных математических преобразований, точностью показаний поверенных измерительных приборов, используемых в экспериментальных исследованиях при регистрации параметров режимов работы силового привода.

На защиту выносятся:

- основные принципы построения оптимальных по критерию минимума электропотребления технологических режимов силового привода ПС ГЭТ;

- метод математического упрощения жесткой системы нелинейных дифференциальных уравнений подвижного состава ГЭТ, позволяющий строго отделять «медленные» составляющие решения от «быстрых» и оценивать погрешности расчетов;

- алгоритмы и методы оптимизации технологических режимов силового привода ПС трамваев с учетом ограничений и требований безопасности движения, минимизирующие функционал как функцию скоростей на элементах продольного профиля пути;

- математическая модель расчета оптимальных среднеходовых скоростей движения ПС трамваев на перегонах, с ограничениями скорости 5-20 км/ч, в функции длины перегонов и эквивалентного ограничения скорости;

- статистические модели основных параметров маршрутных систем городов, влияющих на энергетические характеристики работы силового привода ПС ГЭТ; статистические законы распределения протяженности перегонов и участков, длин и радиуса кривых, среднеходовых скоростей движения ПС на перегонах и участках, удельного расхода электроэнергии силового привода подвижного состава для маршрутных систем электрического транспорта различных городов; зависимости данных величин;

- оптимальные параметры технологических режимов силового привода трамваев при движении в кривых участках пути, позволяющие увеличить среднеходовую скорость движения ПС и снизить УРЭ на тягу;

- эмпирические зависимости УРЭ силового привода трамваев на перегонах в функции среднеходовых скоростей движения ПС и среднеходовой скорости от длины перегонов, дающие более адекватные оценки расчетных параметров технологических режимов СП, чем существующие методы расчета;

- экспериментальный метод анализа технологических режимов силового привода трамваев на основе РК и бортовой системы учета параметров режимов СП подвижного состава.

Апробация работы.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.