«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ (ИнЭРТ-2012) Труды X Международного научно-технического форума Ростов-на-Дону 2012 ИнЭРТ-2012 УДК 621:502:005.591.6:658 И 66 И 66 Инновация, экология и ...»

На первом этапе работы была разработана динамическая модель комплексной безопасности ОУ (рис.).

Антитеррористическая деятельность Представленная модель не является полной, исчерпывающей и завершенной. В качестве аналогии можно привести используемые сейчас термин и понятие динамического паспорта безопасности объекта, который является, по сути, основой управления рисками в ОУ России.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

С другой стороны обращает на себя внимание значительная сложность процессов и факторов, влияющих на состояние безопасности ОУ, имеющих к тому же ярко выраженную вероятностную направленность. Поэтому на первый план выходит разработка адекватных методик прогнозирования частоты возникновения различных рискообразующих факторов в модели комплексной безопасности (см. рис.). Затем поиск корреляционных связей между различными рисками и их ранжирование с целью определения наиболее влияющих на безопасность функционирования ОУ.

Таким образом, в рамках настоящей работы необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать существующие методы оценки частоты возникновения рискообразующих факторов в зданиях и сооружениях ОУ;

- выявить факторы, влияющие на частоту возникновения тех или иных рисков (по составляющим модели комплексной безопасности);

- разработать алгоритмы оценки частоты возникновения рисков в зданиях с учетом выявленных факторов;

- разработать программный комплекс прогнозирования частот возникновения рискообразующих факторов, позволяющий ранжировать здания и территории ОУ по частоте возникновения поражающих факторов.

- предложить мероприятия по повышению степени безопасности ОУ.

Представленное аналитическое исследование позволило сформулировать требования к разработке в будущем методик уязвимости образовательных учреждений от действия опасностей мирного и военного времени, методик категорирования и оценки устойчивости функционирования ОУ.

В настоящее время, с одной стороны, существует необходимость комплексного анализа проблем безопасности модернизирующейся образовательной системы России в условиях вхождения ее в мировое образовательное пространство, а с другой целесообразно создание федеральной многоуровневой системы комплексной безопасности образовательной среды, позволяющей осуществить развитие и использование научного потенциала в исследовании причин возникновения рискообразующих факторов в сфере образования и особенностей их протекания, информационную поддержку и создание инфраструктуры для ситуационного анализа рисков, координации действий по обеспечению комплексной безопасности образовательных учреждений, реализацию комплекса практических мер, исключающих возникновение чрезвычайных ситуаций.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Список используемой литературы 1. Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности. Приложение к Приказу МЧС РФ от 30.06.2009 г. № 382 (Зарегистрировано в Минюсте РФ 6.08.2009 № 14486).

2. Колодкин В.М., Варламов Д.В., Малых (Варламова) Д.М. Количественная оценка пожарного риска образовательных учреждений // Пожаровзрывобезопасность. — 2010. — Т. 19, № 4. — С. 4—7.

3. Рябинин И.А. Надежность и безотказность структурно-сложных систем. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2007.

4. Рябинин И.А. Логико-вероятностный анализ и его современные возможности. «Биосфера», т. 2, № 1. 2010.

5. Разработка методологических основ создания и внедрения комплексной системы безопасности вуза / В. И. Васильев, Т. А. Иванова // Вестник УГАТУ: научн. журн. Уфимск.

гос. авиац. техн. ун-та. 2006. № 2 (18). С. 40–42.

6. Алгоритм проектирования оптимальной структуры комплексной системы безопасности на основе анализа риска / В.И. Васильев, Т.А. Иванова // Информационная безопасность :

мат-лы 7-й Междунар. науч.-практ. конф. Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2005. С. 270–274.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Применяемые в настоящее время в промышленности методы очистки сточных вод гальванических производств можно объединить в три основные группы: реагентные, сорбционные и электрохимические. Всё более широкое распространение получают сорбционные способы обезвреживания с извлечением ценных веществ посредством применения твёрдых промышленных отходов [1]. По сравнению с другими методами сорбционная очистка имеет ряд преимуществ и практически незаменима при создании замкнутых систем водоснабжения промышленных предприятий: сорбционные методы по эффективности и экономичности намного превосходят реагентные и приближаются к электрохимическим, которые, наряду с пока малоиспользуемыми в промышленности мембранными методами (исключая электродиализ), являются, по мнению многих специалистов, одним из наиболее перспективных способов обработки гальваностоков – они безреагентны и потребляют только электроэнергию, селективны к ионам отдельных металлов, могут быть автоматизированы, менее громоздки [1–5].

В качестве сорбентов, позволяющих извлекать ценные компоненты из сточных вод, в процессах водоочистки могут использоваться технологические отходы деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, теплоэнергетики [1–5]. Для извлечения металлов из сточных вод можно также применять растительные остатки, например, водоросли, отходы от переработки растительного сырья, листовой опад, древесные опилки и т. п. [1].

В настоящей работе изучались процессы сорбционного извлечения из гальванических стоков характерных загрязнений – тяжёлых металлов – железа, никеля, кадмия, меди, цинка и хрома твёрдыми отходами деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности – древесными опилками и корой хвойных и лиственных пород, шлам-лигнином, в том числе в

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Древесные опилки и кора – отходы лесопиления и деревообработки, шлам-лигнин – продукт, получаемый в результате физико-химической очистки сточных вод сульфатноцеллюлозного производства путём их обработки сульфатом алюминия и полиакриламидом с последующим сгущением [1, 3]. Названные промышленные отходы являются крупнотоннажными, и их утилизация представляет собой определённую проблему.

В проведённых экспериментах использовались модельные сточные воды (специально приготовленные водные растворы солей тяжёлых металлов) с составом, приближенным к составу реальных гальванических стоков [4], мг/л: железо – 80; никель – 50; кадмий – 80; медь – 80; цинк – 50; хром (III) – 80; хром (VI) – 80.

Испытания осуществляли в статических и динамических условиях по методике [1]: в стаканах с загрузкой сорбента 1 г на 100 мл модельного раствора и временем обработки 6 часов; в стеклянных колонках диаметром 20 мм и высотой 100 мм с автоматической подачей модельных сред со скоростью 1 м/ч. Содержание металлов в исходной и очищенной воде контролировали фотоколориметрическим методом.

Результаты исследований, проведённых в статических условиях, свидетельствуют о том, что максимальный эффект очистки сточных вод гальванических производств от ионов тяжёлых металлов достигается с использованием в качестве сорбентов продуктов термической обработки древесных отходов, а исходные формы отходов лучше всего извлекают из растворов ионы хрома и цинка (см. таблицу 1).

сорбцией промышленными древесными отходами в статических условиях Проведение эксперимента в динамических условиях показало, что древесные опилки достаточно эффективно извлекают тяжёлые металлы из воды и прочно их удерживают. При

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

В таблице 2 представлены величины удельной сорбционной ёмкости термически необработанных сорбентов при оптимальных значениях рН в динамических условиях.

Удельная сорбционная ёмкость (г/кг) древесных отходов при оптимальных величинах рН в динамических условиях Извлечение хрома из сточной воды в одном сорбционном цикле протекает на 76–80 %, удельная сорбционная ёмкость древесных опилок при pH 3–4 достигает 20 г/кг.

Эффективность извлечения железа и никеля древесными опилками составляет 60–75 % и 72–78 % соответственно. Удельная сорбционная ёмкость древесных опилок при этом намного ниже, чем у хрома – в интервале рН 4–7 она достигает 2 г/кг для железа и 1,5 г/кг – для никеля.

Для кадмия, меди и цинка наблюдается сходная картина: наилучшее извлечение из раствора древесными опилками происходит в интервале рН 5–6 и составляет от 62 % до 73 %, удельная сорбционная ёмкость лежит в пределах 0,5–1,2 г/кг.

Очевидно, что для сорбционного извлечения ионов всех исследованных металлов древесными опилками оптимальной является область рН 3–6.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Наиболее эффективное извлечение железа шлам-лигнином достигает 8 г/кг, меди – 1 г/кг, никеля – 0,5 г/кг при рН3. Оптимальное поглощение хрома шлам-лигнином происходит в слабокислой области, максимальная сорбционная ёмкость шлам-лигнина по хрому – 2,8 г/кг – наблюдается при рН 6. Для кадмия и цинка оптимальный интервал поглощения составляет pH 3–5, при этом максимальная сорбционная ёмкость составляет 0,8 и 0,6 г/кг соответственно.

По сравнению с древесными опилками и шлам-лигнином, кора характеризуется более низкими сорбционными ёмкостями в диапазоне рН 3–6 для всех исследованных металлов (см.

таблицу 2).

Процесс сорбционного извлечения металлов термически обработанными древесными отходами практически не зависит от кислотности среды в изученном интервале рН 2–8.

Таким образом, в настоящей работе подтверждена принципиальная возможность и установлена высокая эффективность извлечения тяжёлых металлов из сточных вод гальванических производств в интервале pH 3–6 посредством сорбции древесными опилками, корой и шлам-лигнином, в том числе в термически обработанном виде. При этом экологоэкономический эффект от использования указанных материалов в качестве сорбентов достигается также за счёт решения вопроса утилизации крупнотоннажных промышленных древесных отходов.

Список используемой литературы 1. Тимофеева С.С., Лыкова О.В. Сорбционное извлечение металлов из сточных вод гальванических производств // Химия и технология воды. 1990. № 5.

2. Смирнов А.Д. Сорбционная очистка воды. – М: Химия, 1982.

3. Ефимов К.М., Равич Б.М., Дёмкин В.И., Куриленко А.А., Криворотько Д.В. Очистка гальваностоков сорбентами из отходов // Экология и промышленность России. 2001. № 4.

4. Равич Б.М., Окладников В.П., Лыгач В.Н. Комплексное использование сырья и отходов. – М.: Химия, 1988.

5. Бучило Э. Очистка сточных вод травильных и гальванических отделений. – М.: Металлургия, 1974.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Современное состояние в области проектирования малошумных машин при двухуровневом адаптационном управлении [1] характеризуется тем, что сама постановка задачи по разработке малошумной машины оказывается в значительной степени зависящей от существующих или доступных вариантов решения, поскольку система шумозащиты может определять конструктивные или технологические параметры. При этом в ряде случаев следует принимать целесообразность этих решений не только для данной машины, и даже не для предприятия, а для отрасли или народного хозяйства в целом. Для достижения цели снижения акустической активности машин необходим правильный и перспективный выбор путей и средств, обеспечивающих комплексный учет большого количества факторов, относящихся к сферам проектирования, изготовления монтажа и эксплуатации оборудования. Для решения этой проблемы целесообразно использование системного подхода, под которым понимается совокупность приемов и методов, применяемых для изучения и управления сложными системами, позволяющего рассматривать акустику машин в ее динамическом аспекте как систему управления акустическими характеристиками машин. Решение этой проблемы требует комплексного подхода во взаимосвязи с учетом большого количества факторов на различных уровнях и предполагающего определенную последовательность задач и мероприятий.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Современное состояние в области проектирования малошумных машин при многоуровневом адаптационном управлении характеризуется тем, что сама постановка задачи по разработке малошумной машины оказывается в значительной степени зависящей от существующих или доступных вариантов решения, поскольку система шумозащиты может определять конструктивные или технологические параметры. При этом в ряде случаев следует принимать целесообразность этих решений не только для данной машины, и даже не для предприятия, а для отрасли или народного хозяйства в целом.

Для достижения цели снижения акустической активности машин необходим правильный и перспективный выбор путей и средств, обеспечивающих комплексный учет большого количества факторов, относящихся к сферам проектирования, изготовления монтажа и эксплуатации оборудования.

На первом этапе выполняется анализ шумового режима и выявляются шумные машины, на втором — осуществляется для них локализация источников акустической энергии в соответствии с разработанной для этих целей методологией определения генераторов и излучателей шума, а на третьем этапе с учетом результатов второго — разработка методов определения шумовых характеристик машин и их технического нормирования. Идентификация источников шума на машинах, т. е. определение акустических моделей излучателей, и разработка на этой основе акустических моделей машин осуществляются на четвертом и пятом этапах, после установления аналитических зависимостей между шумовыми характеристиками машин и их констТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Результаты третьего, четвертого и пятого этапов исследований используются на шестом этапе для разработки общих подходов к шумозащите и комплекса методов снижения шума машин, обеспечивающих требования технических норм. Разрабатываются методы многокритериальной оптимизации при осуществлении шумозащиты с учетом возможной экономической эффективности. На седьмом, завершающем этапе разрабатываются принципы и методология акустического проектирования машин по установленному для этих целей критерию малошумности. При несоответствии найденных решений требованиям технических условий и норм шума, выявленном при испытаниях опытных образцов машин (или при ужесточении требований технических условий и норм), повторяется весь цикл работ, начиная со второго этапа. Поскольку рассматриваемая схема относится к техногенной системе машиностроения — живому и постоянно обновляющемуся и совершенствующемуся организму, ее применение не является одноразовым, а предполагает проведение комплекса постоянных исследовательских и проектных работ в части снижения шума машин с учетом необходимой модернизации методологии и совершенствования используемых методов шумозащиты [2].

При разработке методов и средств шумозащиты конкретной машины основой является математическая модель, устанавливающая связь между ее конструктивными и динамическими параметрами и шумовым режимом в производственном помещении, который в свою очередь зависит от способа установки машины и параметров и характеристик помещения. В основе теоретической системной модели лежит положение о том, что система S может быть определена общесистемными внешними свойствами Р (уровни шума и вибрации, точность, долговечность, стоимость и т. п.) и внутренними свойствами М (конструктивные и технологические характеристики: массы, жесткости, коэффициенты потерь и т. д.), взаимодействующими между собой через структурные отношения системы R (вибрация и шум как функции внутренних параметров системы и другие соотношения).

Управление акустическими характеристиками машины начинается на этапе проектирования, когда принимается рациональная конструкция и рассчитываются оптимальные режимы эксплуатации. Оно продолжается на этапе изготовления при осуществлении целенаправленной коррекции конструкции и технологии изготовления по данным испытаний опытных образцов и результатам их работы с целью снижения шумовой активности. Заключительные фазы процесса управления проходят на этапе промышленного использования и охватывают широкий круг задач, связанных с установкой и режимом эксплуатации, организацией регламентных профилактических мероприятий. При определении методологии шумозащиты следует учитывать, что виброакустическая система машины является подсистемой в системе более высокого порядка,

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Системный анализ сложного объекта разбивается на три ступени. Первая ступень состоит в постановке задачи, определении объекта и задании критериев оценки. Вторая заключается в делении совокупности объектов и процессов на два класса — собственно систему и внешнюю среду. В этом случае собственно система рассматривается замкнутой, т. е. приближенно независимой от внешней среды, либо среда может быть представлена элементом замкнутой системы. На заключительной ступени составляется акустическая модель изучаемой системы, устанавливающая связь между конструктивными, динамическими, технологическими характеристиками машины в их сочетании и ее акустическими характеристиками, которые в свою очередь зависят от способа установки машины и характеристик помещения. Машина при этом рассматривается как сложный энергетический комплекс, представленный системой механических, энергетических и акустических параметров во взаимодействии со средой. Теоретическое описание этой системы требует разработки специальных критериев оценки (вибрационные и шумовые характеристики машины и среды), программы оценки входных данных (механические характеристики и динамические нагрузки), с учетом которых разрабатывается акустическая модель машины. Программа расчета разрабатывается на базе имеющейся модели с целью определения искомых характеристик акустических полей в зонах взаимодействия машины и оператора [3, 4].

Список используемой литературы 1. Pobol O.N., Panov S.N., Firsov G.I. The Ecological Acoustics of Machines: System Simulation and Machine Control in the Technosphere // Fourth International Congress on Sound and Vibration: Proceedings. Vol. 2. - St.Petersburg: 1996. - P. 1107-1114.

2. Поболь О.Н. Основы акустической экологии и шумозащита машин. - М.: ЗАО «Информ-Знание», 2002. - 272 с.

3. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Экология технических объектов: системный подход // Новое в науке и производстве текстильной и легкой промышленности: Вып. 4. – М.: РосЗИТЛП:

2009. – С. 78-88.

4. Поболь О.Н., Фирсов Г.И. Системный подход к исследованию технических объектов // Системный анализ в проектировании и управлении. Часть 2. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009. - С. 216-225.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

При очистке вод на ТЭС и ТЭЦ часто применяют метод термического обессоливания в испарительных установках [1]. Преимущества метода особенно ощутимы для вод повышенной минерализации [2]. В настоящее время особое значение придаётся работам по созданию безотходных технологий, позволяющих свести к минимуму количество вредных стоков, загрязняющих окружающую среду, в которых используется термическое обессоливание [3-5]. Термическое обессоливание позволяет производить очистку вод с повышенным содержанием потенциально кислых органических примесей, образующих с повышением температуры коррозионноактивные соединения, являющиеся причиной преждевременного выхода из строя оборудования и турбин [6]. Широкое распространение получили испарители кипящего типа, в которых парообразование происходит на поверхности греющей секции, погружённой в объём испаряемой жидкости [1]. Технико-экономические показатели очистки воды в этих устройствах зависят от целого ряда причин, к которым можно отнести степень совершенства организации оптимального теплового, гидродинамического режима в процессе генерации, очистки пара от капельной влаги, контроля уровня испаряемой воды, величины непрерывной продувки, и другие [7-9].

Непрерывный контроль качества конденсата пара является источником для получения оперативной информации, позволяющей своевременно реагировать с помощью систем регулирования, защиты и сигнализации на отклонения в режиме работы испарителей и предупреждать аварийные ситуации, приводящие к значительному снижению экономических и экологических показателей энергоблоков. Качество пара зависит от качества контроля и регулирования параметров, характеризующих тепловой и гидродинамический режимы работы испарителей.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Существенное уменьшение транспортного запаздывания возможно за счёт применения устройств, использующих сигналы датчиков, размещённых в паровом пространстве испарителей [10]. Однако в системе кондуктометрического контроля качества конденсата пара с помощью охлаждаемого датчика, предложенной в [10], отсутствует возможность проверки достоверности показаний датчика другим апробированным измерительным устройством, анализирующим качество конденсата из измерительной ячейки датчика в режиме реального времени.

При наличии уноса капельной влаги в области высоких значений солесодержания пара имеет место сложная зависимость между сопротивлением межэлектродного пространства датчика и солесодержанием [10] и отсутствует возможность оперативного контроля качества пара, освобождённого от капельной влаги, в том пространстве, где размещён датчик. Это не позволяет детально исследовать причины, влияющие на характер зависимости сопротивления датчика от солесодержания пара в широком диапазоне солесодержаний. При достижении критического солесодержания испаряемого водного раствора начинается интенсивное пенообразование и пена может попадать в поток пара, увеличивая его солесодержание [1]. В этих условиях необходим малоинерционный оперативный контроль уровня пены, имеющей плотность во много раз меньше, чем у воды. Однако таких устройств контроля уровня пены, которые могли бы послужить основой для организации системы оперативной защиты от развития процесса пенообразования, пока что нет.

Целью настоящей работы явилась разработка системы контроля качества конденсата испарителей кипящего типа, использующей сигналы кондуктометрических датчиков, размещённых в испарителе, свободной от описанных выше недостатков, а также разработка системы контроля уровня пены.

Система кондуктометрического контроля с охлаждаемым кондуктометрическим датчиком, описанная ранее [10], нами усовершенствована [11]. Она дополнена линией отбора конденсата пара из межэлектродного пространства датчика в холодильник, а затем – в измерительную ячейку кондуктометра. Это позволило обеспечить возможность контроля достоверности показаний кондуктометрического датчика путём сопоставления результатов измерения электропроводности конденсата пара датчиком и кондуктометром, дополняя информацию показаниями штатного кондуктометра, установленного на линии отбора конденсата пара испарителя.

На рис. 1 изображено устройство контроля.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Перед началом замеров через внутреннюю полость змеевика 5 пропускают охладитель.

Пар конденсируется на поверхности змеевика 5, конденсат пара стекает через воронку 6 в измерительную ячейку 4 и заполняет её. Конденсат пара из измерительной ячейки 4 под действием избыточного давления через трубку 7 и вентиль 9 отводится в холодильник 10, где его температура снижается до 25 оС, а затем – в измерительную ячейку кондуктометра 11.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Очистка пара в испарителе от влаги осуществляется промывкой на дырчатых листах химически очищенной водой, конденсатом, после чего пар проходит через жалюзийный (пластинчатый) сепаратор, где теряет не менее 85 % влаги [1]. Описанный выше охлаждаемый кондуктометрический датчик устанавливается в паровом пространстве над жалюзийным сепаратором.

При анализе зависимости электрического сопротивления датчика от солесодержания контролируемого пара в широком диапазоне солесодержаний весьма полезной является информация о качестве пара, освобождённого от капельной влаги, в то время когда охлаждаемый датчик фиксирует наличие влаги в паре. Такую информацию можно получить, используя охлаждаемый кондуктометрический датчик, в котором конденсация анализируемого пара происходит на внутренней поверхности охлаждаемого капилляра и конденсат пара под действием силы тяжести стекает в кондуктометрическую ячейку датчика [12]. В этом случае скорость диффузии солей из пара в конденсат значительно ниже скорости движения конденсата в охлаждаемом капилляре и погрешность в показаниях за счёт перехода солей из пара в конденсат исключена.

Если на пути пара, отбираемого в капилляр поставить дополнительный малогабаритный многоступенчатый пластинчатый сепаратор, то можно добиться того, что значительная часть влаги будет задерживаться сепаратором. Датчик с капилляром устанавливается рядом с описанным выше охлаждаемым датчиком. В дополнении к данным об удельной электропроводности конденсата пара для каждого из этих датчиков мы можем получить данные об удельной электропроводности конденсата пара от штатного кондуктометра, установленного на линии отбора пробы из конденсатора испарителя, характеризующие усреднённую по объёму пробу. Анализ

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Разработанный нами усовершенствованный вариант конструкции датчика, описанного в [12], представлен на рис. 2.

Основным элементом датчика является кондуктометрическая ячейка, размещённая в охлаждаемом цилиндрическом корпусе 1, которая имеет изолированные от корпуса при помощи изоляторов 2, 3 измерительные электроды 4.

В ячейке размещено охранное кольцо 5. Охлаждаемый капилляр 6 расположен вертикально и омывается потоком охладителя. Капилляр отвода конденсата 7 тоже омывается потоком охладителя и имеет на конце горизонтальный участок, расположенный выше корпуса 1. В трубках 8 размещены в электрической изоляции проводники, соединённые с измерительными электродами 4 и термопара для измерения температуры в кондуктометрической ячейке. В отличие от разработанной нами ранее конструкции [12], роль тепловой изоляции выполняет вакуумированное пространство, заключённое между отполированными изнутри оболочками 9 и 10.

Аналогичный приём использован в [13]. Конденсат пара, образующийся на внутренней поверхности охлаждаемого капилляра 6, заполняет пространство между электродами 4 и по отводящему капилляру 7 стекает в паровое пространство. Измерение электропроводности конденсата производится по методу охранного кольца [13].

Для осуществления малоинерционного оперативного контроля уровня пены в испарителях нами разработана и испытана в лабораторных условиях конструкция кондуктометрического

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Сигнализатор представляет собой двухэлектродную систему. Одним из электродов является корпус испарителя 1, а второй выполнен в виде горизонтально расположенной во внутреннем пространстве испарителя токопроводящей проволоки 2, прикреплённой концами к токопроводящим стержням 3, размещённым в электрических изоляторах 4, расположенных над уровнем испаряемой воды в диаметрально противоположных точках корпуса 1. Соединения стержней 3 с изоляторами 4 и изоляторов 4 с корпусом 1 являются герметичными. К наружной поверхности электрических изоляторов 4, расположенной в паровом объёме испарителя, подведены трубки 5 для промывки поверхности изоляторов 4 конденсатом пара во избежание отложения солей, снижающего сопротивление электрической цепи от проволоки 2 к корпусу 1. При нормальном режиме работы испарителя между поверхностью испаряющейся воды и проволокой 2 существует паровое пространство и электрическая цепь между проволокой и корпусом имеет большое сопротивление. При контакте пены с проволокой 2, установленной на уровне, соответствующем максимально допустимому для работы испарителя, электрическое сопротивление электрической цепи от корпуса 1 к проволоке 2 резко уменьшается в тысячи раз, так как вода, входящая в состав пены, имеет высокую электропроводность. При резком уменьшении электрического сопротивления электрической цепи между проволокой 2 и корпусом 1 по сигналу измерительного прибора включается система продувки испарителя, солесодержание испаряемой воды уменьшается и пенообразование прекращается.

Выводы. Предложена система оперативного кондуктометрического контроля качества конденсата испарителей кипящего типа и предельного уровня пены на поверхности испаряемой

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Список используемой литературы 1. Стерман Л.С. Химические и термические методы обработки воды на ТЭС / Л.С.

Стерман, В.Н. Покровский. - М.: Энергия, 1981. – 232 с.

2. Ларин Б.М. Технологическое и экологическое совершенствование водоподготовительных установок на ТЭС / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Н.В. Бушуева // Теплоэнергетика. – 2001.

- № 8. – С. 23-27.

3. Седлов А.С. Стратегия защиты водоёмов от сброса сточных вод ТЭС ОАО «Мосэнерго» / А.С. Седлов и др. // Теплоэнергетика. – 1998. - № 7. – С. 2-6.

4. Седлов А.С. Малоотходная технология переработки сточных вод на базе термохимического обессоливания / А.С. Седлов, В.В. Шищенко, С.И. Чебанов // Энергетик. – 1995. С. 16-20.

5. Юрчевский Е.Б. Разработка, исследование и внедрение водоподготовительного оборудования с улучшенными экологическими характеристиками / Е.Б. Юрчевский, Б.М. Ларин // Теплоэнергетика. – 2005. - № 7. – С. 10-16.

6. Петрова Т.И. О поведении органических примесей в тракте тепловой электростанции с барабанными котлами / Т.И. Петрова, О.С. Ермаков, Б.Ф. Ивин // Теплоэнергетика. – 1995. — № 7. – С. 20-24.

7. Коньков Е.О. Исследование влияния минерализации на гидродинамику и теплообмен в вертикальных испарительных контурах: дис. … канд. техн. наук / МЭИ. – М., 2007. – 208 с.

8. Кутепов А.М. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании / А.М. Кутепов, Л.С. Стерман, Н.Г. Стюшин. – М.: Высшая школа, 1986. – 392 с.

9. Кузма-Кичта Ю.А. Моделирование теплогидравлических процессов в испарителе естественной циркуляции при закритической минерализации концентрата и разработка методики их расчёта / Ю.А. Кузма-Кичта, А.С. Седлов, А.В. Лавриков, Е.О. Коньков, А.Г. Алексеев // Энергосбережение и водоподготовка. – 2010. - № 2. – С. 11-13.

10. Щербаков В.Н. Совершенствование систем регулирования и контроля на установках по термической очистке вод / В.Н. Щербаков // Вестник ДГТУ. – 2010. - № 1. – С. 47-54.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

12. А.с. 958943 СССР, МКИ4 G01N 27/02. - № 3248961. Кондуктометрический датчик / Д.Л. Тимрот, Б.П. Голубев, В.Н. Щербаков, С.Н. Смирнов, Ю.П. Шагинян; заяв. 16.02.81;

опубл. 15.09.82 в Б.И. - 1982. - № 34.

13. Голубев Б.П. Электрофизические методы исследования свойств теплоносителей / Б.П. Голубев, С.Н. Смирнов, Ю.М. Лукашов, Е.П. Свистунов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. с.

14. Патент на полезную модель 115491 РФ, МКИ G01N 27/02. - № 2011151036/28.

Кондуктометрический сигнализатор уровня пены в испарителях / В.Н. Щербаков, С.В. Вихарев;

заяв. 14.12.2011; опубл. 27.04.2012 в Б.И. - 2012. - № 12.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Тёплицевы (и связанные с ними ганкелевы матрицы) – это один из наиболее важных для приложений классов матриц, появляющийся в задачах фундаментальной математики, теоретической физики, механики, а также в многочисленных инженерных приложениях [1].

В данной работе мы рассматриваем задачу о возможности описания предельного множества последовательностей собственных значений ленточных тёплицевых матриц растущих размеров (предельного спектра) с заданным символом, как множества решений некоторой системы алгебраических уравнений и неравенств. Основной результат работы состоит в построении алгоритма, строящего такую систему алгебраических уравнений и неравенств.

Задача об описании предельного спектра является важной и трудной задачей спектральной теории, имеющей многочисленные применения в математической физике. Впервые такая задача была исследована Ф. Спитцером и П. Шмидтом в работе [2] (см. также работу [1], посвященную исследованию этой задачи). Ф. Спитцер и П. Шмидт показали, что предельный спектр является аналитическим одномерным множеством.

Уточним постановку задачи. Пусть f - комплекснозначная функция, аналитическая в окрестности окружности единичного радиуса S 1 z C : z 1 :

Будем обозначать через Tn ( f ) тёплицеву матрицу размера n n, то есть матрицу Tn ( f ) ai, j i, j 1, матричные элементы которой задаются формулой ai, j ai j, где ak находится из

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Упорядочим каким-нибудь образом собственные значения n,i in1 матрицы Tn ( f ) так, зывать предельным спектром последовательности тёплицевых матриц Tn ( f )n1 и обозначать через l f.

Сначала мы приведем для удобства читателя классические результаты Ф. Спитцера и П. Шмидта об описании предельного спектра l f последовательности ленточных тёплицевых матриц Tn ( f ). Свяжем с символом ленточной тёплицевой матрицы f z k r ak z k многочлен Q z, z r f z a r a r 1 z... a0 z r... ah z r h. Тогда имеет место следующая теорема.

Теорема 1 (Ф. Спитцер, П. Шмидт [2]). Пусть z1, z2,..., zr h - комплексные корни многочлена Q z,, с учетом их кратности, упорядоченные по возрастанию их модулей, i zi. Тогда предельный спектр описывается следующим условием:

В этом пункте формулируется основной результат работы. Он состоит в описании предельного спектра как множества решений системы полиномиальных уравнений и неравенств.

Прежде всего напомним важное в дальнейшем понятие результанта (см. [3]). Идея определения результанта состоит в следующем. Пусть имеется система алгебраических уравнений, левую часть которой составляют многочлены f1,..., f n, множество решений которой x1,..., x N - конечно многочленов системы и называют результантом:

Следует сказать, что многочлены f1,..., f n k t1,..., t n являются многочленами от многих переменных. Поле удобно считать алгебраически замкнутым, в нашем случае можно ограничиться случаем. В этом случае по теореме Безу (в случае общего положения) множество общих реkC шений состоит из N r1...rn решений, где rk deg f k, k 1,..., n. Возможны модификации этого

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Напомним определение результанта в случае двух переменных (и трёх многочленов).

Пусть f1, f 2 k x1, x2 - многочлены двух переменных с коэффициентами из поля k, X x1, x2.

в общих нулях многочленов f1, f 2. Выберем упорядоченный базис:

h x k x1, x2 по модулю многочленов f1, f 2, то есть найти такие многочлены a1, a2 k x1, x2, что:

является приведённым относительно M. Пусть 1,..., N - множество общих нулей многочленов f1, f 2. Тогда, очевидно, что hred j h j,1 j N.

Подставляя X j в написанные выше равенства, мы получим Эти равенства легко переписываются в виде следующих матричных тождеств:

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Тогда предельный спектр содержится в следующем полуалгебраическом множестве решений следующей системы уравнений и неравенств:

Опишем теперь явно предельный спектр. Для простоты ограничимся частным случаем rh U \ U и будет совпадать с искомым предельным спектром.

Теорема 3. Предельный спектр совпадает со следующим полуалгебраическим множеством:

Список используемой литературы 1. Bottcher A., Grudsky S. Spectral properties of banded Teoplitz matrices. – SIAM, 2005. 422 р.

2. Schmidt P., Spitzer F. The Teoplitz matrices of an arbitrary Laurent polynomial. – Math.

Scand. – 8(1960) – P. 15 – 38.

3. Bikker P., Uteshev A. On the Bezout Construction of the Resultant. – J. Symbolic Computation. – 28 (1999), 45 – 88.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Как правило, моделирование динамики процесса трения и резания проводится на основе уравнения стройки процесса трения или резания; x x1, x 2,, x N - вектор координат состояния системы; U (t ) U 1 (t ), U 2 (t ),, U N (t ) - вектор внешних сил; начальные условия в (1) и далее связаны с уставкой координат состояния без трения или резания и приняты равными нулю.

В предположениях постоянства внешних сил ( U ( t ) соnst U 0 ) и линейности функции, исходное уравнение (1) может быть переписано в виде:

сти и диссипации процесса трения, индекс « t » обозначает, что указанные матрицы вычислены в момент времени t. В рамках модели (2) учет технологической наследственности может быть предыстории в текущие значения матриц динамической перестройки обозначим следующим образом

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Принимая во внимание, что площадь срезаемого слоя связана с координатами состояния где - глубиной резания, t p - припуск, получаем где F0 lt p, и - переобозначения весовых коэффициентов. Изменения условий контактного

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

где Vp - скорость резания. Принимая во внимание, что направление вектора силы резания на плоскости может быть определено с помощью угловых коэффициентов 1 и 2, запишем полученную систему уравнений Результаты применения модели (10) показывают, что указанная модель позволяет наиболее полно моделировать динамику системы трения и резания. Выполненные экспериментальные исследования и результаты цифрового моделирования показали.

1. Система (10) является функционально дифференциальной, цифровое моделирование которой опирается на метод последовательных приближений. Однако если принять во внимание медленность изменения параметров в ходе эволюции на каждом шаге интегрирования удатся считать параметры системы замороженными в смысле Л. Заде. Тогда построение эволюционных траекторий не представляет сложности при условии, что получаемые стационарные эволюционные траектории являются асимптотически устойчивыми.

2. Эволюционные преобразования параметров динамической характеристики процесса трения и резания, например износ, зависят от всей динамической системы, в которой формируемые необратимые преобразования в контактной области являются фактором, стимулирующим эволюционные преобразования в системе. Поэтому варьирование параметров динамической системы трения или резания (матриц жёсткости, диссипации или инерционных параметров) может принципиально влиять на общий ход эволюции.

3. Все эволюционные траектории зависят не от текущих характеристик работы и мощности необратимых преобразований, а от их траекторий. Именно поэтому в систему (10) введены интегральные операторы, а система становится функционально-дифференциальной.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

5. Выполненные исследования в виде цифрового моделирования и методов экспериментальной динамики (фрактальный анализ, АР-модели, показателя Ляпунова и др. оценки или модели реконструирования аттракторов), показали, что в ходе эволюции имеют место такие эффекты как бифуркационные преобразования (изменение топологии фазового пространства) и соответствующие им формирования диссипативных структур. В связи с этим, одной из фундаментальных проблем техники является создание управляемой эволюции. Примеры таких преобразований хорошо известны. Например, формирование избирательного переноса при трении.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Динамическая система металлорежущего станка или любой машины, приведённая к процессу резания и схематизированная в виде дискретной конечномерной структуры, может быть описана в виде следующей системы дифференциальных уравнений X { X 1, X 2, X 3, X N } T R N - вектор состояния управляемой системы, среди компонент которого имеются координаты перемещения исполнительных элементов металлорежущего станка, вершины инструмента и точки контакта с ним обрабатываемой заготовки; { }T - операция быть равны нулю; U ( t ) {U 1 ( t ), U 2 ( t ), U 3 ( t ), U N ( t )} T - вектор внешних силовых воздействий, суммы U (t ) U ( t ) U ( f ) (t ), в которой U (t) - есть медленно меняющаяся функция времени, так как определяет управление, лежащее в пределах полосы пропускания электромеханических преобразователей – управляемых двигателей перемещения исполнительных элементов.

станка, в которой программируется геометрический образ детали по координатам исполнительных перемещений (например, суппорта при токарной обработке) есть ничто иное как задание

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

При изучении динамики системы (1), возникают следующие проблемы, решение которых обсуждается в докладе.

1. Построение иерархии дифференциальных уравнений, позволяющей рассматривать для системы в целом взаимосвязь координат с силами, в том числе и управлениями. Для этого используется метод разделения движений, восходящий к асимптотическим методам рассмотрения систем дифференциальных уравнений, имеющих малый параметр при старшей производной. На основе этого метода строится иерархия дифференциальных уравнений по степени их «медленности». Как правило, достаточно представить систему (1) в виде двух подсистем. Подсистемы «медленных» движений исполнительных элементов, управляемых приводами, связанными с УЧПУ. Эта подсистема задаёт с учётом реакции со стороны процесса резания (трения) движения исполнительных элементов станка и стационарные траектории «медленных» формообразующих движений инструмента относительно заготовки. Подсистемы «быстрых» движений, рассматривающих движения инструмента относительно заготовки, или контактируемых пар, в вариациях относительно стационарных траекторий «медленных» движений. Так как системы (1) описывается нелинейными дифференциальными уравнениями, то подсистемы «медленных»

и «быстрых» движений взаимосвязаны через функцию смещения.

2. Изучение асимптотической устойчивости системы в вариациях относительно стационарных траекторий, задаваемых управлениями. Для этого рассматриваются уравнения в вариациях относительно стационарных траекторий. В частности, для подсистемы «быстрых» движений обычно рассматриваемая случай, когда точка равновесия постоянна. Тогда анаX const лизируется уравнение в вариациях следующего вида в котором, - соответственно матрицы динамической жёсткости и диссипации проx ( dx / dt ) этому в системе

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

где с с ) 1 [ c ( c ) T ], h с ) 1 [ h ( h ) T ] — симметричные части матриц жёсткости и диссипации, отвечающие за потенциальные свойства системы; с к ) 1 [ c ( c ) T ], h к ) 1 [ h ( h ) T ] ется то, что их работа при движении координат состояния по замкнутому контуру относительно ляется положительно определенной, всегда направлены против движения и совершают работу.

Сама же матрица hс ) связана с диссипативной функцией Релея, которая, как известно, определяет мощность сил диссипации. Несмотря на то, что силы, определяемые матрицей hк ), не совершают работу, они могут способствовать стабилизации и раскачиванию точки равновесия.

Это по определению Тета гироскопические силы. Что касается матриц с ) и с ), то силы, форс (к мируемые их элементами, совершают работу при движении по замкнутому контуру матрицами с ) и не совершают работу матрицами с ). Более того, если матрица с ) является положительно определенной, то за счет элементов с ) система может потерять устойчивость движения. Соотк ношение симметрии и асимметрии матриц является важным показателем, характеризующим свойства устойчивости точки равновесия.

3. В общем случае в пространстве состояния «быстрых» движений, связанных с относительными колебаниями, формируются стационарные многообразия (асимптотически устойчивая точка равновесия, предельный цикл, инвариантный тор, детерминированный хаос). Условия существования этих многообразий зависят от запаздывающего аргумента, моделирующего запаздывание изменения сил при варьировании x, причём величина запаздывания зависит от вариации k x. Рассмотрены условия скаляризации системы (3), которая возможна во многих случаях на основе прямого пространственного поворота системы координат, в которой задаются движения инструмента относительно заготовки. При скаляризации матрица динамической жёсткости процесса резания преобразуется в параметр сР. Показано, что в параметричеТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Тип и параметры стационарных многообразий оказывают влияние на аттракторы «медленных» формообразующих движений, т. е. непосредственно на характеристики точности детали.

4. Параметры динамической характеристики процесса обладают свойством эволюционной изменчивости. Их эволюция имеет два основания:

раметров порядка, перестраивая стационарные многообразия «быстрых» движений;

- имеют место изменения динамических свойств процесса резания, обусловленные работой сил резания и поддерживаемые заданной их мощностью. Важно подчеркнуть, что эволюционные изменения параметров динамической характеристики процесса резания зависят не только от текущих значений мощности и работы сил резания, но от всей траектории и в процессе обработки [6, 7]. Поэтому для системы (1) при анализе эволюционной перестройки системы целесообразно дополнительно использовать интегрирующие члены, построенные на основе уравнений Вольтерра второго рода где w ( h ) (t, s ), w ( c ) (t, s ) - подлежащие идентификации ядра интегральных операторов; k 1( h ), k 2( h ), k 1( c ) и k 2 c ) - подлежащие идентификации коэффициенты; V 0 (t ) - скорость резания. Уравнение (5) характеризует нелинейное нестационарное резание с эволюционирующими параметрами.

5. Изложенные положения явились основой для диагностирования эволюционных преобразований динамической системы резания на основе анализа сигнала виброакустической эмиссии, прогнозирования остаточного ресурса процесса обработки и новых синергетических принципов управления процессами обработки резанием.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

С. 132–152.

2. Заковоротный В.Л. Динамика трибосистем. Самоорганизация, эволюция. - Ростов н/Д:

Издательский центр ДГТУ, 2003. - 502 с.

3. Заковоротный В.Л., Блохин В.П., Алексейчик М.И. Введение в динамику трибосистем.

Ростов-на-Дону : ИнфоСервис, 2004. 694 с.

4. Заковоротный В.Л. Об аттракторах Лоренца в динамических системах трения // Вестник ДГТУ, 2002. Т. 2, № 3. С. 273–286.

5. Заковоротный В.Л. Условия формирования странного аттрактора в динамических системах трения // Всерос. науч. конф. Управление и информационные технологии: В 2 т. Т. 1.

СПб., 2003. С. 129—134.

6. Заковоротный В.Л., Лукьянов А.Д., Волошин Д.А., Флек М.Б. Моделирование процесса изнашивания инструмента с помощью интегральных операторов // СТИН, 2004, № 3, № 4.

7. Заковоротный В.Л. Моделирование эволюционных преобразований при обработке деталей в авиационном приборостроении // Авиакосмическое приборостроение. — 2004. — № 2. — С. 2—14.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рассмотрим вначале модель формирования сил, действующих на каждое алмазное зерно (рис. 1). Каждое силовое взаимодействие кристалла алмаза с хрупкой поверхностью заготовки имеет две стадии. Увеличения упругой деформации (стадия нарастания стандартного импульса) и стадия диспергирования материала (спадающая ветвь стандартного импульса).

Если рассматривать изменение сил во времени, то две проекции сил будут представлять случайную импульсную последовательность (рис. 2), спектральное разложение которой можно представить в виде

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 2. Формирование случайной импульсной последовательности при взаимодействии кристалла На спектральное разложение случайной импульсной последовательности оказывают влияние следующие ее особенности:

- статистически усреднённая форма единичного импульса, определяющая общий закон статистические характеристики нормального и тангенциального импульсов существенно отличаются, но характеристики их распределения во времени остаются неизменными;

- статистические оценки частоты следования импульсов (математическое ожидание и дисперсия расстояния между двумя соседними импульсами), учитывается вещественной частью разуется в решетчатую функцию, затухающую по мере увеличения частоты, если дисперсия времени следования случайных импульсов стремится к нулю. Необходимо отметить, что эта функция имеет принципиальное значение при формировании -образных частотно зависимых участков общего спектра силовой эмиссии;

2 nN, а также величинами математического ожидания и дисперсии амплитуды.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

- спектральное разложение типового импульса (1 на рис. 3) определяет общую тенденцию частотного разложения интенсивности силовой эмиссии как случайного импульсного процесса, причем этот спектр сглаживается (2 на рис. 3) по мере увеличения дисперсии длительности импульсов по отношению к их математическому ожиданию и дисперсии варьирования амплитуды по отношению к ее математическому ожиданию a. Он сглаживается и в том - в зависимости от дисперсии интервалов между импульсами T по отношению к их математическому ожиданию T ( 0) спектр преобразованного типового импульса трансформируется на основе перемножения преобразованного спектра (2) и спектра, определяемого характеристической функцией интервалов между импульсами, в результате чего формируется общий спектр силового шума как случайного импульсного процесса, который представляет собой по мере увеличения частоты совокупность (i ) ( i ) -образных импульсов (i = 1, 2, 3, …) и их интенсивность (i ) по мере увеличения частоты асимптотически стремится к нулю.

велируется. Они становятся незаметными и в тех случаях, когда дисперсия следования импульсов приближается к их математическому ожиданию, то есть во всех случаях при увеличении дисперсии следования импульсов спектр приближается к спектру типового импульса.

Не вдаваясь в подробности и иные особенности автоспектров, отметим, что увеличение дисперсии следования импульсов силовой последовательности приводит к уширению спектральной линии основных осцилляторов, а увеличение математического ожидания периода следования импульсов вызывает смещение всплесков силовой эмиссии в низкочастотную область.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

При обработке отверстий многолезвийным инструментом на современном прецизионном оборудовании удаётся обеспечить требуемые показатели точности исполнительных перемещений, то есть траекторий точки крепления режущего инструмента к шпинделю станка. Однако траектории исполнительных перемещений отличаются от траектории движения центра инструмента. Поэтому траектории формообразующих движений режущих лезвий относительно заготовки могут отличаться от требуемых. В результате образуется погрешность геометрического качества отверстия. В докладе рассматриваются алгоритмы оценивания отклонения траекторий формообразующих движений от требуемых на основе измерения деформаций точки крепления инструмента в зажимном приспособлении. Схема обработки приведена на рис. 1. Координаты движения центра инструмента в системе координат вращающейся с частотой шпинделя обозначены, а точки крепления инструмента в зажимном приспособлении в независимой систеY ме координат -. Если ограничиться первыми собственными формами колебаний, то в системе координат уравнение упругих деформаций можно представить конечномерной сисY темой дифференциальных уравнений { F1 (V s, V P, Y, t ), F 2 (V s, V P, Y, t ), F3 (V s, V P, Y, t )} T - вектор-функция динамической характеристики процесса резания.

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

Рис. 1. Динамическая модель формирования траекторий формообразующих основе следующих соотношений В (2) учтено, что X 2 (t ) Y2 (t ). Обычно функция 2 (t ) наблюдаема, например, с помощью тахогенератора. Можно также наблюдать и 2 (t ) с помощью цифрового оптического датt чика угла поворота шпинделя. В общем случае угол 2 2 (t ) dt, при постоянной же частоте 2 const 2 2 t, то есть преобразования траекторий в этом случае определяется гармоничеТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»

ТРУДЫ X МЕЖДУНАРОДНОГО НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОГО ФОРУМА

«ИННОВАЦИЯ, ЭКОЛОГИЯ И РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ»