Метод контроля параметров гидравлического привода при наличии нерастворенной газовой фазы в рабочей жидкости

Лунев, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………………….. 5
ГЛАВА 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ НА ПАРАМЕТРЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ …………………………………………… 11
1.1 Актуальности применения гидравлического привода и условия его эксплуатации……………………………………………………………………………………………. 11 1.1.1 Преимущества гидропривода……………………………………………………………. 13 1.1.2 Недостатки гидропривода ………………………………………………………………… 14 1.2 Физические свойства рабочих жидкостей и их влияние на эксплуатационные характеристики …………………………………………………………… 14 1.2.1 Сжимаемость …………………………………………………………………………………… 15 1.2.2 Деаэрация ………………………………………………………………………………………… 16 1.3 Влияние нерастворенного газа на параметры гидросистем и эксплуатационные свойства рабочих жидкостей ………………………………………. 17 1.4 Изменение газосодержания в рабочей жидкости гидросистем……………… 20 1.5 Исследование влияния сжимаемости на работоспособность гидропривода
………………………………………………………………………………………………………………… 23 1.6 Анализ существующих методов определение газосодержания в рабочей жидкости и их классификация ………………………………………………………………….. 26 1.6.1 Теромодинамический метод определения газосодержания………………… 27 1.6.2 Косвенный метод определения объёмного газосодержания в рабочей жидкости …………………………………………………………………………………………………. 28 1.6.3 Термохимический метод определения газосодержания в жидкости …… 28 1.6.4 Радиоизотопный метод контроля газосодержания …………………………….. 30 1.7 Основные выводы по главе …………………………………………………………………. 30 ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ
ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА В УСЛОВИЯХ СЖИМАЕМОСТИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ………………………………………………………………………………. 32
2.1 Анализ изменения газовых фаз в рабочей жидкости гидравлической системы …………………………………………………………………………………………………… 32 2.2 Определение зависимости модуля объемной упругости газожидкостной
3
смеси от газосодержания………………………………………………………………………….. 34
2.3 Алгоритм контроля параметров гидравлического привода с учётом наличия нерастворенного газа в рабочей жидкости…………………………………… 40 2.4 Основные результаты и выводы ………………………………………………………….. 43 ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И АНАЛИЗ
ВЛИЯНИЯ НЕРАСТВОРЕННОГО ГАЗА В РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ ГИДРОПРИВОДА АГРЕГАТА УПА-60/80 ………………………………………………….. 44 3.1 Описание принципа работы выбранной части гидросистемы ………………. 44 3.1.1 Принцип работы гидросистемы ……………………………………………………….. 45 3.2 Разработка программы расчета гидропривода……………………………………… 47 3.2.1 Нагрузка, действующая на ротор со стороны буровой колонны…………. 47
3.2.2 Разработка математической модели гидропривода установки для освоения и ремонта нефтяных и газовых скважин…………………………………….. 52 3.3 Полученные результаты и выводы………………………………………………………. 66 ГЛАВА 4 МЕТОДИКА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕРАСТВОРЕННОЙ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ НА ПАРАМЕТРЫ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА………………………………………………………………. 68
4.1 Описание конструкции стенда для определения влияния нерастворенного газа в рабочей жидкости на параметры гидравлического привода …………….. 69 4.2 Разработка математической модели гидропривода стенда …………………… 73 4.3 Методика проведения контроля и диагностирования гидравлического оборудования …………………………………………………………………………………………… 86 4.3.1 Организация контроля параметров и проведение экспериментальных исследований …………………………………………………………………………………………… 88 4.3.2 Применяемые приборы и технические средства контроля ………………… 90 4.4 Сравнение теоретических и экспериментальных исследований …………… 97 4.5 Обработка экспериментальных исследований……………………………………. 103 4.6 Основные результаты и выводы ………………………………………………………… 113 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 114

4
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ………………………………….. 116
Приложение А. Программа расчёта параметров гидропривод УПА-60/80 при наличии нерастворенного газа в рабочей жидкости ……………………………………. 131
Приложение Б. Акты внедрения результатов научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ на производственных
предприятиях …………………………………………………………………………………………….. 149 Приложение В. Патенты …………………………………………………………………………. 151

Гидравлический привод в технических системах на сегодняшний день находит широкое применение благодаря его высокой удельной мощности и универсальности. Дальнейшее развитие систем гидравлического привода становится невозможным без его постоянного совершенствования на основе современных технических решений.
Контроль параметров гидравлического привода (номинальное давление,
расход жидкости и т.д. в соответствии с ГОСТ Р 52543-2006), зависящих от качества рабочих жидкостей, является одним из путей совершенствования гидравлических систем. На сегодняшний день в научно-технической литературе рассматриваются два варианта повышения качества рабочих жидкостей:
– разработка новых жидкостей, позволяющих удовлетворить предъявляемые требования к гидросистеме;
– разработка присадок и методов обработки применяемых рабочих жидкостей, таких как дегазация.
Контроль параметров необходим для уменьшения вероятности возникновения в гидравлическом приводе мгновенного или быстропротекающего процесса, непредусмотренного алгоритмом его работы. К событиям такого рода можно отнести активное газовыделение в насосах, гидродвигателях, элементах направляющей и регулирующей гидроаппаратуры. Нерастворённый газ в рабочей жидкости отрицательно влияет на рабочие параметры гидравлического привода:
– плавность хода исполнительных механизмов; – точность позиционирования рабочих органов; – запас устойчивости систем управления;
– подачу и КПД насоса и т. д.
Наличие нерастворённой газовой фазы в рабочей жидкости ускоряет
6
медленно протекающие процессы, такие как «старение» масла, интенсивный
износ пар трения, снижает срок службы рабочей жидкости и ресурс гидропривода в целом.
Таким образом контроль параметров гидравлического привода при наличии нерастворённой газовой фазы в рабочей жидкости представляет научный и практический интерес и, следовательно, является актуальным.
Степень разработанности темы исследования.
Существенный вклад в изучение особенности контроля параметров гидропривода внесли Д.Н. Попов, Н.С. Гамынин, Н.Ф. Метлюк, Б.Л. Коробочкин, Т.М. Башта и другие. Значительная часть этих работ посвящена теоретическим исследованиям. Дальнейшее развитие методов контроля параметров гидравлического привода требует исследования особенностей влияния ранее не учитываемых факторов, таких как нерастворённый газ, с разработкой экспериментальных методов и способов интерпретации их результатов.
Объект исследования – гидравлический привод и его параметры
Предмет исследования – контроль параметров гидравлического привода при наличии нерастворенного газа в рабочей жидкости.
Соответствие специальности.
Работа выполнена в соответствии с пунктами направления исследований 1, 4 и 6 паспорта специальности 2.2.8. «Методы и приборы контроля и диагностики материалов, изделий, веществ и природной среды».
Цель и задачи.
Цель диссертационной работы заключается в обеспечении работоспособности гидравлического привода путём контроля его параметров при наличии нерастворенного газа в рабочей жидкости.

7
Для достижения поставленной цели требуется решить следующие задачи:
1. Создать метод и алгоритм контроля параметров гидропривода, позволяющие определить область допустимой концентрации нерастворенного газа в рабочей жидкости.
2. Разработать математическую модель расчёта параметров гидравлического привода при наличии нерастворенного газа в рабочей жидкости.
3. Разработать конструкцию установки для проведения экспериментальных исследований влияния нерастворенного газа в рабочей жидкости на параметры гидравлического привода.
4. Предложить и обосновать методику контроля и диагностирования гидравлического оборудования с применением предложенной установки.
Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:
1. Создан новый метод контроля параметров гидропривода, позволяющий определить область допустимой концентрации нерастворенного газа в рабочей жидкости.
2.Разработана новая математическая модель для расчёта параметров гидравлического привода при наличии нерастворенного газа в рабочей жидкости, учитывающая нелинейную зависимость модуля объёмной упругости жидкости от изменения давления в гидросистеме.
3. Предложена новая методика технического контроля и диагностирования параметров гидравлического оборудования с применением сконструированной и защищённой авторским патентом (авторский патент No 196575) установки.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Предложенный метод контроля может быть использован при проектировании гидравлических систем в качестве получения эталонных статических и динамических характеристик при проведении приемно- сдаточных испытаний гидравлического привода, а также при глубокой модернизации гидравлического привода самоходных машин, станочного

8
гидропривода и т. д.
Результаты работы могут быть использованы при проектировании и
эксплуатации машин и агрегатов, что позволит обеспечивать стабильные характеристики и повысить эффективность работы гидропривода, а параметры, зависящие от газосодержания в рабочей жидкости, перевести в разряд управляемых факторов.
Методология и методы исследования.
При выполнении работы использовались основные положения гидравлики, теплофизики, механики жидкости и газа, применялись стандартные и специально разработанные средства контроля и испытания для обработки данных использовались программное средство Mathcad, специальное программное обеспечение CMWIN.
Положения, выносимые на защиту:
1. Предложенный в работе метод контроля параметров гидравлического привода в отличие от существующих позволяет определить с точностью до 3% допустимую концентрацию нерастворенного газа в рабочей жидкости.
2. Разработанная математическая модель расчёта параметров гидравлического привода учитывает нелинейную зависимость модуля объёмной упругости жидкости при давлении жидкости до 15 МПа и, тем самым, позволяет обосновать взаимосвязь параметров гидравлического привода и метода их контроля.
3.Методика контроля и диагностирования с применением установки авторской конструкции позволяет определять влияние нерастворенного газа на параметры элементов в гидравлической системе.
Степень достоверности и апробация результатов.
Результаты работы подтверждаются экспериментально и теоретически, научные положения аргументированы, выводы подтверждены

9
экспериментальными исследованиями, сопоставимы с результатами других
авторов, математическая обработка результатов проводилась с использованием сертифицированных приборов и программ.
Основные научные положения и результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались на научных семинарах кафедры “Технологические машины и оборудование” ПИ СФУ, научных семинарах кафедры “Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов” ИНиГ СФУ; Международной конференции «Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг», Красноярск, 2019 г.; II Международной конференции «Передовые технологии в аэрокосмической отрасли, машиностроении и автоматизации» 2019 г., г. Красноярск; Международной конференции «Метрологическое обеспечение инновационных технологий» Санкт-Петербург, 2020г. ; Международной конференции – «Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг», Красноярск, 2021 г.. Метод контроля был опробован и внедрён на предприятиях, что подтверждено актами внедрения:
– Северная геологоразведочная экспедиция – филиал ОАО «Красноярскгеология»;
– ООО «Сибирский завод экологической техники».
Также результаты исследования внедрены в учебный процесс кафедры «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» Института нефти и газа «Сибирского федерального университета».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 22 научных работ, включая 3 работы в изданиях, входящих в перечень ВАК, 15 работ в МБД Scopus и Web of Science, получено 4 патента.
Личный вклад автора.
Автором разработан новый универсальный метод контроля параметров гидравлического привода при наличии нерастворённой газовой фазы в рабочей

10
жидкости. Предложен метод математического моделирования для оценки
влияния нерастворенного газа в рабочей жидкости на параметры гидропривода. Разработаны рекомендации по определению области допустимой концентрации нерастворенного газа в рабочей жидкости. Для подтверждения результатов исследований разработана и сконструирована установка, предложена методика проведения эксперимента.
Объем и структура диссертации.
Диссертация содержит 154 страницы машинописного текста, 28 рисунков, 15 таблиц. Состоит из введения, четырёх глав, основных выводов, списка использованных источников, приложений.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Помогаем с подготовкой сопроводительных документов

    Совместно разработаем индивидуальный план и выберем тему работы Подробнее
    Помощь в подготовке к кандидатскому экзамену и допуске к нему Подробнее
    Поможем в написании научных статей для публикации в журналах ВАК Подробнее
    Структурируем работу и напишем автореферат Подробнее

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дмитрий М. БГАТУ 2001, электрификации, выпускник
    4.8 (17 отзывов)
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал стать... Читать все
    Помогаю с выполнением курсовых проектов и контрольных работ по электроснабжению, электроосвещению, электрическим машинам, электротехнике. Занимался наукой, писал статьи, патенты, кандидатскую диссертацию, преподавал. Занимаюсь этим с 2003.
    #Кандидатские #Магистерские
    19 Выполненных работ
    Ольга Р. доктор, профессор
    4.2 (13 отзывов)
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласован... Читать все
    Преподаватель ВУЗа, опыт выполнения студенческих работ на заказ (от рефератов до диссертаций): 20 лет. Образование высшее . Все заказы выполняются в заранее согласованные сроки и при необходимости дорабатываются по рекомендациям научного руководителя (преподавателя). Буду рада плодотворному и взаимовыгодному сотрудничеству!!! К каждой работе подхожу индивидуально! Всегда готова по любому вопросу договориться с заказчиком! Все работы проверяю на антиплагиат.ру по умолчанию, если в заказе не стоит иное и если это заранее не обговорено!!!
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа

    Другие учебные работы по предмету