Автоматизированная система регулирования давления пара пароплазменного горелочного устройства систем отопления сельскохозяйственных предприятий

Обеспечение регулируемого и устойчивого давления пара в пароплазменном горелочном устройстве является одной из приоритетных задач проектирования системы отопления сельскохозяйственных предприятий. Существующие методы регулирования, основанные на использовании типовых регуляторов ПИД-типа, не позволяют достичь высокого КПД отопительной установки. Исследования проведены с целью разработки компьютерной модели автоматизированной системы регулирования давления пара пароплазменного горелочного устройства мощностью до 1 МВт и определения оптимальных коэффициентов регулятора, обеспечивающих стабилизацию давления пара. Компьютерная модель автоматизированной системы регулирования давления пара пароплазменного горелочного устройства, разработанная в программе Matlab/Simulink, включает в себя радиально-плунжерный насос, распределительный узел, пароплазменный генератор и систему управления на основе пропорционально-интегрального регулятора. Проведено моделирование динамических процессов в системе при фиксированных частотах вращения вала 100, 200, 300 и 477 об/мин и диапазоне давления пара 0…23 бар. Исследовано влияние параметров ПИ-регулятора на переходные процессы и устойчивость работы. В результате вычислительных экспериментов определены оптимальные коэффициенты ПИ-регулятора, обеспечивающие минимальное время переходного процесса (не более 7 сек.) и отклонение давления не выше 4% от заданного значения. Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного метода регулирования и возможность его практической реализации в системах автоматического управления жидкотопливными горелками на сельскохозяйственных предприятиях.

1. Yunli G., Chang Ch., Ju Na. Statistical analysis of fuel combustion and emissions considering the adverse effects of investment economic environment: Exploring alternatives amid oil prices Swings, digital economy, and local market inflation. Heliyon. 2024;10(18): e37207. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e37207

2. Osman A.I., Chen L., Yang M. et al. Cost, environmental impact, and resilience of renewable energy under a changing climate: a review. Environmental Chemistry Letters. 2023;21(2):741-764. https://doi.org/10.1007/s10311-022-01532-8

3. Грищенко В.И., Медведев Д.Д., Цымбалов Д.С., Яценко О.В. Теоретическое и экспериментальное исследование токсичности дымовых газов жидкотопливного горелочного устройства с двухфакторной активацией внутрикамерных процессов // Обеспечение безопасности: производственной, пожарной, экологической: Материалы I Всероссийской (Национальной) научно-практической конференции, Ростов-на-Дону, 12-13 декабря 2023 г. Ростов-на-Дону, 2023. С. 251-253. EDN: RSJKUQ

4. Bolegenova S., Askarova А., Georgiev A. et al. The use of plasma technologies to optimize fuel combustion processes and reduce emissions of harmful substances. Energy. 2023;277:127635. https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127635

5. Nagar V., Kaushal R. A review of recent advancement in plasma gasification: A promising solution for waste management and energy production. International Journal of Hydrogen Energy. 2024;77:405-419. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2024.06.180

6. Пароплазменное горелочное устройство с внутрицикловой газификацией топлива: Патент № 2769172 C1 Российская Федерация, МПК F23C99/00. № 2021116039 / В.М. Шипилов, В.Л. Артеменко, С.Г. Никольский, Б.Ч. Месхи: заявл. 03.06.2021; Опубл. 29.03.2022. EDN: EKQVDE

7. Электрический индукционный пароперегреватель: Патент на полезную модель № 231993 U1 Российская Федерация, МПК H05B6/10 / В.М. Шипилов, Х.М. Махянов, В.Л. Артеменко; заявл. 16.12.2024; Опубл. 20.02.2025. EDN: GVOZNF

8. Медведев Д.Д., Грищенко В.И., Ивлиев Е.А., Сидоренко В.С. Математическое моделирование гидравлического плунжерного насоса малого расхода // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2023. № 12. С. 335-342. EDN: HXRGTX

9. Beskopylny A.N., Medvedev D., Grishchenko V., Ivliev E. Development of a small-working-volume plunger hydraulic pump with improved performance characteristics. Actuators. 2025;14(1):34. https://doi.org/10.3390/act14010034

10. Бараниченко В.В., Грищенко В.И., Цымбалов Д.С., Яценко О.В. Косвенное определение дисперсности распыленного топлива по геометрии зоны пятна смачивания // Инженерный вестник Дона. 2023. № 12 (108). С. 593-601. EDN: EMHIEY

11. Романова М.Н., Лебедев А.Е., Ватагин А.А., Лебедев Д.В. Определение гидродинамических характеристик однородных и двух несмешивающихся жидкостей // Инженерный вестник Дона. 2019. № 2 (53). С. 66. EDN: UIEZWD

12. Mitov A., Slavov T., Kralev J. Comparison of advanced multivariable control techniques for axial-piston pump. Processes. 2024;12(9):1797. EDN: NWWUHM

13. Bin Roslan M.N., Bingi K., Devan P.A.M., Ibrahim R. Design and development of complex-order pi-pd controllers: Case studies on pressure and flow process control. Applied System Innovation. 2024;7(3):33. EDN: WWYTNA