Привет студент

В композиционных дисперсно армированных материалах, состоящих из минеральных волокон и матриц, развивается комплекс физико-химических и физико-механических процессов, определяющих устойчивость системы во времени. При этом происходят такие процессы:

взаимодействие матрицы с волокном, в результате чего изменяется состояние поверхности волокна и в зоне этого контакта образуется поверхность раздела в виде слоя новообразований, свойства которого отличны от свойств матрицы и волокна; кристаллизационные и перекристаллизационные процессы, связанные со структурообразованием матрицы и вызывающие появление в волокне напряжений под действием кристаллизационного давления; деформация матрицы, вызываемая ее усадкой или расширением и приводящая к появлению напряжений в волокне, в матрице и на поверхностях раздела; деформации, развивающиеся в композите под воздействием изменения температуры и влажности окружающей среды и вызывающие напряженное состояние волокон, матрицы и поверхностей раздела.

Если в результате физико-химических процессов образуется матрица, обеспечивается ее связь с волокнами и изменяется состояние поверхности последних, что существенно отражается на их прочности, то возникающие под действием физико-механических процессов деформации и напряжения могут привести к разрушению поверхностей раздела, матрицы в зоне ее контакта с волокнами и самих волокон. Все эти явления вызывают снижение прочности композиции.

Для регулирования свойств стеклоцемента и обеспечения его долговечности, выражающейся в неизменности свойств во времени, в состав матриц вводят минеральные или органические добавки.

Для придания глиноземистому цементу способности расширяться и удешевления связующего в этот цемент целесообразно вводить до 30 % молотого (удельная поверхность 2500... 3000 см²/г) природного двуводного гипса — гипсового камня (ГОСТ 4013—82). Смешивать цемент и гипс необходимо в сухом состоянии до затворения цемента. Для повышения жаростойкости глиноземистого цемента в состав матриц на его основе можно вводить до 50 % тонкомолотых огнеупорных добавок: глинозема, шамота, магнезита.

В состав портландцементных матриц для уменьшения их усадки следует вводить мелкие минеральные наполнители, например кварцевый песок в соотношении к цементу (по массе) 1:1. В песке не должно быть примесей пыли, глинистых, органических и других включений. Фракции крупнее 0, 5 мм должны быть отсеены. Для этих же целей можно использовать золы-унос ТЭС (ГОСТ 25818—83).

В качестве вяжущего для производства стеклоцемента можно использовать портландцементы, глиноземистые цементы, гипсы, гипсоцементнопуццолановое и магнезиальное вяжущие.

Глиноземистые цементы — малощелочные быстротвердеющие вяжущие вещества, образующие после гидратации и затвердевания цементный камень относительно низкой микротвердостью (от 1100 до 1800 МПа), который на основе собственно глиноземистого цемента и его разновидностей обладает низкой усадкой (не более 0, 1 %), а на основе гипсоглиноземистого цемента — расширением (около 0, 15%). Аналогичными свойствами обладают гипсоцементнопуццолановое, магнезиальное вяжущие и гипсы (микротвердость, соответственно, 1200, 800 и 250... 550 МПа; усадка не более 0, 1 %; для гипса расширение 0, 15 %).

Глиноземистый цемент (ГОСТ 969—77) по прочности в трехдневном возрасте делится на марки 400, 500 и 600. Гипсоглиноземистый расширяющийся цемент ГОСТ 11052—74. Специальные виды глиноземистых цементов — высокоглиноземистый (содержание глинозема более 75 %) марки 600 и барийсодержащий высокоглиноземистый (содержание глинозема около 70%) марки 500 — обладают повышенной жаростойкостью, соответственно, 1730 и 1630 °С. Их целесообразно использовать для жаростойкого стеклоцемента.

Марка гипсоцементнопуццоланового вяжущего зависит от его состава и в 28-дневном возрасте достигает 200... 400.

Прочность магнезиального вяжущего соответствует прочности цемента марки 600; прочность гипса от 10 до 25 МПа (ГОСТ 125—79).

По механические характеристикам этот вид стеклоцемента пригоден для изготовления конструктивных элементов, работающих под силовым воздействием как на воздухе, так и в воде в диапазоне температур от —60 до +40 °С. В зависимости от типа стекловолокнистого материала и системы расположения его относительно главных осей анизотропии может быть однонаправленным, т. е. армированным в одном направлении, с перекрестным армированием в одной плоскости с требуемым углом разориентации волокон; с произвольным расположением отдельных волокон в плоскости армирования, обеспечивающим относительную изотропность свойств материала в одной плоскости, со сложной структурой армирования, определяемой структурой армирующего стекловолокнистого материала. Выбор типа, количества и системы расположения стекловолокнистого армирующего материала определяется напряженным состоянием конструктивного элемента, условиями его эксплуатации и экономическими соображениями.

Для получения однонаправленного стеклоцемента используют ровинги, крученые стеклонити и рулонные стекловолокнистые ориентированные материалы. Перекрестное армирование осуществляют либо с помощью нетканых стеклосеток с углом разориентации волокон, определяемым структурой сетки, либо с помощью тех же материалов, что и для однонаправленного стеклоцемента, укладываемых с заданными углами разориентации. Стеклоцемент с произвольным расположением волокон в плоскости армирования изготовляют на основе рубленых ровингов, методом напыления. Сложная структура армирования объясняется использованием в Качестве армирующих компонентов тканей, тканых сеток и вязально-прошивных материалов. В этом случае получают текстолитовый стеклоцемент. Возможны также разные варианты армирования за счет использования нетканых и тканых материалов. Последними армируют наружные слои изделия.

Стеклоцемент — композиционный материал, в котором высокопрочные минеральные волокна из синтетических или природных неорганических стекол объединены с помощью матриц на основе неорганических вяжущих веществ. Свойства стеклоцемента определяются свойствами и соотношением компонентов: армирующих волокнистых материалов и матриц. Основные параметры армирующего компонента: химический состав исходного стекла, диаметр волокна, структура волокнистого материала, наличие на поверхности волокон защитных покрытий. На свойства матрицы, обуславливающей возможность получения композиционного материала, влияют, прежде всего, вид вяжущего вещества, состав матрицы, определяемый наличием минеральных или органических добавок и водовяжущим отношением, а также температурно-влажностные условия твердения. Помимо названных, существует еще ряд факторов, влияющих на прочность и другие характеристики стеклоцемента и обеспечивающих эффективную совместную работу компонентов. К ним относятся совместимость волокон и матрицы, технология получения композитов, условия эксплуатации изделия. Стеклоцемент обладает высокой прочностью, упругостью и трещиностойкостью, которые достигаются за счет дисперсного и направленного армирования минеральной матрицы высокопрочными упругими волокнами.

Управление охлаждающими устройствами в рабочих условиях сводится к изменению их холодопроизводительности в соответствии с тепловой нагрузкой. Это обеспечивает стабилизацию температуры охлаждаемых объектов, В настоящее время управление охлаждающими устройствами морозильных аппаратов и технологических потребителей холода осуществляется, как правило, вручную. Стабилизация температуры воздуха в грузовых помещениях чаще всего обеспечивается путем позиционного изменения подачи хладагента или хладоносителя в охлаждающие устройства. Иногда изменяется и кратность циркуляции воздуха. Системы управления при этом достаточно просты и аналогичны системам управления охлаждающими устройствами холодильников, которые подробно описаны в книгах.

На ряде судов с воздушной системой охлаждения применены дискретнологические системы управления воздухоохладителями, обеспечивающие плавное регулирование температуры воздуха в грузовых помещениях. Можно выделить две группы таких судов. К первой из них относятся ТР типа «Остров Русский», «Амурский залив», «Охотское море». На этих судах применен регулятор РТ7416 фирмы «Филипс», который не только управляет работой воздухоохладителя, но и осуществляет изменение производительности компрессора и сигнализацию о недопустимом отклонении температуры. К другой группе относятся суда типа «Карл Либкнехт» и «Пулковский меридиан». Воздухоохладителями этих судов управляет дискретнологическая система управления, построенная на основе модулей серии «Транслог». Выходным блоком данной системы управления является полупроводниковый микрохолодильник, воздействующий на термобаллон ТРВ, что приводит к изменению подачи R22, в воздухоохладитель по отклонениям температуры воздуха. Рассмотрим подробнее работу обеих систем, управления.

Объединение функций систем управления различными объектами судовых холодильных установок завершается созданием комплексных систем управления. Предусмотренные на ряде судов, эти системы управления предназначены для автоматического управления холодильными установками в режимах нормальной эксплуатации. На некоторых судах (ТР «Татарстан», ТР «Радужный») применяют системы управления, построенные на базе электромагнитных реле. Более широкое распространение имеют, однако, дискретно-логические системы управления с применением полупроводниковых бесконтактных модулей. Внедрение комплексных систем управления предполагает безвахтенное обслуживание холодильных установок и некоторое сокращение обслуживающего персонала. Накопленный опыт эксплуатаций указывает, однако, на необходимость вахтенного обслуживания производственных холодильных установок, с комплексной системой управления. В промысловых условиях обслуживающий персонал обычно отказывается от автоматического управления холодильной установкой и переходит на дистанционное автоматизированное или местное управление объектами. Вследствие этого многие подсистемы управления не используются. В итоге оказываются нереализованными заложенные при разработке возможности комплексных систем управления холодильными установками.

На разных судах управление винтовыми компрессорами осуществляется по разному. В начальный период использования винтовых компрессоров для управления ими применялись релейные системы. Они построены по такому же принципу, что и системы управления поршневыми компрессорами. Только разгрузка компрессора при пуске достигается путем перевода фигурного золотника в положении минимальной производительности, а управление устройством для изменения производительности в рабочих условиях осуществляется регулятором. Например, на ТР «Прибой» установлен регулятор температуры рассола, а на РБ «Рыбацкая слава» — регулятор давления всасывания.

Дискретно-логические системы управления впервые появились на судах типа «Остров Русский», где использован регулятор РТ7416 фирмы «Филипс». Характерно, что для пуска-остановки компрессоров S54-2E на судах с этим регулятором применена релейная схема. Дискретно-логическая система управления в рабочих условиях управляет воздухоохладителями и производительностью компрессора.

Широко применяемые на судах и стационарных холодильниках компрессоры типа S3 предприятия «Кюльаутомат» комплектуются дискретно-логической системой управления. Долгое время поставлялась система управления, построенная на полупроводниковых модулях серии «Транслог». В последние годы используются модули серии «Транслог-2», сохраняющие работоспособность при более высоких температурах окружающей среды. Модули располагаются в пронумерованных гнездах блока системы управления, выполненного в виде шкафа с открывающейся дверью. В блоке имеются также гнезда для подключения измерительных приборов. Это облегчает техническое диагностирование системы управления и ремонт ее путем замены модулей.

Система управления компрессором должна отрабатывать определенный порядок действий при его пуске, остановке и изменении производительности. В режиме автоматического управления переключения компрессоров производятся по командам соответствующих приборов в зависимости от потребной холодопроизводительности. При работе нескольких компрессоров на общую систему охлаждения включение их не должно происходить одновременно. Обычно для неодновременного пуска компрессоров предусматривается смещение настройки управляющих сигнализаторов или же задержка па времени. Остановка компрессоров предусматривается при снижении тепловой нагрузки или по команде системы аварийной защиты.

Частота включений компрессоров зависит от характера тепловой нагрузки и наличия устройств для изменения производительности. При плавных изменениях тепловой нагрузки автоматический пуск компрессоров с регулируемой производительностью необязателен. Соответствие между тепловой нагрузкой и холодопроизводительностью может поддерживаться за счет изменения производительности компрессора. Надо отметить, однако, что на многих судах пуск компрессоров производится вручную, несмотря на отсутствие устройств для изменения производительности. Система управления обеспечивает только необходимые переключения в электрической цепи при пуске и аварийную защиту. Разгрузку компрессора и открытие запорных вентилей осуществляет машинист. Это несколько упрощает систему управления, но усложняет работу обслуживающего персонала. Автоматическое управление компрессорами по отклонениям температуры воздуха в грузовом помещении предусмотрено, например, на ТР «Радужный» и ТР «Татарстан». На ТР «Радужный». Кроме того, осуществляется ступенчатое изменение частоты вращения вала компрессора. Рассмотрим подробнее холодильную установку и систему управления компрессорами на судах этого типа.

Изменение производительности винтовых компрессоров

Плавное изменение производительности винтовых компрессоров обеспечивается путем изменения рабочей длины роторов с помощью фигурного золотника. Золотник составляет часть поверхности цилиндров компрессора и может перемещаться вдоль продольной оси роторов. При выдвижении золотника в сторону окна нагнетания определенная часть роторов соединяется с полостью всасывания. Сжатие паров происходит лишь на части роторов. Геометрическая степень сжатия уменьшается. Конструктивно предусматривается возможность снижения производительности до 10% от номинального значения.

Поскольку уменьшение рабочей длины роторов связано с изменением геометрической степени сжатия, удельные затраты энергии на единицу производительности компрессора возрастают. Немного энергии затрачивается также на холостую работу отключенной части роторов, поэтому энергетическая эффективность компрессора снижается по мере уменьшение производительности. Она зависит также от конструкции компрессора и параметров номинального режима.

Для перемещения фигурного золотника используются электрические гидравлические приводы. Отечественные компрессоры и компрессоры типа S-64 фирмы «Стал» (Швеция) выпускаются с электрическим приводом. Гидравлический привод регулятора производительности предусмотрен на компрессорах фирмы «Кюльаутомат» (ГДР) и компрессорах типа S54 фирмы «Стал». Основными элементами электрического привода являются реверсивный электродвигатель и червячный редуктор. При вращении выходного вала редуктора фигурный золотник перемещается по нему. Управление электроприводом осуществляет система автоматизации. С помощью кнопок электродвигатель можно включать вручную. При остановке компрессора электродвигатель регулятора вращается в сторону уменьшения производительности. В крайних положениях золотника электродвигатель останавливается с помощью конечных выключателей. Такое построение электрической схемы обеспечивает разгрузку компрессора при пуске и предотвращает перенапряжение деталей узла изменения производительности. На случай выхода из строя электропривода предусматривается маховик для изменения производительности компрессора вручную.