HS – Ротор

Описание

Блок реализует динамическую модель ротора (вала), как вращающейся массы (например, ротора турбины, вала насоса и т.д.). Является связующим звеном при организации механической связи блоков.

На рисунке 1 показан пример механического соединения вала турбины с валом компрессора при помощи блока ротора. В приведённой расчётной схеме ступень турбины передаёт на ротор вращающий момент, а компрессор напротив передаёт момент сопротивления. С учётом всех действующих на ротор моментов, включая собственный момент трения, определяется текущая частота вращения.

Рисунок 1. Пример механической связи вала турбины с валом компрессора при помощи ротора

Момент трения ротора рассчитывается по формуле: Mtr = K⋅(A0+A1wотн+A2wотн2+...+Anwотнn).

где

Ai - безразмерные коэффициенты полинома;

wотн - относительная частота вращения;

K - коэффициент усиления [Н⋅м].

Если для ротора и присоединённого к нему оборудования установлены разные значения номинальных частот вращения, то подразумевается, что между ротором и оборудованием установлен идеальный редуктор. В этом случае передача моментов между блоками происходит с учётом коэффициента передачи редуктора.

При задании свойства Внешний расчёт частоты частота вращения ротора и подключённых к нему агрегатов определяется свойством Начальная частота вращения (относительная), то есть может быть задана константой непосредственно в свойствах блока или рассчитана в ином месте, например, в скрипте или схеме автоматики.

Порты наверх ↑

  • MPORT - механический порт для подключения совместимых блоков
  • MPORT1 - механический порт для подключения совместимых блоков

При помощи свойства Количество механических портов возможно задание произвольного количества механических связей для блока.

Свойства наверх ↑

Название Имя Описание
Количество механических портов NMech (Константа) - определяет число подключённых к ротору агрегатов.
Внешний расчет частоты IsRemote (Константа) - даёт возможность осуществлять внешний расчёт текущей частоты вращения ротора и, следовательно, подключённых к нему агрегатов
Начальная частота вращения (относительная) w0 (Переменная) - в случае внешнего расчёта частоты определяет текущую частоту вращения, в остальных - только начальную
Номинальная частота вращения, Гц wn (Константа)
Момент инерции ротора, кг·м² J (Переменная) - момент инерции ротора относительно оси вращения
  Mtr_K (Константа)
  Mtr_Ai (Константа) - размерность массива определяет порядок полинома для вычисления момента трения. Элементы массива в формуле для вычисления момента трения располагаются при wотн по возрастанию степени, то есть: Mtr = K·(Mtr_Ai[0] + Mtr_Ai[1]·wотн + Mtr_Ai[2]·wотн² + … + Mtr_Ai[n]·wотн)
     
Момент страгивания, Н·м Mstr (Переменная)
Порог частоты страгивания (относительной) wstr (Переменная)

Параметры наверх ↑

Название Имя Описание
Частота вращения абсолютная, Гц _w_abs  
Частота вращения относительная _w_otn  
Суммарная мощность, Вт _power  
Суммарный момент, Н·м _moment  
Мощность на трение, Вт _ntr  
Момент трения, Н·м _mtr  

Математическая модель наверх ↑

В рамках модели происходит решение уравнения моментов с учётом инерции, момента сопротивления трения и текущих значений всех моментов подключённых устройств и аппаратов. Результатом решения уравнения моментов является вычисленная абсолютная частота вращения вала, которая передаётся обратно к присоединённым к ротору блокам, где, на следующем шаге, вновь вычисляются значения действующих на ротор моментов с учётом характеристик соответствующего оборудования.

если MΣ+ > Mстр и wотн > wстр, то:

dw отн = j = 1 N MC M агр j M тр 2 π J w ном , если w отн > 0, dw отн = j = 1 N MC M агр j + M тр 2 π J w ном , если w отн < 0,
( 1 )

где wстр – относительная частота страгивания ротора;

wном – номинальная частота вращения ротора [Гц];

MΣ+ – сумма положительных моментов, действующих на ротор, от подключённых к нему агрегатов [Н·м];

NМС – число агрегатов, подключённых к ротору;

Mагрj – момент от j-го агрегата, подключённого к ротору [Н·м];

Mтр – момент трения ротора [Н·м];

J – момент инерции ротора относительно оси вращения [кг·м²].