Активный элемент

Моделирование работы расширяющегося пара в канале осуществляется элементом Активный элемент. Чтобы добавить активный элемент в канал общего вида необходимо выполнить следующие действия:
  1. Выбрать в палитре боков (закладка «Технологические блоки»), блок «Активный элемент» (см. Рисунок 1).
  2. Осуществить клик левой клавишей мыши на блоке «Канал общего вида» в схемном окне.
После добавления активного элемента на схему ТРР к нему можно подключать механические линии связи с ротором.

Рисунок 1. Элемент «Активный элемента» в палитре блоков

Если активный элемент помещен на канал общего вида, то при наведении на него курсора мыши отображается всплывающая подсказка, где, в строке Владелец, указывается имя канала, в который установлен активный элемент. (см. Рисунок 2)

Рисунок 2. Элемент «Активный элемента» установленный в канал на схеме

По умолчанию порт для подключения механической связи расположен сверху элемента. Для изменения расположения порта необходимо воспользоваться закладкой. «Порты» диалогового окна «Свойства элемента» (см. Рисунок 3).

Рисунок 3. Изменение расположения порта для «Активного элемента»

Принцип расчета ступени турбины, с использованием активного элемента

Принцип расчета ступени турбины, понятен из процесса течения пара, изображенный в h-s диаграмме. (см. Рисунок 4)

Рисунок 4. Процесс дросселирования пара в h-s диаграмме

Свойства пара на входе в проточную часть турбины при давлении 6 МПа и температуре 275 °С, соответствуют т. А на диаграмме. Пунктирной линией изображена линия постоянного давления (изобара) соответствующая установившемуся давлению на выходе из проточной части турбины (~ 2.9 МПа). Данный перепад определяется параметрами проточной части турбины.

После прохождения через канал, моделирующий проточную часть турбины без активного элемента, когда пар не совершает полезной работы, энтальпия не изменяется, параметры пара соответствуют переходу в точку С на диаграмме (см. Рисунок 4).

Максимально возможное (адиабатное) уменьшение энтальпии пара, при заданном давлении на выходе соответствует точке B, в этом случае, изменение удельной энтальпии (величина работы совершаемой 1 кг пара) соответствует отрезку a-b, на оси Y. (см. Рисунок 4).

Реальное изменение энтальпии (работы одного кг пара) меньше и определяется внутренним КПД ступени. Например, при некотором КПД свойства пара будут соответствовать точке D, а работа одного килограмма определятся отрезком a-d. (см. Рисунок 4).

Подробное описание математической модели активного элемента приведено в отчете «Описание математических моделей программного комплекса ТPP».

Таким образом, настройка активного элемента сводится к заданию значения КПД и относительного сопротивления канала в различных режимах работы.

Настройка активного элемента

Для редактирования элемента необходимо нажать правую кнопку мыши на элементе и во всплывающем меню выбрать пункта «Свойства объекта». На рисунке ниже приведено диалоговое окно «Свойства» для «Активного элемента». (см. Рисунок 5)

Рисунок 5. Настройка свойств «Активного элемента»

Для моделирования ступени турбины необходимо задать следующие настройки «Активного элемента»:
  • Номер элемента – 1 указывается номер участка канала, в котором установлен активный элемент. Для моделирования ступени турбины указываем 1.
  • Тип расхода – массовый или объемный. Определяет способ задания параметров турбины. Как правило, характеристик турбины приводятся в зависимости от массового расхода.
  • Минимальный расход – минимальный расход по каналу, при котором включается модель активного элемента, при расходе меньше минимального момент не рассчитывается, а задается в таблице. Следует задать величину на уровне 0.01 -0.05 % от номинального значения, т.к. как правило, эта величина не известна даже Конструктору турбины. Задаем для К-1000 - 1.
  • Характеристика элемента – имя тестового файла, помещенного в базу данных программы МВТУ, с заданными характеристиками ступени турбины. Данное поле позволяет использовать уже готовые модели элементов, выбирая имя из выпадающего списка.
  • Зафиксировать индекс - данное значение позволяет задать индекс расчетного элемента в файле исходных данных ТРР.

Редактирование характеристик активного элемента

Для изменения характеристик существующего активного объекта, или задания характеристик активного элемента, не существующего в базе данных необходимо вызвать Редактор таблиц. Для этого нужно:
  1. Щелкнуть левой клавишной мыши в ячейке «Значение» строки «Характеристики объекта».
  2. Щелкнуть правой клавишей мыши по изображению прямоугольной кнопки рядом с именем характеристик (см. Рисунок 5).
После этого появится Редактор таблиц с загруженным файлом свойств редактируемого элемента.

Рисунок 6. Настройка таблиц характеристик «Активного элемента»

Изображенное на рисунке выше (см. Рисунок 6) окно «Редактора таблиц» позволяет задать все необходимые свойства в виде заданного набора двух мерных таблиц. Список необходимых таблиц приводится в панели слева. Таблица, выбранная в списке, отображается в нижней части окна справа. В середине находится текстовый редактор, в котором можно записать пояснения к таблице и (или) создать алгоритм автоматического заполнения таблицы. Левая панель служит для настройки таблицы.
Для активного элемента моделирующего ступень турбины необходимо задать три таблицы:
  1. Относительное сопротивление канала – В данной таблице задается относительное гидравлическое сопротивление канала в зависимости от частоты вращения ротора [Гц] и массового расхода пара через турбину [кг/с]. В первом столбце задается массив возможных частот по возрастанию. В первой строке задается массив массового расхода пара по возрастанию. (см. Рисунок 7). Во время расчета значение сопротивления линейно интерполируется в зависимости от двух переменных в соответствии с таблицей и умножается на значение сопротивления, указанное при настройке канала.
  2. КПД – В данной таблице задается коэффициент полезного действия активного элемента в зависимости от частоты вращения ротора [Гц] и массового расхода пара через турбину [кг/с]. В первом столбце задается массив возможных частот по возрастанию. В первой строке задается массив массового расхода пара по возрастанию. (см. Рисунок 7) Во время расчета значение КПД линейно интерполируется в зависимости от двух переменных в соответствии с таблицей.

    Рисунок 7. Пример таблицы КПД «Активного элемента»

  3. Момент сопротивления - В данной таблице задается механический момент сопротивления, учитывающийся в расчете, когда расход через канал или частота вращения ротора становятся меньше минимального значения, указанного при настройке активного элемента (см. Рисунок 5) и ротора. Момент сопротивления задается в зависимости от частоты вращения ротора [Гц] и массового расхода пара через турбину [кг/с]. В первом столбце задается массив возможных частот по возрастанию. В первой строке задается массив массового расхода пара по возрастанию. (см. Рисунок 8).

    Рисунок 8. Пример таблицы момента сопротивления при малых расходах «Активного элемента» или низких частотах ротора