PROGRAM PRO NÁVRH RTK

TRZ-2011-01

R10086

Zpráva z řešení projektu technického rozvoje Automatizace procesů technické podpory výroby kompresorů

PROGRAM PRO NÁVRH RTK UŽIVATELSKÝ POPIS

ZÁZNAM autoři

schválil

uvolnil

jméno:

Ing.Luboš Březina Ing.Jiří Běhal, Ph.D.

Ing.Richard Partyka

Dr.Ing.Petr Koška

datum:

…………………….. …………………….. ……………………..

podpis:

…………………….. …………………….. ……………………..

Program pro návrh RTK - Uživatelský popis

TRZ-2011-01

ANOTACE V rámci projektu „Automatizace procesů technické podpory výroby kompresorů“ byl vyvinut software „Program pro návrh RTK“. Program slouží pro automatizovaný návrh průmyslového kompresoru s jednohřídelovými tělesy. Zde je předložen uživatelský popis programu pro běžné aplikace.

SUMMARY A software referred as „Program pro návrh RTK“ has been developed in the course of „Automatizace procesů technické podpory výroby kompresorů“ project. The tool is used for design of industrial compressor of single axis structure. A user manual is presented in this document.

PODĚKOVÁNÍ Tato zpráva vznikla za finanční podpory Ministerstva průmyslu a obchodu v rámci projektu FR-TI2/206 „Automatizace procesů technické podpory výroby kompresorů“.

2 / 87


TRZ-2011-01

OBSAH Záznam .......................................................................................................................................1 Anotace.......................................................................................................................................2 Summary.....................................................................................................................................2 Poděkování .................................................................................................................................2 Obsah ..........................................................................................................................................3 1

Vznik programu..................................................................................................................5 1.1 Původní programy ......................................................................................................5 1.2 Nový program pro návrh RTK ...................................................................................7 1.3 Uživatelské prostředí ..................................................................................................8 1.4 Použité jednotky veličin .............................................................................................8 1.5 Výpisy do souborů......................................................................................................9 1.6 Grafy.........................................................................................................................10

2

Obecný popis programu pro návrh RTK ..........................................................................11 2.1 Přihlášení ..................................................................................................................11 2.2 Projekty.....................................................................................................................12 2.3 Nastavení projektu....................................................................................................14

3

Zadání a výpočet směsi.....................................................................................................15 3.1 Zadání nebo editace směsi........................................................................................16 3.2 Vlhkost .....................................................................................................................18 3.3 Vlastnosti zadané směsi............................................................................................18 3.4 Výpisy do souboru....................................................................................................19 3.5 Informativní a varovná hlášení .................................................................................19

4

Izoentropická změna.........................................................................................................20

5

Kalkulačka stavové rovnice..............................................................................................21 5.1 Funkce kalkulačky....................................................................................................22 5.2 Archiv kalkulačky.....................................................................................................22 5.3 Výpis do souboru......................................................................................................23

6

Výpočet – návrh RTK jednohřídelový .............................................................................24 6.1 Záložka „Návrh RTK“..............................................................................................24 6.2 Záložka – Regulace RTK .........................................................................................42 6.3 Výpisy hodnot do souboru........................................................................................48 6.4 Legenda výpisu výpočtu kompresoru.......................................................................49

7

Výpočet – návrh RTK převodový ....................................................................................54

8

Konstrukční podklady ......................................................................................................55 8.1 Popis záložky konstrukčních podkladů ....................................................................55 8.2 Volba „Pořadí“ .........................................................................................................59 8.3 Vlastnosti prvků soustrojí.........................................................................................60 8.4 Volba „Vypočítat“ ....................................................................................................64 8.5 Legenda k výpisu konstrukčních podkladů ..............................................................65

3 / 87


9

TRZ-2011-01

Generování NRK souboru pro program ŘEZ...................................................................73

10

Konstanty......................................................................................................................75

11

Možné odchylky výsledků............................................................................................76

12

Další nástroje v programu.............................................................................................77 12.1 Výchozí vzhled programu ........................................................................................77 12.2 Rozšifrování uloženého souboru ..............................................................................77 12.3 Odkazy na Intranet ČKD ..........................................................................................77

13

Aktualizace a distribuce programu ...............................................................................78 13.1 Lokální distribuce .....................................................................................................78 13.2 Distribuce přes Intranet ............................................................................................79

14

Provizorní prostředí - navrhRTKfortran.exe ................................................................85

15

Další informace získané při vývoji nového SW ...........................................................86 15.1 Definice pojmů .........................................................................................................86

Literatura ..................................................................................................................................87

4 / 87


TRZ-2011-01

1 VZNIK PROGRAMU Program vzniknul jako výsledek projektu výzkumu a vývoje. Úkolem bylo provést analýzu zkušeností s používáním stávajících programů a vytvořit program nový na profesionální úrovni.

1.1 Původní programy Zdrojem prací byly původní programy, které se i dnes používají při termodynamickém návrhu radiálních kompresorů (RTK) a jsou zdrojem podkladů i pro konstrukční návrh. Pro pochopení nového programu je zde uveden popis návrhu původními programy.

1.1.1 Program NAVRH Program bývá ve starších dokumentech nazýván také jako RADIÁL. Je napsán v jazyku Pascal a jeho autorem je p. Vácha. Program má několik podprogramů, které se starají o zadání směsi plynů, kalkulačku stavové rovnice (nazývaná též BWR kalkulačka) a vlastní návrh RTK. Zde začíná termodynamický návrh RTK. Uživatelské prostředí nabízí základní komfort. Výstupem je charakteristika kompresoru, první konstrukční podklady a vstupní soubor pro program P5Z.

Obr. 1.1

Hlavní menu programu NAVRH

5 / 87


TRZ-2011-01

1.1.2 Program P5Z Program vytvořil p. Wichterle a slouží pro zakázkové řízení kompresoru. Nemá uživatelské prostředí přizpůsobené pro návrh RTK a neobsahuje téměř žádný uživatelský komfort. Slouží pro přesnější výpočet a generovaná data jsou ručně vkládána do sešitu tabulkového procesoru. Výstupem sešitu je charakteristika RTK, která se předává zákazníkovi. Program umí dobře vypočítat regulaci stroje a zobrazit charakteristiku na obrazovce nebo do textového souboru. Vstupem do programu je ale textový soubor, který je těžko čitelný a změna geometrie stroje je tak jen pro pokročilejší uživatele. Chyba ve vstupním souboru vyvolá ukončení programu často bez upozornění, kde se chyba nalézá.

Obr. 1.2

Program P5Z

6 / 87


TRZ-2011-01

1.2 Nový program pro návrh RTK Po zvážení všech okolností bylo rozhodnuto vycházet primárně z pojetí programu P5Z. Fyzikální vztahy, které jsou v něm implementovány, jsou zde nazývány jako „jádro“. Z programu NAVRH byly převzaty doplňující algoritmy pro vytvoření zcela nového uživatelského prostředí, které bude sloužit jako zdroj vstupních dat pro jádro. Zvolený způsob zamezil možnosti výpočtu stroje s naprosto stejným výsledkem jako starší programy. Původně měly být vytvořeny dva paralelní výpočty (podle starých a nových algoritmů) a uživatel si mohl vybrat způsob výpočtů. S ohledem na přílišné komplikace a malý přínos a využitelnost byl tento zdvojený výpočet zavrhnut.

Obr. 1.3

Program pro návrh RTK – výpočet směsi

7 / 87


TRZ-2011-01

1.3 Uživatelské prostředí Při tvorbě nového uživatelského prostředí byl kladen důraz na následující prvky: a. b. c. d. e. f. g. h.

intuitivní a příjemné ovládání automatizace žádné vícenásobné zadávání stejného údaje rychlost programu odolnost proti pádu programu a vyvolání výjimečného stavu maximální propojení na výstupy maximální propojení na další navazující programy příjemný a moderní design

1.4 Použité jednotky veličin V uživatelském prostředí je na mnoho místech možné použít různé jednotky pro zadání určité veličiny. Pro zadání veličiny v jiných jednotkách, než jsou právě vybrány, je nejprve nutné vybrat správné jednotky a poté zadat hodnotu veličiny. V opačném případě dojde k převodu hodnoty veličiny na nově zvolenou jednotku, což ale může být s výhodou praktikováno. Vlastní jádro počítá se základními jednotkami a uživatelské prostředí je na tyto jednotky převádí, výběrem např.: a. b. c. d. e.

tlak [MPaA] teplota [K] výkon [kW] množství [kg/h] délková míra [mm]

Všechny tlaky v celém programu jsou označeny jako absolutní pomocí přípony A, nebo označeny jako přetlakové pomocí přípony G. Pro převod mezi nimi se používá tlak pb, jehož hodnota je uvedena v hlavním menu programu Správa programu – Nastavení programu

8 / 87


TRZ-2011-01

1.5 Výpisy do souborů V programu je na mnoha místech umožněno provést výpisy do souboru. Uložení se provádí přes kontextové menu, tedy kliknutím pravým tlačítkem myši. Po vybrání jména a umístění souboru se automaticky vygeneruje RTF soubor a spustí se dialogové okno, kde má uživatel dále možnost provést následující příkazy: a. Uložit ve formátu *.DOC a otevřít: převede vygenerovaný RTF soubor do formátu DOC a otevře dokument v asociovaném programu b. Uložit ve formátu *.DOC: převede vygenerovaný RTF soubor do formátu DOC c. Otevřít *.RTF v asociovaném programu: otevře vygenerovaný RTF soubor v asociovaném programu d. Ukončit tento dialog: neprovede žádnou akci.

Uživatel má také možnost zvolit, zda má být po převodu RTF na DOC odstraněn zdrojový RTF soubor. Výchozí volbou je odstranění RTF. Po výmazu RTF se výše zmíněné příkazy v dialogu upraví vzhledem k tomu, že RTF soubor již neexistuje.

Obr. 1.4

Dialog pro výpisy do souboru

Program vždy pracuje tak, že nejdříve generuje RTF a ten si pak uživatel může a nebo nemusí převést na DOC. Obecně lze říci, že RTF soubory jsou univerzální a neměly by být závislé na verzi MS Word. Na druhou stranu zabírají mnohem více místa na disku. Pokud nemá uživatel problémy s převodem do formátu DOC, doporučuje se převod do DOC používat a odstraňovat původní RTF soubor. Každopádně by neměly zůstávat RTF i DOC, neboť se jedná o duplicitu výsledků a zbytečně zabrané místo na disku počítače nebo sítě.

Ve vygenerovaném souboru je v zápatí umístěn název souboru. Ten se aktualizuje při spuštění náhledu (např. v MS Word), nebo při tisku. Po prvním otevření dokumentu je zde ale neaktualizovaný text – programově se neprovádí okamžitá aktualizace.

9 / 87


TRZ-2011-01

1.6 Grafy Pro grafy byla využita volně distribuovaná knihovna ZedGraph. Všechny grafy v programu se ovládají pomocí myši (posun, zvětšení, zmenšení) a kontextového menu, kde jsou obsaženy tyto základní příkazy: a. b. c. d. e.

Obr. 1.5

Kopírování do schránky Uložení jako obrázek do souboru Nastavení pro přímý tisk na tiskárně Zobrazení hodnot datových řad Nastavení výchozího zobrazení a měřítka (Set Scale to Default)

Ukázka grafu a jeho kontextového menu

Dvojklik na graf způsobí zobrazení grafu ve zvláštním okně, které může být maximalizováno přes celou obrazovku. Klávesa „Esc“ okno uzavře.

10 / 87


TRZ-2011-01

2 OBECNÝ POPIS PROGRAMU PRO NÁVRH RTK 2.1 Přihlášení Po prvním spuštění se uživatel musí do programu přihlásit. Uživatelské jméno se doporučuje zadat takové, které se bude v této formě vypisovat do výstupních souborů. Původně bylo počítáno s vytvořením rozhraní pro správu uživatelů a přidělování přístupových práv. Tento záměr nebyl do finální verze zahrnut a manažer správy uživatelů nebyl vytvořen, neboť ve firemním prostředí je správa uživatelů řízena na vyšší úrovni. Program má ale vytvořen základ pro tento účel. Pro opětovné přihlášení nebo odhlášení slouží hlavní panel – nabídka „Přihlášení“, která zobrazí příslušné okno programu

Obr. 2.1

Přihlášení uživatele

11 / 87


TRZ-2011-01

2.2 Projekty Obecně se v programu říká každému zpracovávanému výpočtu projekt. Projekt lze založit nový, otevřít, uložit (do stávajícího) nebo uložit jako (do nového souboru). Všechny příkazy jsou dostupné v hlavním menu nebo jako ikona v panelu nástrojů. Princip s projekty je stejný jako např. se soubory v MS Office. Jméno a cesta k otevřenému projektu se vypisují v hlavičce programu. Otevření projektu lze také provést z prostředí Windows poklepem na příslušný projekt, nebo jeho přetažením do již spuštěného programu. Celkem byly vytvořeny 3 typy projektů, které neobsahují totožné informace. Tento systém vzniknul proto, aby bylo na první pohled jasné, že daný projekt obsahuje např. jen zadání směsi, nebo se jedná o návrh radiálního kompresoru, nebo pístového kompresoru. Modul pro pístový kompresor nebyl realizován, do budoucna je plánována modernizace stávajících programů.

Obr. 2.2

Ikony pro jednotlivé projekty (zleva: Nastavení projektu, Výpočet směsi, Výpočet jednohřídelového TK, Výpočet převodového TK)

Obr. 2.3

Hlavní menu – Projekty

12 / 87


TRZ-2011-01

2.2.1 Projekt: Směs *.SMS

Soubor obsahuje nastavení projektu, data zadané směsi a archív kalkulačky stavové rovnice

2.2.2 Projekt: Jednohřídelový kompresor *.RTK

Soubor obsahuje nastavení projektu, data zadané směsi, archiv kalkulačky stavové rovnice a kompletní zadání pro výpočet jednohřídelového kompresoru

2.2.3 Projekt: Převodový kompresor *.PRK

Soubor obsahuje nastavení projektu, data zadané směsi, archiv kalkulačky stavové rovnice a kompletní zadání pro výpočet převodového kompresoru

Při návrhu kompresoru není nutné ukládat zvlášť směs jako *.SMS. Při návrhu kompresoru naopak nesmí být opomenuto uložit projekt kompresoru jako *.RTK nebo *.PRK. Jinak budou data nenávratně ztracena!

13 / 87


TRZ-2011-01

2.3 Nastavení projektu Příkaz je dostupný v hlavním menu „Projekt – Nastavení projektu“ nebo jako ikona v panelu nástrojů. V této části programu se nastavují hlavní údaje o projektu. Lze je obecně rozdělit na údaje definující některou část výpočtů, jako je definice normálního stavu (normometrů), způsobu přisávání, konstanty výpočtu MDOOR, a údaje vstupujících do formulářů a výpisů. Jelikož je nastavení projektu důležitou částí, je tento dialog nastaven jako výchozí po otevření projektu.

Obr. 2.4

Nastavení projektu

14 / 87


TRZ-2011-01

3 ZADÁNÍ A VÝPOČET SMĚSI Příkaz je dostupný v hlavním menu „Výpočty - Výpočet směsi“ nebo jako ikona v panelu nástrojů. Výpočet byl převzat z podprogramu SMES programu NAVRH a byly v něm provedeny podstatné změny. Směs jako taková je vždy přepočítána na suchou směs a součet 100%. S vlhkostí se v celém programu pracuje zvlášť.

Obr. 3.1

Ikona pro výpočet směsi

Obr. 3.2

Výpočet směsi – kontextové menu pro vybranou směs

Lze zadat více směsí, uložit směs, otevřít uloženou směs, importovat směs ze souboru *SMS, *.RTK a*.PRK. Import směsi lze využít ke zkopírování již jednou zadané směsi, příkaz lze provést opakovaně. Vše se ovládá pomocí příkazů v kontextovém menu v tabulce seznamů směsí, nebo ikonami nad tímto seznamem. Pod seznamem směsí je vždy náhled na aktuálně označenou směs.

15 / 87


TRZ-2011-01

3.1 Zadání nebo editace směsi U nové směsi je vždy nutné zadat její název, jinak program nepovolí uložení směsi do paměti. Pro definování směsi může uživatel zvolit zadání: a. b. c. d.

objemově váhově % zlomky

Směs lze zadat jako podíl jednotlivých složek plynů a jejich příměsí. Pokud je zadán určitý plyn jako podíl, nemůže již být příměs, a naopak. Voda nemůže být příměs. Směs musí obsahovat alespoň jeden podíl, aby mohla být přidána příměs. Jednotky příměsí jsou společné pro danou směs a ukládají se spolu s projektem. Součet zadaných příměsí nesmí být větší než 1 kg/kg.

Obr. 3.3

Vlastnosti směsi

16 / 87


Obr. 3.4

Zadání složení směsi včetně příměsí

17 / 87

TRZ-2011-01


TRZ-2011-01

3.2 Vlhkost Vlhkost směsi může uživatel zadat více způsoby: a. jako složku ve směsi: směs obsahuje složku vodu b. jako vlhkost: relativní nebo měrnou s definováním tlaku a teploty pro přepočty vlhkosti

Pokud má směs zadanou vlhkost více způsoby, je v dalších částech programu vždy dotaz na to, který typ vlhkosti se má dále uvažovat. Nemusíme se obávat, že by se vlhkost uvažovala „dvakrát“.

3.3 Vlastnosti zadané směsi Modul pro výpočet směsi si pamatuje uživatelem zadané složení směsi (sloupce Podíl a Příměs). Součet nemusí být 100% a směs může být „přesycena“ vodou. Algoritmy následně přepočítají zadání a zobrazí se základní vlastnosti směsi: a. Objemový podíl, Váhový podíl: obsahuje objemový a váhový podíl složek, přepočtený na součet 100% (včetně složky vody, nekontroluje se sytost vodní parou) b. Suchá směs: Objemový podíl, Váhový podíl: obsahuje objemový a váhový podíl složek suché směsi, přepočtený na součet 100% (vyloučení složky vody) c. Sytá směs: Obj. podíl, Váh. podíl: obsahuje objemový a váhový podíl složek syté směsi přepočtený na součet 100%. Sloupec se zobrazí pouze tehdy, je-li v zadané směsi obsažena složka voda, její množství přesahuje mez sytosti a je-li zatrhnuta volba „Zobrazit přepočtené složení směsí s vlhkostí“. d. Zadaná vlhkost: Obj. podíl, Váh podíl: obsahuje objemový a váhový podíl složek se zadanou vlhkostí (relativní nebo měrnou), přepočtený na součet 100%. Kontroluje se velikost vlhkosti a pro překročení sytosti se směs vypíše v sytém stavu. Sloupec se objeví pouze tehdy, je-li zadána vlhkost a je-li zatrhnuta volba „Zobrazit přepočtené složení směsí s vlhkostí“ e. Parc. tlaky směsi: obsahuje parciální tlaky směsi pro zadaný celkový tlak.

Další vypočtené vlastnosti směsi: a. b. c. d. e. f.

Počet složek směsi Molární hmotnost zadané směsi Plynová konstanta zadané směsi Počet složek suché směsi Molární hmotnost suché směsi Plynová konstanta suché směsi

18 / 87


TRZ-2011-01

g. Pro vlhkost zadanou jako složka voda: i. Molární hmotnost vlhké směsi ii. Plynová konstanta vlhké směsi iii. Relativní vlhkost iv. Měrná vlhkost v. Objemový podíl vody ve směsi vi. Váhový podíl vody ve směsi f. Pro vlhkost zadanou jako relativní nebo měrná: i. Molární hmotnost vlhké směsi ii. Plynová konstanta vlhké směsi iii. Relativní vlhkost iv. Měrná vlhkost v. Objemový podíl vody ve směsi vi. Váhový podíl vody ve směsi

Přepočty zadané směsi na součet 100% lze účinně využít pro operativní změnu složení plynů. Můžeme např. požadovat změnu obsahu jedné složky, nebo hledáme její změnou jinou molární hmotnost. Ostatní složky se vždy přepočítají poměrově a součet všech bude 100%. Proto lze zadávat obsah složky i mnohem více než 100% (i 150, 200%...) a program toto nijak nezakazuje, pouze na toto upozorní.

3.4 Výpisy do souboru Směs lze vypsat do RTF souboru nebo formátu DOC pomocí kontextového menu v tabulce seznamu směsí nebo příslušnou ikonou nad tabulkou. Výpis může být vícejazyčný (ČJ nebo AJ, RJ nebylo do finální verze zařazeno z důvodu problémů s azbukou), volba jazyka se určuje v nastavení projektu.

3.5 Informativní a varovná hlášení Tato část okna zobrazuje varování ohledně zadané směsi. V programu jsou definovány podmínkové příkazy a v případě jejich splnění se vypíše příslušné varovné nebo informativní hlášení. Hlášení upozorní uživatele např. na omylem špatně zadanou směs, jejichž součet složek je velmi rozdílný od 100%. Podle obsahu jednotlivých složek algoritmus sám vyhodnocuje, zda směs nenáleží do jednoho z definovaných prostředí plynů, které mají vliv na materiál oběžných kol. Výpis obsahuje i podmínky, za kterých bude plyn do tohoto prostředí náležet, pokud není určení jednoznačné. Do budoucna lze přidat další podmínky a hlášení. Vše se musí ale provést na programátorské úrovni, neexistuje uživatelský modul.

19 / 87


TRZ-2011-01

4 IZOENTROPICKÁ ZMĚNA Modul slouží pro výpočet izoentropické změny vybraného plynu. Obsahuje jednoduchý výpis do souboru RTF nebo DOC, který může být pouze v českém jazyce. Uživatel může zadat několik typů vlhkostí i s přihlédnutím k tomu, jak byly zadány u směsi: a. b. c. d.

Suchá směs Ze složky směsi: směs obsahuje složku vodu Ze zadané vlhkosti směsi: směs měla zadanou relativní nebo měrnou vlhkost Jiná vlhkost: relativní nebo měrná vlhkost pro zadaný tlak a teplotu

Nastavení dialogu se neukládá s projektem, nicméně program si jej alespoň pamatuje i při zavření vlastního dialogu izoentropické změny. Při zásadnější změně nebo znovuspuštění programu se nastaví na výchozí vstupní hodnoty.

Obr. 4.1

Kalkulačka stavové rovnice

20 / 87


TRZ-2011-01

5 KALKULAČKA STAVOVÉ ROVNICE Modul slouží pro výpočet stavových veličin směsi plynů. Vychází se z původní kalkulačky obsažené v podprogramu ZR_BWR programu NAVRH (příprava před vlastním výpočtem) a algoritmů výpočtu stavových veličin z programu P5Z. Modul je vytvořen tak, že využívá BWR stavovou rovnici. Proto je také nazýván jako BWR kalkulačka. V budoucnu může být aplikovaná i další stavová rovnice.

Obr. 5.1

Kalkulačka stavové rovnice

21 / 87


TRZ-2011-01

5.1 Funkce kalkulačky Funkčnost kalkulačky je mnohem více rozšířena. Uživatel může zadat několik typů vlhkostí i s přihlédnutím k tomu, jak byly zadány u směsi: e. f. g. h.

Suchá směs Ze složky směsi: směs obsahuje složku vodu Ze zadané vlhkosti směsi: směs měla zadanou relativní nebo měrnou vlhkost Jiná vlhkost: relativní nebo měrná vlhkost pro zadaný tlak a teplotu

Je zde také možnost zadání různých vstupních termodynamických parametrů a jednotek. Počet výstupních termodynamických veličin byl rozšířen o vše, co bylo v původním algoritmu obsaženo, ale nebylo z nějakého důvodu aktivováno. Jednotky byly převedeny do SI soustavy.

5.2 Archiv kalkulačky Je důležité si uvědomit novou koncepci práce s kalkulačkou. Každý výpočet se může uložit do paměti. Tato paměť je pojmenována jako archiv a umožňuje opět obnovit zadání, smazat položku nebo všechny položky. Archiv kalkulačky se tak ukládá spolu s příslušnou směsí, takže po opětovném otevření směsi se můžou obnovit veškeré výpočty v ní obsažené. Volba „Ukládat do archivu vše“ zapíná nebo vypíná automatické překlopení všech výpočtů do archivu. Pro vypnutý režim může uživatel příkazem „Uložit do archivu“ ručně volit, který výpočet se má do archivu uložit a který nikoliv.

22 / 87


Obr. 5.2

TRZ-2011-01

Kalkulačka stavové rovnice – archív kalkulačky

5.3 Výpis do souboru Výpis výsledku výpočtu kalkulačkou stavové rovnice se děje v archivu, kde si uživatel nastaví, které položky chce vypsat (zbylé vymaže). Výpis se děje obdobně jako v modulu směs do RTF nebo DOC. Výpis může být vícejazyčný (ČJ nebo AJ, RJ nebylo do finální verze zařazeno z důvodu problémů s azbukou), volba jazyka se určuje v nastavení projektu.

23 / 87


TRZ-2011-01

6 VÝPOČET – NÁVRH RTK JEDNOHŘÍDELOVÝ Příkaz je dostupný v hlavním menu „Výpočty – Návrh RTK – jednohřídelový“ nebo jako ikona v panelu nástrojů.

Obr. 6.1

Ikona pro výpočet jednohřídelového TK

6.1 Záložka „Návrh RTK“ Samotný návrh kompresoru probíhá na záložce „Návrh RTK“ podobně jako dříve, tedy postupně krok za krokem, stupeň za stupněm, až k získání finálního návrhu, který vyhovuje zadání. Při návrhu se navíc musí určit umístění stupňů v tělesech. V samotném uživatelském prostředí je ale obrovský rozdíl. Využívá se zde hlavní řídící prvek – strom.

24 / 87


TRZ-2011-01

6.1.1 Přehled záložky „Návrh RTK“

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Nastavení názvu režimu + poznámky Nastavení Kompresor/Exhaustor Prvky pro ovládání výpočtu („Vykreslovat grafy“, „Výpočet“) Strom Tabulka vlastností jednoho prvku stromu Pracovní výpis Grafy

1 2 3

4 6

7

5

Obr. 6.2

Záložka „Návrh RTK“

25 / 87


TRZ-2011-01

6.1.2 Pracovní režimy stroje Celý návrh je možné provádět paralelně pro více pracovních režimů stroje. Režimy se definují v kontextovém menu hlavičky existujícího režimu. Nový pracovní režim vzniká jako kopie svého původce. Režim je možné pojmenovat a zapsat k němu poznámku. Mezi jednotlivými režimy jsou převzaty napevno konstrukční vlastnosti a změna jedné této vlastnosti se projeví ve všech režimech. Pracovně se tomuto říkalo také „vlastnost železa“. Prvky, které jsou mezi režimy přebírány, jsou v dialozích zvýrazněné nebo podbarvené žlutě. Veličiny jako otáčky, nastavení úhlů NL, DL, sací tlak, teplota, atp. mohou být naopak pro různé pracovní režimy různé.

Obr. 6.3

Pracovní režimy stroje

26 / 87


TRZ-2011-01

6.1.3 Strom návrhu kompresoru Strom se ovládá pomocí kontextového menu, nebo klávesových zkratek. Ty jsou v menu zobrazeny. Při návrhu stroje je v něm možno přidat, editovat a vymazat prvky stromu (kompresoru). Základními prvky jsou: a. b. c. d. e. f. g.

Sání Těleso Stupeň Mezichladič Přisávání Odběr Výtlak

Řazení prvku za sebou, respektive logika řazení, je omezována algoritmem programu tak, aby nebylo možné zadat nesmyslný stroj. Toto je potřeba hlídat při vkládání a mazaní prvků. Nelze například vložit přisávání za poslední stupeň. Nejprve se musí vložit poslední stupeň a před něj předřadit přisávání. Potom by mělo následovat definování přisávání a pak posledního stupně. Obdobný postup je nutný pro výmaz přisávání. Nelze vymazat poslední stupeň, pokud je před ním umístěno přisávání. Program si stále hlídá konzistenci stromu. Vložení nového tělesa do něj automaticky vloží jeden stupeň. Prvky Mezichladič, Přisávání, Odběr a Výtlak je možné vložit mezi dva stupně v tělese, nebo mezi vlastní tělesa. Nelze vymazat poslední těleso, pokud je před ním jeden z výše uvedených prvků. Nejvyšší prvek stromu odkazuje na nastavení projektu. Pro základní návrh stroje je potřeba definovat alespoň prvky Sání a Stupeň, pro ostatní může zůstat výchozí nastavení.

Vlastnosti prvků stromu, které se nemění přes pracovní režimy a uživatel je může změnit, jsou v uživatelském prostředí označeny žlutě nebo žlutým pozadím. Fialovou barvou jsou zobrazeny informativní hodnoty. Oranžovou barvou jsou zobrazeny poznámky pro zadání uživatelem.

27 / 87


TRZ-2011-01

6.1.4 Prvek stromu – Sání V prvku je možno definovat: a. Směs plynů: v „comboboxu“ se pro informaci zobrazuje také molekulová hmotnost suché směsi b. Sací tlak c. Sací teplota d. Vlhkost směsi: vlhkost je možné přebrat ze zadání směsi (ze složky směsi nebo ze zadané vlhkosti), nebo nadefinovat při parametrech v sání, nebo definovat jinak e. Protékající množství plynu: je k dispozici celá škála jednotek a pro informaci se zobrazují vybrané přepočty zadaného množství f. Sací filtr a jeho tlakové ztráty

Obr. 6.4

Prvek stromu – Sání

28 / 87


TRZ-2011-01

6.1.5 Prvek stromu – Těleso V prvku je možno definovat: a. Tlakové ztráty potrubí. b. Tlaková ztráta sacího hrdla tělesa. c. Typ tělesa normální/dvouproudé: volba dvouproudého tělesa má vliv na celý strom, kdy se v něm zobrazí zrcadlově všechny prvky v tělese a simulují tak zobrazení dvouproudého uspořádání. Zrcadlové prvky nejsou aktivní pro editaci a jejich písmo je odlišeno kurzivou. d. Další ztráty nebo výkon přenášený tělesem: nyní deaktivováno. e. Započítání ztráty třecími (olejovými) ucpávkami. f. Ložiska – typy a průměry: automatický návrh průměrů ložisek je možný v příkazu kontextového menu stromu. g. Zapojení a vlastnosti vyrovnávacího pístu v tělese: pro dvouproudé těleso možnost nastavení vyrovnávacího pístu zaniká, nemá vyrovnávací píst.

Obr. 6.5

Prvek stromu - Těleso

29 / 87


TRZ-2011-01

6.1.6 Prvek stromu – Stupeň V prvku je možno definovat: a. Provedení oběžného kola nýtované / svařované (má vliv na výpočet součinitele kontrakce), uzavřené / otevřené (má vliv na výpočet MDOOR a vyrobitelnost kola). b. Vnější průměr D2: je možné zadat typovou hodnotu výběrem ze seznamu, nebo netypovou hodnotu zápisem. c. Skupina „Otáčky“: otáčky jsou vlastností nejen stupně, ale celého tělesa. V programu však nebyly přiděleny k tělesu a je možné je zadat u každého stupně znovu. Jejich změna se ale projeví v celém tělese! Zadání bylo navíc rozšířeno o možnost přímého zadání obvodové rychlosti a srovnávacího Machova čísla. Zbylé dvě veličiny se pak vždy dopočítají. Každá z těchto tří veličin se dá navíc „Použít při přepočtu po změně průměru“ a zůstane konstantní. Toto je opět velice silný nástroj. Skýtá ale jedno úskalí. Pokud necháme aktivní např. použití konstantní obvodové rychlosti a měníme průměr kola v druhém stupni v tělese, přepočítávají se tím otáčky, ale změna otáček se po potvrzení dialogu projeví v celém tělese, tedy i u prvního stupně! Aby tomu nedocházelo nedopatřením, je hodnota přepínače „Použít při přepočtu po změně průměru“ u prvního stupně ukládána do registru Windows, u dalšího stupně je nastavena vždy na konstantní otáčky. Dále se může přihodit, že se při změně otáček dopočítá příliš vysoké srovnávací Machovo číslo. V tomto případě nemusí konvergovat výpočet jádra a na první pohled není patrné, kde je chyba. Pro změnu otáček lze využít i umístěný posuvník. d. Vstup do kola: výběr filtruje zobrazené typy stupňů podle jejich vstupů na axiální vstup, nebo radiální vstup do kola. e. Termodynamický typ stupně: možnost „Detailní výběr“ popisuje detailní vlastnosti všech stupňů dle směrnice. V zobrazené tabulce se dá přímo vybrat a potvrdit vybraný stupeň. f. Konstrukční podtyp: výběr není nutný pro termodynamický výpočet. g. Úhel natočení naváděcích lopatek (NL): volba je aktivní, pokud jsou k dispozici TD podklady. h. Úhel natočení difuzorových lopatek (DL): volba je aktivní, pokud jsou k dispozici TD podklady. i. Výstupní šířka oběžného kola: zadání je možné více způsoby – teoretickou šířkou kola a skutečnou šířkou kola. Program navíc zobrazuje vypočtené minimální hodnoty, maximální hodnoty a návrhovou hodnotu. Lze nastavit krok pro skutečnou šířku nebo povolit překročení mezí. Pokud program navrhne šířku mimo meze, které jsou určeny TD podklady, zobrazí se hodnota šířky červeně. j. Korekce bezrozměrných součinitelů. k. Vyrobitelnost oběžných kol: podle nadefinovaných podmínek a podkladů umístěných v knihovně materiálů se pro daný materiál kola, typu kola 2D/3D, D2 a L2sk vyhodnocuje, zda je dané kolo možné vyrobit. Omezení se týkají pouze uzavřených kol z hlediska přichycení krycího kotouče. Pro otevřené kola omezení nejsou. Omezení vycházejí ze zde uvedené směrnice. Výpis vyrobitelnosti kol je uveden v části programu „Konstrukční podklady“. l. MDOOR: tato část dialogu obsahuje pevnostní výpočet kola. Tomu musí předcházet volba materiálu kola z knihovny materiálů. Na základě výběru uživatelem (k dispozici je i filtr podle použitelnosti v daném prostředí plynů) se přiřadí mez kluzu materiálu a provede výpočet MDOOR. Mez kluzu může uživatel změnit i ručně. Výsledkem pevnostního

30 / 87


TRZ-2011-01

výpočtu je určení minimální meze kluzu v MPa pro zadané provozní otáčky a určení maximálních provozních otáček pro zadanou mez kluzu. Výsledek a výpis výpočtu se stanovením závěru Vyhovuje/Nevyhovuje je umístěn v části programu „Konstrukční podklady“. Výpočet MDOOR je totožný jako u samostatně spustitelného programu. Jednotlivé vstupní hodnoty ale přebírá přímo z ostatních částí programu a uživatel je nemusí ručně vyplňovat. Na výpočet MDOOR má v jiných částech programu vliv: i. Nastavení projektu: typ pohonu (vliv na roztáčecí rychlosti a koeficient k, volba koeficientů f1, f2 (defaultně f1 a f2 vypnuty) ii. Správa programu – Nastavení programu: nastavení koeficientu f3 (defaultně zapnuto) Pro lepší pochopení výpočtu MDOOR se doporučuje nastudovat příslušnou směrnici, podle které je algoritmus postaven. Program nyní umožňuje výpočet pouze ocelového materiálu, uzavřeného typu kola. Pro jiný materiál (titanová slitina) a otevřené kolo (bez krycího kotouče) jsou výsledky přepočítávány podle zvláštní směrnice.

Obr. 6.6

Knihovna materiálů oběžného kola

31 / 87


Obr. 6.7

TRZ-2011-01

Prvek stromu - Stupeň

Aby mohlo být učeno srovnávací Machovo číslo ve stupni a navrhnuty šířky oběžných kol, je nutné znát stav plynů na vstupu do stupně. Program toto řeší tak, že si fiktivně napočítá stroj až k danému stupni a dostane se na požadovaný vstupní stav. Výpočet probíhá na návrhové množství, definované v sání. Pokud ale v předchozí části stroje nedojde ke správnému výpočtu (např. neprojde množství v sání nebo není stroj správně nadefinován), nedokáže program určit vstupní údaje následujících stupňů a v poli pro Machovo číslo se vypíše „Není číslo“, což upozorňuje na nedefinovanou hodnotu. Tyto případy nastávají také v případě razantních zásahů ve stromu a vlastnostech jednotlivých prvků a bez použití postupných výpočtů. Obdobným způsobem se určuje teplota t = (T1 + T2)/2 pro výpočet součinitele f3 při výpočtu MDOOR. Při změně šířky kola lze pozorovat vliv na její hodnotu. Konečná hodnota teploty t (vlivem změny T2 v termodynamickém výpisu, t = f(T1,T2)) se bude od hodnoty v dialogu stupeň nepatrně lišit. Důvodem je virtuální ukončení kompresoru v tomto stupni v dialogu a tudíž nepatrně jiné TD poměry.

32 / 87


TRZ-2011-01

Pro řešení případných problémů (program nespočítá Machovo číslo ve stupni, nekonverguje řešení, ač by mělo) se doporučuje zkusit následující opatření: a. uložit projekt, ukončit program, znovu vše spustit a načíst b. vrátit se k poslednímu stupni, kde je Machovo číslo určeno. Za tímto stupněm je většinou příčina problémů c. pasivovat problémovou část stromu a znovu ji postupně aktivovat krok za krokem d. vymazat problémovou část stromu a znovu ji navrhnout postupně krok za krokem e. zadat ručně šířku oběžného kola, pokud jej program nechce navrhnout f. kontaktovat správce programu Byl také pozorován problém se správným určením šířek kol v TK s přisáváním, zejména u úzkých stupňů v oblastí jeho mezní šířky (ať už maximální, nebo minimální L2sk). Dialog Stupeň pracuje s teoretickým hmotnostním množstvím, které stupněm protéká. Jádro tuto hodnotu počítá přesněji s ohledem na průtok vyrovnávacím pístem. Je tedy možné, že dialog Stupeň navrhne šířku, která ale následným výpočtem stroje neprojde. Potom se doporučuje šířku upravit ručně směrem od mezní hranice.

6.1.7 Prvek stromu – Mezichladič V prvku je možno definovat: a. Tlakovou ztrátu mezichladiče b. Teplotu za chladičem

Obr. 6.8

Prvek stromu - Mezichladič

33 / 87


TRZ-2011-01

6.1.8 Prvek stromu – Přisávání V prvku je možno definovat: a. Směs pro další sekci: v comboboxu se pro informaci zobrazuje také molekulová hmotnost suché směsi. Pokud je složení přisávané směsi totožné s nasávaným, je nutné vybrat „Stejná směs jako v předchozím úseku směsi“. Pokud není, může uživatel zvolit, zda je vybraná směs přisávaná, nebo vzniklá smíšením v přisávání. b. Parametry v přísávání: uživatel zadá tlak a teplotu přisávané směsi. Pro plyn definovaný jedinou složkou, která je navíc obsažena v tabulce mezních křivek, se aktivuje možnost zadání přehřátí v přisávání. V opačném případě je prvek neaktivní. c. Vlhkost směsi: vlhkost je možné přebrat ze zadání směsi (ze složky směsi nebo ze zadané vlhkosti), nebo nadefinovat při parametrech v sání, nebo definovat jinak. d. Přisávané množství: uživatel si může zvolit, zda zadá přímo přisávané množství, nebo množství po přisátí. Je opět k dispozici celá škála jednotek a pro informaci se zobrazují vybrané přepočty zadaného množství.

Obr. 6.9

Prvek stromu - Přisávání

34 / 87


TRZ-2011-01

Původní program P5Z neumožňoval jinou definici přisávání než zadáním směsi, která vznikne po smíšení. Navíc bylo přisávání obtížně definovatelné ve vstupním souboru a uživatel si nebyl jistý, zda nastavil vstupy správně. Nyní je uživatelské prostředí mnohem příjemnější a program dokáže sám přepočítat smíšení směsí a dosadit výsledek do jádra. Výpočet probíhá tak, že se provede smíšení suchých směsí a zvláště se vypočte smíšení vlhkostí, pokud jsou zadány.

Tato část programu (přisávání) byla při vývoji nejobtížnější na testování a doporučuje se dbát zvýšené opatrnosti při využívání zadání přisávané směsi, vlhkosti a nestandardních jednotek množství. Pro minimalizaci rizika, nebo hledání řešení případného problému, se doporučuje: a. zadat směs vzniklou po přisátí b. s tím související případnou vlhkost vzniklou po přisátí c. jednotky množství v kg/h

6.1.9 Prvek stromu – Odběr V prvku je možno definovat: a. Způsob zadání: zda se jedná o odebírané množství z protékajícího, nebo o množství, které zůstane po odběru b. Množství: je zobrazen i přepočet na vybrané stavy

Obr. 6.10 Prvek stromu - Odběr

35 / 87


TRZ-2011-01

Prvek neumožňuje změnu složení směsi po odběru. Tuto alternativu lze provést za pomocí prvku Přisávání a zadání nižšího množství po přisátí než bylo v předchozím úseku směsi.

6.1.10 Prvek stromu – Výtlak V prvku je možno definovat: a. Tlak na výtlaku: zadání není nutné pro výpočet stroje. Je ale nutné pro možnost přepočtu charakteristiky do garantovaného bodu. Zadaná hodnota se také zobrazuje jako horizontála v grafu pro zobrazení tlaku p6. b. Množství na výtlaku: zadání hodnoty je deaktivováno. Při vývoji programu byla myšlenka, že se bude dát zobrazovat dopravované výtlačné množství pro stroje s přisáváním, nebo odběrem. Od toho bylo ale nakonec upuštěno. Nepředpokládá se ani dokončení prací v tomto směru.

Obr. 6.11 Prvek stromu - Výtlak

6.1.11 Úskalí práce se stromem návrhu Systém práce se stromem skýtá obrovskou volnost, kdy můžeme změnit celou stavbu stroje a až poté provést jeho výpočet. Zde je potřeba upozornit, že zásadní nebo nevhodné zásahy bez postupných přepočtů mohou způsobit nekonvergenci jádra, návrhu stroje, nebo dílčího výpočtu. Stále se doporučuje dělat návrh postupně krok za krokem.

36 / 87


TRZ-2011-01

6.1.12 Další příkazy ve stromu návrhu Strom se dále využívá pro spuštění dalších příkazů: a. Kontrola vstupů pro výpočet (kontrola ZCH): je částečně pozůstatek z programu P5Z, jehož vstupní soubor se označoval jako *.ZCH (zadání charakteristiky). Kontrola spouští algoritmus, který kontroluje vstupní údaje do jádra výpočtu. Příkaz je možné využít, pokud výpočet z nějakého důvodu kolabuje nebo nedává očekávané výsledky. b. Přepočet charakteristiky do garantovaného bodu pomocí otáček: příkaz aktivuje iterační cyklus na hledaný výtlačný tlak. Zobrazená tabulka ukazuje průběh iterací. Cyklus má své meze a může se stát, že ani po zadání koeficientu přenásobení otáček jeho krajní polohou nedosáhneme požadovaného výtlačného tlaku (nejčastěji pro velké snižování otáček). V tomto případě poslední iterační krok zčervená. Přesto je iterace splnitelná a doporučuji změnu otáček provádět postupně a nejprve je ručně změnit v očekávaném směru. Je potřeba také dávat pozor, zda je iterace na výtlačný tlak vůbec splnitelná. V opačném případě se objeví varovná hláška. Příkaz se dá také s výhodou využít pro změnu otáček celého kompresoru pomocí jednoho společného koeficientu a nemusí se měnit ručně otáčky v jednotlivých tělesech. c. Přepočet charakteristiky do garantovaného bodu pomocí tlaku: zde platí stejné vlastnosti jako pro přepočet pomocí otáček. d. Návrh průměrů ložisek: při vytváření programu se nepodařilo zahrnout automatické určení průměrů ložisek do termodynamického výpočtu tak, aby probíhal kontinuálně s návrhem. Celý program by to značně zbrzdilo, neboť se ložisko počítá pro největší příkon přes celou charakteristiku a všechny režimy. Příkaz návrhu ložisek si uživatel volá ručně podle aktuální potřeby, nebo až na konci celého TD návrhu. Nesmí na něj ovšem nikdy zapomenout, jinak nebude mít v návrhu zahrnuty mechanické ztráty. Průměry ložisek se dají také ručně zadat jako vlastnost prvku stromu „Těleso“. Pokud uživatel na konci návrhu provede výpis konstrukčních podkladů (viz další kapitoly), provede se test výpočtů ložisek automaticky a nemůže se stát, že by na výpočet ložisek uživatel opomněl. Pro vícetělesový stroj se ložiska počítají přesně až v konstrukčních podkladech, neboť se zde zohledňuje konstrukční uspořádání soustrojí a hmotnost rotoru (tzn. měrný tlak v ložisku). Ložiska, navrhnuté v konstrukčních podkladech, vyjdou vždy větší (tzn. větší mechanické ztráty) než ložiska navrhnuté příkazem ve stromu návrhu. e. Pasivní a aktivní režim prvku ve stromu: těmito příkazy lze deaktivovat/aktivovat prvky ve stromu, aniž by se musely mazat. Výpočet s nimi nadále nepočítá, jako by neexistovaly. f. Dočasný příkaz: Ulož soubor pro konstrukci FortranBod v knihovně KNRTK: příkaz uloží vstupy výpočetního jádra do *.txt souboru. Textový soubor lze otevřít v dočasném uživatelském prostředí KNRTK, které je přímo propojené na výpočetní jádro. Prostředí umožňuje zadat nebo změnit všechny parametry tak, jako původní P5Z a je možno provést výpočet do neformátovaných textových výstupů. Prostředí bylo vyvinuto pro testování přepisu jádra z Fortranu do C#. Běžný uživatel nebude potřebovat KNRTK využít.

37 / 87


Obr. 6.12 Strom návrhu – kontextové menu a jeho obsah

38 / 87

TRZ-2011-01


TRZ-2011-01

6.1.13 Pracovní grafy Grafy na záložce „Návrh RTK“ jsou nazývány jako pracovní a neslouží pro předání zákazníkovi. Uživatel si může vypnout jejich vykreslování. Tento příkaz byl vytvořen proto, kdyby vykreslování příliš zpomalovalo běh programu. Tento jev už ale nebyl v stávající verzi programu pozorován u žádného uživatele. První dva pracovní grafy zobrazují vždy po dvou veličinách v daném stupni kompresoru. Třetí graf zobrazuje jednu veličinu přes všechny stupně ve stroji. Čtvrtý graf zobrazuje průběh komprese od sání do výtlaku. Pro všechny grafy je možné změnit veličinu osy x, pro první tři grafy je možné změnit veličinu osy y. Změna se provádí pomocí ikony v hlavním panelu nástrojů „Nastavení grafů“.

Obr. 6.13 Ikona pro nastavení grafů

Pracovní grafy také zobrazují čárkovaně historii z naposledy proběhnutého výpočtu. Historii je možné smazat pomocí příslušné ikony v hlavním panelu nástrojů „Výmaz historie grafů“.

Obr. 6.14 Ikona pro výmaz historie grafů V horním panelu je dále možnost určení stupně, ze kterého se vykreslují veličiny. Při přidání dalšího stupně se grafy samy přepnou na zobrazení hodnot posledního stupně. Pokud uživatel vybere vykreslení jiného stupně než posledního a přidá do návrhu nový stupeň, grafy se na poslední stupeň nepřepnou. Svislá čára v každém grafu zobrazuje návrhové množství zadané v prvku sání. Pokud zadané množství neprojde výpočtem, přesune se svislice do 0. V tomto případě také nebude správně fungovat určení šířky kola v prvku stromu Stupeň.

Zde je důležité si uvědomit, že na pozadí programu se vždy provádí výpočet na návrhový bod a celou charakteristiku. Oba typy výsledků se zobrazují v pracovních grafech. Výpočet návrhového bodu je navíc důležitý pro některé prvky ve stromu, které potřebují znát termodynamické parametry, aby např. přepočetly stav plynu, vlhkosti, nebo nabídly vhodnou výstupní šířku oběžného kola.

39 / 87


TRZ-2011-01

6.1.14 Pracovní výpisy Pracovní výpisy na záložce „Návrh RTK“ zobrazují přímo v programu číselné výsledky výpočtu stroje. Nastavení výpisu, a tedy také výpočtu, se provádí v hlavním panelu nástrojů.

Obr. 6.15 Nastavení pracovních výpisů

Uživatel má přímou možnost vybrat výpočet a zobrazení:

a. Celá charakteristika: rozšířený – výpočet pro 9 bodů charakteristiky od maxima do pumpáže. Zobrazí se výsledky pro stupně, sekce, tělesa a charakteristika stroje. b. Celá charakteristika: zúžený – výpočet pro 9 bodů charakteristiky od maxima do pumpáže. Zobrazí se jen charakteristika stroje. c. Jiný: rozšířený – výpočet pro volitelné množství bodů charakteristiky (1-20), volitelné maximální množství na charakteristice, volitelný krok množství po charakteristice. Zobrazí se výsledky pro stupně, sekce, tělesa a charakteristika stroje. d. Jiný: zúžený – výpočet pro volitelné množství bodů charakteristiky (1-20), volitelné maximální množství na charakteristice, volitelný krok množství po charakteristice. Zobrazí se jen charakteristika stroje. Volba výpisu „Jiný…“ aktivuje ikonu v hlavním panelu nástrojů „Jiný výpis – nastavení“, kde je možno měnit nastavení výpisu. Pro ostatní výpisy je ikona neaktivní.

Obr. 6.16 Ikona pro nastavení jiného výpisu

e. Návrhový bod: rozšířený – výpočet pro 1 bod charakteristiky. Zobrazí se výsledky pro stupně, sekce, tělesa a charakteristika stroje f. Návrhový bod: zúžený – výpočet pro 1 bod charakteristiky. Zobrazí se jen charakteristika stroje

40 / 87


TRZ-2011-01

Pro všechny výpisy lze dále zvolit, zda v nich má být zobrazen vstupní formulář jádra výpočtu. Ten byl převzat a zformátován do známého tvaru ze *.zch souboru, což je vstupní soubor programu P5Z. Byly do něj navíc přidány jednotky a naopak ubrány veličiny, které dnes v jádru nemají smysl. Nastavení (zda zobrazit vstupní formulář, či nikoliv) probíhá v ikoně „Jiný výpis – nastavení“ a má vliv na všechny typy výpisů. Pro zpřístupnění ikony musí být alespoň dočasně přepnuto na typ výpisu „Jiný…“.

Obr. 6.17 Dialog pro nastavení pracovního výpisu

Zde je důležité si uvědomit, že na pozadí programu se vždy provádí výpočet na návrhový bod a celou charakteristiku. Oba typy výsledků se zobrazují v pracovních grafech. Výpočet návrhového bodu je navíc důležitý pro některé prvky ve stromu, které potřebují znát termodynamické parametry, aby např. přepočetly stav plynu, vlhkosti, nebo nabídly vhodnou výstupní šířku oběžného kola. Pokud výpočet stupně v bodu charakteristiky nekonverguje, zobrazí se ve výpisu univerzální hlášení „cmu mimo rozsah“. Pojem byl převzat z P5Z a nebyl nijak upravován, i když by to bylo určitě užitečné. Po prvním spuštění programu a prvním proběhnutí výpočtu si výpisy nastavují šířky sloupců podle velikosti znaků v jednotlivých buňkách tak, aby byly šířky co nejmenší. Proto lze napoprvé pozorovat problikávání výpisu a delší vykreslovací čas. Pro každý další opakovaný výpis se toto již neděje a výpis si šířky pamatuje z předchozího výpočtu.

Obr. 6.18 Ikona pro přepočet šířek sloupců výpisu

Pokud by nastal případ, kdyby se hodnota v buňkách stala nečitelná, lze využít vytvořený příkaz „Přepočet šířek sloupců výpisu“ a šířky sloupců by se znovu přepočetly podle aktuální potřeby. Příkaz je umístěn jako ikona v hlavním panelu nástrojů.

41 / 87


6.2 Záložka – Regulace RTK 6.2.1 Přehled záložky „Regulace RTK“ 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Určení zdrojového pracovního režimu Generování NV charakteristik Nastavení Kompresor/Exhaustor Nastavení výpisu regulace Seznam charakteristik Nastavení grafů regulace Seznam uživatelských bodů Seznam uživatelských horizontál a vertikál Grafy regulace

1 2

3

4

5 9

6

7

8

Obr. 6.19 Záložka „Regulace“

42 / 87

TRZ-2011-01


TRZ-2011-01

Záložka „Regulace RTK“ slouží pro regulaci soustrojí. Každá regulace musí vycházet ze svého návrhového pracovního režimu, který se zde vybírá. Není možné regulovat mezi režimy, i když do budoucna nelze vyloučit změnu koncepce tak, aby mohla být provedena regulace jinak. Uplatnění by toto našlo např. pro zobrazení charakteristik pro různé složení plynů v sání. Také regulace RTK může mít další režimy regulace, obdobně jako návrh. Založení nové regulace se provede v kontextovém menu na hlavičce záložky regulace. Opět i zde nová regulace vznikne jako kopie svého původce. Hlavička záložky režimu regulace přebírá jméno podle vybraného pracovního režimu, obdobně se přebírá i text poznámky. Hodnoty se zde nedají změnit. Jednotlivé záložky regulace lze myší přetáhnout mezi sebou. Doporučuje se ale po přetažení znovu vygenerovat konstrukční podklady (zejména vstupy otáček pro NRK soubor), aby byly správně přiřazeny hodnoty ke správným číslům režimů regulace.

6.2.2 Seznam charakteristik V tabulce „Charakteristiky“ je vždy alespoň jedna charakteristika, která se nedá vymazat. Funguje zde kontextové menu, které umožňuje spustit tyto příkazy: a. Nový záznam, Úprava záznamu, Výmaz záznamu: přidá, edituje, nebo vymaže charakteristiku. Nová charakteristika může převzít nastavení výchozí charakteristiky. U každé křivky lze nastavit: i. Název křivky: v grafu regulace se promítne do legendy datové řady. ii. Hodnotu sacího tlaku nebo koeficient sacího tlaku: koeficient se vztahuje vůči referenční hodnotě „1“ z návrhového režimu. iii. Hodnotu otáček pro každé těleso nebo koeficient otáček: koeficient se vztahuje vůči referenční hodnotě „1“ z návrhového režimu. Pokud bude zatrhnuta volba „Dodržovat poměry mezi otáčkami“, povede změna otáček v jednom tělese k poměrnému přepočtu otáček i v dalších tělesech. iv. Úhel nastavení naváděcích a difuzorových lopatek (pokud jsou pro některý stupeň k dispozici podklady). v. Tlačítka kn a ks: po zadání hodnoty tlaku spouští iterační cyklus, kdy se hledá koeficient kn nebo ks tak, aby se zadaný tlak shodoval s tlakem na pumpáži. Cyklus nekonverguje, pokud neexistuje řešení. b. Pracovní výpis: zobrazí pro danou charakteristiku pracovní výpis. c. RTF výpis aktuální charakteristiky: uloží výpis charakteristiky do formátovaného souboru. d. RTF výpis všech charakteristik: uloží výpis všech charakteristik v daném režimu regulace do formátovaného souboru. Charakteristiky lze mezi sebou prohodit (změnit jejich pořadí v tabulce) pomocí šipek, umístěných napravo od tabulky.

43 / 87


TRZ-2011-01

6.2.3 Nastavení výpočtu regulace V záložce regulace lze nastavit výpočet pro kompresorovou charakteristiku nebo exhaustorovou, nebo zda má být vypočítána a vykreslena celá charakteristika, nebo „jiná“. Volba charakteristiky „jiná“ aktivuje ikonu pro nastavení výpočtu pro volitelný počet bodů charakteristiky (1-20), volitelné maximální množství na charakteristice, volitelný krok množství po charakteristice.

Obr. 6.20 Nastavení výpočtu regulace

Obr. 6.21 Ikona pro nastavení výpočtu v záložce regulace

Nelze zde přímo zvolit, zda má být textový výpis rozšířený nebo zúžený. Nastavení se ale přebírá z nastaveného pracovního výpisu v záložce „Návrh RTK“.

44 / 87


TRZ-2011-01

6.2.4 Grafy regulace V každém režimu regulace jsou umístěny celkem čtyři grafy s číslováním:

Graf 1

Graf 3

Graf 2

Graf 4

Obr. 6.22 Číslování grafů regulace

V levém panelu uživatelského prostředí lze grafy nastavit podle aktuální potřeby: b. c. d. e.

Vykreslování hodnot pro vybraný stupeň. Nastavení veličiny a jednotky osy X (společná pro všechny grafy). Nastavení veličiny a jednotky osy Y (pro jednotlivé grafy). Nastavení konkrétního grafu regulace: i. Automatické nastavení měřítek os. ii. Ruční nastavení měřítek os a zadání hodnot minima a maxima na osách. iii. Zobrazení spojnice pumpážní hranice. iv. Zobrazení spojnice hranice zahlcení. v. Zobrazení garantovaného množství v sání: hodnota se přebírá z prvku Sání z návrhového režimu, který je zdrojový pro daný režim regulace. vi. Zobrazení garantovaného množství na výtlaku: hodnota se přebírá z prvku Výtlak z návrhového režimu, který je zdrojový pro daný režim regulace. Příkaz je nyní vždy neaktivní, viz popis prvku stromu Výtlak. f. Přidání uživatelského bodu: tabulka umožňuje přidat, editovat, kopírovat, nebo vymazat bod v grafu regulace. Ovládání tabulky je pomocí kontextového menu. Vlastností každého bodu je jeho popis, který může být automaticky generován podle typu a jednotky veličiny

45 / 87


TRZ-2011-01

osy Y v příslušném grafu regulace a hodnoty osy Y, která zadaný uživatelský bod definuje. Při ruční úpravě popisu bodu reaguje program na popis jednotek uvnitř řetězce znaků, např. [MPa]. Při generování NV grafu pak podle zadaného jazyku výstupu hledá ve slovníku překlad pro tuto jednotku. Je ale bezpodmínečně nutné, aby byla jednotka napsána v hranatých závorkách a bez mezer. Slovník obsahuje překlady všech jednotek použitých v programu. g. Přidání horizontály nebo vertikály: tabulka umožňuje přidat, editovat, kopírovat, nebo vymazat horizontální nebo vertikální přímku v grafu regulace. Ovládání tabulky je pomocí kontextového menu. Vlastností každé přímky je její popis, který může být automaticky generován podle typu a jednotky veličiny osy X nebo Y v příslušném grafu regulace a hodnoty osy X nebo Y, která zadanou uživatelskou vertikálu nebo horizontálu definuje. Při ruční úpravě popisu bodu reaguje program na popis jednotek uvnitř řetězce znaků, např. [MPa]. Při generování NV grafu pak podle zadaného jazyku výstupu hledá ve slovníku překlad pro tuto jednotku. Je ale bezpodmínečně nutné, aby byla jednotka napsána v hranatých závorkách a bez mezer. Slovník obsahuje překlady všech jednotek použitých v programu. 6.2.5 NV grafy NV jsou grafy regulace generované do předdefinovaného formuláře *.XLS a jsou často součástí technické části přílohy nabídky. Jsou určeny zákazníkovi. Pro nastavení NV grafů slouží tlačítka v levé části panelu. Tlačítko s výchozím názvem NVxxxx využívá grafy číslo 1 a 2, tlačítko NVyyyy grafy číslo 3 a 4. Tlačítka otevřou zvláštní formulář, který obsahuje všechny hlavičkové údaje přecházející do generovaného souboru. Uživatel je může vyplnit, aniž by následně provedl vlastní generování souboru. Tlačítko pak přejímá svůj název z označení NV charakteristiky. Všechny hodnoty, kromě čísla NV, jsou provázány s nastavením projektu a změna v jednom místě se projeví i v tom druhém.

Obr. 6.23 Nastavení pro generování NV souboru

46 / 87


TRZ-2011-01

6.2.6 Šablona pro NV grafy Vlastní generování se provádí do předpřipravené šablony s názvem NV.XLS. Šablona má tři listy: a. Zdrojove_data: list obsahuje všechny číselné hodnoty, názvy os a jednotek. b. NV_Automaticky: list obsahuje NV formulář, graf je vložen jako bitmapa z uživatelského prostředí. Vykreslování tohoto listu se aktivuje / deaktivuje v hlavním menu Správa programu – Nastavení programu. Nastavení se ukládá do registru Windows. Tento list vznikl v době, kdy nebylo zřejmé, jaké možnosti bude možné v tabulkovém procesoru využít. Postupně byly všechny požadavky splněny na třetím listu NV_Excel, a proto se doporučuje list NV_Automaticky nevykreslovat. Vznikla by zbytečná duplicita charakteristik c. NV_Excel: list obsahuje NV formulář, graf je vytvořen v MS Excel a čerpá hodnoty z prvního listu.

Šablona má tyto omezení: a. b. c. d. e.

Maximálně 20 bodů charakteristiky v jednom grafu Maximálně 10 charakteristik v jednom grafu v jednom grafu Maximálně 5 uživatelských bodů v jednom grafu Maximálně 5 horizontál v jednom grafu Maximálně 5 vertikál v jednom grafu

Při překročení limitu se přebývající entity nevykreslí, program při generování varovnou hláškou upozorní na překročení počtu entit.

Jednotky tlaků a teplot ve formuláři (stav na sání, normální stav) se řídí dle jednotek, které jsou zadány ve stromu návrhu v prvku sání příslušného režimu, ze kterého regulace vychází. Převod se provede automaticky.

Hlavičkové údaje formulářů se překládají dle slovníku, který je součástí celého programu. Lze v něm jednoduše aktualizovat překlady, pokud by současná terminologie nevyhovovala. Rovněž se překládají popisky bodů, horizontál a vertikál. Program hledá řetězce znaků před první mezerou, přidá k němu identifikátor „_xls“, nebo řetězec v hranatých závorkách „[]”, a pokud nalezne odpovídající řetězec ve slovníku, přeloží jej. Například:

Psptk = 1000 [kW] přeloží do RJ jako

47 / 87

Pмуфт = 4850 [кВт]


TRZ-2011-01

Při tvorbě vzhledu formulářů se dále řešilo několik problémů. Prvním bylo umístění grafů tak, aby byly osy pod sebou. Ve verzi Office2010 je možné nastavit vlastnosti os y tak, aby byly pod sebou. Ve starší verzi to není možné. Konečná úprava je ruční a je na uživateli. Programově se tento jev neřešil. Druhým problémem byly chyby tisku na tiskárně. Pokud se z Excelu provede tisk do PDF a poté na tiskárně, nevytiskly se některé mřížky os, zejména ty čárkované. Byly proto provedeny testy a čáry mřížky zvoleny tak, aby se tisky i z PDF všechny, a aby byl zachován příjemný vzhled grafů. Pro změnu vzhledu generovaných NV grafů lze upravit šablonu NV.xls, která je součástí programu.

Při zadání příliš dlouhého názvu křivky regulace a generování NV charakteristik do Excelu se ve starší verzi Office než je verze 2010 objevovala chyba, kdy se tento text nevešel do připravené legendy. Řešením problému je zvětšení okna legendy u obou grafů v šabloně.

6.3 Výpisy hodnot do souboru Každý textový výpis (pracovní výpis) na obrazovce lze uložit do souboru. Uložení se provádí přes kontextové menu, tedy kliknutím pravým tlačítkem myši kdekoliv v pracovním výpisu. Po vybrání jména a umístění souboru se automaticky vygeneruje RTF soubor a spustí se dialogové okno pro další zpracování RTF.

48 / 87


TRZ-2011-01

6.4 Legenda výpisu výpočtu kompresoru 6.4.1 Vstupní formulář Popis vychází z programátorské dokumentace programu P5Z. Byl zde proveden souhrn a rozšíření o nově získané poznatky, které nebyly v programátorské dokumentaci P5Z zřejmé.

Ozn. / skupina Turbokompresor NUS

Jednotky

Popis

-

G2

-

INNP

-

Q2KN

-

Počet úseků směsi Způsob přisávání v TK: P – poměrné K – konstantně Typ řízení regulace v TK 1 – přenásobení otáček 2 – přenásobení tlaku Koeficient přenásobení otáček, nebo sacího / výtlačného tlaku (podle hodnoty INNP)

Úsek směsi CS

-

NSM PS TS

MPa K

GS FI PV NP

kg/h 1 MPa -

Přisávání / Odběr IP PS1

MPa

TS1 DTS1

K K

GS1

kg/h

Zadán v pořadí shodném se směrem proudu v TK. Pořadové číslo přisávání / odběru Tlak v přisávání Teplota v přisávání. Je-li TS1=0, vyhledá se teplota na mezní křivce (pokud je jen jedna složka ve směsi a tato je obsažena v tabulce mezních křivek LOGPT.txt – chladiva) Přehřátí v přisávání Přisávané/odebírané hmotnostní množství včetně vlhkosti: +GS1 – přisávání -GS1 – odběr

1 -

Směsi musí být uvedeny ve vzestupném pořadí podle označení CS. Na pořadí složek v rámci jedné směsi nezáleží. Složky opakované směsi (se stejným CS) se znovu nezapisují. Pořadové číslo směsi Pořadové číslo složky dané směsi Objemový podíl složky ve směsi Číslo složky v tabulce plynů Název plynu

Složení směsi CS IL Obj.p X2 PLYN

Zadán v pořadí shodném se směrem proudu v TK Pořadové číslo směsi Počet složek směsi. Musí být pro každou směs jen jednou. Pokud se CS opakuje, musí být NSM=0. Tlak na sání Teplota na sání Nasávané hmotnostní množství požadované, včetně obsažené vlhkosti (pro výpočet a vykreslení garantovaného bodu). Relativní vlhkost na sání směsi Požadovaný tlak na výtlaku Počet přisávání / odběrů v úseku směsi

49 / 87


TRZ-2011-01

VZ.

-

Vzorec plynu

NTEL

-

Počet těles v turbokompresoru

Těleso IT NSEK

-

MT1 N2

ot/min

KVP

-

ZVP

-

PVP

MPa

DPH NLOZ

- / MPa -

Sekce IC NSTS

-

CZS

-

Stupeň IN TYPST D2 Lth

mm %

KU A2 A3

-

ADL

°

ANL

°

Zadána v pořadí shodném se směrem proudu v TK Pořadové číslo stupně v těleso Termodynamický typ stupně Průměr oběžného kola Teoretická poměrná šířka kola Koeficient ucpávky krycího kotouče (funkce poměru D0/D2): KU=1 pro D0/D2=0,5 Korekce Chi = Chi + A2, interval (-0,05, 0,05) včetně Korekce Sig = Sig + A3, interval (-0,05, 0,05) včetně Úhel nastavení difuzorových lopatek: je od obvodového směru. Pro bezlopatkový difuzor ADL=0 Úhel nastavení naváděcích lopatek: je id meridiálního směru, plus ve smyslu rotace oběžného kola

NMM

-

Počet mezichladičů v TK. Odpovídá počtu všech písmen „M“ zadaných ve veličině CZS.

- / MPa K

Zadán v pořadí shodném se směrem proudu v TK DPCH<1E-6 – Součinitel tlakové ztráty chladiče DPCH>=1E-6 – Tlaková ztráta chladiče Teplota výstupního plynu z chladiče

Chladič DPCH TCH2

Zadáno v pořadí shodném se směrem proudu v TK. Pořadové číslo tělesa Počet sekcí v tělese Typ tělesa: 1 – normální (jednoproudé) 0,5 – dvouproudé Otáčky tělesa Konstanta vyrovnávacího pístu. Původně byla načtena z tabulky hodnot a je úměrná průměru posledního stupně. Nyní je nahrazena polynomem. Je uvažována pro 32 břitů VP, podle K-KSTK 3.3-056, 25.10.1963 Číslo sekce, do které je zapojen VP tělesa, počítáno od začátku TK. ZVP=0 – VP je zapojen mimo TK Protitlak VP PVP=0 – VP je zapojen do některé sekce DPH<1E-6 – Součinitel tlakové ztráty v hrdle DPH>=1E-6 – Tlaková ztráta v hrdle tělesa Počet ložisek v tělese Zadána v pořadí shodném se směrem proudu v TK Pořadové číslo sekce Počet stupňů v dané sekci Kód změn před sekcí: řetězec max. 5 znaků: M – mezichladič O – odběr P – přisávání R – roura V – zapojen vyrovnávací píst Z – změna úseku směsi Změny se provedou v pořadí, v jakém jsou zde zapsány, např. „RMV“.

50 / 87


TRZ-2011-01

Filtr / Klapka DPF NPP

- / MPa -

DPF<1E-6 – Součinitel tlakové ztráty chladiče DPF>=1E-6 – Tlaková ztráta chladiče Počet rour se započítanou tlakovou ztrátou

Potrubí DPP

-/MPa

Zadáno v pořadí shodném se směrem proudu v TK Tlaková ztráta roury

Ložiska a ucpávky IT -

TYPLZ DL RZT

mm kW

Těleso má jedno nebo dvě ložiska. Má-li dvě, je jedno radiální a druhé kombinované Pořadové číslo tělesa Typ ložiska: 1 – kombinované 2 – kombinované oboustranné 3 – kombinované axiální vně 4 – kombinované axiální uvnitř 5 – radiální Průměr ložiska Celková ztráta v třecích ucpávkách tělesa

51 / 87


TRZ-2011-01

6.4.2 Výsledky výpočtu Označení Tisk stupně Typ aNL aDL

Jednotky

Popis

-

kucp

-

D2 u2

mm m/s

TypLop

-

O.K.

-

l2sk lth lth% mí

mm mm % -

Termodynamický typ stupně úhel natočení naváděcích lopatek úhel natočení difuzorových lopatek Koeficient ucpávky krycího kotouče (funkce poměru D0/D2): KU=1 pro D0/D2=0,5 průměr oběžného kola obvodová rychlost oběžného kola Typ lopatek oběžného kola: - LFC: nýtované, čípkové, frézované - LFV: nýtované, frézované, vrtané - LSZ: svařované žlábkem - LSZ: svařované středem Typ oběžného kola s krycím kotoučem (uzavřené) nebo bez krycího kotouče (otevřené) Skutečná výstupní šířka kola Teoretický výstupní šířka kola Poměrná teoretická výstupní šířka kola Součinitel kontrakce šířky kola (lth/l2sk)

p1 T1 v1

MPa K m3/kg

Q1

m3/h

p2 T2 v2 Re1 p6 T6 v6 Mach Zr cp Kapa dT cmu chi sig

MPa K m3/kg MPa K m3/kg J/kg/K J/kg/K K/MPa -

Etai

-

GC

kg/h

Pi F Pí_st

kW -

tlak na vstupu do stupně teplota na vstupu do stupně měrný objem na vstupu do stupně objemové množství na vstupu do stupně. Odpovídá hmotnostnímu množství Gprc (průtok danou sekcí) a měrnému objemu na vstupu do stupně v1 tlak na výstupu z kola teplota na výstupu z kola měrný objem na výstupu z kola Reynoldsovo číslo na vstupu do stupně tlak na výstupu ze stupně teplota na výstupu ze stupně měrný objem na výstupu ze stupně srovnávací Machovo číslo součin kompresibility a plynové konstanty měrná tepelná kapacita při konstantním tlaku isoentropický exponent J. T. koeficient průtokový součinitel součinitel isoentropické výšky (tlakové číslo) příkonový součinitel (pozn. chi / sig = hydraulická účinnost) vnitřní isoentropická účinnost (včetně ventilačních a ucpávkových ztrát) Etai = GC * had / Pi hmotnostní průtok oběžným kolem, tedy včetně ucpávkových ztrát přes krycí kotouč a průtoku přes VP (pokud existuje) vnitřní příkon stupně poměrná vzdálenost od pumpáže stlačení stupně

52 / 87


TRZ-2011-01

Tisk sekce Gprc

kg/h

Pci

kW

Gwm

kg/h

Xvlh Hcis Hcp Ecis

kg/kgsp kJ/kg kJ/kg -

Ecp

-

Z Zr cp Kapa dT

J/kg/K J/kg/K K/MPa

hmotnostní průtok sekcí, tedy včetně průtoku přes VP (pokud existuje) vnitřní příkon hmotnostní množství vody vyloučené v mezichladiči v sání této sekce (tzn. pro první sekci se bavíme o vyloučení v sání stroje) měrná vlhkost v sání této sekce a v sekci samotné měrná isoentropická práce měrná polytropická práce vnitřní isoentropická účinnost vnitřní polytropická účinnost Gprc * hcp / Pci součinitel kompresibility (kompresibilitní faktor) součin kompresibility a plynové konstanty měrná tepelná kapacita při konstantním tlaku isoentropický exponent J. T. koeficient

Tisk tělesa GVp Pspt kVP n

kg/h kW 1/min

hmotnostní množství vyrovnávacím pístem spojkový příkon tělesa koeficient vlivu vyrovnávacího pístu tělesa na teplotu v sání otáčky tělesa

Tisk kompresoru GG

kg/h

QG

m3/h

QNG

m3/h

Psptk Pv Ps Tv PI Eis

kW MPa Mpa K -

Epol

-

Eit His Hpol Hit

kJ/kg kJ/kg kJ/kg

garantované hmotnostní množství vč. vlhkosti v poslední sekci Gprc - Gvp garantované objemové množství vztažené na podmínky v sání (PS1, TS1) vč. vlhkosti v poslední sekci. Při regulaci škrcením v sání se QG vztahuje před regulační klapku, nikoliv na stav sání v prvním stupni (klapka je myšlena jako součást soustrojí) garantované objemové množství při normálních podmínkách (GG bez vlhkosti v poslední sekci přepočtené na normální podmínky. Program nebere XFI z posl. sekce, ale trochu jinou vlhkost. Nebylo objeveno, proč tomu tak je) spojkový příkon kompresoru tlak na výtlaku (na výtlačném hrdle) tlak na sání teplota na výtlaku (na výtlačném hrdle) Stlačení celková isoentropická účinnost celková polytropická účinnost GG * Hpol / Psptk celková isotermická účinnost měrná isoentropická práce měrná polytropická práce měrná isotermická práce

53 / 87


TRZ-2011-01

7 VÝPOČET – NÁVRH RTK PŘEVODOVÝ Příkaz je dostupný v hlavním menu „Výpočty – Návrh RTK – převodový“ nebo jako ikona v panelu nástrojů.

Obr. 7.1

Ikona pro výpočet převodového TK

Výpočet probíhá naprosto stejně jako pro jednohřídelový kompresor. Uživatelské prostředí ale omezuje návrh tak, aby v jednom tělese mohl být pouze jeden stupeň, což odpovídá jednomu konci pastorku.

Jednotlivé stupně nemají mezi sebou svázané otáčky, resp. nerozlišují, které stupně jsou na stejném pastorku. Toto si musí hlídat uživatel sám.

V prvku Těleso je dispozici pouze jedno radiální ložisko. Ztráta třecími ucpávkami je oproti jednohřídelovému TK v tělese poloviční (je zde pouze jedna ucpávka). Není k dispozici nastavení zapojení vyrovnávacího pístu.

54 / 87


TRZ-2011-01

8 KONSTRUKČNÍ PODKLADY Tvorba konstrukčních podkladů musí probíhat až po vlastním termodynamickém návrhu stroje. Program z těchto hodnot čerpá, a pokud by byly změněny, mělo by to zásadní vliv na konstrukční uspořádání stroje. Z tohoto důvodu se při tvorbě konstrukčních podkladů uzamknou pro editaci volby, které by na toto měly vliv.

Výsledkem konstrukčních podkladů je výpočet základních konstrukčních uzlů pro získání parametrů některých subdodávek (pohon, převodovka), hmotností a základní představě o uspořádání soustrojí.

8.1 Popis záložky konstrukčních podkladů

Obr. 8.1

Záložka „Konstrukční podklady“

Pro tvorbu konstrukčních podkladu je nutno nejprve zatrhnout volbu „Tvořit podklady“. Tím se uzamkne editace záložky „Návrhu RTK“. Pokud obsahuje stroj více návrhových režimů, dotáže se nejprve program na režim, pro který má konstrukční podklady tvořit.

55 / 87


Obr. 8.2

TRZ-2011-01

Volba režimu pro konstrukční podklady, kontrola převodových poměrů

V zobrazeném dialogu jsou zobrazeny všechny návrhové režimy, vnitřní příkony v každém tělese a jejich součet. Program sám určí režim s nejvyšším celkovým vnitřním příkonem. Uživatel jej ale samozřejmě může změnit.

Dialog dále obsahuje v jeho spodní části zobrazení a kontrolu jednotlivých převodových poměrů mezi tělesy, které musí být mezi režimy shodné pro návrh převodovky. Pokud nejsou shodné, objeví se v dialogu upozorňující hlášení. Touto kontrolou je ošetřen možný překlep uživatele při návrhu kompresoru. Je ale možné, že v některých případech je nedodržení převodových poměrů záměrné.

56 / 87


Obr. 8.3

TRZ-2011-01

Nedodržení převodových poměrů mezi režimy

Následně se program dotáže, zda požadujeme přepočet ložisek.

Obr. 8.4

Dotaz na přepočet ložisek

Při volbě Ano proběhne přepočet ložisek s přihlédnutím ke konstrukčnímu uspořádání stroje, které se nejprve nastaví na výchozí: tělesa jsou seřazena termodynamicky za sebou, pohon elektromotorem je na počátku soustrojí. Převodovka je automaticky zařazena tam, kde je potřeba, podle otáček v jednotlivých tělesech. Výpočet ložisek zohledňuje přenášené výkony mezi jednotlivými tělesy a hmotnost rotoru při kontrole dovoleného tlaku v každém ložisku. Toto při termodynamickém návrhu stroje nebylo možné postihnout.

57 / 87


TRZ-2011-01

Je důležité si uvědomit, že změna ložisek se projeví zpětně v návrhových režimech i regulaci ve změně mechanických ztrát a tedy ve změně spojkového příkonu!

Obr. 8.5

Navržené průměry ložisek

Poté se zobrazí výchozí konstrukční uspořádání kompresoru včetně základních informací, které uspořádání ovlivňuje: otáčky, převodové poměry, mechanické ztráty, spojkové příkony a výkony. Před každým řádkem tabulky je tlačítko, kterým lze změnit vlastnosti dané komponenty soustrojí. Kromě toho jsou zde ještě další dvě tlačítka „Pořadí“ a „Vypočítat“.

Obr. 8.6

Základní uspořádání kompresoru

58 / 87


TRZ-2011-01

8.2 Volba „Pořadí“ Při stisknutí tlačítka se zobrazí dialog pro změnu konstrukčního uspořádání soustrojí, tzn. volba, která komponenta bude přenášet výkon pro pohon jiné.

Obr. 8.7

Změna konstrukčního uspořádání soustrojí

Případné převodovky se v dialogu nezobrazují a přidají se automaticky v závislosti na otáčkách těles a pohonu. Změna uspořádání se provádí pomocí označení komponenty a tlačítek nahoru a dolů. Jelikož má změna uspořádání vliv na přenášené výkony tělesy, a tudíž na velikost ložisek, lze dialog opustit s následujícími volbami:

a. „OK bez přepočtu ložisek“: provede změnu uspořádání soustrojí, ale neproběhne přepočet ložisek s ohledem na nově přenášené výkony b. „OK s přepočtem ložisek“: provede změnu uspořádání a zároveň provede přepočet ložisek (změní se přenášené výkony tělesy  změna Mk  změna spojkových průměrů hřídele  změna ložisek) c. „Cancel“: neprovede změny

Je důležité si uvědomit, že změna ložisek se projeví zpětně v návrhových režimech i v regulaci ve změně mechanických ztrát a tedy ve změně spojkového příkonu!

59 / 87


TRZ-2011-01

8.3 Vlastnosti prvků soustrojí

8.3.1 Vlastnosti pohonu

V tomto dialogu je možno zvolit typ pohonu soustrojí a jeho otáčky. Typ pohonu je propojen s nastavením projektu a má mimo jiné vliv na použité koeficienty pro výpočet MDOOR.

Obr. 8.8

Vlastnosti pohonu

Do pole „Otáčky pohonu“ se nejdříve automaticky vyplní typické otáčky pro daný pohon, synchronní motor 3000 ot/min, asynchronní motor 2980 ot./min. Pro turbíny se nastaví otáčky shodně podle otáček tělesa 1. Otáčky je možno přepsat na libovolnou jinou hodnotu.

8.3.2 Vlastnosti převodovky

Ve vlastnostech převodovky se zadávají volitelné parametry: servisní faktor, účinnost nebo ztrátový výkon, moment setrvačnosti.

60 / 87


Obr. 8.9

TRZ-2011-01

Vlastnosti převodovky

a. Ki – servisní faktor: doporučené hodnoty jsou uvedeny fialově dle typu kompresoru.

b. Účinnost převodovky: je standardně nastavena na 97%. Pro změnu je nutno zatrhnout volbu „Znám ztrátový výkon převodovky“ a následně vybrat „výkon“ nebo „účinnost“. Druhá hodnota se vždy dopočte automaticky.

c. Moment setrvačnosti: je počítán automaticky a to na základě starých podkladů pro převodovky „Škoda“. Při této volbě může nastat situace, kdy převodovka bude mimo rozsah databáze a tuto skutečnost oznámí dialog.

Obr. 8.10 Moment setrvačnosti převodovky mimo rozsah

V tomto případě se hodnota momentu setrvačnosti nastaví na hodnotu = 0. Pokud uživatel zná hodnotu momentu setrvačnosti, zaškrtne „Znám moment setrvačnosti převodovky“ a zadá hodnotu ručně. 61 / 87


TRZ-2011-01

8.3.3 Vlastnosti tělesa V tomto dialogovém okně se volí konstrukční provedení tělesa, výpočtový přetlak a rychlosti v hrdlech kompresoru, na základě kterých se vypočítá průměr těchto hrdel.

Obr. 8.11 Vlastnosti tělesa

a. Konstrukční provedení tělesa: Horizontální dělící rovina, Izoterm, Svislá dělící rovina – Barel.

b. Výpočtový přetlak tělesa: Přetlak se stanovuje z tlaků přes všechny režimy a do výsledného pole se vypíše nejvyšší hodnota. Tento přetlak lze přepsat vlastní hodnotou. Pokud ale bude přetlak snížen pod hodnotu, kterou navrhuje program, do výpisu podkladů se vypíše hlášení „Bude použit pojistný ventil“. Na obrázku níže je dialog, který se zobrazí po stisknutí tlačítka „Tabulka tlaků“. V tomto dialogu je vidět, jakým způsobem se stanoví výpočtový přetlak tělesa. Z každého režimu se berou dva tlaky, a to tlak na pompáži a 1,25*tlak v návrhovém bodě, které se převedou na přetlak (konstanta pro převod, barometrický tlak, je uvedena v Nastavení programu). Z těchto hodnot se poté vybere nejvyšší přetlak a ten je programem navržen jako přetlak výpočtový.

62 / 87


TRZ-2011-01

Obr. 8.12 Tabulka pro určení výpočtového přetlaku

g. Tabulka hrdel tělesa: V tabulce je možno zadat rychlosti v hrdlech a měrný objem pro jejich dimenzování, a to pro hrdla sací, výtlačné, v přisávání a pro mezichladiče. Hrdla se v tabulce zobrazují automaticky podle uspořádání sekcí v tělese.

Obr. 8.13 Tabulka hrdel tělesa

Ve většině případů se měrné objemy určují automaticky podle termodynamického návrhu. Jsou ale případy, kdy program nedokáže určit měrný objem sám, a to v některých případech odběru a přisávání. V takovém případě je nutno zadat měrný objem ručně. Program si jejich zadání sám vyžádá přes dialogové okno.

63 / 87


TRZ-2011-01

a. Rychlost v hrdlech: výchozí rychlost je nastavena na střední doporučenou rychlost v daném hrdle, krajní hodnoty rychlostí jsou zde vypsány pro daný typ hrdla ve vedlejším sloupci. Hodnotu rychlosti je možno měnit dvojím poklikem na danou buňku tabulky, nebo přes kontextové menu. Hodnoty je možno měnit i mimo doporučený rozsah. Na tuto skutečnost je pak uživatel upozorněn hláškou, že zadal hodnotu mimo doporučené rozmezí. b. Měrný objem aktuální: do tohoto sloupce se vypisuje měrný objem, se kterým program následně počítá. Hodnotu je možno změnit dvojím poklikem na příslušnou buňku, nebo v kontextovém menu. c. Informace o ztrátách v tělese: zde jsou pro informaci zobrazeny mechanické ztráty v tělese, tj. ztráta v kontaktních ucpávkách, a ztráty v ložiscích.

8.4 Volba „Vypočítat“ Po nastavení pořadí a všech vlastností komponent celého soustrojí lze pomocí tlačítka „Vypočítat“ provést vlastní výpočet konstrukčních podkladů včetně výpisu na obrazovce. Výpočet lze také spustit v každém dialogu komponenty soustrojí volbou „OK a vypočítej“. Pokud v některém hrdle není definován měrný objem pro jeho dimenzování, dotáže se program na jeho zadání.

Obr. 8.14 Zadání měrného objemu pro dimenzování hrdla v tělese

Výpis na obrazovce lze uložit do souboru jako *.RTF nebo *.DOC volbou v kontextovém menu.

64 / 87


TRZ-2011-01

8.5 Legenda k výpisu konstrukčních podkladů 8.5.1 Použitý režim a poznámky (pouze ve výpisu do souboru)

Označení režimu, podle kterého jsou konstrukční podklady tvořeny.

8.5.2 Směsi – informativní a varovná hlášení

Pro každou směs, která je použita v kterémkoliv úseku směsi ve všech režimech, je vypsáno hlášení, které je také součástí při výpočtu směsi.

8.5.3 Uspořádání kompresoru (pouze ve výpisu do souboru) Značení: Otáčky Převodový poměr Mechanické ztráty Spojkový příkon Spojkový výkon

Jednotk Popis: y: [1/min] [-] Pouze u převodovky [kW] Přiváděný příkon pro pohon dané komponenty a [kW] všech dalších, které jsou přes ní poháněny [kW] Výkon přenášený pro pohon dalších komponent

65 / 87


TRZ-2011-01

8.5.4 Těleso Následující hodnoty se vztahují k danému tělesu: a. Podklady pro pohon tělesa Jednotk Značení: Popis: y: Vnitřní příkon tělesa ∑Pci přes všechny sekce v Vnitřní příkon tělesa [kW] tělese Příkon spojkový Spojkový příkon samotného tělesa + další výkon [kW] tělesa přenášený tělesem Výkon pro pohon Výkon přenášený pro pohon dalších komponent. [kW] dalšího tělesa Vyplývá z uspořádání soustrojí Otáčky tělesa [1/min] b. Podklady pro převodovku Jednotk Popis: Značení: y: Spojkový příkon následujícího tělesa (včetně Příkon převodovky [kW] přenášeného výkonu pro další komponenty) + ztráta převodovky Spojkový příkon následujícího tělesa (včetně Výkon převodovky [kW] přenášeného výkonu pro další komponenty) Převodový poměr [-] Ztrátový výkon převodovky, standardně se bere Ztráta v převodovce [kW] účinnost 97%, pokud není uživatelem změněna Standardně se bere účinnost 97%, pokud není Účinnost převodovky [%] uživatelem změněna Přepočet ztrátového výkonu na množství oleje 1000 ⋅ 60 ⋅ Pzpr Qolpr = Množství oleje pro C s ⋅ ρ s ⋅ ∆T [l/min] převodovku Hodnoty konstant Cs, ρs, ∆T oleje jsou zobrazeny v Nastavení programu Hodnota je buď zadána uživatelem, nebo je Moment setrvačnosti stanovena na základě koeficientu pro převodovky [kgm2] převodovky Škoda. Tyto koeficienty se načítají ze souboru KONPREV.txt Servisní faktor Servisní faktor zadává uživatel, výchozí hodnota [-] je nastavena na 1.25 převodovky Ki Vstupní otáčky [1/min] Poháněný spojkový konec Výstupní otáčky [1/min] Poháněcí spojkový konec Stanoví se na základě hodnoty Pkun z tabulky Spojkový průměr SPOJ_LOZ.txt, kde se vybere nejbližší vyšší vstupní hřídele [mm] průměr převodovky Pohon s konstantními otáčkami:

66 / 87


Pkun =

TRZ-2011-01

1,25 * Spojkovy Pr ikonTelesa OtackyTelesa

Pohon s proměnnými otáčkami:  1,05  1,25 * Spojkovy Pr ikonTelesa *    1  Pkun = OtackyTelesa * 1,05

3

N/n = Pkun / Pkunmax Pkun ...vypočtená hodnota Pkunmax ...maximální pro danou spojku z tabulky c. Podklady pro těleso Jednotk Popis: Značení: y: Typ tělesa (Svislá dělící rovina - Barel, Typ tělesa [-] Horizontální dělící rovina, Izoterm) Provedení tělesa (jednoproudé, dvouproudé), Provedení tělesa [-] hodnota se přebírá z vlastností tělesa v Návrhu RTK Pokud je nižší od programem určeného přetlaku Výpočtový přetlak [MPaG] vypíše se napravo hláška „Bude použit pojistný tělesa ventil“ Výpočtový přetlak z [-] Režim, ze kterého je přetlak programem určen režimu Zapojení Číslo sekce a stupně, do jehož sání je zapojen vyrovnávacího pístu [-] vyrovnávací píst tělesa do sání D2 [mm] Průměr oběžného kola Typ [-] Termodynamický typ stupně Podtyp [-] Konstrukční podtyp stupně Hmotnost oběžného kola. Hustota pro výpočet je G kol [kg] závislá na konkrétním materiálu kola. Rozlišuje se ocel a titanová slitina GD2 [kgm2] Hmotový moment setrvačnosti GD2 = 4*J kola J kola [kgm2] Moment setrvačnosti J kola = GD2 / 4 Kontrola na zvýšené dynamické zatížení podle směrnice 9-20-9050-009, KKS-TK-3.1-041. Kontrola Pro stanovení musí být zvolen konstrukční podtyp dynamického [-] stupně, což není podmínkou pro termodynamický zatížení návrh. Omezení dynamického zatížení platí pouze pro 2D stupeň s lopatkovým difuzorem. Ostatní stupně vyhovují vždy. Kontrola probíhá pro každý stupeň v tělese podle Vyrobitelnost směrnice 9-20-8899-563. Jedná se o omezení při [-] oběžných kol uchycování krycího kotouče. Opět musí být znám konstrukční podtyp stupně.

67 / 87


Pevnostní výpočet oběžných kol Bezpěčnost

[-]

Materiál

[-]

Rp0.2

[MPa]

Pevnostní kontrola

[-]

Koeficient roztáčení k

pro

[-]

Koeficient vlivu zařazení tepelného [-] zpracování na výkovky f1 Koeficient vlivu zvýšené četnosti [-] startů Koeficient vlivu [-] zvýšené teploty f3 Obvodová rychlost [m/s] kola u2 Roztáčecí obvodová [m/s] rychlost u2r Redukovaná roztáčecí rychlost [m/s] u2rf Maximální dovolená obvodová [m/s] odstřeďovací rychlost MDOOR Maximální dovolená obvodová odstřeďovací rychlost [m/s] redukovaná MDOORf Maximální dovolená obvodová rychlost [m/s] MDOR Minimální mez kluzu

[MPa]

Maximální otáčky

[1/min]

provozní

TRZ-2011-01

Podle směrnice 9-20-9050-009 (r. 2009), 9-209110-870 rev.2 (r. 2011) Poměr maximální dovolené obvodové rychlosti MDOR a provozní obvodové rychlosti kola u2 Označení materiálu daného stupně Mez kluzu materiálu (načtená z knihovny materiálu, nebo upravena uživatelem) VYHOVUJE pro Bezpečnost ≥ 1 Pro pohon s konstantními otáčkami k = 1.21 (pozn.: 1.21 = 1.15*1.05) Pro pohon s proměnnými otáčkami k = 1.15 Podle směrnice 9-20-9050-009 (r. 2009), 9-209110-870 rev.2 (r. 2011) Podle směrnice 9-20-9050-009 (r. 2009), 9-209110-870 rev.2 (r. 2011) Podle směrnice 9-20-9050-009 (r. 2009), 9-209110-870 rev.2 (r. 2011). Je závislý na teplotě t=(T1+T2)/2, tzn. aritmetický průměr teplot v kole Provozní, převzatá z návrhu RTK u2*k u2r / (f1*f2*f3)

Při těchto otáčkách dojde k pevnostnímu poškození kola

teoreticky

MDOOR * f1*f2*f3

MDOORf / k Maximální provozní obvodový rychlost Minimální mez kluzu zvoleného typu materiálu (ocel, Ti slitina), pro kterou kolo pevnostně vyhoví při provozních otáčkách (odpovídá u2) Maximální provozní otáčky pro zvolenou nebo zadanou mez kluzu materiálu

68 / 87


Hmotnost kol v tělese [kg] Hmotnost rotoru

[kg]

Součet hmotností kol v tělese Hmotnost kol + hmotnost hřídele Ghridele =

(0,35 * D2

Konst. ucpávky [-] vyrovnávacího pístu

Spojkový poháněné tělesa

průměr strany [mm]

)

2

1. kola v telese

*π

4

Mrotoru = ro * 1,1 *

Moment setrvačnosti [kgm2] rotoru

TRZ-2011-01

* Loziskova vzdalenost *

ρ 1 * 10 9

SumaGD 4

  7  ro =   Pocet stupnu telesa 

0, 2

SumaGD = součet hmotových momentů setrvačnosti kol v tělese Přebírá se z „Návrhu RTK“ kde je ve výpisu značena jako „KVP“ Stanoví se z tabulky SPOJ_LOZ.txt a bere se o stupeň nižší než je průměr ložisek. Zároveň, ale musí splňovat podmínku Pkun ≤ Pkunmax Pohon s konstantními otáčkami: 1,25 * Spojkovy Pr ikonTelesa Pkun = OtackyTelesa Pohon s proměnnými otáčkami:  1,05  1,25 * Spojkovy Pr ikonTelesa *    1  Pkun = OtackyTelesa * 1,05

3

N/n = Pkun / Pkunmax Pkun ...vypočtená hodnota Pkunmax ...maximální pro danou spojku z tabulky Ložiska První ložisko (označení) Druhé ložisko (označení) Kontaktní ucpávka – sání Kontaktní ucpávka – výtlak Průměr

[-] [-] [-] [-] [mm]

Měrný tlak

[MPa]

Ztráta

[kW]

Průměr daného ložiska nebo ucpávky Pouze pro ložisko. Vypočte se dle vzorce Grotoru m 0k = * 0,0981 jeho maximální 2 Drl   1,4 *    10  dovolená hodnota je 0,8 MPa, pokud je tento tlak překročen program zvolí o stupeň vyšší ložiska. Ztráta ložiska nebo ucpávky

69 / 87


Množství oleje

[1/min]

TRZ-2011-01

Množství oleje potřebné pro odvedení ztrátového 1000 ⋅ 60 ⋅ Pz výkonu: Qol = C s ⋅ ρ s ⋅ ∆T Hodnoty konstant Cs, ρs, ∆T oleje jsou zobrazeny v Nastavení programu

Počet mezichladičů

[-]

Počet přisávání

[-]

Počet odběrů

[-]

Ložisková vzdálenost [mm]

Max. průměr tělesa

[mm]

Max. tloušťka stěny [mm] tělesa

Tloušťka tělesa

vnitřního

[mm]

Počet mezichladičů v tělese. Hodnota se bere ze stromu v „Návrhu RTK“ Počet přisávání v tělese. Hodnota se bere ze stromu v „Návrhu RTK“ Počet odběrů v tělese. Hodnota se bere ze stromu v „Návrhu RTK“ Hodnota se stanovuje postupným načítáním jednotlivých délek stupňů. U prvního stupně v tělese se navíc přičítá 1,2* délka stupně a to z důvodu sací komory, u posledního stupně v tělese se pak navíc přičítá 2,2* délka stupně a to z důvodu výtlačné komory a ucpávky vyrovnávacího pístu. Stanoví se na základě průměru mezistěn stupně s maximálním průměrem D2. K této hodnotě se přičte 2* tloušťka stěny tělesa + popřípadě 2* tloušťka vnitřního tělesa. Pozor: U některých typů kol např. 572 a 571 se průměr mezistěn upravuje koeficientem ⇒ průměr tělesa vychází vyšší než pro kola 2D. Více v dokumentaci algoritmů v části „Stupně tělesa“ a „Stanovení Dmaxtel“. Pozor: Pokud je v tělese zařazen mezichladič a těleso není typu Izoterm, je průměr tělesa zvětšen o 35%, a to z důvodu komory pro vývod plynu do mezichladiče. Pvyptel * Dv tlva = + 5 mm 2 *σ D Pvyptel – výpočtový přetlak tělesa Dv – výpočtový průměr σD – dovolené namáhání Hodnota je zaokrouhlena směrem nahoru po 5 mm tlvb = 0,045*D2+30 Minimální tloušťka stěny je však 50 mm D2 – průměr největšího kola v tělese

Průměry hrdel Průměr hrdla

[mm]

Návrhová rychlost

[m/s]

Průměr hrdla zaokrouhlený pomocí tabulky jmenovitých světlostí TABJS.txt na nejbližší vyšší hodnotu Rychlost plynu, pro kterou jsou daná hrdla navržena

70 / 87


Měrný objem

[m3/kg]

Množství

[kg/h]

Odhad hmotností části těles Hmotnost kol [kg] Hmotnost hřídele Hmotnost poháněné tělesa Hmotnost vstupní převodovky

[kg]

spojky strany [kg] spojky hřídele [kg]

Hmotnost mezistěn

[kg]

Hmotnost tělesa

vnitřního

[kg]

Hmotnost tělesa

vnějšího

[kg]

TRZ-2011-01

Měrný objem plynu, pro který jsou daná hrdla navržena Množství plynu, které protéká daným hrdlem

Součet hmotností jednotlivých kol v tělese Odhad hmotnosti hřídele Grotoru – Hmotnost kol Načítá se z tab. SPOJ_LOZ.txt „hmotsp“ pro daný průměr spojky

ve

sloupci

Načítá se z tab. SPOJ_LOZ.txt „hmotsp“ pro daný průměr spojky

ve

sloupci

Načítá se na základě průměru kola z tab. VAHAKOL.txt ze sloupce „Gmezist“ Stanovuje se na základě tloušťky jeho stěny „tlvb“ a na základě délky jednotlivých stupňů. Stanovuje se na základě tloušťky jeho stěny „tlva“ a na základě délky jednotlivých stupňů. Do hmotnosti vnějšího tělesa jsou navíc přičteny hmotnosti příruby, čela a ložiskového stojanu, popřípadě komor odběru, přisávání a mezichladiče.

Hmotnost zvedacího [kg] zařízení

Je určena na základě hmotnosti rotoru.

Celková hmotnost

Součet výše uvedených hmotností

[kg]

Podklady pro olejový blok na těleso s převodovkou Celková těleso

ztráta

pro

[kW]

Celkové množství [l/min] oleje pro těleso

Celkový ztrátový výkon pro dané těleso tzn. součet dílčích ztrát v ložiscích, kontaktních ucpávkách a převodovce. Množství oleje napočtené pro výše uvedenou 1000 ⋅ 60 ⋅ Pz ztrátu. Qol = C s ⋅ ρ s ⋅ ∆T Hodnoty konstant Cs, ρs, ∆T oleje jsou zobrazeny v Nastavení programu

71 / 87


TRZ-2011-01

8.5.5 Soustrojí kompresoru Značení: Podklady pro pohon soustrojí Typ pohonu Otáčky pohonu Výkon elektromotru pro soustrojí s rezervou 15% Výkon parní turbíny pro soustrojí s rezervou 10%

Jednotky: Popis:

[-] [1/min] [kW]

Celkový redukovaný [Nm] odporový moment

Hodnota se stanoví z tabulky uspořádání kompresoru, kde se vezme „spojkový výkon motoru“ *1,15 Hodnota se stanoví z tabulky uspořádání kompresoru, kde se vezme „spojkový výkon turbiny“ *1,10 Stanovuje se součtem dílčích odporových momentů těles, které jsou vždy redukovány na příslušné otáčky.

Celkový redukovaný odporový moment při [Nm] n = 0 [1/min] Celkový jmenovitý [Nm] moment Celkový redukovaný [kgm2] moment setrvačnosti

60 * 1000 * Psp pohonu 2π * otacky pohonu Součet jednotlivých momentu setrvačnosti těles, které jsou redukovány na otáčky pohonu.

Určení olejového bloku pro všechny tělesa Celkové množství oleje pro olejový blok Velikost olejového bloku Hmotnost olejového bloku Hmotnost olejového potrubí

Množství oleje potřebné pro celé soustrojí: pro všechny převodovky, tělesa a elektromotor Je stanovena pro 8mi minutové zdržení oleje v nádrži s 20% rezervou na regulaci Stanovena na základě velikosti bloku ze tří variant (malý, střední, velký) Je stanovena jako 0,4*Gbloku pro jednotělesový stroj a 0,7*Gbloku pro vícetělesový stroj

[l/min] [l] [kg] [kg]

0,1*Mzm + (Celkový odporový moment) Mj =

Bližší informace o dílčích výpočtech jsou popsány v dokumentu [ 2 ].

72 / 87


TRZ-2011-01

9 GENEROVÁNÍ NRK SOUBORU PRO PROGRAM ŘEZ

Tato část programu byla vytvořena za účelem propojení se současným programem ŘEZ. Do budoucna se předpokládá jeho modernizace, s čímž bude souviset i vytvoření nového rozhraní pro propojení obou programů. Na generování NRK souboru lze tedy také pohlížet jako na prozatímní řešení.

Obr. 9.1

Generování NRK souboru

73 / 87


TRZ-2011-01

NRK je soubor se zvláštním formátem, který dokáže načíst program ŘEZ. Pro každé těleso kompresoru musí být samostatný NRK soubor. V programu je toto řešeno záložkami, které se při tvorbě konstrukčních podkladů interaktivně generují podle počtu těles v soustrojí.

Ostatní prvky uživatelského prostředí není třeba více popisovat. Za zmínku stojí pouze volba materiálů jednotlivých částí tělesa, kde byla zachována struktura i obsah původní knihovny z důvodu kompatibility s programem ŘEZ, který odkazuje na knihovnu se stejnými materiály. Mnoho z těchto materiálů se dnes již ale nepoužívá, není pro ně ekvivalent podle evropských norem. Materiál kol je neplatný a je podřízen materiálu uvedenému v Návrhu RTK v prvku Stupeň.

Aby mohl být NRK soubor ŘEZem vůbec rozpoznán, musí být uložen pod specifickým názvem ve specifickém adresáři. Jeho umístění je nastaveno v Nastavení programu. Při pokusu o uložení program automaticky odkazuje na tento adresář a kontroluje, zda název souboru začíná řetězcem znaků NRK. V opačném případě vyzve uživatele k opravě názvu souboru. Ten by měl také dodržovat syntaxi DOS, tedy maximálně 8 znaků bez mezer a diakritiky. Takto uložený soubor (např. NRKBR01) nemá žádnou příponu.

74 / 87


TRZ-2011-01

10 KONSTANTY V průběhu celého výpočtu se vyskytuje mnoho konstant, některé z nich opakovaně. Hlavní konstanty, nebo fyzikálně známé konstanty, byly vytaženy a navíc zobrazeny v uživatelském prostředí (Správa programu – Nastavení programu). Důvodem bylo sjednocení jejich hodnot a zpřístupnění náhledu pro uživatele. V původním algoritmu se například univerzální plynová konstanta uváděla na více místech v různých hodnotách.

Do budoucna je potřeba tuto metodiku zachovat a dále rozvíjet. Celý program by bylo dobré detailně projít a konstanty vytáhnout. Toto se zatím neuskutečnilo.

75 / 87


TRZ-2011-01

11 MOŽNÉ ODCHYLKY VÝSLEDKŮ Možné odchylky výsledků nového programu vzhledem k výsledkům z původních programů NAVRH a P5Z:

a. Průměry ložisek: počítají se pro největší příkon na celé charakteristice a pro všechny režimy. Proto nyní vycházejí ložiska větší. b. Odchylky v BWR kalkulačce: byl zaveden jednotný koeficient univerzální plynové konstanty R (J/(mol*K)). c. Molární hmotnost pro směs zadanou součtem složek různým od 100%: byl opraven algoritmus přepočtu na 100% a určení molární hmotnosti. d. Kontaktní ucpávky: pro převodový TK se ztráta KU nenásobí 2x, neboť se předpokládá, že na konci jednoho pastorku je jen jedna ucpávka. e. Subrutina QXSTUP: byla zde objevena chyba, kdy v řádku pro výpočet EPS patří EPSK. Podmínka níže uvedená pak provádí kontrolu a pro EPSK, které se ale nevypočítalo. Program končil nevypočítáním bodu charakteristiky. V P5Z se tato vlastnost neprojevila díky vlastnostem Fortranu. P5Z si hodnotu proměnné pamatoval v paměti z původního chodu cyklem. f. Navrhované šířky stupně: liší se vzhledem k NAVRHu, neboť se pro každou hodnotu teoretické šířky dopočítává aktuální součinitel kontrakce a přepočítává se na skutečnou šířku. V NAVRHu se kontrakce brala konstantní pro celý rozsah šířek. Meze rozsahu jsou navíc nyní zaokrouhleny podle kroku skutečné šířky tak, aby byly v rozsahu teoretických šířek. Proto jsou mírně odlišné také mezní hodnoty šířek. g. Pro dvouproudé těleso jsou v novém programu oproti P5Z opraveny výstupní hodnoty stupně Etai a Q1. Jsou poděleny dvěma. Původně vycházela účinnost větší než 1.

76 / 87


TRZ-2011-01

12 DALŠÍ NÁSTROJE V PROGRAMU Příkazy jsou umístěny v menu Nástroje: • • •

výchozí vzhled programu, rozšifrování uloženého souboru, odkazy na Intranet ČKD.

12.1 Výchozí vzhled programu Slouží pro přepnutí uživatelského prostředí do základního stavu. Pozice jednotlivých oken, jejich velikost a rozložení se změní do výchozího vzhledu. Uživatel si jinak vzhled oken může přizpůsobit pro sobě nejpříjemnější stav. Uživatelské prostředí si vše ukládá do registrů Windows. Příkaz pak lze využít, pokud se okna nepřiměřeným zásahem „zbortí“.

12.2 Rozšifrování uloženého souboru Každý projekt se ukládá na disk ve zvláštním formátu, který je zakódován. Pro dekódování slouží tento příkaz. Soubor lze pak zobrazit v textovém editoru a lze z něj vyčíst, které hodnoty projekt obsahuje. Kódování bylo zvoleno kvůli zabezpečení projektu, aby se nemohly v něm obsažené data poškodit neuváženým zásahem nebo změnami.

12.3 Odkazy na Intranet ČKD V menu Nástroje jsou dále umístěny odkazy na základní nebo nejčastěji používané další výpočetní programy nebo intranetové stránky ČKD. V případě nepřístupnosti Intranetu ČKD nelze odkazy spustit, neboť programy nejsou dostupné.

77 / 87


TRZ-2011-01

13 AKTUALIZACE A DISTRIBUCE PROGRAMU V zásadě lze říci, že program lze uživatelům distribuovat buď jako lokální aplikaci, nebo prostřednictvím síťového umístění URL, např. přes Intranet ČKD. V současné době je dávána přednost distribuci přes Intranet.

13.1 Lokální distribuce Program je umístěn na lokálním nebo síťovém disku. Aktualizace datových tabulek programu se provede nahrazením souborů novými přímo do adresářové struktury programu. Po spuštění si program nové tabulky sám načte. Výhody: - snadná aktualizace tabulek - snadná aktualizace celého programu novou verzí (překopírováním) Nevýhody: - v době aktualizace nesmí nikdo program používat (nesmí být spuštěn) - nelze zaručit, že uživatelé nemají program překopírovaný jinam a budou používat novou verzi - uživatelé mohou zasáhnout do souborové struktury aplikace

78 / 87


TRZ-2011-01

13.2 Distribuce přes Intranet Program je umístěn jako tzv. „publish“ publikovaná verze na FTP server ČKD. Na Intranetu je pak umístěn odkaz na spouštěcí soubor. Aktualizace programu se musí provést přes Visual Studio vygenerováním nové publikované verze. Zde se také připojí nově aktualizované tabulky. Publikovaná verze nelze lokálně spustit, má zvláštním formát. Publikování lze provést na lokální disk a soubory jsou poté překopírovány na FTP server, nebo lze publikovat přímo na FTP server (je-li dostupný). Výhody: - jedná se o instalaci programu, který lze z PC odebrat odinstalováním - instalace provede asociaci souborů projektů SMS, PRK a RTK. Poklepem na ně se pak dá spustit program (a později otevřít projekt – vzhledem k závislosti na konfiguraci sítě zatím naimplementováno) - jednotné a jediné umístění aplikace na FTP serveru - automatická aktualizace programu uživatelům, pokud je na FTP servu k dispozici nová verze (po spuštění si program sám kontroluje, zda je k dispozici verze novější) - přidání odkazu na program do nabídky START systému Windows - program lze spustit i při přerušení síťového spojení Nevýhody: - složitější postup aktualizace - nutno zaškolit správce programu - nutno vlastnit Visual Studio

13.2.1 Detailní popis distribuce přes Intranet

Pokud dosud uživatel nemá na svém počítači program nainstalován, provede první spuštění přes odkaz, který je umístěn na Intranetu ČKD:

OBSAH – Technický rozvoj – Software – Návrh RTK – Spustit program nebo zadáním URL adresy: http://intranet/tr/soft/navrhrtk/publish/rtk.application

Spustí se průvodce instalace, který se dotáže, zda chceme program opravdu nainstalovat. Poté provede vlastní instalaci: a. nainstaluje program na lokální disk uživatele (umístění je pro uživatele nedůležité, nelze změnit)

79 / 87


TRZ-2011-01

b. přidá do nabídky Start skupinu programů ČKD Nové Energo – Návrh RTK, kde je umístěn odkaz na spustitelný soubor lokálního programu a odkaz na stránky Intranetu c. poprvé spustí vlastní program

Při každém dalším spuštění programu přes zástupce v nabídce Start si aplikace nejprve sama zkontroluje existenci nové verze na síti, pokud je síťové spojení k dispozici. Pokud není, aplikace se spustí bez kontroly aktualizace. Může pracovat offline. Pokud aplikace objeví na síti novější verzi, oznámí toto uživateli a dotáže se, zda chce nainstalovat novou verzi. Uživatel musí instalaci potvrdit. V opačném případě se aktualizace neprovede, spustí se jen současná verze a po příštím spuštění se navíc bude existence nové verze programu ignorovat. Pro vyvolání aktualizace je pak nutné spustit odkaz na Intranetu.

Je nařízeno potvrdit aktualizaci programu, pokud jej aplikace sama zjistí!

Aktualizace probíhá vždy automaticky přehráním celého programu na lokální disk. Poté se spustí nová verze programu

13.2.2 Možné problémy

Pro spuštění aplikace je nutné mít v PC nainstalovanou aktualizaci „Framework .NET 4“. Instalační program může na absenci instalace upozornit, poté se instalace přeruší. Pro nápravu je nutné volat IT oddělení a požádat o příslušnou aktualizaci PC.

Dále byl pozorován problém při využití jiného internetového prohlížeče, než je MS Internet Explorer. Konkrétně se jednalo o Firefox a Operu, které nedovolily spustit instalačního průvodce. Přednostně je používán Internet Explorer.

U jediného uživatele ze sedmi se nepodařilo instalaci provést vůbec, i když je konfigurace jeho PC údajně stejná jako u ostatních. Řešením by mohla být reinstalace celého PC, což ovšem nyní IT oddělení odmítá. V těchto případech se doporučuje distribuovat program lokálně. Není známo jiné řešení.

Pokud IT provede změnu síťových adres, je rovněž nutné změnit nastavení publikací ve Visual Studiu, jinak nebude možné nové verze nainstalovat, nebo stávající verze aktualizovat.

80 / 87


TRZ-2011-01

13.2.3 Nastavení Visual Studia pro publikování na Intranetu ČKD

Nejprve je nutné mít povolen přístup na FTP server. Aktuálně je adresa serveru: 172.16.16.6, uživatelské jméno „tr“, heslo sděluje oddělení IT. Návod je dále psán pro MS Visual Studio C# 2010 Express, anglická verze. Postup je následující:

a. Spustit Visual Studio běžným způsobem. b. Otevřít projekt „rtk.sln“.

Obr. 13.1 Otevření projektu

c. V panelu Solution Explorer označit položku „rtk“ a vybrat přes kontextové menu příkaz Properties (nebo přes Alt+Enter). Otevře se nové okno s vlastnostmi projektu. d. V otvřeném okně přejít na záložku „Publish“. Zde se provádí vlastní nastavení pro publikování.

81 / 87


TRZ-2011-01

Obr. 13.2 Nastavení publikování

e. Nastavení se ukládá s projektem *.sln, takže v současné verzi nemusí správce programu při nové publikaci na síť nastavení měnit. Pokud by ale došlo k změnám síťových adres pro publikování, musí se zde provést úpravy dle aktuálního nastavení sítě. Popis nastavení publikování: i. Publish Location: určuje místo, kam se nahrají soubory generované Visual Studiem při publikaci. Nyní je nastavení provedeno tak, že se nahrají přímo na FTP server. Lze ale zvolit také lokální umístění a následně soubory na FTP server zkopírovat ručně ii. Instalation Folder URL: určuje umístění publikované verze na FTP serveru. iii. The application is available offline as well: určuje, že je možné aplikaci spustit i bez síťového připojení (samozřejmě kromě prvního spuštění)

Obr. 13.3 Dostupnost aplikace

82 / 87


iv.

TRZ-2011-01

Application Files: zobrazuje soubory, které jsou součástí publikace. Zde nebude potřeba nic měnit.

Obr. 13.4 Soubory aplikace

v.

Updates: nastavení určuje způsob aktualizace aplikace. Na obrázku je patrné, že jsou aktualizace povoleny a provádí se před vlastním startem aplikace

Obr. 13.5 Kontrola dostupnosti novější verze

vi.

Options: určuje nastavení pro zobrazené informace v nabídce START systému Windows

83 / 87


TRZ-2011-01

a. Pokud je nastavení kompletní, a nebo pokud vyhovuje současné nastavení, provede se vlastní publikování tlačítkem „Publish now“. Visual Studio vygeneruje soubory publikace podle nastavení přímo na FTP server, nebo na lokální umístění, odkud se musí na FTP server zkopírovat ručně.

Obr. 13.6 Generovaná publikace

f. Publikace je hotova.

84 / 87


TRZ-2011-01

14 PROVIZORNÍ PROSTŘEDÍ - NAVRHRTKFORTRAN.EXE Jedná se o samostatnou aplikaci, kterou nelze spustit z programu pro Návrh RTK. Obsahuje jednoduché uživatelské prostředí, ve kterém lze zadat všechny parametry, které byly vstupem do výpočetního jádra P5Z, nyní přeprogramovaného do knihovny KNRTK. Zadání probíhá převážně tabulkově. V prostředí jsou vytvořeny následující příkazy: a. Uložit vstupy: *.txt b. Načíst vstupy: lze také načíst *.txt soubor, který je možné vygenerovat příkazem ve stromu návrhu programu Návrh RTK c. Kontrola ZCH vstupů: spouští algoritmus, který kontroluje vstupní údaje do jádra výpočtu (algoritmus z P5Z) d. Přepočet char. do gar. bodu – pomocí otáček (algoritmus z P5Z) e. Přepočet char. do gar. bodu – pomocí tlaku (algoritmus z P5Z) f. Celkový výpočet: provede výpočet TK a výsledky uloží do *.txt souboru, který má jen „hrubé“ formátování

Obr. 14.1 Alternativní prostředí pro správu programu Prostředí bylo vyvinuto pro testování přepisu jádra z Fortranu do C#. Lze je využít pro další testování, nebo pro zadání parametrů, které nedovolí zadat Návrh RTK.

85 / 87


TRZ-2011-01

15 DALŠÍ INFORMACE ZÍSKANÉ PŘI VÝVOJI NOVÉHO SW Dále jsou uvedeny informace a poznámky, které nemusí přímo souviset s nově vytvořeným programem, ale mohou být užitečné při práci s ním a navrhováním kompresorů.

15.1 Definice pojmů 15.1.1 Pracovní režim (převzato z návodu k P5Z) Pracovní režim TK je definován složením plynu, jeho vlhkostí, tlakem a teplotou na sání TK, tlakem na výtlaku TK, návrhovým množstvím stlačovaného plynu a stavy v přisávání. Změna alespoň jedné z těchto veličin znamená nový pracovní režim

15.1.2 Úsek směsi (převzato z návodu k P5Z) Úsek směsi (někdy nazýván jen jako úsek) je ta část kompresoru, kde se nemění složení suchého plynu během komprese (změna vlhkosti se neuvažuje). Počet úseků je tedy maximální počet různých složení suchého plynu během jednoho pracovního režimu.

86 / 87


TRZ-2011-01

LITERATURA [ 1 ] Březina L., Spilka J., Reichl J.: Program pro návrh RTK – uživatelský popis, 19.1.2011, 65s [ 2 ] Březina L.: RTK - Algoritmy pro tvorbu konstrukčních podkladů, Zpráva ČKD TRZ2012-02, 21s

87 / 87

PROGRAM PRO NÁVRH RTK

Recommend Documents