This paper presents the results of a comparative study of waste heat recovery systems based on the Organic Rankine Cycle (ORC) and Kalina Cycle (KC) that could be applied to the steel industry. The simulations were performed for an electric arc furnace (EAF) steel mill and waste heat recovery system with saturated steam as a heat carrier. Commercial software ASPEN-HYSYS. was used to calculate system performances under different loads for ORC with different working fluids (butylobenzene, n-hexane, n-pentane) and for KC. Each case was optimized for maximum system efficiency. In terms of net system electric efficiency and electric power output, under nominal operating conditions similar performances were obtained for ORC with n-pentane working fluid and KC based systems. The highest system efficiency was observed for ORC with butylobenzene as working fluid, whereas the KC becomes competitive versus ORC for heat carrier temperatures of 200°C and above.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zaprezentowano konstrukcję i wyniki badań napędu z silnikiem BLDC, zastosowanego w pojeździe pogotowia technicznego MONTRAKS. Pojazd służy do konserwacji i napraw tramwajowej sieci trakcyjnej. Hybrydowy układ napędowy składa się z silnika elektrycznego, układu sterowania, przekształtnika energoelektronicznego, układu ładowania baterii akumulatorów, baterii akumulatorów, pompy i siłowników hydraulicznych. Silnik elektryczny napędza dodatkową pompę zasilającą obwody hydrauliczne mechanizmów roboczych pojazdu. Sterowanie silnikiem elektrycznym wykorzystuje metodę pomiaru siły elektromotorycznej stojana do identyfikacji położenia wirnika.
EN
In the paper the design and research results of drive with BLDC motor are presented. This drive is used in the specialized stand-by service vehicle dedicated for maintenance and services of tram network lines. The hybrid drive system is containing the electric motor, inverter, battery with a charge system, hydraulic pump and motors. Electric motor drives the additional hydraulic pump supplying the hydraulic circuit of vehicle working equipment. The motor control system is using the measurement of the stator back electromotive force to identify rotor angle position.
The poppet control valve is one of the most widespread hydraulic components. The paper purpose is the evaluation of flow characteristics of poppet valve by means of a complete numerical analysis. The aim of this analysis is to evaluate the valve fluid dynamic performance, exploiting computational fluid dynamics (CFD) techniques, in order to give the reliable indications needed to define the valve design criteria and avoid expensive experimental tests. The numerical analysis was performed by using the commercial code of CFD, and the numerical results show the complete flow field inside the valve. Axisymmetric as well as three-dimensional valve model was considered and the simulation results also are verified with experimental results. The results have confirmed the good accuracy of the simplified CFD analysis based on 2D axisymmetric valve model being more efficient than full 3D approach and show this method as very useful to forecast flow characteristics of poppet control valves. Hydraulic control poppet valve, distribution of the velocity in layers of the fluid, computational grid in the modelled geometry, pressure distribution for axisymmetric and three-dimensional mode for different flow rate, fluid velocity distribution in valve metering section for axisymmetric and three-dimensional model for different flow rates, the example of streamlines, the comparison of flow characteristics are contained in the publication.
Wytworzona w procesie LSP (Laser Shot Peening) technologiczna warstwa wierzchnia (TWW) wykazuje zwiększoną odporność na zużycie i korozję oraz ma wyższą wytrzymałość zmęczeniową niż materiał rodzimy. O właściwościach TWW decyduje charakterystyka pola naprężeń, która m.in. zależy od parametrów procesu LSP. W pracy podjęto problem modelowania fali uderzeniowej powstającej podczas procesu LSP oraz wyznaczania pola 3D odkształceń i naprężeń resztkowych w warstwie wierzchniej, z wykorzystaniem komercyjnego pakietu PAM-Crash/Shock przeznaczonego dla analizy MES konstrukcji poddanej obciążeniom udarowym.
EN
Produced in Laser Shot Peening (LSP) process, technological surface layer exhibited increasing wear and corrosion resistance. Described surface layer also characterized increasing fatigue strength in comparison with the base material. Properties of surface layer are determined by stress field characteristic dependent on LSP process parameters. Problem of modelling of shock wave rising during LSP process as well as determination of 3D strain and residual stress fields in surface layer with the use of PAM-Crash/Shock to FEM analysis of structures subjected to shock loads.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zamieszczono wstępne wyniki badań eksploatacyjnych prototypowego hybrydowego układu napędowego pojazdu specjalnego MONTRAKS służącego do napraw i obsługi tramwajowej sieci trakcyjnej. Napęd hybrydowy został zbudowany poprzez włączenie do obwodu hydraulicznego osprzętu roboczego dodatkowej pompy napędzanej silnikiem elektrycznym zasilanym z baterii. Badania miały na celu sprawdzenie funkcjonalności napędu oraz jego efektywności energetycznej poprzez monitoring stanu baterii podczas eksploatacji pojazdu. Wyniki tych badań potwierdziły poprawność przyjętych założeń, lecz wskazały jednocześnie na konieczność zwiększenia pojemności akumulatorów w przypadku eksploatacji pojazdu w obniżonej temperaturze.
EN
In the paper a some results of exploitation investigations of prototype hybrid drive designed for special vehicle MONTRAKS are presented. The hybrid drive has build through connection additional pump into existing hydraulic circuits of working equipment, which is electrically driven and battery power supplied. The investigation was executed in testing track of Przemysłowy Instytut Maszyn Budowlanych in Kobyłka and in normal operating conditions during two months vehicle exploitation by Tramwaje Warszawskie. On the basis of investigations results the modification of driving system will be proposed taking into account a significant decrease of battery capacity in low temperature and increase a noise level generated by hydraulic circuits when the electric drive is working.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono układ sterowania silnika bezszczotkowego (BLDC Motor) dla napędu hybrydowego, który może być stosowany w pojazdach technicznych. W układzie sterowania wykorzystano specjalizowany układu MC 33035 i inteligentny trójfazowy moduł mocy typu SKiiP, który pełni rolę komutatora i regulatora prądu (momentu) silnika. Rozważono również możliwość budowy układu bezczujnikowego szczególnie efektywnego w specjalnych napędach trakcyjnych.
EN
Presented is control system of a BLDC motor for hybrid drives which can be applied in technical vehicles. The control system consists of a specialized module MC 33035 and a type SKiiP intelligent three-phase power module which acts as commutator and a motor current (torque) regulator. Considered is also the possibility to build a sensorless system, particularly effective in special traction drives.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono układ sterowania silnika bezszczotkowego (BLDC Motor) dla napędu hybrydowego, który może być stosowany w pojazdach technicznych. W układzie sterowania wykorzystano specjalizowany układu MC 33035 i inteligentny trójfazowy moduł mocy typu SKiiP, który pełni rolę komutatora i regulatora prądu (momentu) silnika. Rozważono również możliwość budowy układu bezczujnikowego szczególnie efektywnego w specjalnych napędach trakcyjnych.
EN
The paper presents new control system BLDC motors for hybrid drives. Which can be applid in technical vehicles. In control system was used specialized modul MC 33035 and the intelligent three-phase module of power the SkiiP. Consideration the posibility of building control system for BLDC motors sensorless.
Omówiono koncepcję, założenia, budowę i analizę możliwości systemu zdalnego monitorowania parametrów eksploatacyjnych maszyn roboczych. Przedstawiono przykład wykorzystania systemu do monitorowania przepływów energii elektrycznej w hybrydowym układzie napędu wysięgnika hydraulicznego pojazdu specjalnego MONTRAKS. Napęd ten umożliwia rekuperację energii potencjalnej i jej akumulację w baterii ogniw elektrochemicznych. Prezentowany system umożliwia zdalny dostęp do wartości mierzonych wielkości fizycznych z wykorzystaniem sieci internetowej. Jest zatem szczególnie przydatny do monitorowania obiektów mobilnych zarówno w fazie badań, jak również w fazie normalnej eksploatacji maszyny. System korzysta z możliwości, jakie daje technologia przesyłania danych GPRS w sieciach komunikacyjnych GSM.
EN
In the paper, the idea of assumptions structure and analysis of the functionality of the system for the remote monitoring of the machines' exploitation parameters have been given. Particularly an example of a system for monitoring of the electrical energy balance in a hybrid drive unit of hydraulic boom of service platform of specialized vehicle MONTRAKS have been presented. This drive takes advantages from the recuperation of the potential energy and its accumulation in the form of electrochemical energy stored in the battery A monitoring system makes easy remote attempt to the measurements by means of internet network It is particularly useful in research and investigations of mobile systems as well as in the phase of regular exploitation System is based on data packages transmission wireless communication technology GPRS System automatically generates short text messages (SMS) directed to the eligible personnel in emergency cases or in case of violation of the limit values of the critical parameters of the monitored machine.
This publication touches upon the perspectives of hybrid drives adopted in machinery. Valid norms for exhaust gases cleanliness are so restrictive that despite new technologies of limiting detrimental environmental effect, the European car industry has been experiencing problems in satisfying the required demands. By 2012, the automotive has been obligated to reduce average CO2 emission in cars to 120g/km. It is obvious at the moment that, with the present level of technological changes, this will prove impossible. The author suggests hybrid drives as an answer to this problem. He describes all the advantages and disadvantages of this new kind of propulsion system, based on its use in different working machines such as fork-lift trucks, mobile cranes and a number of others.
PL
Obowiązujące dziś normy czystości spalin są tak restrykcyjne, że mimo nowoczesnych technologii ograniczania emisji szkodliwych związków, europejski przemysł samochodowy ma problemy ze spełnieniem wymaganych kryteriów. Do 2012 roku koncerny motoryzacyjne mają zredukować średnią emisję spalin CO2 w nowo produkowanych samochodach do 120 g/km. Już wiadomo, że przy obecnym tempie zmian technologicznych nie będzie to możliwe.
W artykule przedstawiono założenia, budowę i analizę strategii sterowania siłownikiem wysięgnika hydraulicznego z napędem hybrydowym z możliwością akumulacji energii do baterii elektrochemicznej. Proponowany układ sterowania ma za zadania regulację położenia siłownika i jednocześnie utrzymywanie stopnia naładowania baterii w określonym przedziale. Opracowano model układu sterowania w systemie MATLAB/Simulink oraz zamieszczono przykładowe wyniki obliczeń symulacyjnych na przykładzie napędu hydraulicznego pomostu roboczego pojazdu specjalnego MONTRAKS.
EN
In the paper the assumption, structure and analysis of control strategy of servo-motor of hydraulic boom are presented. The applied hybrid propulsion system allows recuperating a potential energy of lifted weight and accumulating it in battery. The target of two-step control system is to control of servo-motor position and simultaneously keep the state of charge of battery in set value range. Using the Matlab Simulink software tool the model of control system has worked out. The sample simulation results for hybrid drive of aerial platform of special vehicle MONTRAKS are enclosed.
W pracy przedstawiono koncepcję napędu elektrycznego i hybrydowego mechanizmów roboczych pojazdu specjalnego MONTRAKS, służącego do napraw i konserwacji tramwajowej sieci trakcyjnej. Pokazano wyniki badań eksploatacyjnych pojazdu, które wskazują na niską efektywność energetyczną napędu klasycznego z silnikiem spalinowym i możliwość zastosowania dodatkowego napędu elektrycznego zasilanego z baterii elektrochemicznej. W celu porównania różnych struktur napędu, zbudowano stanowisko badawcze wysięgnika hydraulicznego z napędem dwuźródłowym. Zamieszczono wyniki wstępnych badań, które wykazały zalety proponowanego rozwiązania.
EN
The paper outlines the concept of electric and hybrid drive for hydraulic equipment of special vehicle MONTRAKS for maintenance of tram and trolley-bus overhead wire system. A research and development works concerning those vehicles are conducted in Construction Equipment Research Institute and around on the drive system development taking into account the ecological aspects, such as a emission level of engine, noise, drive efficiency etc. The results of that is a new solution of hybrid drive system with electric motor battery supplied and the recovery capability of lifted weight potential energy. The preliminary results of laboratory researches point at the greater efficiency a such drive.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Konstrukcje lekkich pojazdów szynowych, oprócz zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości na obciążenie statyczną siłą wzdłużną, wymagają zwiększenia odporności na zderzenie w zakresie ochrony operatora oraz pasażerów. Zapewnienie kontrolowanej strefy zgniotu można uzyskać zarówno poprzez właściwą strukturę konstrukcji pudła wagonu, jak i przez dobór właściwości materiałowych elementów pochłaniających energię. W tym celu możliwe jest wykorzystanie koncepcji mikro skrzynki typu I-core z wypełnieniem pianką.
EN
The concept of light rail vehicles demands for additional study dedicated to its crashworthiness. There are distinguished two groups of design parameters to satisfy the crash energy management: structure configuration and material properties. Two engineering solutions are considered to satisfy that demand: the application of I-core panels and the foam-filling concept.
W artykule przedstawiono analizę napędu mechanizmu podnoszenia pomostu roboczego pojazdu specjalnego MONTRAKS. Przeprowadzono badania symulacyjne napędu z obcowzbudnym silnikiem elektrycznym DC zasilanym z baterii i układem hydraulicznym wysięgnika pomostu roboczego. Porównano parametry pracy napędu dla dwóch wersji układu hydraulicznego - ze sterowaniem przy użyciu rozdzielacza proporcjonalnego oraz sterowaniem bezpośrednim prędkością silnika DC za pomocą przekształtnika impulsowego, z odzyskiem energii potencjalnej pomostu. Wykazano, że sterowanie bezpośrednie silnikiem elektrycznym jest energetycznie znacznie bardziej efektywne, zwłaszcza dla ruchów z małymi prędkościami, oraz pozwala na znaczne uproszczenie konstrukcji napędu i obniżenie jego kosztów.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Tematem pracy była analiza napędu mechanizmu podnoszenia pomostu roboczego pojazdu specjalnego MONTRAKS. Przeprowadzono badania symulacyjne napędu z obcowzbudnym silnikiem elektrycznym DC zasilanym z baterii i układem hydraulicznym jak w istniejącej konstrukcji. Porównano parametry pracy napędu dla dwóch koncepcji sterowania ruchem pomostu roboczego: za pomocą rozdzielacza proporcjonalnego lub sterowania silnikiem DC za pomocą przekształtnika impulsowego. Wykazano, że sterowanie bezpośrednie silnikiem elektrycznym jest energetycznie bardziej efektywne i pozwala na znaczne uproszczenie konstrukcji napędu i obniżenie jego kosztów.
EN
The paper outlines the analysis of lift drive of work platform for special vehicle MONTRAKS. The simulation study of hydro-electric drive with DC motor battery supplied and existing hydraulic system has carried out to compare of drive parameters for two control solutions - using the hydraulic proportional valve or DC controller. There are shown advantages of direct control by DC controller - greater drive efficiency, drive simplicity and decreasing of drive costs.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Sprawne funkcjonowanie komunikacji miejskiej jest w znacznej mierze uzależnione od posiadania specjalistycznego sprzętu ratownictwa technicznego do usuwania skutków awarii i kolizji z udziałem pojazdów tramwajowych oraz sprzętu do prac konserwacyjno-montażowych sieci trakcyjnej. W referacie przedstawiono dwa typy pojazdów zaprojektowanych specjalnie do tego typu zadań. Scharakteryzowane zostały podstawowe parametry tych pojazdów oraz omówiono prowadzone prace rozwojowe.
EN
The efficient working of municipal transport considerably depends on having special technical rescue equipment for removing results of damage, tram cars collisions and accidents and also equipment for repairing and maintenance of electric traction network. In the paper two types of vehicles specially designed for such puposes are presented. A main parameters and characteristics of the vehicles and the research and developments works have been described.
W pracy przeprowadzono wstępną analizę możliwości zastosowania hybrydowego układu napędowego pojazdu specjalnego MONTRAKS wykorzystywanego przez Miejskie Zakłady Komunikacyjne do prae związanych z konserwacją i instalacją sieci trakcyjnych. Dokonano analizy energetycznej napędu dla założonych cykli pracy, zaproponowano struktury napędu alternatywnego w stosunku do rozwiązania klasycznego oraz wstępnie dobrano parametry silników elektrycznych oraz baterii elektrochemicznej.
EN
The paper outlines the preliminary analysis of hybrid drive application for special vehicle MONTRAKS used by Town Transport Plant for network traction service, For assumed loading cycles the energetic analysis of drive was earned out. As an alternative to standard solution the new drive structures have proposed and the parameters of electric motors and electrochemical battery have preliminary selected.