Актуальность. Применение электронных измерительных устройств в процессе бурения скважин в особенно сложных и уникальных условиях Антарктиды. В условиях экстремально низких температур, которые характерны для этого региона, поставлена задача обеспечить надежную работу электроники, что является критически важным для успешного выполнения буровых операций и получения точных данных. Особое внимание уделено анализу различных методов защиты электронных устройств от отрицательных температур. Исследуются многочисленные подходы к термоизоляции, а также используются инновационные материалы, которые способны минимизировать влияние холодного воздуха на чувствительные компоненты электроники.

Цель. Целью работы является исследование актуальных электронных измерительных систем, используемых при бурении скважин в условиях Антарктиды, а также проведение эксперимента над серийными датчиками температуры с использованием охлаждающей камеры.

Методы. В рамках работы проведены тщательные эксперименты с температурными датчиками различных типов и форматов. Тестирование осуществлялось в специальных охлаждающих камерах, что позволило моделировать реальные условия, с которыми сталкиваются устройства в Антарктиде. Кроме того, в исследовании рассматривается влияние расположения датчиков относительно микрочипов, что также может существенно влиять на их показатели точности и надежности. Важной частью работы стал эксперимент с электроникой, покрытой водонепроницаемым полимерным покрытием. Это покрытие не только защищает устройства от влаги, но и дополнительно изолирует их от холода, что в условиях Антарктики имеет первостепенное значение.

Результаты. Полученные результаты позволяют сделать выводы о наиболее эффективных способах защиты электронных измерительных устройств для бурения в непростых климатических условиях, а также открывают новые горизонты для дальнейших исследований в данной области.

Актуальность исследования заключается в расчёте конструкции ячейки для измерения характеристик частичных разрядов (ЧР), возникающих в газовых дефектах внутри твёрдой изоляции. Размеры и объём газовых включений в изоляцию связаны с характеристиками ЧР, которые в этих дефектах происходят. Знание деталей этой связи для дефектов различных размеров и форм необходимо для правильной диагностики состояния изоляции аппаратов высоких напряжений и определения их остаточного ресурса. Эта связь в настоящее время изучена в недостаточной степени. Задача изучения ЧР осложняется их малой величиной и сложностью отделения ЧР в газовых дефектах от поверхностных, коронных ЧР и посторонних случайных шумов, имеющих подобный спектр.

Цель работы состоит в создании экспериментальной установки с измерительной ячейкой, в которой нет коронных и поверхностных ЧР, которые осложняют получение достоверных результатов при измерении ЧР в газовых порах диэлектрика.

Методы. При решении поставленной задачи применялся расчет напряжённости электрического поля в различных конструкциях ячейки методом конечных элементов в программе COMSOL Multiphysics 6.2.

Результаты. В статье описана актуальность темы, приведены результаты расчёта распределения электрических полей при различной конфигурации высоковольтных электродов рассмотрены, результаты измерения ЧР в контрольных (бездефектных) образцах и образцах с дефектами. Доказано, что в предлагаемой конструкции ячейки отсутствуют поверхностные и коронные ЧР на электродах, что позволяет изучать характеристики ЧР в газовых дефектах изоляции. Установлено, что ЧР в газовом дефекте происходят в первой и третьей части каждого периода синусоиды промышленной частоты при одинаковой разности потенциалов между электродами. Сдвига напряжения возникновения ЧР, который предсказывался из-за предполагаемого остаточного заряда на стенках каверны, не обнаружено.

Актуальность. Рост электропотребления в частном жилом секторе, связанный с увеличением энергоиспользования в том числе на обогрев зданий, приводит к возрастанию нагрузок на линии электропередачи 0,4 кВ. Традиционные типовые графики нагрузок не всегда отражают современные условия и особенности потребления, что создаёт риски неверной оценки пропускной способности электрической сети и требует более точного моделирования режимов работы электросетей. ЦЕЛЬ. Разработать подходы к классификации потребителей и выявить статистически обоснованные закономерности электропотребления в частной жилой застройке для последующего расчёта режимов работы в электрических сетях.

Методы. Для анализа использовались данные получасового электропотребления 42 частных домов, собранные из АСКУЭ. Проведена очистка от пропусков и выбросов методом трёх сигм, а также формирование тепловых карт для выявления нерепрезентативных потребителей. Статистическая значимость различий установлена посредством дисперсионного анализа (ANOVA) и теста Тьюки. На основе медианных значений потребления сформированы группы с низким и высоким уровнем энергоиспользования. При визуализации и обработке данных применялись MS Excel, Python (библиотеки Pandas, NumPy, SciPy), а также пакет Statistica.

Результаты. Анализ подтвердил наличие статистически значимых различий в электропотреблении между большинством домов (F=2065,4, p<0,001). Тест Тьюки показал, что внутри каждой группы дома характеризуются относительно стабильными значениями энергопотребления, однако в межгрупповом сравнении расход электроэнергии существенно варьируется. По результатам исследования выделены две группы: с «низким» и «высоким» уровнем потребления. Для группы с высоким уровнем выявлены ярко выраженные вечерние пики (18:00–22:00), тогда как в группе с низким потреблением профиль нагрузки более равномерен.

Заключение. Применение методов статистического анализа электропотребления позволило упростить классификацию домов до двух основных групп и сформировать типовые профили потребления. Эти результаты интегрированы в программное обеспечение LineCapacity, что облегчает расчёт режимов работы электросетей и способствует снижению неверной оценки запаса передаваемой мощности. Планируется перспективное направление исследований, сосредоточенное на расширение набора данных по электропотреблению жилых домов. Это позволит учитывать влияние сезонных факторов, а также разработать механизмы имитационного моделирования энергоиспользования различных групп потребителей.

Актуальность. В статье исследуются вопросы оценки параметров надежности контактов низковольтных коммутационных аппаратов (НКА), устанавливаемых в низковольтных электрических сетях систем электроснабжения промышленных предприятий.

Цель. Исследование основных параметров надежности контактов НКА с использованием статистического метода и анализ физических процессов в контактных соединениях.

Методы. Для повышения точности определения интенсивности отказов НКА предлагается ввести поправочные коэффициенты, которые учитывают влияние основных воздействующих факторов на исследуемые НКА. Исследование коммутационного ресурса контактов было выполнено аналитическим и графико-аналитическим методом.

Результаты. На основании проведенных исследований установлено, что для повышения достоверности оценки параметров НКА может быть рекомендован графико-аналитический метод с учетом поправочных коэффициентов. Значение числа циклов коммутаций аппарата, после которого появление отказа наиболее вероятно, зависит от его коэффициента загрузки. Выявлено, что для исследуемых аппаратов по истечении 25% ресурса числа коммутаций вероятность безотказной работы становится ниже допустимого значения.

Заключение. Результаты исследований показывают, что после 3-5 лет эксплуатации вероятность безотказной работы наблюдаемых НКА снизилась до значения менее 0,85. Полученные результаты рекомендуется учитывать при составлении графиков планово-предупредительного ремонта в электрических сетях внутрицехового электроснабжения.

Актуальность. На эффективность и надежность системы релейной защиты (РЗ) влияет много факторов, такие как: отказ силового выключателя, отказ элементов устройства релейной защиты, погрешности работы измерительного тока и т.д. Подобные отказы сейчас приводят к отказу защиты в целом или к неправильному действию защиты и, при возникновении короткого замыкания (КЗ), часто к повреждению защищаемого объекта. Поэтому разработка более совершенных методов обнаружения отказов элементов РЗ является актуальной.

Цель. Целью статьи является: проведение краткого анализа проблемы надежности работы системы РЗ при отказе элементов защиты, разработка нового алгоритма работы устройств продольной дифференциальной РЗ с функцией обнаружения отказа трансформатора тока (ТТ) любого плеча защиты, а также распознавания режима электросети. Предлагаемый алгоритм позволяет выполнять адаптацию РЗ при обнаружении отказа ТТ в каждом такте времени, и таким образом повысить надежность системы защиты.

Методы. Алгоритм разработан на основе методов математической логики. Устройства защиты используют межподстанционные информационные каналы связи между смежными устройствами. Устройства защиты имеют возможность автоматически адаптировать свой алгоритм работы к возникшему отказу, реконфигурировать зоны защиты.

Результаты. В статье выполнен анализ проблемы, разработан алгоритм автоматического обнаружения отказов трансформатора тока и токовых цепей релейной защиты, основанный на первом законе Кирхгофа и использующий межподстанционную информационную сеть. Предложенный алгоритм позволяет не только однозначно обнаружить эти отказы, но и произвести мгновенную адаптацию зон дифференциальной релейной защиты при необходимости сохранения быстродействия релейной защиты. Алгоритм протестирован программой PSCAD/EMTDC на примере дифференциальной защиты шин.

Заключение. В результате исследования получены результаты, которые можно использовать для повышения надежности системы цифровой РЗ при отказах элементов защиты.

Рассмотрено решение задачи многокритериальной оптимизации конструкции высоковольтного испытательного трансформатора с помощью алгоритма NSGA-II. В качестве критериев оптимизации приняты масса активных материалов, потери и отношение емкости между первым и вторым слоем вторичной обмотки к емкости между предпоследним и последним слоями вторичной обмотки. Изложена методика расчета конструкции трансформатора, которая используется при оптимизации. Приведен пример оптимизации конструкции высоковольтного испытательного трансформатора. Показано, что применение алгоритма NSGA-II позволило существенно сократить массу активных материалов и потери в трансформаторе по сравнению с базовым вариантом, рассчитанным по традиционной методике.

Актуальность. Развитие современной промышленности неразрывно связано с внедрением большого количества разнообразных электрических аппаратов и сложных электронных устройств. Данный процесс неизбежно сопровождается значительным ростом потребления электроэнергии. Следовательно, возникает необходимость в бесперебойной подачи электропитания на энергообъект. Серьезным препятствием в этом процессе являются провалы напряжения, приводящие к нарушениям работы предприятия и поломке оборудования.

Цель. Провести анализ проблемы обеспечения стабильности напряжения на промышленных предприятиях в контексте провалов напряжения.

МЕТОДЫ. Проводится обзор существующих на сегодняшний день инженерных мероприятий по нейтрализации провалов напряжений.

Результаты. В статье описана актуальность темы, дано определение понятия провала напряжения, приведены главные характеристики этого явления, такие как глубина и длительность. Представлены данные об основных причинах и последствиях провалов напряжения на предприятиях. Произведен анализ существующих средств и способов по минимизации влияния провалов напряжения на технологический процесс.

Заключение. Каждый способ по борьбе с провалами напряжения имеет свои достоинства и недостатки. Также следует принимать во внимание, что часть из них воздействует на глубину провала, тогда как другая часть на его длительность. Использование того или иного метода должно обосновываться исходя из требований и специфики конкретного электрооборудования, при этом данные мероприятия должны согласовываться с другими технологическими процессами на этапе проектирования.

В данном исследовании разработана методика оптимизации конструкции синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ) с использованием генетического алгоритма, направленная на повышение энергоэффективности и снижение пульсаций момента.

Цель работы заключалась в определении оптимальных геометрических параметров двигателя, включая угол охвата магнитов, толщину магнитов, ширину зубца статора, глубину паза и воздушный зазор, с учетом технологических ограничений и электромагнитных характеристик.

Методология основана на комбинации аналитического моделирования магнитных цепей и генетического алгоритма, реализованного в MATLAB, с многоцелевой фитнес-функцией, учитывающей крутящий момент, пульсации и КПД.

Результаты демонстрируют, что предложенный подход позволяет достичь значительного улучшения характеристик: увеличение момента на 8,9%, снижение пульсаций на 40% и повышение КПД на 3,5 процентных пункта по сравнению с базовой конфигурацией. Установлено, что оптимальная конфигурация достигается при угле охвата магнитов 72° и воздушном зазоре 0,85 мм, что подтверждает необходимость применения современных оптимизационных методов для поиска нетривиальных технических решений.

Заключение. Полученные результаты имеют практическую значимость для проектирования энергоэффективных двигателей, сокращая время разработки. Исследование вносит вклад в развитие методов компьютерного проектирования электрических машин, демонстрируя эффективность генетических алгоритмов для решения сложных многокритериальных задач электромеханики.

Цель. Проведение динамического анализа факторов, влияющих на надёжность инверторов, применяемых в крупномасштабных солнечных электростанциях, и разработка алгоритмов предиктивного мониторинга их технического состояния.

Методы. В рамках исследования использованы методы системной классификации факторов надёжности, теплового, электрического и механического анализа, а также методы машинного обучения на базе автокодировщиков для обнаружения аномалий. Применены сенсорные технологии и IoT-архитектура для сбора и обработки параметров в реальном времени.

Результаты. Разработана классификация факторов, влияющих на отказоустойчивость инверторов, с указанием возможностей их сенсорного мониторинга. Построена архитектура адаптивной системы анализа технического состояния, включающая блок-схему динамического мониторинга. Предложена модель Autoencoder + Threshold-based Anomaly Detection для оценки индекса состояния инверторов в реальном времени, что обеспечивает раннее выявление потенциальных неисправностей.

Заключение. Разработанный подход позволяет повысить надёжность и эксплуатационную эффективность централизованных инверторов за счёт внедрения интеллектуальной системы мониторинга. Применение предиктивной аналитики и сенсорной архитектуры способствует снижению затрат на техническое обслуживание, повышению устойчивости работы солнечных электростанций и предупреждению отказов до их возникновения.

Актуальность. В условиях цифровой трансформации электроэнергетики возрастает актуальность разработки распределённых систем управления состоянием оборудования электрических сетей, основанных на прогнозировании наработки на дефект с определением адаптивной периодичности профилактического воздействия.

Цель. Обосновать целесообразность создания и применения подобной системы управления ремонтами электроустановок на основе статистики тепловизионного контроля (ТВК) как альтернативы локальным системам on-line мониторинга на базе различных температурных датчиков. Разработать предиктивную математическую модель для определения времени наработки на развитый дефект в оборудовании. Сформировать методику расчета адаптивной периодичности вывода оборудования в ремонт по техническому состоянию.

Методы. В исследовании применялись методы статистической обработки данных и проверки статистических гипотез, формирования однородных Марковских моделей с непрерывным временем, численного моделирования в программной среде MathCAD.

Результаты. В статье раскрыта актуальность темы, изложены методические аспекты распределенной предиктивной системы управления ремонтами оборудования электрических сетей, показаны её преимущества перед локальными системами контроля на базе современных температурных датчиков, предложены модели прогнозирования наработки на развитый дефект в оборудовании и периодичности его профилактических ремонтов по фактическому техническому состоянию. Приведен расчёт периодичности профилактического обслуживания трансформаторов КТП-6/0,4 кВ одного из электрохозяйств на основе прогноза наработки на развитый дефект, иллюстрирующий возможности заявленной методики.

Заключение. Предложенная система распределенного предиктивного управления техническим состоянием оборудования электрических сетей по наработке на дефект в отличие от локальных систем температурного контроля на основе современных датчиков имеет бόльшую функциональность при существенной экономии затрат. Её применение гарантированно обеспечивает эффективность управления профилактикой оборудования за счет высокой достоверности прогноза наработки на дефект и определения адаптивной периодичности профилактического воздействия.

Актуальность исследования заключается в синхронизации работы источников распределенной генерации и централизованных сетей. Разгрузить наиболее загруженные элементы в сети и уменьшить потребляемую мощность возможно путем локальной выработки электроэнергии при помощи применения распределенной генерации. Научная новизна заключается в местной схеме управления, распределяющей реактивную мощность от каждого сетевого инвертора на основе локальных мгновенных измерений потребляемой и вырабатываемой мощности. Научная новизна заключается в разработке нового метода управления потоками реактивной мощности в энергосистемах, содержащих традиционные и альтернативные источники энергии.

Цель. Рассмотреть проблемы регулирования качества электроэнергии в комбинированных электрических сетях, содержащих источники альтернативной энергии.

Методы. Алгоритм, который использовался для моделирования, состоит из нескольких шагов: сначала задаются случайные значения rk и xk, которые остаются постоянными для всех последующих этапов моделирования. Для каждого случая задается случайное значение нагрузок и генерации и решается система уравнений для определения уровней напряжения вдоль линии и общих потерь.

Результаты. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности влияния средств управления активной и реактивной мощностями на установившиеся режимы электрической сети. Для режимов 3 и 4 вся часть кривой от крайней левой точки (соответствует наилучшему качеству электроэнергии) до точки, где достигается глобальный минимум (когда потери минимальны) представляет собой возможную область, где можно найти компромисс между снижением потерь и падением напряжения, регулируя К. Сравнение различных режимов показывает, что максимальная гибкость достигается в режиме 4, когда высокая проникающая способность возобновляемых источников энергии приводит к перепроизводству электроэнергии.

Заключение. Обобщая результаты моделирования, можно сказать, что схема управления потоками реактивной мощности на распределенных фотоэлектрических сетевых инверторах достаточно проста и эффективна. Управление потоками реактивной мощности производится в соответствии с местными значениями потребления активной и реактивной мощности. Схема содержит один обобщенный регулируемый параметр балансировки между локальными запросами для минимизации потока мощности и поддержания требуемого уровня качества электроэнергии.

Актуальность исследования заключается в разработке метода моделирования графика нагрузки электрозаправочных станций (ЭЗС) с учетом неопределенности параметров нагрузки, включая характер интенсивности подключения электромобилей (ЭМ) в течение заданного периода.

Цель. Рассмотреть проблемы моделирования графика нагрузки ЭЗС с учетом неопределенности. Разработать метод моделирования графика нагрузки ЭЗС, учитывающий несколько случайных составляющих. Провести моделирование графика нагрузки, учитывающей характер интенсивности начала времени зарядки на основе эмпирических данных. Провести оценку неопределенности нагрузки ЭЗС, сходимости модели и произвести анализ ее чувствительности на изменение входных параметров.

Методы. Проанализированы существующие методы моделирования графика нагрузки ЭЗС. Для построения математической модели графика нагрузки ЭЗС использован метод Монте-Карло, реализованный в среде MatLab®.

Результаты. В статье проведена обработка экспериментальных данных по количеству подключаемых ЭМ, на основе которых получен усредненный суточный график нагрузки ЭЗС. Применен комбинированный закон распределения вероятностей, соответствующий эмпирическим данным и отражающий интенсивность подключения ЭМ. Разработана параметрическая модель для формирования временного профиля нагрузки ЭЗС, учитывающая ключевые факторы

неопределенности нагрузки: времена начала зарядки; потребляемую мощность ЭМ; продолжительность зарядки и количество ЭМ.

Заключение. Предложены метод и модель графика нагрузки ЭЗС, позволяющие формировать временной профиль мощности при наличии неопределенности исходных данных. Модель графика нагрузки ЭЗС может быть использована для планирования размещения ЭЗС, оценки небаланса электроэнергии и выбора параметров накопителей электроэнергии для интеграции ЭЗС и обеспечения их стабильной работы в распределительных электрических сетях.

Актуальность: в условиях растущих требований к чистоте воздуха на промышленных предприятиях электрофильтры приобретают особую значимость как эффективное средство удаления вредных частиц из воздушной среды. Вопросы их оптимизации остаются актуальными, поскольку от этого зависит уровень очистки и экономичность производственных процессов.

Цель: проведение экспериментального исследования мокрого однозонного электрофильтра и определение влияния конструктивных и режимных параметров на его эффективность.

Методы: для исследования был использован экспериментальный стенд с мокрым однозонным электрофильтром, в котором изменялись ключевые параметры: напряжение питания, расстояние между электродами, радиус осадительных электродов и скорость воздушного потока. Эффективность работы фильтра оценивалась путем измерения концентрации частиц до и после очистки воздуха.

Результаты: эксперименты показали, что эффективность очистки воздуха снижается при увеличении скорости воздушного потока и межэлектродного расстояния, в то время как повышение напряжения и диаметра электродов улучшает качество очистки. Получены графические зависимости эффективности от изменяемых параметров, что позволило выявить оптимальные параметры.

Заключение: оптимизация параметров мокрого однозонного электрофильтра способствует повышению эффективности очистки воздуха, что позволяет снизить вредные выбросы на производственных площадках и улучшить экологичность и экономичность производственных процессов.

Цель. Разработать программу с использованием методов численного моделирования для исследования НДС мембранной муфты с промежуточным валом и элементами, гасящими вибрации, с возможностью разработки новых конструкций муфт, способных компенсировать более значительные осевые, угловые и радиальные смещения валов ГПА при высоких значениях частоты вращения.

Методы. Алгоритм разрабатывается на основе метода конечных элементов в ПК ANSYS.

Результаты. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности и достоинства выбранной конструкции мембранной муфты. Построен универсальный численный алгоритм, который даёт возможность оценивать прочность конструкции муфты из разных материалов, передающей крутящий момент, с выявлением опасных зон высоких напряжений и предельных значений частоты вращения, а также способность компенсировать несоосность валов турбины и нагнетателя. Программа позволяет быстро варьировать исходными геометрическими параметрами с автоматическим построением новой зD модели.

Заключение. Работа направлена на повышение эффективности и надежности работы газоперекачивающих агрегатов и газотранспортной системы. Результаты расчета показали, что заявленные свойства рассматриваемой мембранной муфты на различных режимах эксплуатации, ее способность компенсировать перекосы соединяемых валов подтвердились. Дальнейшее дополнение программы планируется с помощью анализа напряжений от переменной (циклической) составляющей крутящего момента, построения математической модели колебаний валопровода с учётом демпфирования опор.

Актуальность исследования заключается в разработке концепции перехода на водородное топливо системы теплоснабжения Мурманской области. Мурманская область, обладает уникальными природными ресурсами и тяжелыми климатическими условиями, и представляет собой уникальный регион для внедрения водородных технологий. В статье представлены результаты моделирования работы ветровых электростанций (ВЭС), прогнозируемые мощности генерации, перспективы использования водорода в системе теплоснабжения Мурманской области. В данной работе рассматриваются возможности использования «зеленой» электроэнергии, получаемой от ВИЭ - атомных, ветровых и гидроэлектростанций, с целью замены традиционных топлив, таких как дизельное топливо и мазут.

Цель. Рассмотреть проблему топливообеспечения в Мурманской области. Разработать технологию получения водородного топлива, с последующим сжиганием на действующем энергетическом оборудовании региона.

Методы. Для моделирования режимов работы оборудования использована программа Winpro, с последующей почасовой выкладкой мощности в программном комплексе Smartren.

Результаты. Проведенное исследование показало возможность модернизации существующей инфраструктуры, включая котельные и электрические сети, для внедрения водородных технологий. Например, предлагается совместное сжигание водорода с традиционными видами топлива, что позволит уменьшить удельные расходы углеводородных топлив, снизить углеродный след и объем вредных выбросов. В работе также анализируется производимый углеродный след, образующийся от сжигания различных видов топлива, и «зеленый» водород демонстрирует здесь значительное преимущество. Показано, что переход на водородные технологии может не только улучшить экологическую ситуацию в Мурманской области, но и стать экономически выгодным решением, способствующим привлечению инвестиций и развитию новых технологий в регионе. Водород может частично заменить традиционное топливо в виде мазута, если учесть транспортировку мазута до котельной, его топливоподготовку и выбросы от использования мазута, то стоимость водорода будет конкурентоспособная. Таким образом, данное исследование на примере Мурманской области, показывает перспективность внедрения водородных технологий для устойчивого развития региона.

Применение топливных элементов на природном газе может значительно увеличить устойчивость и эффективность энергоснабжения частных домов, обеспечить важные экологические преимущества и снизить затраты на энергоресурсы. Однако широкое использование топливных элементов на природном газе в жилых домах ограничено рядом факторов, среди которых наиболее значимым является высокая стоимость топливного элемента. В исследовании проведен анализ потребления энергоресурсов для двух систем энергообеспечения, стандартной системы на основе двухконтурного газового котла и системы с применением твердооксидного топливного элемента на природном газе.

Цель. Определить экономическую целесообразность применения твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) на природном газе в частных жилых домах.

Методы. Сбор данных о потреблении энергоресурсов анализируемого здания проводился с помощью показаний счетчиков. На основании этих данных создавались годовые графики потребления электроэнергии и природного газа. Схема системы энергообеспечения частного дома с использованием ТОТЭ, а также уравнение математической модели потребления природного газа системой с ТОТЭ строились на основе законов сохранения энергии и массы, а также с применением статистических методов анализа существующих исследований в области применения топливных элементов.

Результаты. В ходе проведения исследования был составлен график динамики цен на энергоресурсы по месяцам для двух сравниваемых систем.

Заключение. Внедрение систем энергоснабжения на основе твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), работающих на природном газе, в жилых домах может быть многообещающим решением. Сравнение системы на основе двухконтурного газового котла без ТОТЭ и системы с ТОТЭ на природном газе показало, что ежемесячная экономия колеблется от 24 % до 47 %, при среднем годовом значении в 34,5 %. Для семьи из трех человек, проживающей в двухэтажном кирпичном доме в Казани, Республика Татарстан, это означает ежегодную экономию в размере 25 080 рублей.

Цель. Исследование процессов теплообмена в капиллярно-пористых природных покрытиях, создаваемых термическим напылением порошков при их нанесении термоинструментом. В качестве природных материалов выбраны горные породы кварциты, граниты, тешениты, туф и мрамор. Создан термоинструмент со спиновой детонационной струей и разработана технология получения порошков новым способом.

Методы. Термоинструмент за счет автоматического устройства позволяет управлять режимом создания покрытий, изменяя мощность горелки и длину факела. Разработана вытеснительная схема питания инструментом и методика проведения экспериментом. Порошки готовились в специальных формах из системы сопряженных эллиптических поверхностей и различным эксцентриситетом. Технология увеличивает выход порошка класса (0÷2)×10^-3 м и повышает степень упрочнения порошка. Горючее дожигалось на покрытии с коэффициентом избытка окислителя 0.6÷0.8, до шести раз возрастали удельные нагрузки и составляли (2÷15)×10⁶ Вт/м². Вязкие породы подвергались оплавлению.

Результаты. Поперечная скорость участка воспламенения спинового детонационного факела близка к скорости детонации и вдвое превышала скорость звука в струе. Предельная область тепловых нагрузок для покрытий при поддержании перегрева (20÷75) К превосходила кипение в тонких пленках, в большом объёме и тепловых трубах. Исследования с помощью голографической интерферометрии показало, что точкой отсчета является остаточная деформация, определяемая сетью мелких трещин, которые не исчезают при снятии тепловой нагрузки.

Заключение. Обнаружена нелинейная кривая перемещения частиц, а детонационное напыление снижает разрушение частиц порошка по границам раздела нерасплавленных частиц. Природный материал обеспечивает высокую эрозионную стойкость покрытия. Совместные методики исследования с помощью голографии, скоростной киносъёмки и аналитического решения позволяют уточнять механизм создания покрытия и получать расчетные значения тепловых потоков и напряжений.

Актуальность. Сложность структуры предприятий целлюлозно-бумажной отрасли промышленности определяется большим количеством элементов в составе теплотехнологических схем производства, обратными потоками, связями с окружающей средой в виде потребляемых топливно-энергетических ресурсов и сбросной энергии в виде вторичных энергетических ресурсов. Для таких предприятий вариантов повышения энергоэффективности с включением энергосберегающего оборудования может быть множество. Поэтому для выбора эффективного варианта предложено использование структурно-термодинамического подхода к анализу теплотехнологических схем.

Цель. Разработка алгоритма структурно-термодинамического анализа, позволяющего преодолеть неоднозначность исходных данных и рассчитать достоверные значения параметров внешних энергоносителей, данные о которых зачастую отсутствуют на целлюлозно-бумажных производствах, но являются необходимыми для оценки термодинамической эффективности использования сбросной энергии.

Методы. Для достижения обозначенной цели используется системный подход с применением матричного анализа и булевой алгебры, эксергетический метод термодинамического анализа, а также разработано программное обеспечение, объединяющее перечисленные методы.

Результаты. Для теплотехнологической схемы производства бумаги определена оптимальная последовательность термодинамического расчета с минимальным количеством итераций/допущений на участках условного разрыва потоков схемы. В результате термодинамического анализа получены данные о тепловой и эксергетической эффективности элементов теплотехнологической схемы целлюлозно-бумажного производства, а также данные о потоках, использование которых обеспечит организацию оптимальной системы утилизации вторичной энергии.

Заключение. Разработанное программное обеспечение структурнотермодинамического анализа было реализовано при оценке термодинамической эффективности теплотехнологической схемы производства бумаги. Выявлено минимальное количество потоков схемы – 20 потоков, условный разрыв которых позволяет полностью выполнить термодинамический расчет схемы с минимальным количеством итераций и определить достоверные значения параметров энергетических потоков. Результаты термодинамического анализа показали, что наиболее низкий эксергетический к.п.д – у аппаратов с такими сбрасываемыми потоками как теплота охлаждения верхнего продукта колонн, отработанного воздуха после процесса сушки в бумагоделательной машине, оборотной воды, сточных вод. Поэтому именно в такие аппараты следует осуществлять возврат энергии сбросных потоков наибольшего эксергетического потенциала для повышения термодинамической эффективности теплотехнологической схемы в целом.