Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Научно-практический рецензируемый журнал

«Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ» – это рецензируемое научное издание, на страницах которого освещаются фундаментальные и прикладные исследования, а также дискуссионные вопросы по проблемам энергетики и связанными с ней отраслями производства и науки.

Учредители журнала: Казанский государственный энергетический университет и Министерство образования РФ. Журнал зарегистрирован в Министерстве РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций – ПИ № 77-7322 от 19.02.2001 г.

Международный стандартный серийный номер журнала (ISSN) – 1998-9903, а также (Online ISSN) – 2658-5456. Подписной индекс в каталоге интернет-подписки «Почта России» – П6740. Периодичностью 1 журнал в 2 месяца.

Журнал входит в Перечень рецензируемых научных изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук.

В журнале публикуются работы, соответствующие группе специальностей:

05.09.00 Электротехника

05.09.01 – Электромеханика и электрические аппараты,
05.09.03 – Электротехнические комплексы и системы,
05.09.12 – Силовая электроника,

05.11.00 Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы

05.11.01 – Приборы и методы измерения (по видам измерений),
05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий,
05.11.16 – Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям),

05.14.00 Энергетика

05.14.01 – Энергетические системы и комплексы,
05.14.02 – Электрические станции и электроэнергетические системы,
05.14.03 – Ядерные энергетические установки, включая проектирование эксплуатацию и вывод из эксплуатации,
05.14.04 – Промышленная теплоэнергетика,
05.14.14 – Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты.

В Журнале публикуются результаты открытых научных исследований, выполняемых учеными научных учреждений, высших учебных заведений, иных организаций и граждан, ведущих научные исследования в порядке личной инициативы. Принимаются к публикации: оригинальные статьи; научные обзоры. Язык публикаций: русский, английский.

Журнал включен в систему Российского индекса научного цитирования (РИНЦ), в международный подписной каталог периодических изданий «Ulrich’s Periodicals Directory». Выпуски журнала размещаются на сайте Научной Электронной Библиотеки (НЭБ).

График выхода журнала:
№1 (Январь/Февраль) – 15 марта;
№2 (Март/Апрель) – 15 мая;
№ 3 (Май/Июнь) – 15 июля;
№ 4 (Июль/Август) – 15 сентября;
№ 5 (Сентябрь/Октябрь) – 15 ноября;
№ 6 (Ноябрь/Декабрь) – 15 января.

Текущий выпуск

Том 22, № 3 (2020)

Скачать выпуск PDF

ЭНЕРГЕТИКА

Применение пористых материалов в теплообменных аппаратах системы теплоснабжения

Н. В. Рыдалина, Б. Г. Аксенов, О. А. Степанов, Е. О. Антонова

PDF (Rus)

3-13 38

Аннотация

Увеличение интенсивности теплообмена является одной из главных задач при изготовлении современного теплообменного оборудования. Одним из перспективных способов увеличения теплообмена является использование в теплообменных аппаратах пористых металлов. В работе рассматривается конструкция теплообменного аппарата, в котором используется пористый алюминий. Первый теплоноситель - теплая вода, которая течет по трубкам, проходящим сквозь пористый металл. Сквозь поры протекает второй теплоноситель – фреон, который охлаждает воду. Создан стенд, позволяющий изучить такой теплообменник. Проведен цикл испытаний. Применение стандартных методов расчета теплообменных аппаратов в данном случае невозможно, так как неизвестна внутренняя поверхность пор. Была составлена упрощенная математическая модель такого теплообменника, позволяющая получить решение в удобном для инженерных расчетов аналитическом виде. Проведенные на основе этой модели численные расчеты сопоставлялись с экспериментальными данными. Получено совпадение опытных и расчетных значений в пределах погрешности эксперимента. Проведено сравнение интенсивности теплообмена материалов различной пористости. Установлено, что в теплообменнике с пористым металлом интенсивность теплообмена увеличивается с увеличением коэффициента пористости. Результаты проведенных опытов свидетельствуют о целесообразности применения пористых металлов в теплообменном оборудовании. Полученный аналитический метод позволяет проводить расчеты в том случае, когда площадь поверхности теплообмена неизвестна и позволяет одновременно учитывать теплоемкость и теплоту фазового перехода фреона, если таковой имеет место.

Эффективность периферийной и комбинированной газораздачи в горелках котлов ТГМ-84а

М. А. Таймаров, Р. В. Ахметова, Ю. В. Лавирко, Л. И. Касимова

PDF (Rus)

14-22 32

Аннотация

К настоящему времени известно достаточно большое количество горелок для камерного сжигания газообразного топлива различающихся между собой по характеру газораздачи для смешения топлива с воздухом. Для отечественных газомазутных горелок энергетических котлов характерным является их унификация по типу сжигания топлив, то есть теплота сгорания сжигаемого топлива может изменяться в довольно широких пределах. Более того, непосредственно в процессе эксплуатации на ТЭС производится их реконструкция для уменьшения длины факела, достижения равномерного излучения факела, изменения локальных значений температур факела или уменьшения их максимальных значений. Как правило, подробных исследований, получаемых после реконструкций этих горелок, не проводится. Зарубежные горелки конструируются и изготавливаются на сжигание конкретного вида топлива с заданной теплотой сгорания. При этом основная роль для повышения КПД отводится компьютерному регулированию соотношения топлива и воздуха, газораздача - центральная трубчатая. Кроме высокой стоимости, трудность применения зарубежных горелок для отечественных энергетических котлов связана с адаптацией автоматики этих горелок к системе автоматизации отечественных котлов. Поэтому для отечественных котлов одним из направлений их модернизации с целью повышения КПД является реконструкция схем газораздачи в существующих горелках. В данной статье исследуется эффективность применения периферийной трубчатой газораздачи в сравнении с комбинированной периферийной трубчатой газораздачей, совмещенной с конической центральной газораздачей при использовании в качестве основной тагенциальной периферийной крутки воздуха. Данные схемы газораздачи применяются в котлах ТГМ-84А Казанской ТЭЦ-3 и Нижнекамской ТЭЦ-1, на которых проведены эксперименты по выявлению эффективности этих типов газораздачи для сжигания природного газа Уренгойского месторождения.

Исследование работоспособности и качества функционирования трансформаторного оборудования электротехнических систем

А. Р. Денисова, Д. П. Спасов, А. Р. Галяутдинова, В. Р. Иванова

PDF (Rus)

23-35 40

Аннотация

Выявление дефектов на ранней стадии их возникновения, особенно у отработавших нормативный срок силовых трансформаторов, является острой проблемой. В данной статье предлагается внедрение на подстанции системы мониторинга, управления и диагностики трансформаторного оборудования(СМУиД) электротехнических систем в комплексе с автоматизированной системой управления электротехнического оборудования(АСУ ЭТО) и автоматизированной информационноизмерительной системой коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ) с применением QR-кода, а также с использованием TeamViewer для оперативной ликвидации аварий и выявления ненормального режима работы трансформаторного оборудования. Разработанная система мониторинга трансформаторов предназначена для контроля изоляции, регистрации и анализа ча.стичных ра.зрядов, мониторинга технического состояния, обеспечивающая максимальный безаварийный срок службы тра.нсформа.торов. Кроме того, внедрение автоматизированной диагностики и электрооборудования являются необходимым условием внедрения технологии SmartGrid в промышленных электрических сетях, способствует снижению капитальных вложений в обновление парка оборудования. Методы, используе.мые в на.стоящее время, не обнаруживают опа.сные ухудше.ния состояния изоляции, не чувствительны к еѐ старению, а в некоторых случаях ошибочно оценивают состояние изоляции. Наличие таких функций в предлагаемой системе положительно отличает ее от традиционно используемых методов. В работе анализируется работоспособность и качество функционирования рассматриваемых систем, приводится иерархическая структура предлагаемой к внедрению СМУиД. Применив предложенную идею с QR-кодом, можно ускорить процесс поиска информации о текущем техническом состоянии электрооборудования.

Методика расчета энергетических показателей автономного энергокомплекса, включающего ГТУ, ВЭУ и аккумуляторы электрической энергии

Ю. Е. Николаев, В. Н. Осипов, В. Ю. Игнатов

PDF (Rus)

36-43 38

Аннотация

Для снабжения малых городов электрической и тепловой энергией, обеспеченных природным газом, предлагается создание автономных энергокомплексов на базе газотурбинных установок, ветрогенераторов и аккумуляторов электрической энергии. Предложена схема совместной работы указанных установок, разработана методика расчета количественных характеристик ветроэнергетической установки, ГТУ и аккумуляторов, обеспечивающих покрытие пиковой части суточного электрического графика нагрузки. Тепловая нагрузка обеспечивается за счет работы котла-утилизатора и пикового котла. На примере энергокомплекса электрической нагрузкой 5 МВт и тепловой 17,5 МВт рассчитана выработка электрической энергии ветроэнергетической и газотурбинной установками, отпуск электрической энергии от аккумуляторов, тепловые нагрузки котла-утилизатора и пикового котла по месяцам года. При доле мощности ветроэнергетической установки 0,2 аккумуляторы обеспечивают в течение годового периода от 5,2 до 10,7 % суточной потребности графика электрической нагрузки. Электричекая мощность газотурбинной установки в зимний период снижается до 70 % от максимальной нагрузки потребителя, в летний период – до 55 %. Увеличение относительной доли мощности ветроэнергетической установки снижает электрическую мощность газотурбинной установки, ее стоимость, при этом возрастает стоимость аккумуляторов.

Физическое моделирование термомеханики газовых потоков в выходных каналах центробежного компрессора турбокомпрессора

Л. В. Плотников, Ю. М. Бродов, Б. П. Жилкин, Н. И. Григорьев, Л. Е. Осипов

PDF (Rus)

44-50 32

Аннотация

Известно, что тепломеханические характеристики потока воздуха в выходном канале компрессора турбокомпрессора во многом определяют эффективность качество процессов газообмена поршневого двигателя. Исследования проводились на экспериментальной установке, содержащей турбокомпрессор, выходные каналы разной конфигурации, измерительную базу и систему сбора данных. Установлено, что стабилизация потока в выходном канале компрессора приводит к существенному росту интенсивности теплоотдачи (вплоть до 25 %) по сравнению с базовым трубопроводом при одновременном уменьшении степени турбулентности на величину до 30 %. В выходном канале компрессора с канавками наблюдается еще более существенный рост интенсивности теплоотдачи (вплоть до 30 %) при увеличении степени турбулентности на величину до 12 % по сравнению базовым каналом. Предлагаемые конфигурации выходных каналов компрессора могут быть использованы для интенсификации теплообмена с целью естественного охлаждения воздуха в процессе впуска, а также для стабилизации газодинамических параметров потока с целью снижения гидравлического сопротивления впускной системы двигателя с турбонаддувом.

Онлайн оценка пропускной способности электрической сети

А. И. Мотовилов, И. И. Соловьев

PDF (Rus)

51-59 28

Аннотация

Надежность электроснабжения потребителей и эффективность использование энергетических ресурсов являются приоритетными задачами в процессе оперативнодиспетчерского управления энергосистемой. Ограничения пропускной способности электрической сети увеличивает величину не выпускаемого резерва мощности, что в случае нарушения нормального режима на одном объекте электроэнергетики может привести к системной аварии. Целью работы является разработка алгоритма оценки пропускной способности электрической сети. В этом исследовании установившихся режимов работы энергосистемы предлагается метод онлайн-моделирования параметров электроэнергетического режима и верификация его в реальной схеме для определения пропускной способности электросети. Для решения поставленных в работе задач использовались: теория многофакторного эксперимента, теория систем линейных уравнений, методы математического моделирования, программно-вычислительный комплекс «Космос».Функция регрессии используется для моделирования потока мощности по элементу сети. Проведено сравнение методов, основанных на линеаризованной и полной моделях с измеренными значениями и оценены с помощью коэффициента корреляции. Метод может быть использован в практике диспетчерского управления и научноисследовательских организациях при решении задач улучшения характеристик режимов, планирования и эксплуатации энергосистемы в режиме реального времени, а также развития электрических сетей и энергосистем. Работоспособность предложенной методики проверена в ходе эксперимента.

Моделирование газотурбинной установки с прогностическими регуляторами напряжения и скорости

Ю. Н. Булатов, А. В. Крюков, Ван Хуан Нгуен

PDF (Rus)

60-67 38

Аннотация

В статье представлены результаты компьютерных исследований, цель которых состояла в разработке динамических моделей двухвальных газотурбинных установок (ГТУ) малой мощности, оснащенных автоматическими регуляторами возбуждения и скорости с прогностическими звеньями. При использовании ГТУ в изолированных системах электроснабжения отклонения частоты и напряжения могут быть значительными, что неблагоприятно влияет на показатели качества электроэнергии. Настройка регуляторов вводимой в эксплуатацию ГТУ требует сложных расчетов. Применение алгоритмов, позволяющих с минимальными затратами усовершенствовать классические регуляторы, позволяет эффективно решать задачи их настройки. К их числу можно отнести прогностические алгоритмы, позволяющие настроить систему автоматического управления с помощью одного параметра – времени прогноза. Это особенно актуально в условиях необходимости ускоренного ввода в эксплуатацию ГТУ. Прекдставленные в статье модели реализованы с использованием пакета Simulink системы MATLAB. Исследовано влияние прогностических алгоритмов на качество управления напряжением и скоростью вращения ротора генератора ГТУ в режимах подключения и сброса нагрузки. Результаты компьютерного моделирования дали возможность сформулировать следующие выводы: применение прогностических регуляторов при подключении к ГТУ дополнительной нагрузки позволяет убрать колебательность, уменьшить провалы напряжения, снизить время переходного процесса на 2,5 с; при резком сбросе нагрузки за счет применения прогностических алгоритмов удается полностью убрать колебательность, уменьшить перерегулирование скорости вращения ротора и перенапряжения на зажимах генератора, а также заметно снизить время переходного процесса для скорости по сравнению с классическими регуляторами; использование прогностическиих алгоритмов позволяет получить приемлемые показатели качества переходных процессов без применения сложных процедур настройки регуляторов.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Разработка нового способа диагностики электромагнитного привода силовых и коммутационных механизмов

И. В. Бочкарев, И. В. Брякин

PDF (Rus)

68-77 24

Аннотация

Предложен новый способ диагностики силовых и коммутационных электромагнитных механизмов, содержащих управляющий электромагнит и подвижный якорь. Подвижный элемент диагностируемого электромагнитного механизма (ЭММ) облучают высокочастотным зондирующим электромагнитным полем и регистрируют переизлученное электромагнитное поле от него. В качестве источника зондирующего поля и приемника переизлученного поля используют обмотку электромагнита ЭММ. Зондирующее электромагнитное поле формируют путем наложения на низкочастотное высоковольтное рабочее напряжение питания обмотки электромагнита ЭММ дополнительного высокочастотного низковольтного напряжения. Диагностический параметр определяют путем алгоритмической обработки результатов измерения величины приращения напряжения на обмотке ЭММ, вызванного воздействием на нее переизлученного электромагнитного поля, а техническое состояние диагностируемого электромагнитного механизма определяют по абсолютной величине диагностического параметра. Способ позволяет диагностировать текущее состояние основных функциональных узлов ЭММ и контролировать его рабочие режимы в целом.

Дифференциальный способ обнаружения витковых замыканий в трехфазном трансформаторе

Р. Г. Мустафин, Р. Ф. Ярыш

PDF (Rus)

78-89 25

Аннотация

Измерены напряжения холостого хода, пропорциональные соответствующим магнитным потокам трехфазного трансформатора общего назначения с использованием дифференциальных методов, направленных на обнаружение витковых замыканий в обмотках трехстержневых трансформаторов.

Стандартный метод определения витковых замыканий основан на измерении тока холостого хода и измерении мощности потерь. В дополнение к ним для определения наличия витковых замыканий в трехфазных линейных трансформаторах предлагается применять дифференциальные методы, хорошо известные в релейной защите. Методы основаны на том, что витковое замыкание увеличивает магнитное сопротивление фазного стержня сердечника трансформатора, в фазной обмотке которого присутствует витковое замыкание. При подаче однофазного напряжения на обмотку фазы В в обмотках боковых фаз А и С линейного трехфазного трансформатора должны индуцироваться одинаковые по фазе и амплитуде напряжения. При соединении обмоток фазы А и С встречно, и измерении дифференциального сигнала разности напряжений фаз А и С происходит следующее. Если в исходном, неповрежденном состоянии, дифференциальный сигнал был близок к нулю, то витковое замыкание в одной из боковых фаз А или С вносит дисбаланс, и дифференциальный сигнал возрастает. Дифференциальный сигнал легко измерим на фоне близкого к нулю дифференциального сигнала в неповрежденном состоянии трансформатора, что обусловливает высокую чувствительность дифференциального метода к наличию витковых замыканий. При возникновении виткового замыкания на обмотке центральной фазы В необходимо учитывать дифференциальный сигнал в неповрежденном состоянии трансформатора.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

Радиочастотный генератор и программатор импульсных последовательностей для релаксометра ПМР

Чан Ван Тунг, Р. С. Кашаев

PDF (Rus)

90-96 26

Аннотация

Описан генератор резонансной радиочастоты (РЧ) с шагом изменения частоты 50 кГц в диапазоне 520 МГц и импульсный программатор РЧ-импульсов на основе ПЛИС для релаксометра протонного магнитного резонанса (ПМР). С использованием алгоритма прямого цифрового синтеза (ПЦС), генератор РЧ имеет возможность генерировать РЧ с коротким временем переключения и высоким разрешением по частоте и фазе. Для генерации последовательностей РЧ-импульсов используется программатор, реализованный в программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС) и управляемый вспомогательным контроллером ПЦС в соответствии с требуемыми последовательностями и параметрами импульсов. Проведено тестирование генератора методом компьютерного моделирования в программе QuartusII 12.1 и показана возможность синтезирования последовательностей РЧ-импульсов с фазами 0, π/2, π, 3π/2 с подстройкой резонансной частоты.

Модель собственных гармонических колебаний провода для задач мониторинга состояния воздушных линий электропередачи

Д. А. Ярославский, В. В. Нгуен, М. Ф. Садыков, М. П. Горячев, А. А. Наумов

PDF (Rus)

97-106 45

Аннотация

В статье обосновывается актуальность обследования воздушных линий электропередач путем определения механических нагрузок проводов. Провод под действием сил, вызванных давлением ветра, раскачивается и ведет себя в пролете как маятник. Инклинометрическим методом можно определять колебания провода в пространстве с высокой точностью. Восстановив геометрию провода в пролете воздушной линии электропередачи, можно определить механические нагрузки. Для оценки механических нагрузок провода воздушной линии электропередачи выводится модель собственных гармонических колебаний провода в пролете. Математическая модель провода основана на математических моделях гибкой нити и физического маятника. Провод - физический маятник, где в качестве тела выступает провод, а в роли неподвижной оси вращения – прямая, проходящая через точки подвеса провода. Разработанная модель позволяет по периоду колебаний провода в пролете определять стрелу его провеса. В статье рассмотрены алгоритмы расчета стрелы провеса провода для двух случаев: точки подвеса провода находятся на одной высоте; точки подвеса провода находятся на различных высотах. Приводится теоретический расчет для модели пролета воздушной линии электропередачи с оценкой чувствительности разработанной модели и еѐ погрешности при определении стрелы провеса провода. По стреле провеса провода можно восстановить его геометрию, а значит и механические нагрузки провода. Зная исходные геометрические параметры пролета воздушной линии и текущий период колебаний провода, можно проводить обследование ее текущего состояния.

Объявления

2019-04-26

Начиная с №3-4/2019 печатная версия журнала выходит на английском языке

Уважаемы авторы и читатели журнала «Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ»! Обращаем Ваше внимание, что начиная с №3-4/2019 печатная версия журнала выходит на английском языке. Русская версия сборника будет размещена в Научной электронной библиотеке https://elibrary.ru.

Еще объявления...

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

ISSN 1998-9903 (Print)
ISSN 2658-5456 (Online)

Логин
Пароль
	Запомнить меня

Войти