Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск

«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 августа;
№ 5 (Сентябрь/Октябрь) – 15 ноября;
№ 6 (Ноябрь/Декабрь) – 15 января.


 

 

Текущий выпуск

Том 22, № 2 (2020)
Скачать выпуск PDF

ЭНЕРГЕТИКА

3-11 55
Аннотация
В настоящей работе приводятся результаты эксергетического анализа технологической схемы производства сульфатной целлюлозы. В работе подробно рассмотрены результаты эксергетических балансов основных процессов производства сульфатной целлюлозы – регенерация щелочей в СРК, процесса выпаривания черного щелока, варки технологической щепы, процесс декарбонизации известняка. Выполненный анализ технологической схемы позволяет выявить наиболее «узкие» места в использовании тепловой энергии и обосновать основные направления повышения энергоэффективности рассмотренных процессов. Основная доля затраченной эксергии в существующем процессе производства целлюлозы связана с регенерацией щелочи в СРК и составляет 70 % от всей подведенной эксергии в схеме. Рассмотрен способ гидротермального получения химикатов в процессе производства сульфатной целлюлозы. В работе представлена принципиальная схема и анализ технологии теплоты производства сульфатной целлюлозы, суть которой заключается в выводе органической составляющей из черного щелока путем его автоклавной карбонизации дымовыми газами, отходящими из известерегенерационной печи при температуре 80- 90 °С. Вывод органики в этих условиях может достигать 70 %. В рассмотренном варианте эксергетический КПД ηe = 80 % значительно выше, чем КПД существующей схемы регенерации химикатов ηe=48 %. Это свидетельствует о высокой энергетической эффективности предлагаемого способа.
12-18 43
Аннотация

Рассмотрена задача определения полей температур в потоках и эффективности теплообменников с интенсификацией металлическими хаотичными насадочными упаковками. Представлены результаты экспериментальных исследований нагрева индустриального масла горячей водой в теплообменнике типа – "труба в трубе", где во внутренней трубе размещена хаотичная насадка с номинальным размером 6 мм. Насадка за счет турбулизации потока масла обеспечивает переход от ламинарного режиму к турбулентному и значительное повышение коэффициента теплоотдачи (в 15-20 раз). Для расчета температурных профилей в каналах записана ячеечная модель структуры потоков, где основными параметрами являются тепловое число единиц переноса и число ячеек полного перемешивания. Даны выражения для расчета этих параметров в трубах с хаотичными насадками. Приведены результаты расчетов профилей температур при различных расходах нагреваемого масла и показано удовлетворительное согласование с опытными данными. Расчет температурных полей позволяет учесть изменение теплофизических свойств потоков по длине каналов, что особенно важно для углеводородных смесей с повышенной вязкостью и большими числами Прандтля. Представленная математическая модель позволяет учесть структуру потоков теплоносителей в аппаратах с интенсификаторами и вычислить тепловую эффективность процессов нагрева и охлаждения сред.

19-26 41
Аннотация

Большое внимание уделяется рассмотрению причин старения трансформаторного масла под влиянием техногенных и природных факторов. Рассмотрен механизм деструкции бумажной изоляции, в результате которой образуются фурановые соединения, которые попадают в трансформаторное масло и ухудшают его диэлектрические характеристики. Приведены характеристики отечественного трансформаторного масла марки ГК-1, получаемого с использованием технологии гидрокрекинга в среде водорода. В отработанном трансформаторном масле образуются фурановые соединения, которые контролируются с использованием хроматографических методов анализа по стандартам методикам. Был определен групповой состав трансформаторного масла с использованием тонкослойной хроматографии. В качестве растворителя использовали н-Гексан. Для извлечения из трансформаторного масла фурановых соединений используются различные органические растворители, физико-химически свойства которых приведены в настоящей работе. Установлено, что время удерживания исследуемых сорбатов соответствует повышению температур их кипения для этилацетата, метилэтилкетона и додекана. В случае изопропанола, который имеет близкую температуру кипения с этилацетатом и метилэтилкетоном наблюдается существенное повышение времени удерживания, что связывается с образованием межмолекулярной водородной связи. Установлена зависимость диаметра пятна фурановых веществ от их концентрации в условиях тонкослойной хроматографии на пластиках «Sorbfil». При этом наиболее эффективное разделение характерно для фурфурола. В этом случае хроматографические пятна имею малые размеры с хорошей четкостью воспроизведения. Методом колоночной жидкостной хроматографии в восходящем режиме определена зависимость времени удерживания стандартных сорбатов от длины сорбционного слоя Силохром С-80, которая является параболической. Установлено, что наиболее высокие значения времени удерживания характерны для этоксиэтанола и изопропанола, что согласуется с известными теоретическими положениями жидкостной хроматографии. Приведены гистограммы влияния времени удерживания стандартных сорбатов от их природы и температуры кипения, где изопропанол и 2-Этоксиэтанол имеют экстремальные значения. При этом изопропанол, имеющий более низкую температуру кипения чем 2- Этоксиэтанол удерживается на сорбенте сильнее, что связывается с образованием межмолекулярных водородных связей с поверхностными силанольными группами сорбента.

27-42 50
Аннотация

В качестве объекта для проведения экспериментальных исследований был выбран преобразователь частоты марки ACS150. На основе выполненных измерений сделан вывод, что в спектральном составе силы тока, потребляемого преобразователем частоты, помимо токов основной гармонической составляющей преобладают токи 5, 7, 11, 13 и 17-й гармонических составляющих, т.е. нечетные гармонические составляющие некратные трем. Токи 3, 9 и 15-й гармонических составляющих также присутствуют в спектральном составе, но их величина значительно меньше. Также, исходя из полученных данных, можно утверждать, что при уменьшении частоты управления скоростью вращения двигателя и величины загрузки преобразователя частоты увеличивается количество пульсаций на осциллограмме силы тока, как результат наблюдаются увеличение значений высших гармонических составляющих и рост значения показателя суммарных гармонических составляющих силы тока. Основной вклад в увеличение показателя суммарных гармонических составляющих силы тока при уменьшении величины загрузки преобразователя частоты и выходной частоты управления скоростью вращения двигателя вносят нечетные гармонические составляющие силы тока кратные трем, в то же время гармонические составляющие силы тока некратные трем, а именно 5-го и 7-го порядка, не подвержены изменению. Приведен краткий обзор технических решений, направленных на повышение электромагнитной совместимости асинхронного частотно-регулируемого привода. В частности, отмечены такие решения, как повышение количества полупроводниковых ключей, используемых в инверторах, совершенствование режимов управления, применение специальных разделительных трансформаторов, пассивных (резонансных) и активных фильтров.

43-50 45
Аннотация

Надежность электроснабжения потребителей является важной задачей в процессе передачи и распределения электрической энергии. В работе предложена методика оценки последствий отказов электроснабжения монопотребителей электрической энергии на примере нефтяной компании и смежного электросетевого предприятия. Уникальность разработанной методики заключается в возможности достоверного расчета надежности электроснабжения сложных разветвленных электрических сетей без учета детальной схемы электроснабжения. Повышена точность расчетов за счет применения данных непосредственно исследуемой энергосистемы, учитывающих специфику и условия эксплуатации конкретного оборудования, вместо среднестатистической информации. Произведена классификация отказов на основные причины в электрических сетях нефтедобывающего предприятия крайнего севера, что позволило разработать мероприятия по повышению уровня надежности электроснабжения.

51-64 70
Аннотация

Одним из основных направлений развития электроэнергетики во всем мире является использование распределенния малой генерации, как на основе топливных углеродных ресурсов с синхронной связью между источниками при их подключении к электрическим сетям, так и возобновляемых источников энергии, работающих в электрической сети через частотно-преобразовательные устройства (электронной генерации). Последнее приводит к неизбежному массовому применению инверторов в существующих электрических сетях переменного тока. Задачами данного исследования является исследование влияния электронной генерации на режимы и устойчивость существующих электрических сетей и электроэнергетических систем, а также формирование требований к характеристикам к управлению электронной генерацией, которые позволяют минимизировать меры по согласованию релейной защиты и автоматики при интеграции электронной генерации в электрической сети, а также повысить надежность общего электрического режима. В статье представлены результаты исследования статической апериодической устойчивости электроэнергетической системы при интеграции электронной генерации, требования к их статическим характеристикам и управлению при работе в составе электроэнергетической системы.

65-74 41
Аннотация

В статье исследуются основные особенности компоновки электрооборудования цеховых сетей внутризаводского электроснабжения с определением показателей группы цеховых потребителей, присоединенных к одному центру питания, влияющие на выбор структуры схем участков цеховых сетей. Выявлены параметры, характеризующие топологию схем. Представлено исследование влияния коэффициента загрузки цеховых трансформаторов на их коэффициент реактивной мощности, доказана расчетным путем по технико-экономическим критериям целесообразность замены цехового трансформатора на два с меньшей суммарной мощностью. Проведен расчет экономии электроэнергии во внутризаводских системах электроснабжения. Установлен вид зависимостей tgφ трансформаторов ТМ и ТСЗ с различными номинальными мощностями в функции загрузки трансформаторов. Представлены наиболее значительные факторы роста потерь мощности холостого хода в процессе эксплуатации. С определением потерь активной и реактивной мощности и электроэнергии в трансформаторах и потерь активной мощности в распределительной сети высокого напряжения. Проведено технико-экономическое сопоставление вариантов схем внутризаводского электроснабжения при установленных двух трансформаторах меньшей мощности вместо одного и расчетным путем доказана целесообразность такой замены для повышения эффективности функционирования оборудования и определен расчетный срок окупаемости капитала вложений. Проведен сравнительный анализ исследуемых схем электроснабжения промышленных предприятий с выделением их достоинств и недостатков.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

75-85 50
Аннотация

Системы вентиляции и кондиционирования необходимы для регулирования воздухообмена, поддержания температуры и влажности, обеспечения комфортного микроклимата. Их установка безусловно является актуальной в помещениях различного назначения: на промышленных объектах, в жилых зданиях, в административных учреждениях, складских помещениях и других. В целях эффективного выполнения и качественного функционирования вентиляции необходимо внедрение автоматизированных схем управления работой данных систем, а также использование разнообразного современного оборудования (вентиляционные агрегаты, вентиляционные установки, шумоглушители, воздушные фильтры, воздухонагреватели и др.) для увеличения надежности очистки воздушного пространства и экономичности изготовления системы в целом. В работе представлены схема и алгоритм эффективного управления технологического процесса вентиляционной системы промышленного предприятия на базе программируемого логического контроллера TM171PDM27S Schneider Electric. Проведен анализ существующих вентиляционных систем, представлено описание устройств вентиляционных систем, представлен внешний вид стенда, обоснован выбор программируемого логического контроллера, указаны методические рекомендации по приобретению навыков программирования с помощью среды EcoStruxure Machine Expert – HVAC, организовано автоматическое управление приточной вентиляционной системой для литейного цеха промышленного предприятия для целей наглядного изучения элементов систем вентиляции, способов регулирования и контроля параметров в вентиляционных системах. Основной целью создания обучающего стенда выступает изучение настройки и режимов работы автоматизированных систем управления вентиляцией и кондиционированием. В ходе дальнейшего усовершенствования схемы возможно проведение занятий следующего характера: определение статических и динамических характеристик вентилятора; изучение характеристик автоматизированной заслонки; регулирование давления путем управления вентилятором и др.

86-97 42
Аннотация

В процессе функционирования рабочих комплексов с электромеханическими преобразователями, входящими в их состав, необходимо учитывать влияние эндогенных и экзогенных возмущений, вызывающих отклонения параметров электрических машин от номинальных значений, приведенных производителем в соответствующей документации. Даже незначительные отклонения параметров, находящиеся в допустимых пределах изменения, оказывают заметное влияние на качество функционирования электромеханических преобразователей и рабочих комплексов в целом. В течение жизненного цикла работы электромеханических преобразователей их параметры изменяются в результате естественного износа и старения, что вызывает необходимость непрерывного либо периодического анализа и контроля состояния объектов исследования. В работе рассматривается метод, основанный на вычислении линейного интегрального критерия Q и формировании Q – таблиц, позволяющий обеспечить контроль функционирования электромеханических преобразователей с нестабильными параметрами в процессе эксплуатации в составе рабочих комплексов. Приведены simulink – модели систем вычисления линейного интегрального критерия и автоматизированного контроля параметров электромеханического преобразователя постоянного тока, позволяющие получить оценки нестабильных параметров. В табличной форме реализованы статические характеристики, отражающие зависимости между параметрами электромеханического преобразователя и линейным интегральным критерием. Результаты проведенного исследования позволяют получить оценки изменения нестабильных параметров электромеханических преобразователей постоянного тока с требуемой точностью.

98-107 79
Аннотация

При высоких температурах окружающего воздуха производительность газотурбинных электростанций значительно падает. Технические решения по компенсации потерь связаны с постоянным впрыском воды в воздухозаборник ГТУ. Такой подход не приемлем в регионах с ограниченными запасами пресной воды. Для уменьшения себестоимости генерируемой энергии требуются радикальные решения. Технология интегрированный комбинированный солнечный цикл (ISCCS) хорошо зарекомендовала себя на многих проектах. Дополнение парогазового цикла солнечной энергией позволяет существенно увеличить общий КПД электростанции. Несмотря на рост расходов при строительстве солнечной ее части, общие расходы на эксплуатацию солнечных коллекторов в разы меньше, чем турбинной установки. Учитывая общемировую тенденцию борьбы с выбросами углекислого газа, переход на гибридную схему является экономически привлекательным. Торговля углеродным кредитом выброса CO2 позволит значительно сократить срок окупаемости строительства модернизации ГТУ по схеме ISCCS. В данной работе представлен вариант модернизации газотурбинной электростанции города Басра (Ирак), с использованием преимуществ солнечного излучения и рециркуляции продуктов сгорания от ГТУ. Предлагается дооснастить существующую ГТУ 200 МВт двумя паротурбинными установками мощностью 75 и 65 МВт, работающих совместно с солнечными коллекторами, вырабатывающими водяной пар низкого давления. Благодаря модернизации, КПД электростанции должен вырасти с 38 до 55%. Пересмотр схемно-технических решений электростанций Ирака позволит производить объем энергии достаточный для региона.

ПРИБОРОСТРОЕНИЕ, МЕТРОЛОГИЯ И ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ

108-116 47
Аннотация

В статье описывается стенд для изучения системы поточного анализатора на основе протонного магнитного резонанса (ПМР), употребляемого для оперативного управления протон содержащих смесей на вязкость и состав концентрации асфальтенов и смол (АС) при нефтедобыче, нефтеподготовке и использовании на объектах энергетики при анализе жидкого топлива. В данной статье также рассматривается оборудование, которое используется для управления параметрами нефти методом ПМР-Релаксометрии. Особое внимание обращается на изучение физико-химических свойств компонентов нефтей с использованием ПМР. Использование оборудования для пробоотбора с задачей проточного экспресс- управления параметров нефти методом ПМР-релаксометрии даст возможность устранить расслоение фаз в пробоотборнике (конический расширитель) и влияния на измерение неполного заполнения трубки, обеспечить интенсификацию гомогенизацию потока жидкости в коническом расширителе, а также автоматизацию процесса измерения.

117-127 64
Аннотация

На основе ранее разработанного на кафедре ПЭС КГЭУ двухканального дистанционного метода измерения, набора характеристик ЧР с одновременным использованием электромагнитных и акустических датчиков, позволяющего дистанционно измерять и оценивать техническое состояние высоковольтных изоляторах (ВИ). В статье изложены результаты разработок в развитие ранее предложенного метода, позволившего определять не только вид и место расположения дефекта, но и его размеры и степень влияния на рабочее состояние ВИ. Особое внимание обращено на эволюцию дефектов под действием перенапряжения и других электрофизических процессов в условиях эксплуатации. В частности, недавно была обнаружена генерация сверхбольших ЧР, способных создавать эрозию диэлектрических поверхностей дефектов, выполнено обследование технического состояния высоковольтных полимерных изоляторов. Все измерения выполнялись на экспериментальном стенде путем бесконтактного приема импульсных сигналов ЧР электромагнитным перестраиваемым приемником в диапазоне 50-600 МГц. Осуществлялась их индикация и компьютерная обработка с целью определения в каждом из дискретных интервалов фазового напряжения средних значений количества и интенсивности импульсов ЧР, которые либо не превышают допустимый порог для возникновения дефектов и их развития, по сравнению с эталонным ВИ, или превышают его. По результатам предварительных стендовых испытаний на модельных образцах и реальных ВИ в условиях эксплуатации, и полученного набора параметров ЧР, были установлены диагностические признаки, позволяющие определить вид, места расположения наиболее опасных дефектов и степень их влияния на работоспособность ВИ. При этом, наличие наиболее опасных дефектов определяется расширением фазовых интервалов излучения ЧР, резким увеличением ЧР в отрицательных полупериодах высокого напряжения по сравнению с положительными полупериодами, а также по значительному отличию ширины и формы одиночных импульсов ЧР.

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...


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.