АКТУАЛЬНОСТЬ. Обеспечение надежной и эффективной работы электрооборудования является критически важным для функционирования различных отраслей промышленности. В связи с этим, разработка методов и средств контроля технического состояния электротехнических комплексов приобретает особую актуальность. Использование лазерных технологий в данном контексте открывает новые возможности для неразрушающей диагностики и мониторинга состояния оборудования. Предлагаемая имитационная модель синхронного двигателя в составе электротехнических комплексов будет базироваться на современных программных платформах, позволяющих проводить многопараметрическое моделирование электромагнитных, тепловых и механических процессов, протекающих в электрооборудовании. Это обеспечит высокую степень соответствия виртуальной модели реальному объекту и, следовательно, достоверность результатов контроля.

ЦЕЛЬ. Цель исследования – разработать имитационную модель, которая позволит изменять параметры синхронного двигателя для имитации различных типов неисправностей и отклонений от нормального состояния, в частности для подшипниковой системы.

МЕТОДЫ. Для точного анализа динамического поведения подшипниковых узлов синхронного двигателя, входящего в электротехнический комплекс, применяется метод конечных элементов (МКЭ), позволяющий дискретизировать сложную геометрию двигателя и учитывать неоднородность материалов. В данной работе используются коммерческие пакеты программного обеспечения COMSOL Multiphysics, обладающие широкими возможностями для моделирования твердотельной механики и динамики.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Создание имитационной модели позволяет воссоздать поведение подшипника в различных условиях эксплуатации, а также исследовать его реакцию на наличие дефектов. Это дает возможность выявить закономерности, описывающие связь между параметрами вибрации, акустическими сигналами и характером повреждений. В данном исследовании при повреждении внутреннего кольца, которое задано как небольшой дефект (глубина 1 мм) в геометрической модели, во всех 8 экспериментах произошло изменение частоты колебаний, а среднее значение получено на уровне 133,84 Гц. При повреждении наружного кольца, которое задано как небольшой скос (1 мм глубиной) в геометрической модели, во всех 8 экспериментах произошло изменение частоты колебаний, а среднее значение получено на уровне 106,16 Гц. При повреждении тел качения, которое задано как небольшой дефект (глубина 0,2 мм) одного шарика в геометрической модели, во всех 8 экспериментах произошло изменение частоты колебаний, а среднее значение получено на уровне 3,7908 Гц.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты проведенных исследований показывают, что наибольшее влияние на возникновение колебаний в подшипнике оказывает состояние его кольцевых элементов (наружного и внутреннего). Изменение конфигурации поверхностного слоя наружных и внутренних колец, такое как образование минимальных углублений (например, глубиной 1 мм), вызывает резкое возрастание виброактивности. Экспериментально подтверждено, что диагностирование и моделирование процессов износа и повреждений подшипников должно учитывать особое внимание состоянию кольцевых элементов, поскольку их деградация оказывает решающее влияние на общую работоспособность механизма. Создание точной имитационной модели, способной анализировать степень изношенности колец и тел качения, позволит повысить эффективность диагностики неисправностей и своевременно выявлять потенциальные проблемы, влияющие на надежность и долговечность подшипниковых узлов синхронных электродвигателей.

АКТУАЛЬНОСТЬ заключается в разработке нового подхода к обнаружению утечек трубопроводов, основанного на фрактальном анализе акустических сигналов. Предложенный подход позволяет повысить достоверность обнаружения утечек за счет упрощения интерпретации результатов измерений, исключения ошибок в принятии решения.

ЦЕЛЬ. Исследовать изменения фрактальной структуры колебаний трубопроводов на разном удалении от места утечки.

МЕТОДЫ. Для анализа акустических сигналов применялись методы нормированного размаха (R/S-анализ) и детрендированного флуктуационного анализа (detrended fluctuation analysis, DFA).

Проведены лабораторные и полевые эксперименты на трубах из разных материалов (полиэтилен, полипропилен, металлопластик, сталь).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлено, что для герметичных трубопроводов характерен высокий уровень показателя Херста акустических сигналов. Снижение этого уровня свидетельствует о возникновении утечки. С увеличением расстояния между виброакустическим датчиком и утечкой линейно возрастает показатель Херста регистрируемых сигналов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенные экспериментальные исследования подтверждают возможность контроля утечек трубопроводов по анализу показателя Херста акустических сигналов. При мониторинге участка трубопровода, на котором предполагается наличие утечки, рекомендуется устанавливать несколько датчиков. Сигнал с наименьшим значением показателя Херста будет регистрировать датчик, расположенный ближе всего к источнику утечки. 

АКТУАЛЬНОСТЬ. Методы определения места повреждения (ОМП) по параметрам аварийного режима (ПАР) на воздушных линиях электропередачи (ВЛ) высокого напряжения основаны на допущении резистивности сопротивления повреждения, что является некорректным по отношению к линиям, оснащенным заземленным грозозащитным тросом. При решении задачи ОМП на линиях с заземленным грозозащитным тросом следует учитывать особенности, связанные с возникновением реактивной составляющей переходного сопротивления повреждения при коротких замыканиях на землю.

ЦЕЛЬ. Повышение точности ОМП, обеспечение устойчивости одностороннего ОМП к реактивной составляющей сопротивления повреждения.

МЕТОДЫ. Предлагаемый алгоритм ОМП, основанный на решении системы квадратных уравнений, был исследован путем имитационного моделирования в программном комплексе MATLAB.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В проведенных модельных экспериментах предлагаемый алгоритм показывает значительное повышение точности по сравнению с существующими методами ОМП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанный метод одностороннего ОМП по ПАР обеспечивает устойчивость к реактивной составляющей повреждения, а ошибки расчета расстояния до места повреждения не превысили 1% от длины ВЛ. Реализация метода возможна путем модернизации программного обеспечения устройств ОМП и терминалов релейной защиты и автоматики (РЗА).

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке компьютерной модели оценки и прогнозирования параметров надежности схем систем электроснабжения объектов с трансформаторными подстанциями напряжением 10/0,4 кВ.

МЕТОДЫ. При проведении исследований используются методы теории надежности и теории вероятностей. Проведено моделирование параметров схем электроснабжения в среде Matlab / Simulink для исследования основных показателей надежности (таких, как параметр потока отказов схемы (ω_схемы), время наработки на отказ (Т_{нар.отк}), вероятность безотказной работы (P) и вероятность отказа (Q). Проведено 12 вычислительных экспериментов с изменением исходных параметров для схем различной конфигурации.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Представлены результаты вычислительных экспериментов с помощью разработанной модели в среде Matlab/Simulink для оценки параметров надежности схем электроснабжения – ω_схемы, Т_{нар.отк}, P и Q при изменении исходных данных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В работе представлены результаты моделирования в среде Matlab/Simulink. Полученные результаты могут быть рекомендованы для использования при проектировании систем электроснабжения. Применение разработанной модели при проектировании и эксплуатации систем электроснабжения объектов позволяет оценивать параметры надежности схем и управлять надежностью электроснабжения потребителей при эффективной работе электрооборудования.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена методологическим разрывом между агротехническими требованиями к самоходным модульным платформам (тяговое усилие, рабочая скорость, масса) и параметрами, необходимыми для проектирования тяговых электродвигателей методом конечных элементов (внешняя скоростная характеристика (ВСХ), CPSR). Существующие методики не учитывают специфику индивидуального электропривода и современные возможности варьирования массы.

ЦЕЛЬ. Разработать алгоритмизированную методику тягового расчета, обеспечивающую преобразование исходных агротехнических параметров в обоснованную внешнюю скоростную характеристику тягового электродвигателя для гибридных сельскохозяйственных модульных платформ с последовательной трансмиссией.

МЕТОДЫ. Методика базируется на уравнениях тягового баланса, теории трактора и анализе эмпирических зависимостей. Ключевой особенностью является введение и системный учет коэффициента диапазона эксплуатационных масс и коэффициента возможной перегрузки, что позволяет перейти от дискретного задания масс к непрерывному диапазону. Расчет включает определение требуемой мощности, КПД (с учетом классов энергоэффективности), передаточных чисел редуктора и построение искомой внешней скоростной характеристики.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Получено семейство внешних скоростных характеристик тяговых электродвигателей, демонстрирующее влияние варьируемых параметров на требуемый диапазон регулирования мощности (CPSR). Установлено, что увеличение расчетной рабочей скорости с 4 до 8 км/ч при фиксированном коэффициенте диапазона эксплуатационных масс, равному 1,66, позволяет снизить требуемый CPSR с 11,1 до 5,5. На основе уравнений тягового баланса выведен безразмерный комплекс CPSR, обобщающий влияние скоростного фактора, сцепления, балластировки и перегрузки. Обоснована стратегия унификации тяговых двигателей внутри модельного ряда, при которой один типоразмер тяговых электродвигателей покрывает требования всей серии за счет программного смещения базовой точки на ВСХ без пересчета электромагнитной системы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная методика устраняет методологический разрыв между механическим и электромагнитным моделированием, выступая связующим звеном в сквозном цифровом цикле проектирования. Она позволяет формировать корректное техническое задание на проектирование электрических машин, оптимизировать конструкцию тяговых электродвигателей под реальные условия эксплуатации с переменной массой и динамическими нагрузками, а также сокращает время итераций между смежными дисциплинами.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Аппараты воздушного охлаждения (АВО) газа с дискретным управлением электроприводами вентиляторов широко применяются на газотранспортных предприятиях, однако существующие схемы дискретного управления характеризуются повышенным энергопотреблением и недостаточной точностью регулирования. Отсутствие аналитически обоснованных критериев оценки теплотехнического состояния секций АВО дополнительно снижают эффективность управления при ухудшении теплообменных характеристик оборудования.

ЦЕЛЬ. Разработка аналитически обоснованной методики оптимального дискретного управления электроприводами вентиляторов АВО газа, обеспечивающей снижение энергопотребления при сохранении требуемой эффективности охлаждения и стабильности температурного режима.

МЕТОДЫ. Использованы аналитические методы теплотехнического анализа, регрессионное моделирование паспортных характеристик и методы оптимизации режимов многоступенчатых систем охлаждения.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Получен интегральный показатель тепловой эффективности многоступенчатых систем охлаждения и предложен критерий оценки теплотехнического состояния АВО газа, предназначенный для использования в системах управления электроприводами вентиляторов. Разработан принцип послойного включения вентиляторов и сформулирован объединённый критерий оптимизации, позволяющий совместно учитывать энергосбережение и стабильность температурного режима. Обоснована возможность снижения энергопотребления без ухудшения теплотехнических характеристик.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложенный подход позволяет повысить энергетическую эффективность и адаптивность дискретных систем управления электроприводами вентиляторов АВО газа и обеспечивает возможность внедрения в существующие установки охлаждения газа без модернизации аппаратной части.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена ростом доли чувствительных электроприемников в распределительных сетях низшего напряжения, где глубокие провалы и искажения напряжения вызывают остановку технологических процессов, нештатные режимы силовой электроники и настроенных защит. Динамический компенсатор искажений напряжения (ДКИН) способен восстановить форму напряжения при возникновении данных явлений, однако при длительной компенсации в условиях дефицита мощности система может перейти в предельный колебательный режим. Это нарушает штатную работу защит и усугубляет переходный процесс.

ЦЕЛЬ исследования заключается в формировании комплексного подхода к согласованию алгоритмов ДКИН и системы защит через определение границы устойчивости системы и разработку логики безопасного перехода от режима компенсации к защитным мероприятиям с учетом возможности подавления колебаний путем настройки параметров компенсатора.

МЕТОДЫ включают математическое описание ДКИН и компьютерное моделирование в MATLAB Simulink для серии глубоких провалов напряжения с параметрическим изменением компенсатора, для обеспечения стабилизации системы. По полученным данным о характере компенсации формируется аддитивная логика взаимодействия ДКИН и выбранных систем защит в первичной и вторичной конфигурации системы.

РЕЗУЛЬТАТЫ показывают, что полученные зависимости допустимого времени компенсации от глубины провала и параметров накопителя, а также выделенные признаки приближения к предельному режиму для разных вариантов настройки системы, позволяют исключить негативные последствия критических режимов при комплексной имплементации полученных данных в логику срабатывания защит. При этом правильно подобранные параметры фильтрации и других узлов системы ДКИН позволяют исключить колебательные процессы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная логика ограничивает негативное влияние динамических процессов, формирует сигнал о приближении к предельному режиму и заранее инициирует защитные действия до потери стабильности. Полученные результаты оптимизации указывают на необходимость правильного расчета и подбора параметров компенсатора, что позволяет обеспечить контролируемый выход из режима компенсации, снизить колебательность и риск внештатных срабатываний защит, уменьшая негативное влияние на нагрузку.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования определяется тем, что в подчиненных системах управления асинхронным электроприводом электромагнитная инерционность роторной цепи учитывается, как правило, косвенно (через постоянную времени ротора), тогда как при повышении быстродействия токовых контуров она формирует измеримую задержку и влияет на фазовый запас системы.

НАУЧНАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Работа формирует экспериментальную базу для верификации динамических моделей асинхронной машины, включая оценку эквивалентной постоянной времени ротора по данным осциллографирования. ЦЕЛЬ. Разработать и апробировать метод экспериментального определения задержки тока ротора относительно опорного события на стороне статора на основе кратковременной электронной метки.

МЕТОДОЛОГИЯ И МЕТОДЫ. Предложен способ «маркировки» процесса прямоугольным импульсом, вводимым в фазу статора. Метка формируется генератором на таймере NE555 и подается через оптрон TLP627(F), обеспечивающий гальваническую развязку сигнальной и силовой цепей. Регистрация выполняется цифровым осциллографом с дифференциальным щупом; испытания проведены на лабораторном двигателе IMM71 (370 Вт) в режиме заторможенного ротора (s=1).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Показана устойчивость формирования и регистрации импульсной метки на фоне сетевого напряжения 50 Гц. По осциллограммам получена оценка фазовой задержки тока ротора относительно опорного события порядка 40–45 градусов, что соответствует 2.2–2.5 мс при частоте 50 Гц.

ВЫВОДЫ. Электронная метка повышает воспроизводимость измерения задержки в асинхронной машине с фазным ротором и может использоваться для валидации имитационных моделей и для настройки токовых контуров, учитывающих электромагнитную инерционность роторной цепи.

Развитие промышленного оборудования во многом обеспечивается использованием электромеханических систем, включающих приводной элемент – асинхронный двигатель. Техническое состояние электромеханической системы обеспечивает непрерывность и эффективность технологического процесса, что определяет актуальность применения различных методов диагностирования в практике эксплуатации. Проведенный краткий литературный обзор исследований в данном направлении указывает на общую тенденцию использования визуализации акустико-вибрационных сигналов, наряду с методами термографии для широкого применения. Известным фактом является то, что для диагностирования фактического состояния электромеханической системы высокой информативностью обладают переходные процессы. В проведенном исследовании оценка состояния проводилась на основе фиксации временных реализаций виброускорения в период запуска электромеханической системы (вентиляторного типа) в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, что было реализовано с помощью прикладных программ к смартфону. В результате сформулированы основные признаки проявления неисправностей электрической и механической частей электромеханической системы при измерении виброускорения на корпусе электродвигателя – приводного элемента в режиме пуска, возникающие при этом сложности в формализации временных реализаций компенсируются пониманием физических процессов, сопровождающих процесс пуска, а также формированием справочника проявления признаков неисправностей. Полученные результаты использовались для принятия решений о целесообразности проведения ремонтных работ и показали достаточную точность безразборного диагностирования указанным методом при использовании относительной и взаимной оценки.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Неплановые отключения воздушных линий электропередачи (ВЛ) обычно происходят из-за перекрытия линейной изоляции вследствие загрязнения и увлажнения. Предвестниками перекрытия могут служить мощные частичные разряды на поверхности изоляции (ПЧР). Их можно обнаружить различными, в том числе дистанционными методами: органолептическими (обнаружение разрядов визуальным осмотром и по звуку), акустическими (регистраторами ультразвуковых сигналов), электромагнитными (регистрация излучений в СВЧ и УВЧ диапазонах). Нарастает популярность внедрения оптических методов профилактического контроля оборудования, основанных на двух принципиально разных физических принципах. Тепловизионный контроль излучений оборудования в инфракрасной (ИК) области спектра выявляет локальные перегревы конструктивных элементов оборудования и наиболее эффективен для контроля дефектов токоведущих частей и контактных соединений, систем охлаждения и др. УФ-контроль (УФК) основан на обнаружении электрических разрядных процессов и наиболее эффективен в обнаружении различного рода дефектов арматуры и внешних изоляционных конструкций высоковольтного оборудования. Для реализации УФК перспективными считаются солнечно-слепые УФ-дефектоскопы. Однако применительно к оценке загрязнения внешней изоляции использование УФ-контроля пока ограничено из-за сложной интерпретации результатов контроля и недостаточного учета влияний внешних факторов и настроек аппаратуры.

ЦЕЛЬ. Провести исследования изменений спектра излучения ПЧР с изменением проводимости слоя загрязнения при неизменном значении испытательного напряжения. По результатам исследований сформулировать принципы дистанционной качественной оценки степени загрязнения внешней изоляции линий электропередачи и подстанционного оборудования на основе количественной зависимости.

МЕТОДЫ. Для решения поставленных задач проводились высоковольтные испытания изоляторов с различной степенью с регистрацией ПЧР УФ-дефектоскопом «Филин 6» со специальным спектродиспергирующим фильтром на входном объективе.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложены конструкции спектродиспергирующих фильтров для линзового и зеркальнолинзового объективов. Определены спектральные чувствительности системы регистрации при совместной работе спектродиспергирующего светофильтра и мультищелочного фотокатода электронно-оптического преобразователя. Предложены возможные изменения окон пропускания для случаев со специфическими загрязняющими веществами. После обработки картин излучения разрядов на полимерном опорном изоляторе получена эмпирическая зависимость между изменениями в спектре излучения ПЧР и проводимостью слоя загрязнения поверхности. Разработанная методика позволяет дистанционно не инвазивно проводить качественную оценку степени загрязнения высоковольтной внешней изоляции. 

АКТУАЛЬНОСТЬ. Теплообменные аппараты (ТОА) используются во многих сферах промышленности: энергетика, нефтегазовая, химическая, фармацевтическая, металлургическая отрасль. Их значительная доля участия в технологических процессах диктует необходимость тщательного контроля технического состояния во избежание создания аварийных ситуаций.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы, которые возникают при эксплуатации ТОА. Провести анализ существующих методов диагностики, выявить их плюсы и минусы. Предложить комплексный метод диагностики ТОА, заключающийся в совместном анализе тепловых и гидравлических характеристик для выявления коррозионных отложений, утечек теплоносителя и его перетечек в другой контур. Определить влияние наличия отложений, утечек теплоносителя и его перетечек в другой контур на температурный напор и гидравлическое сопротивление ТОА.

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи использовался метод NTU (Number of Transfer Units), формула Дарси-Вейсбаха, а также программа Aspen Exchanger Design & Rating V12.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Составленная математическая модель и проведенные расчеты в Aspen Exchanger Design & Rating V12 показали, что наличие отложений увеличивает температурный напор и гидравлическое сопротивление, а наличие утечки теплоносителя или его перетечки в другой контур уменьшают температурный напор и гидравлическое сопротивление.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Совокупный анализ характеристик температуры и давления в процессе эксплуатации ТОА позволит диагностировать его техническое состояние, а полученные математические модели послужат алгоритмической базой для создания программно-аппаратного комплекса мониторинга в реальном времени. Мониторинг теплогидравлических параметров позволит перейти от плановопредупредительных ремонтов к ремонтам по фактическому состоянию, что минимизирует риск внезапных остановок производства, сокращает эксплуатационные расходы и продлевает ресурс оборудования.

В статье рассматриваются теоретические и практические аспекты применения систем тригенерации, интегрированных с возобновляемыми источниками энергии, предназначенных для энергоснабжения центров обработки данных и других вычислительных комплексов. Цель исследования - обоснование технической, энергетической и экономической целесообразности применения солнечных тригенерационных систем для повышения энергоэффективности и устойчивости вычислительных комплексов. На примере автономного объекта в Крыму демонстрируется возможность одновременной генерации электроэнергии, тепла и холода с использованием солнечных фотоэлектрических панелей, вакуумных гелиоколлекторов и абсорбционной холодильной машины. Задачи исследования: разработка математической модели тригенерационной системы; оценка энергетического баланса с учётом сезонной изменчивости; определение оптимальной конфигурации оборудования; технико-экономический анализ. Методы исследования: моделирование фотоэлектрической подсистемы, вакуумных гелиоколлекторов, абсорбционной бромистолитиевой холодильной машины на основе уравнений баланса энергетических потоков; расчёт срока окупаемости, внутренней нормы доходности, капитальных и эксплуатационных затрат. Статья обосновывает целесообразность внедрения подобных систем в южных регионах России и других территориях с высоким уровнем солнечной инсоляции. Ключевым преимуществом описанного подхода является синергетический эффект. Избыточная электроэнергия от фотоэлектрических панелей направляется на абсорбционную машину, производящую холод для кондиционирования серверных залов, что критически важно для их работы. Тепловая энергия от гелиоколлекторов используется для покрытия бытовых нужд и поддержания температурного режима в межсезонье. Интеллектуальная система управления обеспечивает приоритетное использование «зелёной» энергии, а резервирование за счёт традиционных сетей минимизировано. Это позволяет не только достичь высокой степени энергонезависимости, но и значительно снизить углеродный след объекта. Полученные результаты: интеграция солнечных установок с абсорбционной бромистолитиевой холодильной машиной позволила сократить потери тепловой энергии на 66,1%, вырабатывать 8,2 МВт·ч холода в год, повысить автономность объекта с 68% до 89%, достичь срока окупаемости 4,3 года и внутренней нормы доходности 18,5%. Таким образом, предлагаемое решение является технологически и экономически эффективным, способствуя устойчивому развитию энергоёмких цифровых инфраструктур.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена необходимостью снижения высоких энергозатрат на перекачку природного газа по магистральным газопроводам, значительная часть которых связана с преодолением гидравлического сопротивления в технологическом оборудовании компрессорных станций (КС), в частности, в установках охлаждения газа (УОГ).

ЦЕЛЬ. Провести моделирование и оценку эффективности энергосберегающего технологического решения - обхода УОГ по байпасной линии - для снижения потребления топливного газа на привод газоперекачивающего агрегата.

МЕТОДЫ. Моделирование технологического потока природного газа на типовой компрессорной станции выполнено в программном комплексе для моделирования технологических процессов. В основу модели легли реальные режимные параметры и компонентный состав газа, предоставленные ООО «Газпром трансгаз Казань». Для термодинамических расчётов использовано уравнение состояния Пенга-Робинсона. Сравнивались две технологические схемы: базовая (с прохождением газа через УОГ) и альтернативная (с байпасированием УОГ).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты моделирования показали, что байпасирование УОГ при заданных температурных условиях позволяет снизить требуемое давление на выходе компрессора на 19 кПа. Это приводит к снижению требуемой мощности на привод компрессора с 11,93 МВт до 11,80 МВт. Соответственно, массовый расход топливного газа снижается примерно на 0,00266 кг/с, что эквивалентно экономии около 230 кг (или ~323 м³) топливного газа в сутки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Показано, что даже небольшое снижение энергопотребления за счёт оптимизации гидравлического режима может давать заметный экономический эффект при длительной работе КС. Практическая реализация решения требует разработки регламентов эксплуатации с учётом допустимых диапазонов температур и расходов газа, а также возможной модернизации запорной арматуры и средств автоматизации.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Тепловую энергию дата-центра (или ЦОД – центра обработки данных) с воздушной системой охлаждения можно использовать, например, для подогрева воздуха в помещениях в зимнее время. Для этого может быть установлен теплообменник, который передаст тепло от системы охлаждения и использует его для нагрева воздуха, который затем поступает в здание. Известен ряд типовых потребителей тепловой энергии от дата-центров: жилые и офисные здания, теплицы. Например, компания Yandex открыла в 2015 году дата-центр в пригороде Хельсинки. Тепловая энергия от дата-центра поступает в систему отопления жилых домов. В центре обработки данных компании Facebook в Лулеа, в Швеции, тепло, выделяемое серверами, используется для обогрева воздуха, который затем направляется в офисы Facebook и соседние здания. Кроме того, тепло от дата-центра может быть использовано для отопления теплиц и других объектов сельского хозяйства. В частности, в Нидерландах тепло от дата-центров используется для обогрева теплиц, где выращиваются овощи, цветы и другие растения.

ЦЕЛЬ. Моделирование режимов работы теплового насоса и абсорбционной холодильного машины для утилизации тепловой энергии дата-центра.

МЕТОДЫ. Проведено моделирование режимов работы теплового насоса для интеграции дата-центра в систему централизованного теплоснабжения с расчетом теплового баланса и определением коэффициента трансформации тепловой энергии, который находится в диапазоне 3,4 – 4,5 в зависимости от расчетного режима. Дополнительно проведено моделирование режимов работы абсорбционной холодильной машины (АБХМ) для покрытия нагрузки на охлаждение дата-центра с расчетом теплового баланса.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Построенная математическая модель является моделью единичного теплового насоса, путем объединения которых будет достигаться уровень покрытия требуемой тепловой мощности для здания. Модель выполнена для технологической связки теплового насоса и дата-центра в виде концепции «черного ящика», где в качестве черного ящика выступает дата-центр.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Интеграция теплового насоса в тепловую схему датацентра является актуальным решением в случае расположения объекта в зоне действия системы централизованного теплоснабжения. В свою очередь, применение АБХМ с холодильной мощностью 2000 кВт может иметь перспективы, т.к. в качестве источника холода в типовых проектах холодоснабжения дата-центров применяются группы чиллеров внутреннего размещения мощностью по 2000 кВт с выносными воздушными конденсаторами.

АКТУАЛЬНОСТЬ работы состоит в исследовании влияния угла при вершине конуса на эффективность процесса теплообмена путем сравнения нескольких вариантов змеевиковых теплообменных аппаратов (ТА) типа «труба в трубе». Поиск оптимальной геометрии, включая форму корпуса и использование интенсификаторов, совершенствование методов расчёта, позволяющих точно прогнозировать поведение аппаратов.

ЦЕЛЬ. Установление зависимости между углом при вершине конуса и теплогидродинамической эффективности аппаратов и оценка эффективности замены гладкостенного теплообменного элемента на пружинно-витой канал.

МЕТОДЫ. Для достижения поставленной цели был проведён анализ научно-технической литературы, по результатам которого сформированы границы исследуемого параметра. Решение сопряжённой задачи теплообмена выполнялось средствами программного комплекса CFD Ansys Fluent.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Температура нагреваемого теплоносителя достигла своего максимального значения для варианта цилиндрического ТА и составила 53,44°С. Однако, сравнение конических и цилиндрических ТА по критерию Кирпичева показывает преимущество первых: конический теплообменник с углом при вершине равным 50° показал значение 17,92 против 15,7 у цилиндрического, что свидетельствует о более высоких энергетических показателях конической конфигурации. Замена гладкой трубы на пружинно-витой канал приводит к увеличению конечной температуры нагреваемого теплоносителя до 61,3 °С, что на 11,97 °С выше исходного значения. При этом коэффициент эффективности Кирпичева для данного теплообменника достиг 18,32.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В рамках проведённого исследования были выполнены расчёты конических змеевиковых ТА типа «труба в трубе» на основе гладкостенного элемента круглого сечения. Установлено, что рост угла при вершине конуса оказывает заметное влияние на процессы теплообмена, причём наиболее выраженным это воздействие становится в диапазоне от 50° до 70°. На основании совокупности полученных данных авторы принимают значение угла при вершине конуса равным 50° оптимальным. Подтверждается техническая и энергетическая целесообразность применения конических теплообменников на базе пружинно-витых каналов.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в изучении возможности использования гранулированного сорбента, разработанного на основе золошлаковых отходов, для очистки обратноосмотического концентрата – высокоминерализованного стока ТЭС – от сульфат- и хлорид-ионов.

ЦЕЛЬ. Снизить негативное воздействие ТЭС на окружающую среду путём внедрения усовершенствованной технологии очистки обратноосмотического концентрата с использованием многотоннажного отхода энергетики.

МЕТОДЫ. Определение технологических характеристик золошлаковых отходов производилось с применением гостированных методик. Анализ физикохимических показателей качества воды проводился с соблюдением методов, используемых в рамках ведомственного экологического контроля (хроматографический, гравиметрический, титриметрический, фотоколориметрический).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработана технология, позволяющая очищать обратноосмотический концентрат от сульфат- и хлорид-ионов с использованием разработанного гранулированного сорбента на основе золошлаковых отходов. Произведен расчет экономического эффекта и предотвращённого экологического вреда от внедрения усовершенствованной технологии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработан гранулированный сорбент на основе золошлаковых отходов, предназначенный для очистки обратноосмотического концентрата от сульфат‑ и хлорид‑ионов.