Повышение эффективности нефтедобычи является приоритетной задачей, и одним из вариантов является модернизация приводов станков-качалок нефти, за счет использования синхронных двигателей и адаптивных систем управления, которые применяются как электрооборудование для установок насосной добычи нефти.

Целью данной статьи является выявление изобретений в области электроприводов на базе российских высокоэффективных синхронных двигателей для станков-качалок нефти, для определения преимуществ и недостатков современных разработок в данной отрасли.

Проведенный анализ позволит выявить сильные стороны разрабатываемого электропривода и наиболее конкурентно их представить. Важным моментом является, и проверка возможности патентования в этой области, т.е. проверка на патентную чистоту.

В результате исследования были выявлены наиболее значимые изобретения (на основе патентного анализа РФ) в области станций управления штанговыми глубинными насосами, динамометрирования, ваттметрирования, которые и представлены в работе, по ним сделан краткий обзор, приведена основная информация и новизна.

И на основе этого исследования сделаны выводы, что имеющиеся изобретения позволяют эффективнее использовать станки-качалки нефти. Однако недостаточно изобретений в области частотного регулирования и «умных» станций управления, которые позволяют оптимизировать технологический процесс.

Таким образом, важным свойством для создания конкурентоспособного электропривода для станков-качалок нефти является применение «умных» систем управления, которые будут регулировать работу скважины за счет адаптивного (на основе автоматического анализа динамограмм и ваттметрограмм) частного регулирования.

целью работы является повышение эффективности работы ТЭЦ путем внедрения в тепловую схему паровой винтовой машины (ПВМ). Предлагается исключить пропуск пара из отбора турбины через РОУ собственных нужд. Острый пар перелагается направлять в паровую винтовую машину, установленную параллельно РОУ. Данное техническое решение позволит получать пар, используемый в деаэраторах низкого давления, а также электроэнергию на собственные нужды ТЭЦ. В статье приведены режимные параметры, а также результаты расчетов турбоагрегата Р-70/100-130/15. Выполнен технико-экономический расчет внедрения ПВМ в тепловую схему станции: рассчитана экономия условного топлива и электроэнергии на собственные нужды, а также срок окупаемости проекта по внедрению паровой винтовой машины. В ходе проведения расчетов получены следующие результаты: снижение удельного расхода условного топлива на производство 1 кВт×ч электроэнергии – на 1,9 г; экономия условного топлива при внедрении ПВМ составит 13 т.у.т. в год, что также влечет за собой уменьшение выбросов в окружающую среду; выработка электроэнергии на собственные нужды составляет 8100 кВт×ч; срок окупаемости проекта по внедрению паровой винтовой машины в тепловую схему ТЭЦ составляет 5 лет.

Тепломеханическое совершенство впускных и выпускных систем во много определяют эффективность рабочих процессов поршневых ДВС. В статье представлены результаты численного моделирования и экспериментального исследования теплоотдачи газовых потоков в профилированных газовоздушных системах ДВС. Приводятся описание методики численного моделирования, экспериментальной установки, конфигураций исследуемых гидравлических систем, приборной базы и методики проведения опытов. На основе численного моделирования установлено, что использование в выпускных системах ДВС профилированных участков с поперечными сечениями в форме квадрата или треугольника приводит к снижению коэффициента теплоотдачи на 5-11 %. Показано, что применение во впускной системе поршневых ДВС профилированных участков также приводит к снижению коэффициента теплоотдачи до 10 % при скоростях потока воздуха до 40 м/с и росту коэффициента теплоотдачи до 7% при более высоких скоростях. Экспериментальные исследования качественно подтверждают результаты моделирования.

Сушка древесных материалов – один из самых важных процессов не только деревопереработки, но и многих других отраслей промышленности. Процессы сушки подразумевают удаление влаги в результате фазового перехода из жидкого или твердого состояния в газообразное. Это связано с большой энергоемкостью и длительностью процесса, особенно для материалов коллоидного типа. Последнее обусловлено тем, что при интенсивной сушке часто уменьшается качество готового продукта, например, при сушке пиломатериалов происходит их растрескивание и коробление, что недопустимо при производстве термомодифицированных изделий. В случаях термохимической переработки дисперсных материалов качество сырья определяется только конечным влагосодержанием дисперсных материалов. В работе рассмотрена конвективная сушка дисперсных материалов перед термохимическим процессом переработки. Представлена зона конвективной сушки дисперсных материалов. Проведено экспериментальное и математическое моделирование процесса сушки влажных дисперсных материалов перед термохимической переработкой. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований изменения температуры и влажности дисперсных материалов в сушильном бункере. Определены характер изменения температуры и влажности дисперсных частиц в сушильном бункере. Расчетным путем установлена эффективная высота слоя в противоточной сушилке в зависимости от влажности топлива и температуры отработанных топочных газов.

Актуальность поставленной задачи заключается в разработке теплообменного аппарата-регенератора, предназначенного для высокотемпературного нагрева газообразных сред, которые применяются в различных технологических схемах нефтехимической, газоперерабатывающей, энергетической и других отраслей промышленности. Разработанный теплообменный аппарат обладает высокой производительностью за счет развитой поверхности теплообмена, надежностью за счет того, что внутренняя и наружная трубы выполнены относительно друг друга подвижными с компенсацией линейных размеров, прост в изготовлении, не требует применения промежуточного теплоносителя, в качестве греющего теплоносителя могут быть использованы продукты сгорания неочищенного, низкопотенциального газообразного топлива. При этом имеется возможность оснащения разработанного аппарата конвекционным теплообменником для более эффективного использования теплоты продуктов сгорания топлива. В статье описана предлагаемая конструкция, принцип работы данного теплообменного аппарата – регенератора. Произведен обзор технической литературы, показаны основные преимущества аппарата по сравнению с известными в настоящее время отечественными и иностранными аналогами. В работе приведены основные расчетные зависимости, используемые при проектировании, а также полученные результаты проведенных расчетов. Рассмотрена возможность применения предлагаемого теплообменника в составе газотурбинной установки, используемой в качестве автономного источника электропитания, а также приведены сведения о технологических процессах, в которых он может быть использован.

Целью статьи является исследование процессов электротермической газификации твердых топлив в энерготехнологических комплексах и оценка возможностей использования энерготехнологических комплексов для регулирования графиков нагрузок электроэнергетических систем. Методами математического и физического моделирования физико-химических процессов газификации твердых углеродосодержащих материалов и преобразования энергии получены основные характеристики электротехнологических комплексов по переработке твердых углеродосодержащих материалов. Предложена технологическая схема маневренного потребителя электроэнергии и мощности, позволяющая участвовать в управлении спросом и повышении эффективности работы электроэнергетических систем, комплексно перерабатывать любые твердые виды топлив, строить системы коммунальной газификации районов, не имеющих доступ к источникам природного газа. Показано, что энергетический потенциал, полученного электротермической газификацией в электродных установках синтез-газа, в несколько раз превышает затраты электрической энергии на газификацию. В часы максимума нагрузки энергосистемы электротермический газификатор позволяет значительно уменьшать потребляемую активную мощность за счет перехода в автотермический режим газификации без снижения производительности по синтез-газу и работать на «рынке системных услуг» как регулируемая нагрузка. Электротехнологическая электродная установка позволяет использовать дешевую электрическую энергию ночных минимумов для выработки синтез-газа и получения углевосстановительными процессами ферросплавов из оксидов сырья и добавляемых рудных материалов. Электродная электротермическая установка обеспечивает широкий диапазон регулирования потребляемой электрической мощности, хорошую управляемость процесса при любом виде сырья, в том числе горючих твердых отходов. Высокотемпературные восстановительные процессы в электродных печах позволяют перерабатывать твердые топлива любого состава без предварительного размола и обогащения, переводить минеральную часть топлива в шлак, который может использоваться для получения строительных материалов. Содержащиеся в минеральной части топлива оксиды ряда металлов восстанавливаются и образуют ферросплав.

Актуальность исследования заключается в поиске энергосберегающих технологий. Так, в настоящее время, наиболее распространенным типом электропривода в промышленности является асинхронный, причем большинство из таких – нерегулируемые. Замена нерегулируемого электропривода на регулируемый в различных агрегатах позволяет существенно снизить потребление электроэнергии, увеличить срок службы механической части привода и повысить качество регулируемого технологического параметра. Замена заключается в установке между сетью и двигателем устройства – электронный преобразователь частоты. Данное устройство изменяет частоту вращения ротора двигателя за счет изменения частоты и амплитуды питающего напряжения. Наибольшее распространение получили преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока. Такие устройства построены на электронных ключах, которые выполнены на IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) транзисторах. С помощью программного обеспечения NI Multisim14 создана модель для определения экономии мощности при внедрении ЧРП.

В работе приводится обоснование внедрения частотно-регулируемого электропривода (ЧРП) для оптимизации технологических процессов в электротехнических комплексах и системах, в частности для примера представлен полный анализ энергоэффективности применения ЧРП в насосных системах водоснабжения. Также приведен расчет его экономической эффективности для конкретной установки.

установлено снижение эффективности башенной градирни ТЭС, особенно в летнее время года. Выдвинуто, что одной из причин снижения производительности могут стать неравномерности распределения потоков. Проведены натурные эксперименты по исследованию распределения плотности орошения воды и воздушного потока башенной градирни БГ-2600 тепловой электроцентрали. Получены фактические рабочие характеристики охлаждающего устройства с учѐтом неравномерности потоков. Ввиду влияния внутренних и внешних факторов на показатели натурной башенной градирни, проверены рабочие характеристики на еѐ лабораторной установке. Выполнен экспериментальный анализ распределения плотности орошения и скорости воздуха на лабораторной модели градирни. Подтверждены полученные экспериментальным способом рабочие характеристики натурной башенной градирни на лабораторной установке: зависимости скорости воздуха, перепада температуры воды и охлаждающей мощности от распределения плотности орошения. Учѐт неравномерности потоков воды и воздуха является важной задачей при проектировании и эксплуатации башенных градирен. Сформулирована проблема рационального распределения плотности орошения и воздушного потока в башенной градирне.

В большинстве случаев любой ненормальный режим в распределительной электрической сети ликвидируется действием устройств релейной защиты и автоматики (РЗА), т.е. – происходит отключение поврежденного элемента. Гораздо сложнее постоянно поддерживать в норме ключевые показатели качества электрической энергии в сети. С появлением управляемых преобразователей напряжения на базе транзисторов IGCT и IGBT были разработаны статические синхронные компенсаторы STATCOM. Основной недостаток подобного рода устройств в том, что выдаваемое ими управляющее воздействие статично. В условиях повышенной вероятности возникновения ненормальных режимов гораздо более эффективной будет их динамическая компенсация. В процессе исследования использованы методы динамического непрерывного воздействия на синусоиду напряжения в распределительной электрической сети. Разработка теоретического подхода сопровождалась постоянным мониторингом существующих и разрабатываемых технических решений, сопряженных с поставленной в работе задачей. Объектом исследования служила распределительная электрическая сеть промышленных предприятий с резкопеременным характером негативных сетевых возмущений. Разработан способ динамического подавления амплитудно-фазных искажений напряжения на основе восстановления кривой напряжения за счет непрерывного введения в сеть кривой компенсационного напряжения через вольтодобавочный трансформатор. Более быстрое формирование управляющего воздействия по сравнению с аналогами позволяет эффективнее реагировать на негативные сетевые возмущения в распределительных сетях, особенно если характер их возникновения резко изменяющийся. Предложенный способ предназначен для поддержания показателей качества электроэнергии в допустимых пределах в соответствии с требованиями ГОСТ 32144-2013.

В статье проведено исследование наиболее распространенных методов расчета потерь электроэнергии в электрических сетях низкого напряжения. Рассмотрены метод графического интегрирования, метод расчета потерь электроэнергии с использованием времени максимальных потерь, метод определения потерь по времени 2t, метод расчета потерь электроэнергии по величине средних нагрузок узлов. Выявлены особенности применения каждого метода. Показано, что для метода графического интегрирования необходимы исходные данные о зависимостях графиков нагрузок для каждого элемента сети, а метод расчета потерь по средним нагрузкам узлов можно применять в сетях с относительно постоянными нагрузками. В результате исследований установлено, что неучет сопротивлений контактных соединений коммутационных аппаратов, неточность определения значений потерь наибольших и наименьших мощностей, неточность определения времени наибольших потерь, неучет формы графика нагрузки потребителей увеличивают погрешность расчета потерь.

На примере участка цеховой радиальной сети с известными графиками нагрузок потребителей произведен расчет потерь электроэнергии в линиях схемы наиболее распространенными методами с определением погрешности каждого метода и выявлением причин погрешностей. При этом за эталонный метод расчета принят метод графического интегрирования. В результате вычислений установлено, что наименьшую погрешность имеет метод расчета 2t.

Представлены модели и методы изучения турбулентности, основанные на концепции турбулентной «вихревой засыпки». Суть этой концепции состоит в том, что турбулентное течение рассматривается как ламинарное, текущее через «вихревую засыпку», создающую внутреннее сопротивление. Это сопротивление можно рассматривать либо как распределенное, либо как локально-сосредоточенное. На основе первого представления получено модифицированное уравнение Навье-Стокса, его приближенное аналитическое и численные решения. На основе второго представления и разработанного для этих целей метода локальных флуктуаций получена компьютерная модель турбулентного потока в трубах. С помощью моделирования показано, что при задании определенной системы локальных флуктуаций вязкости расчетный профиль течения соответствует профилю скорости турбулентного потока. Величина и профиль турбулентной вязкости потока полностью определяются структурой и свойствами «вихревой засыпки». Результаты работы подтверждают возможность и эффективность рассмотрения турбулентности на основе данной концепции.

Представлены результаты экспериментальных исследований процесса пневмомеханического распыла суспензионного топлива с пластификатором в аэродинамическом имитаторе топки энергетического котла. Выполнен анализ современного состояния в области исследования процессов распыла суспензионных топлив. Проанализировано влияние давления суспензионного топлива и воздуха на структуру формирующегося факела. Определены значения характерных размеров трех зон факела: сердцевина, средняя и внешняя зоны. Экспериментально подтверждено влияние давления распыляемого суспензионного топлива и воздуха на период формирования стабильной структуры факела и геометрические характеристики зон. Выделены диапазоны скоростей и размеров капель в потоке при различных давлениях. Получены количественные значения капель суспензионного топлива, обладающих различными скоростями, в процессе его пневмомеханического распыла. Установлено, что наибольшее число частиц в области исследования обладают скоростями до 8 м/с; значительное количество капель (до 20%) имеют скорости от 8 до 32 м/с; для 1% капель характерны скорости 32 м/с и более. При обработке результатов не учитывались образующиеся частицы-аэрозоли размером 1 мкм и менее. Определены значения критерия We для соответствующих размеров и скоростей капель распыляемого суспензионного топлива. Установлено, что значительная часть капель претерпевает катастрофическое дробление, характерное при значениях чисел We от 7800 и более. Полученные результаты могут быть использованы при математическом и физическом моделировании процесса распыла суспензионных топлив в топках энергетических котлов с целью прогностических оценок аэродинамических характеристик проектируемых и действующих агрегатов.

В соответствии с концепцией развития и модернизации энергетики, совершенствование систем энергообеспечения предприятий ПАО «Газпром» по переработке газа будет направленно на создание высокоэффективных энергетических комплексов и газосбережение путем внедрения новых комбинированных установок на базе газотурбинных установок (ГТУ), обеспечивающих минимальный уровень затрат. Совершенствование инфраструктуры энергетического оборудования газоперерабатывающих предприятий, в том числе систем топливоподготовки, определяет эффективность его эксплуатации. Предлагается усовершенствованная конструкция циклона-фильтра для модернизации линии фильтрации газа системы топливоподготовки с с целью повышения надежности работы как инфраструктуры, так и самих энергетических систем и комплексов. Устройство может использоваться для отделения взвесей в пунктах подготовки газа КС и ГРС, в том числе для газотурбинных и парогазовых установок ТЭС. Приведены результаты стендовых испытаний предлагаемой конструкции циклона-фильтра и численных исследований аэродинамических параметров работы циклона на основе методов вычислительной гидродинамики (Computational Fluid Dynamics, CFD). Аналогичные устройства также могут быть применены для повышения степени очистки от мелкодисперсных частиц классов PM10, PM2.5 атмосферных выбросов энергетических систем, вследствие уменьшения размера улавливаемых частиц со средних для циклонов и мокрых скрубберов значений порядка 5-10 мкм до 0,5 мкм.

В работе приведены основные характеристики наиболее эффективных технологий использования солнечной энергии, в том числе в малой распределенной энергетике. Обосновано применение гибридных технологий, основанных на использовании солнечного излучения. Определены перспективы данных объектов в одной из провинций Республики Вьетнам (Нинь Туан), которая характеризуется наиболее высокой интенсивностью солнечного излучения. Представлены результаты расчета станции мощностью 4,6 МВт, работающей на основе использования ГТУ без использования солнечной энергии и с ее использованием для подогрева воздуха, поступающего в камеру сгорания. Энергосберегающий эффект от внедрения гибридных технологий обусловлен повышением КПД станции на величину от 6% до 10% в зависимости от времени года и характерной интенсивности солнечного излучения и температуры окружающей среды. Выявлено значительное снижение расхода топлива (природного газа), используемого в газотурбинной установке.

Представлены результаты моделирования тепловых характеристик сухого и маслонаполненного силового трансформатора ТМ-160/10 в режимах холостого хода и короткого замыкания. Определены электрические, геометрические и тепловые характеристики трансформатора ТМ-160/10. Компьютерное моделирование выполнено в среде программного пакета ANSYS 17.1. Определены 2D-распределения температуры и плотности тепловых потоков в трансформаторе в продольном и поперечном разрезах. Показано, что использование трансформаторного масла для охлаждения трансформатора существенно уменьшает температуры в активной части. Распределение температур занимает диапазон 67-91 °С. Соответственно температура наиболее нагретой части равна 91°С и также соответствует обмотке низкого напряжения. Проведено изучение зависимости наиболее нагретой точки трансформатора от режима работы. Предложена формула для расчета максимальной температуры трансформатора в зависимости от потери мощности.