Preview

Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

Расширенный поиск
Том 21, № 6 (2019)
Скачать выпуск PDF

ЭНЕРГЕТИКА

3-10 62
Аннотация

Разработка системы интеллектуального управления накопителем энергии является актуальной научно-технической задачей. Эта система должна обеспечить максимальную эффективность применения накопителя энергии в силовых сетях различного назначения. Электромеханический накопитель энергии является преобразователем электрической энергии в механическую и содержит в своем составе электрическую машину. Например, в основу конструкции сверхпроводящего электромеханического накопителя энергии (СПЭНЭ-1) положена обращенная синхронная электрическая машина с постоянными магнитами и с бесконтактным подвеcом ротора-маховика. Основными функциональными блоками системы управления скоростью вращения ротора-маховика являются: датчик нагрузки силовой сети, система передачи и обработки информации, устройство управления скоростью вращения ротора-маховика синхронного обращенного двигателя СПЭНЭ-1. Для обоснования необходимости управления накопителем энергии в статье рассмотрены графики нагрузки предприятия. Определены требования к системе управления. Оптимальным методом является векторное управление накопителем энергии. Векторное управление применяют, как правило, в синхронных двигателях узкоспециального назначения. В принципе, этот метод применим ко всем типам трехфазных двигателей переменного тока. Он представляет большой интерес и для применения в системе управления накопителем энергии. В статье рассмотрены вопросы применения накопителя энергии в распределительных сетях промышленного предприятия и обоснования векторного метода управления обращенным синхронным двигателем накопителя энергии СПЭНЭ-1, приведена блок-схема системы векторного управления двигателем накопителя энергии и результаты ее моделирования в среде MatLab (Simulink).

11-18 51
Аннотация

В статье рассмотрен метод формирования статистического Байесовского классификатора применительно к задачам эксплуатационной диагностики и оперативной оценки технического состояния трансформаторного оборудования. Предложено использование классификатора в качестве регулярного средства для повышения достоверности распознавания дефектов в силовых маслонаполненных трансформаторах по результатам анализа растворенных в масле газов. Разработан стохастический подход к формированию классификатора в условиях линейно реализуемой дихотомии классов технического состояния. В качестве разграничительного признака применена нелинейная функция от первичных контролируемых параметров состояния. Этим одновременно достигается как снижение размерности признакового пространства, так и улучшение характеристик случайного распределения. Предложенный подход позволяет сформировать решающее правило, минимизирующее суммарную ошибку принятия решений не зависимо от воздействия на объект случайных эксплуатационных факторов. Получены результаты исследования стохастических свойств распределений разграничительного признака для каждого из выделенных классов состояний. Разработан алгоритм, предназначенный для выполнения статистических вычислений и процедуры распознавания текущего состояния трансформатора с применением сформированного решающего правила. Представленные результаты исследования иллюстрируют возможность практического применения разработанного подхода в условиях реальной эксплуатации силовых трансформаторов.

19-28 52
Аннотация

В работе проведены результаты экспериментальных исследований теплофизических характеристик плодовых косточек при их сушке инфракрасным излучением в виброкипящем слое. Промышленная переработка сырья биологического происхождения представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых и взаимосвязанных механических, теплофизических, биотехнологических и других специфических процессов, и требует в условиях жесткой конкуренции на рынке повышения эффективности тепломассообмена с выработкой качественных, полноценных и безопасных в санитарном отношении пищевых продуктов. Одним из малоисследованных сырьевых источников питательных веществ являются плодовые косточки. Определение коэффициента теплопроводности осуществлялось зондовым методом. Для определения плотности плодовых косточек использовали пикнометрический метод. Для определения удельной теплоемкости плодовые косточки рассматривались как продукт, состоящий из следующих составляющих: воды, масла, белков, углеводов и целлюлозы. Каждая і-тая составляющая имеет свое влияние на общую удельную теплоемкость пропорционально массовой доли ω і в продукте. На основе полученных экспериментальных данных произведен анализ закономерностей изменения теплофизических характеристик по мере удаления влаги из плодовых косточек, получены соответствующие эмпирические зависимости, описывающие данный процесс. Полученные значения теплофизических характеристик плодовых косточек позволяют установить кинетические закономерности процесса нагрева. Результаты могут быть использованы для проведения комплексного инженерного расчета установки для сушки плодовых косточек на плодоовощных и консервных предприятиях.

29-38 57
Аннотация

В статье отмечаются риски на пути роста энергетического потенциала в связи с недавним принятием Правительством РФ Парижского соглашения по климату. Согласно с последними данными ООН, концентрации парниковых газов в атмосфере продолжают расти. Следовательно, от России потребуется довести сокращение выбросов CO2 до 33-40%, что повлечет за собой снижение производства, в том числе энергогенерации, на органическом топливе. Вместе с тем, в решениях Парижского соглашения отсутствуют конкретные инструменты контроля «низкоуглеродности» производства. Это может приводить к необъективному принятию решений по проблемам «низкоуглеродности» производства как на глобальном, так и на национальном уровнях. Предлагается система рейтинговых оценок, дающая средневзвешенные числовые показатели эффективности работы генерирующих предприятий по выбросу токсичных ингредиентов и парниковых газов, с учетом энергозатрат на восстановление воздушного ареала вокруг источника выброса. Проведена валидация методики рейтинговой оценки по категории источников «стационарное сжигание топлива» при энергогенерации. Результаты расчетов по предлагаемой методике, получаемые с учетом фактической загрузки объектов, показали физическую адекватность и объективность оценки энергогенерации на тепловых станциях различного назначения по выбросу загрязнителей разнонаправленного действия. Представленные рейтинговые характеристики могут использоваться в глобальном и/или национальном масштабах, а также для внутренних целей организаций, например, при сопоставлении своих объектов с целью индикации узких мест в реальных производственных условиях.

39-50 43
Аннотация

В работе представлены результаты ветромониторинга, проводимого с целью подтверждения целесообразности строительства ветроэлектростанции на территории Республики Татарстан. Задачей ветромониторинга является определение и исследование динамики среднегодового ветрового режима и расчета ветроэнергетического потенциала на перспективных площадках для размещения ветроэлектростанции. На приведенных площадках после проведения годового цикла измерений метеорологических параметров будут определены среднегодовые скорости ветра, мощность ветрового потока, преимущественные направления, плотность ветра, вертикальный профиль ветрового потока и иные данные необходимые для детального расчета ветроэнергетического потенциала площадок и выбора конкретных моделей ветрогенераторов и их расстановок для эксплуатации на этих площадках. Важным компонентом выполняемой работы является отработка методик расчета ветропотенциала на высотах, отличных от высот прямых измерений.

51-60 45
Аннотация

В статье рассматриваются вопросы моделирования процесса теплообмена в барабанном реакторе установки полукоксования горючего сланца с твердым теплоносителем между частицами золы и сланца в условиях постоянного выделения парогазовых продуктов. Выявлена доминирующая роль конвективной составляющей процесса и получены кривые прогрева частиц сланца с учетом эндотермического эффекта.

Установлено, что наиболее мелкая фракция топлива прогревается в течение 30-60 секунд и в дальнейшем служит источником теплоты для остальных фракций. В интервале 400-600 секунд завершается прогрев самой крупной фракции. Дальнейшее пребывание сланцезольной смеси в реакторе вызвано отставанием скорости процесса термического разложения от теплообмена, а снижение температуры на 20-250С наличием эндотермического эффекта разложения органического вещества.

61-71 40
Аннотация

Выполнен анализ различных (традиционных и альтернативных) конструкций сочленения выносных корпусов подшипников и цилиндров паровых турбин средней и большой мощности. С учётом выявленных подобий взаимодействия элементов рассмотренных конструкций предложена обобщенная кинематическая модель системы тепловых расширений паровой турбины. В предложенной модели система тепловых расширений представлена в виде многозвенной шарнирной системы, состоящей из одного или нескольких «базовых» модулей. На основе разработанной модели исследованы условия устойчивости (отсутствия самоторможения на направляющих продольных шпонках) системы тепловых расширений паровой турбины к внешним воздействиям. По результатам моделирования показано, что величина изменения угла поворота цилиндра турбины относительно корпуса подшипника в узле сочленения должна быть ограничена. Установлено, что для устойчивости системы с одним выносным корпусом подшипника достаточно, чтобы предельный угол поворота в узле сочленения цилиндра турбины и корпуса подшипника не превышал предельного угла поворота корпуса подшипника относительно продольных шпонок. Для устойчивости системы с несколькими последовательно перемещающимися выносными корпусами подшипников (многоцилиндровой турбины) необходимо, чтобы предельный угол поворота во всех узлах сочленения цилиндров турбины с корпусами подшипников не превышал величины наименьшего предельного угла поворота из всех корпусов подшипников. Результаты выполненного исследования могут быть использованы при проектировании новых паровых турбин и при реконструкции систем тепловых расширений оборудования, находящегося в эксплуатации.

72-83 51
Аннотация

Рассматривается проблема обеспечения равномерного поля скоростей при входе воздуха в первую ступень компрессора газовой турбины SGT5-2000E с угловым входным трактом, содержащим фильтр, шумоглушитель и патрубок. На основе проведенного математического моделирования течения в этом патрубке установлено, что при входе в компрессор максимальная скорость на 36% превышает среднерасходную скорость, что серьезно сужает диапазоны устойчивой работы компрессора. Для решения указанной проблемы предлагается изменить конструкцию входного патрубка таким образом, чтобы в его проточную часть можно было установить разработанный новый эффективный гаситель неравномерности полей скоростей. Проведенные исследования показали, что таким образом коэффициент неравномерности удалось снизить с указанных выше 36% до 6%.

84-92 48
Аннотация

В статье рассмотрена схема глубокой утилизации теплоты дымовых газов. Установлено, что в котельных агрегатах, работающих на природном газе, единственным путем существенного улучшения использования топлива является глубокое охлаждение продуктов сгорания до такой температуры, при которой удается сконденсировать максимально возможную часть паров, содержащихся в газах. Для анализа основных энергетических показателей конденсационной установки и оптимизации ее режимов работы было выполнено моделирование приоритетной схемы в среде Aspen Plus. В настоящей схеме присутствуют тройники, теплообменники и реактор (топка котла). Настройка тройников (смесителей) осуществляется путем задания расходов или долей двух потоков, входящих или выходящих из элемента. Топка котла моделируется в качестве реактора Гиббса, который рассчитывает химическое и термодинамическое равновесие за счет минимизации разницы энергии Гиббса продуктов и исходных веществ. С помощью компьютерной программы Aspen Plus было выполнено моделирование схемы конденсационной установки на котельном агрегате ПТВМ-100 с уточнением оптимальных режимных параметров материальных потоков и теплообменного оборудования. Проведенные расчет показывают, что при использовании конденсационного котла достигается тройной энергетический эффект: используется физическая теплота уходящих газов; используется выделяющаяся при конденсации скрытая теплоту парообразования; используется конденсат, выделяющийся из дымовых газов.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

93-100 41
Аннотация

Статья посвящена актуальной тематике, связанной с выявлением дефектов в роторной обмотке электрических машин. В основу положено экспериментальное снятие и цифровая обработка электрических сигналов с контролируемых обмоток. Исследование проведено с использованием двух экспериментальных установок, для асинхронного двигателя и синхронного генератора соответственно. Отличительная особенность предлагаемых исследовательских стендов – в решении задач цифровой обработки и анализа данных на основе применения блока микропроцессорной релейной защиты БМРЗ отечественной разработки. Применен также метод вейвлет-разложения для выделения детализирующей компоненты. Приведены результаты экспериментов для обрыва в стержне короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя. Показано, что микропроцессорное устройство БМРЗ способно проводить оцифровку с частотой дискретизации, удовлетворяющей требованиям, и в совокупности с алгоритмами обработки данных, осуществляющими селективное определение трудновыявляемых дефектов, применимо в задачах диагностики электрических машин.

101-110 67
Аннотация

На этапе проектирования и испытаний электромеханических преобразователей актуальным является анализ влияния параметрических возмущений на динамические свойства объекта с применением теории чувствительности, которая позволяет оценить качество работы машин в зависимости от условий эксплуатации. На основании системы дифференциальных уравнений электромеханического преобразователя постоянного тока получены уравнения чувствительности соответствующих координат по трем параметрам. Сформирована векторная структурная схема модели чувствительности, а также Simulink-модель, с помощью которой проведено моделирование и получены графики функций чувствительности, определяющие дополнительное движение объекта исследования при изменении параметров в заданных пределах. Показано, что наибольшие установившиеся значения функций чувствительности соответствуют изменениям момента инерции и влияние момента инерции на координаты объекта исследования является наиболее значительным. При этом наиболее чувствительной к вариациям параметров координатой является скорость вращения электромеханического преобразователя. Также решена задача статистического анализа погрешностей выходных координат электромеханического преобразователя в предположении нормального распределения параметрических возмущений. Проведено моделирование с вычислением дисперсий и относительных оценок влияния варьируемых параметров и получены графики, позволяющие оценить степень влияния параметрических возмущений.

111-117 53
Аннотация

В данной статье речь описан импульсный источник питания (ИИП), который важен для стабильной работы схем электронных устройств. ИИП непосредственно влияет также на режимы работы электрических цепей электронного оборудования. В частности, в этой статье представлена информация о применении ИИП в портативном протонно-магнитном резонансном (ПМР) релаксометре (ПМРР). Особое внимание обращается на метод построения схемы ИИП и сделано сравнение с трансформаторным источником питания. В статье представлена структурная блок-схема ИИП и его принципиальные схемы. Блок питания работает без трансформатора, что уменьшает размеры системы и повышает общую эффективность. Предлагаемая структура схемы основана на двухтактном контроллере, высокочастотном преобразователе с усилителем и схемой умножителя напряжения и стабилизатором напряжения. Результаты моделирования и эксперимента подтверждают предлагаемую конфигурацию ИИП.



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


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