МЕТОДЫ И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ, ИЗДЕЛИЙ, ВЕЩЕСТВ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
ЦЕЛЬ. Проанализировать современные представления о непредельных углеводородах с двойными C=C связями в минеральных трансформаторных маслах и оценить эффективность современных методов контроля содержания этих соединений в маслах. Разработать инструментальный способ контроля непредельных соединений в минеральных маслах с помощью ИК спектроскопии. Исследовать изменение содержания непредельных углеводородов в маслах в процессе термодеструкции. Исследовать эффективность процесса адсорбционной очистки масел для удаления из масел непредельных соединений. МЕТОДЫ. Для определения содержания в минеральных маслах непредельных углеводородов использовалась ИК спектроскопия в ближней ИК области спектра. Искусственная термодеструкция масел осуществлялась при температурах 100 и 150 ºC. Для адсорбционной очистки масел использовались силикагели марки КСКГ, АС230Ш, а также адсорбент Фуллерова Земля. РЕЗУЛЬТАТЫ. Выбран спектральный диапазон 4750÷4500 см-1 и способ преобразования ИК спектров, позволяющего осуществлять контроль содержания непредельных соединений с двойными C=C связями в масле. В результате модельных экспериментов наглядно продемонстрировано, что с увеличением степени термодеструкции масел содержание непредельных углеводородов увеличивается. Показано, что адсорбционная очистка обладает низкой эффективностью в отношении непредельных соединений. Предложен алгоритм дифференциации свежих минеральных трансформаторных масел, произведенных по технологии гидрокрекинга, от регенерированных масел. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Наибольшее содержание непредельных соединений содержится в минеральных маслах, производимых технологиям, отличным от гидрокрекинга. Термоокислительное воздействие на масло в процессе его эксплуатации ведет к увеличению содержания в масле непредельных углеводородов. Содержание непредельных углеводородов в минеральном трансформаторном масле характеризует невосстанавливаемую при регенерации степень деструкции его углеводородной основы.
АКТУАЛЬНОСТЬ. Подвесные изоляторы, техническое состояние которых в значительной мере определяет надёжность электроснабжения потребителей различных категорий, являются одним из наиболее повреждаемых элементов воздушных линий электропередачи (ВЛЭП) [1-2]. Это связано в первую очередь с тем, что в процессе своей эксплуатации, изоляторы подвергаются воздействию различных климатических условий, оказывающих прямое влияние на их изоляционные свойства. Причем, наибольшее влияние атмосферные осадки, такие как дождь, туман или роса оказывают именно в сочетании с различными твердыми, жидкими и газообразными частицами, оседающими на поверхности изолятора из воздуха, и образующими слой поверхностного загрязнения. Увлажнение этого слоя повышает электропроводимость всей изоляционной конструкции ВЛЭП и уменьшает ее изоляционную способность. Изучение влияния увлажнения загрязненной поверхности подвесной изоляции на их разрядные характеристики является актуальной научной задачей и по сей день. Решение данной задачи позволит развить существующие представления о механизмах формирования и развития разрядов на загрязненной и увлажненной поверхности изоляции и сформулировать соответствующие диагностические признаки, применимые для осуществления контроля состояния подвесных изоляторов ВЛЭП. ЦЕЛЬ. Провести лабораторные исследования, направленные на изучение поведения подвесных высоковольтных полимерных изоляторов воздушных линий электропередачи при их увлажнении. Сформулировать соответствующие диагностические признаки, применимые для осуществления контроля состояния подвесных изоляционных конструкций воздушных линий электропередачи в процессе их эксплуатации. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись экспериментальные методы исследования, заключающиеся в моделировании работы загрязнённого полимерного изолятора в атмосфере чистого тумана с применением специальной экспериментальной установки, разработанной авторами данной статьи. РЕЗУЛЬТАТЫ. В результате проведенных лабораторных исследований, путем непрерывной регистрации значений токов утечки, а также сигналов, поступающих с дистанционного датчика, были выявлены характерные при увлажнении загрязненной изоляции особенности, которые можно использовать в качестве диагностических признаков в процессе их эксплуатации.
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ
АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в анализе влияния указания интервала скорости ветра на расчет выработки электроэнергии определенными ветроэнергетическими установками, используемыми в Крыму. ЦЕЛЬ. Анализ методик, которые могут быть использованы для оценки выработки электроэнергии ветроэнергетическими установками в различных случаях, а также оценка влияния на точность прогноза интервала указания скорости при использовании «полуагрегированных» данных. МЕТОДЫ. В ходе исследования использовались аналитические и расчетные методы, в частности, метод замены переменной, распределение Рэлея, методика Милевского. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены методики расчета выработки электроэнергии для трех случаев. В первом случае используются первичные данные наблюдений, поэтому он применим только, когда непосредственно в данной местности присутствует метеостанция. Второй случай описывает ход вычислений при частичной затенённости датчиков характеристик ветра, когда рельеф местности более сложный. Здесь необходимо классифицировать степень открытости датчика скорости ветра. Если площадка расположена вдали от метеостанций или метеопостов, используется третья методика. При этом выбор узлов интерполяции показателей потенциальной выработки электроэнергии может быть достаточно сложным. Также проведена оценка влияния скорости ветра на выработку электроэнергии ветроэнергетической установкой. При этом менялось количество интервалов агрегирования и сам интервал агрегирования, а результаты найдены для двух ветроэнергетических установок USW56-100 и Т600-48, распространенных в Крыму. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Ветроэнергетика является одним из перспективных направлений, но часто из-за отличий прогнозных данных от фактических возникают сложности при интегрировании в общую энергосистему. Поэтому важно развивать методики оценки выработки и точность при их использовании.
ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
АКТУАЛЬНОСТЬ. Повышение энергоэффективности является одним из необходимых условий модернизации российской экономики. Высокая энергоемкость и анализ энергоэффективности обусловлены совокупным влиянием ряда факторов как глобальных, так и частных. Так, для электросетевых организаций проблема энергетической эффективности является приоритетной. Имея в своем распоряжении электросетевые хозяйство, включающее точки приема и передачи электрической энергии, электротехническое оборудование и линии электропередачи, электросетевые организации несут огромные убытки, вызванные потерями при передаче электрической энергии, потерями, связанными с неучтенной долей электроэнергии, а также сторонними факторами. ЦЕЛЬ. Провести анализ энергетической эффективности электросетевой организации, которая имеет в своем составе 10 филиалов. Сформировать иерархию показателей энергоэффективности, определить влияние каждого показателя на интегральный показатель, отражающий энергетическую эффективность объекта. Провести бенчмаркинг, выявить лидеров и аутсайдеров среди электросетевых организаций. МЕТОДЫ. Для расчета весовых коэффициентов применялся метод анализа иерархий в классической и нечеткой постановках. Бенчмаркинг энергоэффективности выполнялся с помощью ранжирования электросетевых организаций по интегральному показателю энергоэффективности. РЕЗУЛЬТАТЫ. Сформирована трехуровневая иерархия показателей энергоэффективности. Представлен алгоритм принятия решения при проведении анализа энергетической эффективности объектов энергетической отрасли. Рассчитаны весовые коэффициенты показателей и интегральные значения энергоэффективности организаций. Были определены показатели, оказывающие наибольшее влияние на суммарную эффективность объекта. Сформирована сводная диаграмма сравнения всех филиалов, выявлены наиболее и наименее успешные организации. ВЫВОДЫ. Анализ энергетической эффективности, проведенный с применением двух методов анализа иерархий позволил выявить преимущества и недостатки классического представления метода. Определение лидеров внутри филиальной структуры электросетевой организации позволяет проанализировать применяемые методы повышения энергоэффективности, а также внедрить их в дальнейшем в менее успешные филиалы.
ЦЕЛЬ. Изучить необходимость обеспечения потребных электрических мощностей объектов транспортной инфраструктуры Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей сегодня в рамках увеличение перевозочных мощностей железнодорожной транспортной системы в Восточном направлении. В представленной научной работе авторами произведён анализ актуальной проблемы, технических отказов оборудования тяговых подстанций железнодорожной линии. Анализ позволил выявить, что основной причиной отказов оборудования системы тягового электроснабжения является износ оборудования на долю которого приходится около 45%. МЕТОДЫ. С целью выявления технически слабых зон на установленном участке железнодорожной линии с учетом пропуска поездов повышенной массы для перспективного развития Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей, в рамках прироста грузопотока в восточном направлении при помощи программного комплекса Кортэс выполнены тяговые расчеты. РЕЗУЛЬТАТЫ. Полученные расчетные значения при существующих размерах организации движения поездов позволили сделать вывод, что система тягового электроснабжения рассматриваемого участка не позволяет обеспечить необходимый уровень параметров тяговой сети и пропустить плановый поездопоток. Наибольшее количество отказов приходится на оборудование тяговой подстанции №4, что вызывает необходимость замены или модернизации данного оборудования. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По резульататм проведенной работ была определена целесообразность реконструкции тяговых подстанций с учетом перспективного состояния функционирования участка.
АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке способов и методов подключения распределенных сетей с альтернативными источниками к централизованным систем электроснабжения. ЦЕЛЬ. Показать перспективы развития локальных электрических сетей с распределенной генерацией. Изменения, происходящие в последнее время в электроэнергетике, заставляют пересматривать требования как к инфраструктуре, так и объектам электроэнергетики. Показать, что подключение распределенных генераторов и потребителей электрической энергии к сети сопряжено с определенными сложностями. Решение задачи качественного и бесперебойного электроснабжения потребителей требует нового подхода, связанного с использованием современных технологий Smart Grid, в равной мере относящихся и к энергетике, и к информационно-технологической области. Отмечается, что для реализации такой масштабной задачи была разработана «дорожная карта» «Энерджинет» Национальной технологической инициативы, среди основных направлений которой указываются цифровизация инфраструктуры распределительных сетей и глубокая децентрализация производства электроэнергии. Рассмотреть в соответствии с выделенными направлениями сегменты рынка интеллектуальной энергетики, к которым относятся: надёжные и гибкие распределительные сети, интеллектуальная распределённая энергетика и потребительские сервисы. Предложить вариант решения задачи на примере локальной микросети низкого напряжения с распределенной генерацией МЕТОДЫ. Решение задачи предлагается на базе создания симуляционной модели, с помощью которой можно выполнить ряд тестов и получить оптимальный в пределах данной области ошибки режим сети, осуществить различные варианты структуры микросети, количества и вида генераторов, уровня нагрузки. Предложена структурная схема локальной сети. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описан процесс управления потоками мощности между производителями (локальными распределенными источниками) и потребителями электроэнергии. Этот процесс осуществляется через единый управляющий центр, в который поступает информация о состоянии объектов микросети - уровне выработки электроэнергии генераторами и уровне текущей нагрузки потребителей. По результатам обработки информации в управляющем центре принимается решение о перераспределении мощности между объектами. Предложена схема, описывающая динамический процесс перемещения мощности для эффективного управления ресурсами в сети распределения мощности. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Рассмотренный алгоритм управления мощностью представляет собой простую реализацию классической балансировки нагрузки, и при этом позволяет обеспечить оптимальное распределение энергии в пределах заданной ошибки. Оптимальным, в данном случае, будет состояние системы, при котором все распределенные возобновляемые источники энергии, используются в полном объеме для удовлетворения потребностей локальной микросети, при этом снижая до минимума потребление от сети. При этом дополнительно необходимо ввести поправки на неравномерность и нестабильность выработки электроэнергии возобновляемыми источниками энергии.
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И КОМПЛЕКСЫ
В настоящее время Азербайджан реализует крупномасштабные проекты по восстановлению инфраструктуры на территориях, недавно освобожденных от оккупации. Это включает, в частности, строительство новых современных электростанций и электрических сетей современного дизайна и высокой мощности. Это, в свою очередь, требует использования надежных и эффективных методов обеспечения безопасности и защиты этих систем от любых сбоев или повреждений. В связи с этим в данной статье рассматривается широкий круг вопросов по использованию современных технологий и разработок для защиты энергосистем, а также анализируются оптимальные концепции управления и защиты электросетей, которые наиболее подходят в местных условиях регионов, а также в масштабе энергетической системы всей страны.
АКТУАЛЬНОСТЬ. На сегодняшний день имеются стратегические цели развития водородной энергетики в РФ. Достижение поставленных целей во многом зависит от норм и положений действующих законодательных, правых и нормативно-технических документов (НТД). В области водородной энергетики остро стоят вопросы обеспечения промышленной безопасности. Рассмотрение НТД по промышленной безопасности при производстве водорода является актуальным. Для решения комплекса задач по инфраструктуре водородного транспорта необходимо преодолеть большое количество препятствий, связанных не только с совершенствованием технологий, повышением их экономической эффективности, но и с обеспечением достаточного уровня безопасности. ЦЕЛЬ. Рассмотреть законодательную и нормативно-правовую базу в области промышленной безопасности водородных технологий в Российской Федерации с целью выявления положений норм промышленной безопасности, и анализа степени обеспеченности деятельности по проектированию, строительству и эксплуатации водородных заправочных станций стандартами и нормативно-правовыми актами в области водородных технологий при производстве, хранении и транспортировании водородного топлива. МЕТОДЫ. Проведен анализ НТД по статусу в формате действует либо отменен, анализ положений, регламентирующих нормы промышленной безопасности водородных технологий, а также изучены национальные стандарты и технические регламенты Таможенного союза. РЕЗУЛЬТАТЫ. Определены основные положения законодательства и нормативно-правовых документов в части идентификации объектов водородных технологий и водородной инфраструктуры в качестве опасных производственных объектов (ОПО) и их регистрации в государственном реестре ОПО. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Сделаны выводы о необходимости разработки и утверждения требований норм промышленной безопасности в области водородных технологий, о необходимости решения вопросов по стандартизации технологий водородной инфраструктуры и по сертификации водородных заправочных станций.
АКТУАЛЬНОСТЬ Системы кондиционирования воздуха в Ираке потребляют более половины выработки электроэнергии. Летом, когда температура повышается, спрос на использование кондиционеров увеличивается, что приводит к постоянным перебоям в подаче электроэнергии. Потребители начинают использовать местную генерацию - дизель-генераторы, которые увеличивают загрязнение окружающей среды. ЦЕЛЬ. Тепловая энергия, поступающая от солнца, является идеальным решением для снижения потребления электроэнергии, повышения производительности кондиционеров, обеспечения непрерывности электроснабжения и снижения загрязнения окружающей среды от дизельных генераторов и электростанций, а также для экономии энергии и сокращения потребления ископаемого топлива. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы термодинамического анализа, экспериментальные методы исследования. Выполнено теоретическое и экспериментальное сравнение вариантов работы стандартной и гибридной (использующей солнечную тепловую энергию) систем кондиционирования. Определены тепловые параметры и уровень потребления электроэнергии исследуемых систем. РЕЗУЛЬТАТЫ исследования показали, что гибридная система кондиционирования воздуха, использующая солнечную тепловую энергию, эффективнее, чем традиционная парокомпрессионная система, так как увеличивает холодильный коэффициент на (38,9 – 46,3%) и снижает потребление электроэнергии на (56,89 – 66,66%). Проведена оценка положительного эффекта от внедрения разработанных систем. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использование гибридных парокомпрессионных систем в климатических условиях г. Багдада приведет к существенному снижению потребления электрической энергии системами кондиционирования за счет повышения холодопроизводительности систем, что приведет к повышению надежности энергоснабжения, исключению необходимости использования местных дизель-генераторов.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ И ПРИКЛАДНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА
АКТУАЛЬНОСТЬ. Проектирование сети теплообменных аппаратов для регенерации теплоты и интеграции тепловых процессов в целом является весьма актуальной задачей энергосбережения. Такой мощный и широко применяемый инструмент для синтеза и дизайна сети теплообменных аппаратов как пинч-технология обладает рядом ограничений. Настоящее исследование направлено на расширение возможностей пинч-технологии. Пинч-технология способна эффективно работать только со стационарными потоками теплоты. В практике встречаются циклические и периодические процессы, что ограничивает возможности применения пинч-технологии. Это и явилось причиной настоящего исследования с целью расширения границ применения пинч-технологии. ЦЕЛЬ. Совершенствование метода пинч-технологии для расширения возможностей интеграции циклических и периодических тепловых процессов, а также учёта их локализации. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи произведён анализ принципа определения теплообменных связей, предложены алгоритмы их выбора и синтезированы новые критерии оптимизации. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложен критерий структурного совершенства системы, являющийся отношением регенерируемой в системе теплоты к её теоретически возможному значению. Теоретическими результатами являются предложенные критерий структурного совершенства и обобщённый показатель структурно-параметрического совершенства системы. Практическим результатом исследования явилось предложенное техническое устройство для преобразования нестационарного потока в ряд стационарных потоков. Предложенное устройство преобразования расширяет возможности пинч-технологиии, а введённые критерии позволят вести синтез или дизайн системы, опираясь на новые целевые показатели,такие как степень интеграции тепловых потоков. Также практическим результатом данного научного исследования является программа для синтеза теплообменных сетей. Созданная в процессе работы программа позволяет вести синтез теплообменной сети в автоматическом и полуавтоматическом режимах. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Благодаря проведённым исследованиям удалось усовершенствовать такой мощный инструмент как пинч-технология и существенно расширить его возможности. Предложено совершенствование пинч-технологии для возможности интеграции нестационарных тепловых процессов и учёта их локализации. Для возможности интеграции нестационарных тепловых процессов предложено техническое устройство, позволяющее преобразовать нестационарный поток на несколько стационарных, а для учёта локализации тепловых потоков предложен программный продукт, позволяющий вести синтез теплообменной сети в автоматическом и полуавтоматическом режимах. Кроме того, введены два показателя, характеризующие структурное и структурно-параметрическое совершенство системы.
АКТУАЛЬНОСТЬ. Возможность прогнозирования условий работы отдельных элементов высокотемпературных технологических установок нефтехимических производств еще на этапе проектирования или модернизации является актуальной по многим причинам. ЦЕЛЬ. Проведение численных исследований тепловых параметров и особенностей турбулентного движения дымовых газов в радиационной части печи пиролиза углеводородов с центральным расположением змеевиков при несимметричным расположением горелок малой тепловой мощности на боковых футерованных стенах и на своде камеры. Такие печи применяются для получения низших олефинов, которые являются первичными продуктами для производства синтетических смол, каучуков, пластических масс и волокон. МЕТОДЫ. В радиантной камере печи происходят взаимосвязанные процессы горения газообразного топлива, турбулентного течения продуктов сгорания, лучисто-конвективного теплообмена и реакции крекинга углеводородов в трубчатых змеевиках с образованием смеси легких углеводородов, богатых олефинами. Образование продуктов пиролиза углеводородов становится существенным при обеспечении температуры парогазовой смеси в трубчатых реакторах в пределах 800-855 оС в присутствии пара разбавления. Необходимая для этого теплота получатся в основном за счет теплового излучения продуктов сгорания и раскаленных футерованных поверхностей камеры радиации. Физические процессы, протекающие в топочной камере, смоделированы двухмерными уравнениями модели горения углеводородов в воздухе, переноса энергии излучением и уравнениями движения. Использован пакет прикладных программ, который основан на численном решении упомянутой системы уравнений переноса. В результате численных исследований построены поля скоростей и температуры дымовых газов, образующихся при сгорании смеси топливного газа в топочной камере трубчатой печи. В данной работе предполагается, что на одной боковой стенке камеры радиации в восьми горизонтальных рядах размещены настенные горелки в количестве 64 штук, а на другой стене камеры такие же горелки установлены в семи ярусах по 8 горелок в каждом ряду и один ряд горелок на своде камеры. Продукты сгорания, исходящие из этих горелок образуют сложные поля скоростей и температуры в объеме в обеих половинах камеры радиации. РЕЗУЛЬТАТЫ. По результатам численных расчетов построены поля температуры и скоростей дымовых газов в обеих частях камеры радиации. Рассчитаны температуры внутренних поверхностей стенок футеровки. Определены распределения поверхностных плотностей лучистых тепловых потоков к реакционным трубам по высоте печи пиролиза пропан-бутановой фракции. Проведены сравнения некоторых полученных результатов для случаев, когда все горелки установлены только на боковых стенках камеры и при указанном выше расположении горелок. Результаты расчетов для первого варианта хорошо согласуются с некоторыми опытными данными, полученными при пуско-наладочных работах в действующей установке. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Расчеты показывают, что применение большого количества настенных газовых горелок малой мощности приводят к возникновению сложных полей скоростей продуктов сгорания и температуры в камерах радиации трубчатых печей. В то же время разброс значений температуры в объеме топочной камеры намного меньше, чем для случая, когда все горелки большей мощности установлены только на своде или на поде радиантной камеры. Путем изменения расположения ярусов горелок можно добиться сравнительно равномерного поступления теплоты к нагреваемому продукту по длине пирозмеевика.
ISSN 2658-5456 (Online)