АКТУАЛЬНОСТЬ. Развитие процессов нефтепереработки, появление альтернативных видов топлив для дизельных двигателей, высокая эксплуатационная значимость обуславливают объективную потребность в контроле склонности к нагарообразованию.

ЦЕЛЬ. Научное обоснование и разработка высокоинформативного метода контроля, обеспечивающего получение достоверной информации о склонности дизельных топлив к нагарообразованию при их применении в дизелях современной конструкции.

МЕТОДЫ. Разработанный метод реализуется на моторной установке ИДТ-90 оснащенной одноцилиндровым дизельным двигателем с разделенной камерой сгорания. Сущность метода заключается в определении массы нагара, образующегося на нагарнике, размещаемом в предкамере, при работе двигателя со степенью сжатия 18,0 ед. в течение 5 мин. Для повышения информативности метода предложен новый оценочный показатель «коэффициент нагарообразования», который характеризует уровень склонности испытуемого топлива к нагарообразованию по отношению к контрольному топливу, имеющему минимально возможное значение данного свойства.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Экспериментально подтверждена чувствительность разработанного метода к изменению компонентного и углеводородного состава топлива - значение коэффициента нагарообразования повышается по мере роста содержания ароматических углеводородов и «утяжеления» фракционного состава дизельного топлива. Расчет критериев подобия и экспериментально установленная корреляция между результатами испытаний топлив на одноцилиндровом дизеле моторной установки ИДТ-90 с разделенной камерой сгорания и в условиях полноразмерного дизеля Д-245.12С с неразделенной камерой сгорания, доказывают адекватность и достоверность результатов, получаемых по разработанному методу.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. С 2022 г. разработанный метод используется при проведении лабораторно-стендовых испытаний новых и модернизированных марок дизельных топлив для контроля их склонности к нагарообразованию.

Увеличение количества добывающих скважин в криолитозоне требует усиления мониторинга теплового воздействия на многолетнемёрзлые породы. Их оттаивание приводит к потере несущей способности, деформации скважин и образованию каверн, что влечет за собой экологические риски, аварии и экономические потери. В связи с этим вопросы мониторинга и контроля добывающих скважин в условиях мерзлоты приобретают особую актуальность.

ЦЕЛЬ. Целью исследования является разработка критериального метода контроля добывающих скважин на основе расчета и мониторинга линейного теплового потока скважины и температурных параметров.

МЕТОДЫ. В рамках работы разработаны алгоритм, протокол принятия решения, включающий критерий относительного отклонения фактического и расчетного значений температуры на стенке скважины и критерий безопасности относительно фазового перехода многолетнемерзлой породы. На примере модельной скважины продемонстрирована применимость предложенного критериального метода. Сформулированы практические рекомендации по анализу полученных данных и принятию управленческих решений.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработан критериальный метод контроля добывающих скважин, основанный на расчете линейного теплового потока скважины, мониторинге температурных показателей и анализе отклонений фактических и расчетных показателей.

В работе рассматривается проблема ограничения пускового тока в LED-драйверах, что является важной задачей для современных светодиодных систем. Основное внимание уделяется применению адаптированной классической схемы ограничения пускового тока с использованием реле времени и ограничительного резистора. Представленная схема включает трансформатор, диодный мост, стабилизатор напряжения, конденсаторы, микросхему таймера NE555P и реле для управления резистором. В работе представлен анализ преимуществ и недостатков современных методов ограничения пускового тока с применением терморезисторов и MOSFET-схем. Для исследования были выбраны модели LED-драйверов с различным схемотехническим решением мощностью 36 Вт и напряжением 12 В. С помощью осциллографа FNIRSI-2C23T были проведены измерения максимальных значений тока в разный период времени рабочего цикла. Оценены погрешности измерений, вызванные работой осциллографа, измерительного щупа и токоизмерительного шунта. Экспериментальные результаты показали возможность снижения амплитудного значения пускового тока при использовании усовершенствованной схемы драйвера. Также рассмотрены возможные пути улучшения схемы ограничения пускового тока, в том числе использование бестрансформаторного управления электромагнитным реле для дальнейшей оптимизации устройства.

АКТУАЛЬНОСТЬ работы обусловлена необходимостью повышения надежности распределительных сетей среднего напряжения и внедрения современных методов диагностики состояния изоляции на основе анализа сигналов переходных процессов (СПП). ЦЕЛЬ исследования заключается в разработке алгоритма автоматического выделения и фильтрации сигналов частичных разрядов (ЧР) в осциллограммах переходных процессов для дальнейшей диагностики состояния изоляции.

МЕТОДЫ. Разработанный алгоритм сочетает медианную фильтрацию, пороговое выделение на основе медианного абсолютного отклонения (MAD), корреляционное сопоставление с библиотекой шаблонов и локальную проверку выделенности импульсов. В алгоритм введена карта исключения, обеспечивающая корректное удаление ЧР и сохранение формы переходного процесса.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА заключается в объединении методов фильтрации, адаптивного порогового детектирования и шаблонного сопоставления в рамках единого алгоритма обработки СПП, что позволяет отделить импульсы ЧР от сигнала.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Экспериментальная проверка на реальных осциллограммах показала высокую чувствительность алгоритма к кратковременным импульсам ЧР, его устойчивость к шуму и корректность выделения одиночных выбросов. На основе обработанных данных извлечены диагностические признаки — количество и средняя амплитуда ЧР.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Регистрируемые устройствами волнового определения места повреждения (ВОМП) осциллограммы формируются при плановых и аварийных коммутациях в сети, сопровождающихся коммутационными перенапряжениями. Указанные перенапряжения способны инициировать ЧР в ослабленной высоковольтной изоляции, что проявляется в виде кратковременных импульсов. Предложенный алгоритм обеспечивает выделение этих импульсов и тем самым позволяет использовать уже имеющиеся измерения ВОМП для диагностики состояния изоляции без установки дополнительной аппаратуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложенный алгоритм позволяет не только эффективно детектировать частичные разряды, но и формировать количественные признаки для косвенной оценки состояния изоляции. Перспективы работы включают расширение базы экспериментальных данных и внедрение интеллектуальных методов для прогнозирования деградации изоляции, что повысит надёжность распределительных сетей среднего напряжения.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Существующие на практике методы контроля качества электрической энергии в низковольтных электрических сетях позволяют оценивать влияние только высших гармоник электроприёмников различного типа на параметры электроэнергии без учёта их нагрузки тока основной гармоники.

ЦЕЛЬ. Разработка универсального метода оценки уровня суммарной нагрузки на локальные электросети различных приёмников электрической энергии от полного спектра гармонических составляющих тока и контроля их соответствия нормативным требованиям с высоким уровнем достоверности и информативности полученных результатов.

МЕТОДЫ. При решении поставленных целей применялись методы индукции, сопоставления результатов экспериментов оценки различных электроприборов и корреляционного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье приведены результаты сравнительного анализа текущих показателей и норм эмиссии гармонических составляющих тока электроприёмников, степень их достоверности и указаны недостатки действующих методов контроля. Обоснована необходимость введения нового критерия оценки общей полной нагрузки электроприборов на локальные сети. Расширено определение суммарного гармонического тока, именуемого в зарубежной литературе как THC, отображающего общую суммарную нагрузку на электрические сети электрического тока основной частоты и высших гармоник. Введены термины «коэффициент суммарного гармонического тока» и «плотность суммарного гармонического тока». По результатам проведённых экспериментов произведён сравнительный анализ уровня влияния на локальные электросети суммарной нагрузки, создаваемых электроприёмниками различного типа по величине коэффициента нелинейных искажений тока нагрузки K_I, в зарубежных изданиях именуемого как THD_I, уровня высших гармоник в именованных единицах и коэффициента суммарного гармонического тока на примере осветительных устройств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Обоснована наибольшая достоверность оценки влияния электроприёмников различного типа на электросети по коэффициенту суммарного гармонического тока. Подтверждено расчётным путём и экспериментально тезис о том, что использование данного показателя позволяет определить не только степень нелинейности электроприборов и их соответствие требованием нормативных документов, но и оценить уровень полной нагрузки на локальные электросети.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в необходимости выявления наиболее точной и устойчивой системы бездатчикового векторного управления бесколлекторным двигателем постоянного тока для применения в электроприводах со строгими требованиями к габаритам и герметичности. ЦЕЛЬ. Провести сравнительный анализ динамических характеристик и робастности двух типов наблюдателей – наблюдателя Люенбергера полного порядка и наблюдателя скользящих режимов – в составе системы бездатчикового векторного управления бесколлекторным двигателем постоянного тока для выявления более точной и устойчивой системы управления.

МЕТОДЫ. Работа выполнена с использованием методов математического моделирования в среде SimInTech. Разработана полная динамическая модель системы управления электропривода, реализованы субмодели наблюдателей и таблицы коммутации, были подробно описаны все особенности синтеза наблюдателей и вычисления скорости по противо-ЭДС. Тестирование проводилось в двух режимах: разгон до номинальной скорости вращения с включением нагрузки и увеличение сопротивления статора на 30%.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлено, что оба наблюдателя обеспечивают принципиальную работоспособность системы, однако обладают разной чувствительностью к вариации параметров. Наблюдатель Люенбергера продемонстрировал более высокую точность оценки средней скорости в условиях дрейфа параметров по сравнению с наблюдателем скользящих режимов, несмотря на наличие высокочастотных пульсаций в сигнале. Наблюдатель на скользящих режимах проявил меньшую робастность к изменению сопротивления статора, что выразилось в увеличении статической ошибки и возникновении выраженного эффекта дребезга. Выявлено, что применение слепого пуска для данных наблюдателей неприменимо и приводит к броскам момента в период разгона двигателя.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Сформулированы рекомендации по выбору стратегий управления для различных условий эксплуатации электроприводов. Результаты исследования могут применяться при разработке электроприводов, в которых критически важны массогабаритные показатели или обеспечение высокой степени герметичности корпуса. Например: тяговые двигатели для беспилотных летательных аппаратов или в высокоточных промышленных манипуляторах.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Газопоршневые электроагрегаты с синхронными генераторами с возбуждением от постоянных магнитов широко применяются в нефтяной промышленности и в малой распределенной энергетике. Эффективным средством повышения их эксплуатационной готовности и надежности являются непрерывная техническая диагностика. В статье исследовано использование корреляционных зависимостей диагностических признаков для повышения достоверности мультифизического диагностирования.

ЦЕЛЬ. Рассмотреть возможность надёжной классификации дефектов газопоршневых электроагрегатов с синхронными генераторами с возбуждением от постоянных магнитов на основе анализа корреляционных коэффициентов между вибрацией, напряжением и магнитным потоком. Исследовать использование корреляционного подхода в составе цифровой тени машины для интеграции в единую систему мультифизического диагностирования.

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы математического моделирования с использованием пакетов компьютерных программ Google Colab, PlantUML, объектноориентированного программирования с использованием языка программирования Python.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Экспериментальная апробация использования корреляционного подхода в составе цифровой тени на эталонных и реальных данных подтвердила высокую чувствительность системы к выявлению как единичных, так и комбинированных неисправностей. Установлено, что такой подход обеспечивает раннюю диагностику и повышение достоверности принимаемых решений по техническому обслуживанию.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Совместный учёт спектральных и корреляционных характеристик в рамках цифровой тени обеспечивает строгую, физически интерпретируемую и статистически устойчивую идентификацию неисправностей, что подтверждено как вычислительными экспериментами, так и эмпирическими исследованиями. Такой подход обеспечивает высокую чувствительность к комплексным отказам. Полученные результаты подтверждают целесообразность использования корреляционного анализа как ключевого элемента в архитектуре цифровых теней и двойников многосигнальных объектов энергетики.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в получении новых экспериментальных данных, позволяющих повысить достоверность диагностики электрооборудования методом частичных разрядов (ЧР).

ЦЕЛЬ. Определить характеристики частичных разрядов, возникающих внутри одиночного воздушного дефекта, находящегося в твёрдой изоляции.

МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись методы техники высоких напряжений для создания и экспериментального измерения высоких напряжений, вызывающих возникновение ЧР в газовом дефекте изоляции. Расчет напряжённости электрического поля в газовых дефектах твёрдой изоляции проводился методом конечных элементов в программе COMSOL Multiphysics 6.0. Применялись моделирование электрических цепей в MultiSim, методы теории вероятности и статистики при обработке результатов измерений.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье изложена методика измерения контактным электрическим методом параметров только тех ЧР, которые возникают внутри созданного одиночного воздушного дефекта изоляции. Методом конечных элементов выполнены расчёты коэффициента неоднородности электрического поля для образцов с различными по величине газовыми дефектами. Для измерительной ячейки, в которой электроды имеют форму сегмента шара радиусом 25 мм, рассчитаны ожидаемые параметры ЧР в зависимости от размеров дефектов изоляции. Экспериментально показано, что ЧР в образце с одиночным газовым дефектом происходят только дважды за каждый период синусоидального напряжения промышленной частоты в 1-ой и 3-ей четвертях при одинаковой по модулю напряжённости электрического поля внутри дефекта. Влияния объёмного заряда, образующегося в каверне дефекта при каждом ЧР, на последующий ЧР, возникающий через половину периода синусоиды, не наблюдалось. Изменений напряжения возникновения ЧР (Uчр), частоты следования и амплитуды импульсов ЧР при выдержке образцов под напряжением U~1,5*Uчр в течение 400 часов не наблюдалось. Признаков деградации изоляции в стенках каверны дефекта за этот период не обнаружено.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обуславливается в необходимости оценки и проведения анализа эффективности внедрения автоматической противоаварийной системы для обеспечения энергобезопасности Западного энергорайона Якутии, который до января 2019 года был изолирован от единой энергетической системы Сибири и Востока. Изолированные районы Якутии имели профицитную мощность, получаемую от гидроэлектростанций, тепловых станций и дизельных генераторов, которая оставалась заперта в них. После объединения энергорайонов и соединением Якутии с едиными энергетическими системами Сибири и Востока появились проблемы в области обеспечения энергобезопасности и дальнейшего развития энергосистем. ЦЕЛЬ. Проанализировать и оценить эффективность использования систем противоаварийной автоматики для обеспечения энергобезопасности Западного энергорайона Якутии.

МЕТОДЫ. Для достижения цели и поставленных задач применялись методы расчета статической и динамической устойчивости энергосистемы, математического моделирования генерирующего оборудования, расчёта и оценки максимально допустимых перетоков энергии в контролируемых сечениях и др.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Были описаны внешние связи электроэнергетической системы Якутии с другими энергосистемами России. Были проанализированы результаты расчётов статической и динамической устойчивости, результаты математического моделирования, представлен анализ результатов расчетов электрических режимов Западного энергорайона Якутии, сделаны выводы по выдаче мощности из Западного энергорайона в объединенные энергосистемы Сибири и Востока, выбраны технические решения по локальным устройствам противоаварийной автоматики, а также сформулированы рекомендации по применению устройств автоматики разгрузки при перегрузке по мощности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате проделанной работы была определена проблематика функционирования Западного энергорайона Якутии. Выявлена возможность получения мультипликативного эффекта от внедрения устройств противоаварийной автоматики, что позволит стабилизировать увеличение перетоков мощности в энергодефицитные регионы с учетом ресурсов Западного энергорайона порядка 100 МВт.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена необходимостью интенсификации теплообмена в аккумуляторах тепла фазового перехода (АТФП) на основе парафиновых теплоаккумулирующих материалов. Низкая теплопроводность парафинов (0,15–0,30 Вт/(м·К)) приводит к недопустимо большому времени зарядки аккумулятора. Поперечное оребрение является одним из наиболее технологичных пассивных методов интенсификации, однако в литературе отсутствуют однозначные рекомендации по выбору оптимального количества ребер для АТФП цилиндрической геометрии.

ЦЕЛЬ работы — экспериментальное определение оптимального количества поперечных ребер цилиндрического АТФП с применением парафина в качестве теплоаккумулирующего материала, обеспечивающего минимальное время зарядки.

МЕТОДЫ. Исследования проводились на прозрачной модели цилиндрического АТФП с медным трубчатым теплообменником и поперечными ребрами. Испытаны три конфигурации: с 6, 8 и 10 ребрами. Регистрация процесса плавления выполнялась методом оптической визуализации с последующей цифровой обработкой изображений в среде MATLAB по адаптивному пороговому алгоритму. Для каждой конфигурации проведено четыре повторных эксперимента.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлено, что процесс плавления характеризуется тремя стадиями: прогрев твердого парафина (0–60 мин, средняя скорость плавления 0,22 %/мин), интенсивное плавление с развитой естественной конвекцией (60–180 мин, 0,55 %/мин) и завершающая стадия (180–220 мин, 0,26 %/мин). Конфигурация с 10 ребрами обеспечивает наименьшее время достижения 50% расплава (127,8 мин), однако по времени достижения 80% расплава практически не отличается от конфигурации с 8 ребрами (162,0 и 162,7 мин соответственно). Максимальную пиковую скорость плавления демонстрирует конфигурация с 8 ребрами — 1,52 %/мин, что на 55% выше, чем у 6 ребер.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. По совокупности критериев (время зарядки, пиковая скорость плавления, материалоемкость, полезный объем) оптимальной признана конфигурация с 8 поперечными ребрами. Увеличение количества ребер до 10 не приводит к дальнейшему сокращению времени зарядки из-за частичного подавления естественной конвекции в узких межреберных каналах (межреберное расстояние 15–17 мм). Полученные результаты могут быть использованы при проектировании цилиндрических АТФП для систем горячего водоснабжения, а также для верификации численных моделей.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Актуальность исследования заключается в разработке технических мероприятий для увеличения надежности (длительности) работы материала кипящего слоя при сжигании осадка сточных вод и кородревесного топлива.

ЦЕЛЬ: рассмотреть основную проблему (агломерацию кипящего слоя), влияющую на надежность и длительность работы котлоагрегата с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ. Провести испытания режимных мероприятий, направленных на увеличение надежности и длительности работы котлоагрегата с кипящим слоем Е-75-3,9-440 ДФТ.

МЕТОДЫ: Пробы донной золы и агломератов отбирались на протяжении всего периода эксплуатации кипящего слоя. Отбор проб кородревесного топлива и осадка сточных вод производился с тракта топливоподачи котельного агрегата Е-75-3,9-440 ДФТ. При подготовке проб использовались шаровая барабанная мельница РМ 200 фирмы Retzsch и ситовый анализатор Retzsch AS 200 Control. Элементный анализ кородревесного топлива, осадка сточных вод и донной золы проведен методом рентгенофлуоресцентной спектроскопии на спектрометре EDX-8000. Испытания режимных мероприятий проводились на протяжении всего срока эксплуатации материала слоя до его полной замены.

РЕЗУЛЬТАТЫ: Результаты исследований показали, что в процессе сжигания в материале кипящего слоя накапливаются щелочные соединения интенсифицирующие процессы агломерации. Режимные мероприятия такие как увеличение скорости ожижения слоя и снижение температуры слоя увеличивают срок службы материала слоя, однако не позволяют полностью исключить процесс агломерации.

В статье дана количественная оценка влияния диагностики на показатели надежности трубопроводов тепловых сетей.

АКТУАЛЬНОСТЬ. От надежной работы трубопроводных сетей зависит энергетическая и экономическая эффективность всей системы теплоснабжения. Однако влияние диагностики тепловых сетей на количественные показатели их надежности остается недостаточно изученным.

ЦЕЛЬ. Целью работы является количественная оценка влияния диагностического контроля на показатели надёжности трубопроводов тепловых сетей.

МЕТОДЫ. Расчеты проведены с использованием экспоненциальной модели надежности. Проведено сценарное моделирование для трубопроводов тепловых сетей г. Казани с учетом различных уровней эффективности диагностики.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Получены зависимости вероятности безотказной работы и срока службы трубопроводов г. Казань при проведении диагностики с различной вероятностью обнаружения дефектов. Показано, что внедрение диагностики с высокой эффективностью обнаружения дефектов позволяет снизить аварийность на 70%, а срок службы трубопроводов увеличить более чем в 3 раза. Проведена технико-экономическая оценка эффективности внедрения диагностики.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Регулярный контроль технического состояния приводит к существенному снижению интенсивности отказов и увеличению срока службы трубопроводов. Экономический эффект при использовании средств диагностики со средней эффективностью составит около 34 млн руб./год, а с высокой – 71 млн руб./год.

ЦЕЛЬ. Экспериментальное исследование и сравнение режимных параметров работы энергетических котлов при сжигании мазута с наддувом и при сжигании мазута с разрежением для повышения эффективности использования мазута как топлива (увеличения КПД) и снижения вредных выбросов оксидов азота.

МЕТОДЫ. В ходе исследования использованы натурные экспериментальные исследования на промышленных котлах ТГМ-84Б и ТГМЕ-46. Оценка эффективности их работы выполнялась методом обратного теплового баланса. Для верификации результатов применялся комплекс взаимосвязанных методов: газовый анализ выбросов оксидов азота, серы и углерода, оптическая пирометрия факела и сопоставительный анализ энергетических затрат на работу тягодутьевых машин.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Сжигание мазута характеризуется высокими температурами в ядре факела и повышенными выбросами оксидов азота. При этом необходимость защиты хвостовых поверхностей от сернокислотной коррозии заставляет завышать температуру уходящих газов, что снижает КПД котла относительно газового режима. Одним из способов повышения эффективности использования мазута является его сжигание в котлах с наддувом, при котором в герметичной топке создается избыточное давление воздуха, а присосы холодного воздуха через неплотности обмуровки полностью отсутствуют. В котлах под наддувом удаление продуктов сгорания происходит за счет избыточного давления в топочной камере и естественной тяги дымовой трубы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В результате экспериментального исследования сжигания мазута М100 на котле ТГМЕ-464 при сжигании с наддувом и на котле ТГМ-84Б при сжигании с разрежением получено повышение коэффициента полезного действия на 0,33% и снижение выбросов оксидов азота, удельные затраты электроэнергии на тягу и дутьё при наддуве в 2 раза ниже, чем при разрежении.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в повышении эксплуатационного ресурса теплообменного оборудования путем предотвращения накипеобразования и коррозии при использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ), механизм влияния которых на элементный состав отложений изучен недостаточно.

ЦЕЛЬ. Исследовать элементный состав отложений на оребренной поверхности теплообменника после химической промывки с применением неионогенных ПАВ. Определить оптимальную остаточную концентрацию реагента для ингибирования накипеобразования и формирования защитной пленки.

МЕТОДЫ. Эксперименты проводились на экспериментальной ячейке из стали (марка Ст45ХН) в режиме поддержания остаточной концентрации ПАВ. Элементный анализ выполнялся методом рентгенофлуоресцентной спектрометрии на портативном анализаторе «МетЭксперт» без разрушения образцов.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Установлено доминирование железа (96,8–97,2 мас. %) в структуре отложений при практическом отсутствии солей кальция и сульфатов. Подтверждена высокая однородность распределения железосодержащих фаз по трем точкам замера. Выявлено формирование защитной оксидной пленки вместо минеральной накипи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Применение оптимальной концентрации ПАВ позволяет минимизировать падение теплового потока и прогнозировать увеличение межремонтного интервала оборудования на 20–40%. Стабилизация состава отложений снижает риск локальной коррозии и повышает промышленную безопасность теплоэнергетических установок.

АКТУАЛЬНОСТЬ. В условиях перехода к низкоуглеродной энергетике чаще рассматриваются нетрадиционные возобновляемые источники энергии, к которым относятся альтернативные виды газообразного топлива (метано-водородные фракции, генераторные газы, технологические газы). Ограниченность их применения в энергетике, в частности в газотурбинных установках (ГТУ), связано с физико-химических свойствами альтернативных топливных газов, влияющими на процесс горения в камере сгорания ГТУ, а также на эффективность выработки электроэнергии. К способам решения проблем, связанных со сжиганием в газотурбинных установках, относят подмешивание таких топлив к природному газу или добавление к ним водорода в зависимости от его исходных состава и теплоты сгорания.

ЦЕЛЬ. Целью данной работы является оценка влияния эксплуатационных характеристик газотурбинной установки при использовании топливных газов различного состава, а также сравнение этих характеристик для определения возможности внедрения предлагаемого решения в эксплуатацию.

МЕТОДЫ. Для достижения поставленной цели проводилось математическое моделирование газотурбинной установки Taurus 60-7901S на переменных режимах работы в автоматизированной системе газодинамических расчетов энергетических турбомашин (АС ГРЭТ).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Газотурбинная установка Taurus 60-7901S при работе на базовом и переменных режимах при сжигании в камере сгорания природного газа вырабатывает энергию с коэффициентом полезного действия (КПД), равном 28-31% в зависимости от режима с расходом топлива, равным 1400-1700 кг/ч, и выработкой 10 МВт. При переходе ГТУ на биогаз КПД и тепловая мощность снижается до 26-29% и 9 МВт соответственно, а расход топлива увеличивается до 3200-3400 кг/ч. Добавление водорода к биогазу повышает эффективность его использования в газотурбинной установки – КПД увеличивается до 27-30%, тепловая мощность – до 9,2 МВт, расход топлива снижается до 2700-3000 кг/ч. При подмешивании природного газа к биогазу такое повышение более заметно – КПД увеличивается до 28,5-30,5%, тепловая мощность – до 9,8 МВт, а расход топлива становится равным 1600-1900 кг/ч.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Изменение состава топливного газа, сжигаемого в камере сгорания газотурбинной установки влияет на эксплуатационные характеристики установки. Альтернативные источники энергии не обладают достаточными тепловыми характеристиками для обеспечения характеристик, подобных получаемым при сжигании природного газа, однако создание топливных смесей с водородом или природным газом способно снизить негативный эффект от перехода. В ходе исследования было выявлено, что наиболее эффективным будет сжигание смеси биогаза с природным газом в соотношении 75/25.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования обусловлена необходимостью повышения надёжности и эффективности пассивных систем терморегулирования для космических аппаратов, где отсутствие конвекции и микрогравитация делают традиционные методы охлаждения неприменимыми.

ЦЕЛЬ. Разработать параметрическую модель упорядоченной пористой структуры фитиля, провести расчёт гидравлических характеристик – пористости, проницаемости, гидравлического диаметра, капиллярного давления, скорости течения и числа Рейнольдса и определить ограничения по длине тепловой трубы при заданных геометрических параметрах.

МЕТОДЫ. Использованы методы геометрического моделирования единичной ячейки в CAD-среде и аналитические расчёты на основе уравнений Дарси, капиллярного давления и гидравлического диаметра. В качестве теплоносителя принята вода при температуре 50 °C.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Показано, что пористость структуры остаётся постоянной (≈0,63) при масштабировании, в то время как проницаемость и гидравлический диаметр возрастают с увеличением размера ячейки. Установлено, что характер течения ламинарный (Re ≈ 89). Построены зависимости капиллярного давления и максимальной длины трубы от гидравлического диаметра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Рабочие характеристики тепловых труб с упорядоченными фитилями в основном ограничены компромиссом между капиллярным давлением (благоприятно для мелких пор) и сопротивлением потоку (благоприятно для крупных пор). Разработанная аналитическая модель позволяет прогнозировать теплогидравлическое поведение на этапе проектирования. Эти результаты подтверждают целесообразность аддитивного производства для систем терморегулирования космических аппаратов следующего поколения, особенно для длительных миссий, где надежность и предсказуемость имеют первостепенное значение. Конкретные области применения включают кубсаты (5–50 Вт), системы МКС (70–100 кВт) и лунные/марсианские базы (5–50 кВт). В будущих исследованиях следует провести экспериментальную проверку прототипных конструкций.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Торф является перспективным возобновляемым источником энергии, однако его термическая переработка сопряжена с нестабильностью выхода горючих газов и риском неконтролируемого окисления. Кроме того, осушенные торфяники служат источником парниковых газов (метана, углекислого газа), что требует разработки методов управления процессом газовыделения.

ЦЕЛЬ. Разработка и численная реализация математической модели термического разложения торфа, учитывающей биологический метаногенез, гибель метаногенных бактерий, стадии пиролиза и введение ингибитора для подавления нежелательных реакций окисления.

МЕТОДЫ. Модель базируется на системе дифференциальных уравнений тепломассопереноса в двухтемпературной пористой среде. Кинетика пиролиза описана методом Фридмана и уравнением Киссинджера. Для описания биологического этапа использованы модифицированное уравнение Аррениуса и сигмоидальная модель Гомпертца. Экспериментальная верификация проведена на образцах торфа месторождения «Люк-Колен-Еган» с определением влажности, зольности и потери массы при нагреве до 800 °C.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Определены температурные интервалы основных стадий: сушка (20-150 °C), гибель бактерий и выделение метана (70-110 °C), разложение гемицеллюлозы и целлюлозы (200-450 °C), карбонизация кокса (>500 °C). Введение ингибитора при 300 °C позволяет подавить окисление, что подтверждается стабилизацией кинетических параметров. Расхождение расчётных и экспериментальных данных по потере массы не превышает 5 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная адекватно описывает процесс термической деструкции торфа и может быть использована для оптимизации режимов пиролиза с целью повышения выхода горючих газов и снижения эмиссии парниковых газов.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Автоматизация операций манипулирования объектами сложной формы в промышленном производстве является важной задачей современной робототехники. В ряде практических задач объекты располагаются на рабочей плоскости робототехнического комплекса без перекрытий, однако имеют произвольную ориентацию, что существенно усложняет процесс их автоматической идентификации и определения координат места захвата манипулятором. Применение трёхмерных систем технического зрения позволяет решать данную задачу, однако требует использования специальных RGB-D камер и высокопроизводительной вычислительной техники, что существенно увеличивает стоимость комплекса.

ЦЕЛЬ. Разработка и экспериментальное исследование метода автоматической идентификации объектов сложной формы и определения координат их места захвата роботом-манипулятором с использованием системы технического зрения, снабжённой лишь одной монокулярной камерой.

МЕТОДЫ. Для распознавания объектов на цифровых изображениях применяется свёрточная искусственная нейронная сеть архитектуры YOLOv8, позволяющая определять положение и ориентацию объектов на рабочей поверхности. Координаты места захвата вычисляются на основе анализа положения ограничивающего прямоугольника и экспериментально определяемого смещения точки захвата относительно геометрического центра объекта.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведено экспериментальное исследование метода на примере распознавания шахматных фигур различной формы и цвета. Достоверность обнаружения объектов составила не менее 0,9, а время обработки одного изображения составляет менее 56 мс, что обеспечивает работу системы в режиме реального времени. Показана возможность устойчивого определения координат мест захвата объектов при их произвольной ориентации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложенный метод позволяет реализовать автоматическую идентификацию объектов сложной формы и определение координат их захвата с использованием лишь одной монокулярной камеры, что делает его перспективным для автоматизации операций сортировки и иного манипулирования объектами в промышленности.