Содержание выпуска (elibrary.ru)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПУСКОВЫХ РЕЖИМОВ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ НИЗКОМ КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПИТАЮЩЕЙ СЕТИ
Дадабаев1 Ш.Т., Грачева2 Е.И., Каримов1 И.Р.
1Худжандский политехнический институт таджикского технического Университета имени академика М.С. Осими, г. Худжанд, Таджикистан
2Казанский государственный энергетический университет, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Анализ пусковых переходных процессов асинхронного двигателя при низком качестве электроэнергии питающей сети, а именно пуск асинхронного двигателя при пониженном напряжении сети, при пониженной частоте сети, а также пуск при провалах напряжения в сети. МЕТОДЫ. Основным методом исследования было принято имитационное моделирование на основе компьютерных моделей. С этой целью были разработаны компьютерные модели исследуемой системы в программе MATLAB/Simulink. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены основные достоинства и недостатки асинхронных электродвигателей, проведен анализ негативных пусковых факторов асинхронных машин, выполнено компьютерное моделирование асинхронной машины при питании от сети с пониженными напряжением и частотой. Проведено исследование провалов напряжения в сети при пусковых режимах асинхронных машин, с этой целью разработана компьютерная модель для исследования провалов напряжения сети, вызванных пусковыми режимами электродвигателей. Приведены результаты в виде графиков переходных процессов асинхронного двигателя, которые показывают поведение данного типа машин при пуске от сети с низким качеством электроэнергии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Новизна исследования заключается в компьютерном моделировании асинхронного двигателя в абсолютных единицах, а также в детальном графическом выводе результатов.
Ключевые слова: качество электроэнергии; пониженное напряжение; частота сети; асинхронный электродвигатель; переходные процессы; электромагнитный момент; MATLAB/Simulink.
STUDY OF STARTING MODES OF ASYNCHRONOUS MOTORS WITH LOW-QUALITY OF POWER SUPPLY ELECTRICITY
ST. Dadabaev1, EI. Gracheva2, IR. Karimov1
1Khujand Polytechnic Institute of the Tajik Technical University named after academician M.S. Osimi, Khujand, Tajikistan
2Kazan State Power Engineering University, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To analyze the starting transient processes of an asynchronous motor with a low quality of electricity in the supply network. To consider starting an asynchronous motor at a reduced mains voltage, at a reduced mains frequency, as well as starting with voltage dips in the network. METHODS. Simulation modeling based on computer models was adopted as the main research method. For this purpose, computer models of the system under study were developed in the MATLAB / Simulink program. RESULTS. The article discusses the main advantages and disadvantages of asynchronous electric motors, analyzes the negative starting factors of asynchronous machines, performs computer modeling of an asynchronous machine when powered from a network with reduced voltage and frequency. A study of voltage dips in the network at starting modes of asynchronous machines has been carried out. For this purpose, a computer model has been developed to study the voltage dips in the network caused by starting modes of electric motors. The results are given in the form of graphs of the transient processes of an induction motor, which show the behavior of this type of machine when starting from the network with low power quality. CONCLUSION. The novelty of the research lies in the computer simulation of an induction motor in absolute units, as well as in a detailed graphical display of the results.
Keywords: power quality; undervoltage; mains frequency; asynchronous motor; electromagnetic torque; MATLAB / Simulink.
ТЯГОВЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМОБИЛЕЙ, НЕ СОДЕРЖАЩИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Сафин1 А.Р., Ranjan Kumar Behera2
1Казанский государственный энергетический университет,
г. Казань, Россия
2Indian Institute of Technology (IIT), Patna
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть современные электродвигатели, не содержащие редкоземельные элементы, для привода электромобилей. Провести глубокий обзор литературы в этой области, которая вызывает растущий интерес из-за проблем со стоимостью и поставками, связанными с редкоземельными постоянными магнитами. Изучить современное состояние технологии электродвигателей без редкоземельных постоянных магнитов для транспортных силовых установок. Провести всесторонний обзор тяговых электродвигателей для электромобилей, находящихся на стадии исследования или разработки, таким образом определить сильные и слабые стороны каждой технологии и проблемы, с которыми предстоит столкнуться. МЕТОДЫ. При изучении данного вопроса использовался анализ широкого круга отечественных и зарубежных источников научной литературы. РЕЗУЛЬТАТЫ. Выполнен сравнительный анализ современных электродвигателей, не содержащих редкоземельные элементы, для привода электромобилей. Рассмотрены такие параметры как — плотность крутящего момента, машинная постоянная механической мощности и КПД. Анализ основан на данных, опубликованных в современных научных изданиях. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В большинстве современных электромобилей используются электродвигатели, содержащие мощные редкоземельные постоянные магниты на основе NdFeB. Однако существует проблема возможного дефицита, высоких цен и географической концентрации некоторых критически важных редкоземельных элементов, необходимых для производства таких магнитов. Поэтому растет интерес к разработке электродвигателей для автомобильных силовых установок без редкоземельных постоянных магнитов. В данной статье рассматривается состояние современных технологий электродвигателей для транспортных силовых установок, не использующих редкоземельные элементы в конструкции.
Ключевые слова: электромобили; электрические машины; редкоземельные элементы; постоянные магниты.
TRACTION MOTORS FOR ELECTRIC VEHICLES, RARE EARTH-FREE
A.R. Safin1, Ranjan Kumar Behera2
1Kazan, Russian Federation
2Indian Institute of Technology (IIT), Patna
Abstract: THE PURPOSE. Consider modern, rare earth-free electric motors for driving electric vehicles. Conduct an in-depth review of the literature in this area, which is generating growing interest due to cost and supply issues associated with rare earth permanent magnets. To study the current state of the art of REM-free electric motor technology for transport power plants. Conduct a comprehensive review of traction motors for electric vehicles under research or development, thus identifying the strengths and weaknesses of each technology and the challenges to be faced. METHODS. When studying this issue, an analysis of a wide range of domestic and foreign sources of scientific literature was used. RESULTS. A comparative analysis of modern electric motors that do not contain rare earth elements for driving electric vehicles has been carried out. Such parameters as — torque density, machine constant of mechanical power and efficiency are considered. The analysis is based on data published in modern scientific journals. CONCLUSION. Most modern electric vehicles use electric motors containing powerful NdFeB-based rare earth permanent magnets. However, there is a problem of possible shortages, high prices and geographic concentration of some of the critical rare earths required for the production of such magnets. Therefore, there is growing interest in developing electric motors for automotive power plants without rare earth permanent magnets. This article examines the state of modern technology of electric motors for transport power plants that do not use rare earth elements in the design.
Key words: electric vehicles; electric cars; rare earth elements; permanent magnets.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ
Баширов М.Г., Юсупова И.Г., Мавлекаев Е.Ю.
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет» в г. Салавате
Резюме: ЦЕЛЬ. Разработать автоматизированную лабораторную установку для исследования влияния механических нагрузок на электрические и магнитные свойства металлов. Написать программный код для обеспечения подключения установки к персональному компьютеру. Разработать алгоритм обработки данных, интерфейс и выбрать необходимые компоненты. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод расчета электрических аппаратов, пузырьковый метод обработки данных. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье представлен метод автоматизации испытательных машин, который необходим для многих задач, например, для визуализации процессов, которые происходят внутри образца, представление их в виде графиков. Приведена лабораторная экспериментальная модель, а также интерфейс программного обеспечения. По представленным данным делаются выводы, а также предложения для дальнейшего применения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В процессе эксплуатации энергетическое оборудование подвергается механическим, температурным нагрузкам, нагрузкам от внутреннего давления, а также воздействию иных факторов. Для обеспечения безопасного электроснабжения потребителей необходимо использование физических методов и средств, позволяющих контролировать напряженно-деформированное состояние металла энергетического оборудования. На сегодняшней день актуальны исследования по установлению закономерностей взаимосвязанного изменения акустических, магнитных и электрических свойств конструкционных сталей в процессе накопления поврежденности и деградации механических свойств. Это дает возможность создать динамическую математическую модель объекта контроля, описывающей изменение этих свойств. Для проведения таких исследований требуются современные методы, способные ускорить и усовершенствовать проведение испытаний опытных образцов металла.
Ключевые слова: автоматизация; испытательные машины; микроконтроллер; электромагнитно-акустический преобразователь; напряженно-деформированное состояние; электрооборудование.
AUTOMATED INSTALLATION FOR RESEARCHING THE INFLUENCE OF MECHANICAL LOADS ON THE ELECTRICAL AND MAGNETIC PROPERTIES OF METALS
MG. Bashirov, IG.Y usupova, EYu. Mavlekaev
Ufa State Petroleum Technological University, Branch of the University in the City of Salavat, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To develop an automated laboratory setup for studying the effect of mechanical stress on the electrical and magnetic properties of metals. To develop a program code to connect the installation to a personal computer. To develop a data processing algorithm, interface and select the necessary components. METHODS. When solving the problem, the method of calculating electrical devices and the bubble method of data processing were used. RESULTS. The article presents a method for automating testing machines. It is necessary for such tasks as visualizing the processes that occur inside the sample, presenting them in the form of graphs. A laboratory experimental model and a software interface are presented. Based on the data presented, conclusions are drawn, as well as proposals for further application. CONCLUSION. During operation, power equipment is exposed to mechanical, temperature and internal pressure loads, as well as other factors. To ensure safe power supply to consumers, it is necessary to use physical methods and means to control the stress-strain state of the metal of power equipment. Today, research is relevant to establish the patterns of interrelated changes in the acoustic, magnetic and electrical properties of structural steels in the process of damage accumulation and degradation of mechanical properties. This makes it possible to create a dynamic mathematical model describing the change in the properties of the object under study. To carry out such studies, modern methods are required that can accelerate and improve the testing of prototypes of metal.
Keywords: automation; testing machines; microcontroller; electromagnetic-acoustic converter; stress-deformed state; electrical equipment.
СОВРЕМЕННЫЕ ЗМЕЕВИКОВЫЕ АППАРАТЫ, ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РАЗВИТИЯ И ТЕОРИЯ РАСЧЕТА
Золотоносов1 Я.Д., Вачагина2 Е.К., Крутова1 И.А., Золотоносов3 А.Я.
1Казанский государственный архитектурно-строительный университет,
г. Казань, Россия
2Институт энергетики и перспективных технологий ФИЦ «Казанский научный центр РАН, г. Казань, Россия
3ООО «Прогресс», г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть и проанализировать конструкции современных змеевиковых теплообменников типа «труба в трубе», выявить пути их совершенствования и промышленного освоения. Разработать методику расчета скоростных конических змеевиковых теплообменных аппаратов. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялись классическая методика инженерного расчета и разработанная методика инженерного расчета на базе дифференциальных уравнений, а также методы численной реализации Mathematiсa. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены особенности развития конструкций современных теплообменных аппаратов. Произведен инженерный расчет конического змеевикового теплообменного аппарата по классической методике и на базе дифференциальных уравнений. На основании полученных результатов проведен сравнительный анализ конического и цилиндрического змеевикового теплообменного аппарата. Показана целесообразность создания теплообменных аппаратов, внешний контур которых выполнен в форме круглого усеченного конуса, по экспоненциальной кривой, в форме шара, овальной конфигурации и снабженных теплообменными элементами, выполненными из однозаходной или многозаходной пружины, в виде витых труб в форме эллипса, овоида или из элементов типа «конфузор-диффузор».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Проведенный анализ конструкций змеевиковых теплообменников типа «труба в трубе» показал перспективность исследования конических змеевиковых аппаратов в промышленности, поскольку обладают хорошей способностью к самокомпенсации температурных напряжений и относительно малым гидравлическим сопротивлением. Предложенная методика инженерного расчета на базе дифференциальных уравнений с использованием известного вычислительного пакета программ Mathematica, открывает широкие перспективы промышленного освоения и внедрения таких аппаратов в инженерную практику.
Ключевые слова: теплообменный аппарат; конический змеевиковый теплообменник; инженерный расчет.
MODERN COIL APPARATUSES, THEIR DEVELOPMENT PROSPECTS AND CALCULATION THEORY
YaD. Zolotonosov1, EK. Vachagina2, IA. Krutova1, AYa. Zolotonosov3
1Kazan State University of Architecture and Civil Engineering, Kazan, Russia
2Institute of Energy and Advanced Technologies, Federal Research Center «Kazan Scientific Center of the Russian Academy of Sciences, Kazan, Russia
3 LLC «Progress», Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To consider and analyze the designs of modern tube-in-tube coil heat exchangers. To identify the ways for their improvement and industrial development. To develop a methodology for calculating high-speed conical coil heat exchangers. METHODS. When solving the problem, the classical method of engineering calculation and the developed method of engineering calculation based on differential equations, as well as the methods of numerical implementation of Mathematiсa, were used. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, considers the features of the development of the modern heat exchangers design. The engineering calculation of the conical coil heat exchanger was carried out according to the classical method and on the basis of the differential equations. Based on the results obtained, a comparative analysis of the conical and cylindrical coil heat exchanger was carried out. The expediency of creating heat exchangers is shown, the outer contour of which is made in the form of a round truncated cone, along an exponential curve, in the form of a ball, oval configuration and equipped with heat exchange elements made of a single-pass or multi-pass spring, in the form of twisted pipes in the form of an ellipse, ovoid or of elements type «confuser-diffuser». CONCLUSION. The analysis of the designs of pipe-in-pipe coil heat exchangers has shown the promise of researching tapered coil apparatuses in industry, since they have a good ability to self-compensate for temperature stresses and a relatively low hydraulic resistance. The proposed method of engineering calculation based on differential equations using the well-known computational software package Mathematica opens up broad prospects for the industrial development and implementation of such devices in engineering practice.
Keywords: heat exchanger, conical coil heat exchanger, engineering calculation.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА СПЕКТРАЛЬНЫМ МЕТОДОМ
Валиуллина1 Д.М., Ильясова1 Ю.К., Козлов1 В.К., Гиниатуллин2 Р.А., Старостина2 Т.Ю.
1Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
2Казанский национальный исследовательский технологический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. В работе изложены основы анализа состава трансформаторного масла спектральным методом. Трансформаторные масла – как и любые другие изоляционные масла, представляют собой жидкие диэлектрики, которые предназначаются для изолирования токонесущих элементов электрооборудования, таких, как трансформаторы, конденсаторы, кабели; являются теплопроводящей средой, способствующей пассивному охлаждению, а также помогают погасить электрическую дугу в выключателях. Требования к чистоте трансформаторных масел остаются достаточно строгими, так как, срок службы трансформатора – это время правильной работы его изоляционной системы, в общем, и трансформаторного масла, в частности. В процессе эксплуатации в масле накапливаются продукты окисления, загрязнения и прочие примеси, то есть изменяется его физико-химический состав. МЕТОДЫ. В работе представлены результаты исследования трансформаторного масла и предложена оригинальная методика определения физико-химических характеристик трансформаторных масел, их марок, используя видимую область спектра. Определение цвета различных объектов является важной задачей во многих отраслях науки и техники. РЕЗУЛЬТАТЫ. Для изучения цветовых характеристик масел применяют источники излучения белого света. В прошедшем через кювету свете будут проявляться поглощение и рассеяние света составными частями масла, а в свете наблюдаемом в перпендикулярном направлении к распространению облучения будет присутствовать только рассеянное излучение на коллоидных частицах масла и излучение люминесценции масла. Дополнительно применялись лазерные светодиодных источников красного цвета λизл=650 нм, зеленого цвета λизл=530 нм и светодиоды с длиной волны излучения равной 395нм с полушириной ~ 30 нм не имеющего в излучении сплошного видимого света. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты позволяют сделать заключение, что используя видимую область спектра, можно определять характеристики трансформаторных масел и их изменения в процессе эксплуатации.
Ключевые слова: трансформаторное масло; кислотное число; тангенс угла диэлектрических потерь; изолирующая среда; степень деградации; ароматические соединения; люминесценция; видимая область спектра; длина волны.
DETERMINATION OF TRANSFORMER OIL CHARACTERISTICS BY SPECTRAL METHOD
DM. Valiullina1, YuK. Ilyasova2, VK. Kozlov1, RA. Giniatullin2, TYu. Starostina2
1Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
2Kazan National Research Technological University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. The paper describes the fundamentals of the analysis of the composition of transformer oil by the spectral method. Transformer oils — like any other insulating oils, are liquid dielectrics that are designed to insulate current-carrying elements of electrical equipment, such as transformers, capacitors, cables; are a heat-conducting medium that promotes passive cooling, and also help to extinguish the electric arc in the circuit breakers. The requirements for the purity of transformer oils remain quite strict, since the service life of a transformer is the time of correct operation of its insulation system, in general, and transformer oil, in particular. During operation, oxidation products, pollution and other impurities accumulate in the oil, that is, its physicochemical composition changes. METHODS. The paper presents the results of a study of transformer oil and proposes an original method for determining the physicochemical characteristics of transformer oils, their grades, using the visible region of the spectrum. Determining the color of various objects is an important task in many branches of science and technology. RESULTS. To study the color characteristics of oils, white light sources are used. The light transmitted through the cuvette will show absorption and scattering of light by the constituent parts of the oil, and in the light observed in the perpendicular direction to the propagation of radiation, there will be only scattered radiation on the colloidal particles of the oil and the luminescence radiation of the oil. Additionally, we used laser LED sources of red color λrad = 650 nm, green color λrad = 530 nm, and LEDs with a radiation wavelength of 395 nm with a half-width of ~ 30 nm that did not have continuous visible light in the radiation. CONCLUSION. The results obtained allow us to conclude that using the visible region of the spectrum, it is possible to determine the characteristics of transformer oils and their changes during operation.
Keywords: transformer oil; acid number, dielectric loss tangent; insulating medium; degree of degradation; aromatic compounds; luminescence; visible spectral region; wavelength.
ПРИЧИНЫ ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО РАЗРУШЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ ТРУБ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Кушнаренко В.М., Чирков Ю.А., Клещарева Г.А., Решетов С.Ю., Клещарева А.В.
Оренбургский государственный университет, г. Оренбург, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Воздействие высоких температур и давлений воды, пара в котлах тепловых электростанций (ТЭС) требует применения определенных марок сталей и специальных сварочно-монтажных технологий. В период эксплуатации котельного оборудования и трубопроводов наблюдаются различные повреждения, которые приводят к остановке котлотурбинных агрегатов или блоков, и наносят значительный материальный ущерб. Необходимо выявить наиболее слабые места энергетического оборудования ТЭС, установить причины разрушений и определить его ресурс. МЕТОДЫ. При установлении причин разрушения элементов оборудования ТЭС использовался фрактографический анализ разрушений на макро- и микроуровне с применением оптического микроскопа. РЕЗУЛЬТАТЫ. Рассмотрены разрушения элементов энергетического оборудования и установлены причины их повреждения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Коррозия, ползучесть металла при высокой температуре, перегрев, недопустимые дефекты и длительная эксплуатация приводят к разрушению оборудования при относительно невысоких внутренних напряжениях в металле.
Ключевые слова: котел; разрушение; высокая температура; дефект, ползучесть; трещина.
CAUSES OF PREMATURE DESTRUCTION OF HEAT EXCHANGE PIPES OF POWER EQUIPMENT
VM. Kushnarenko, YuA. Chirkov, GA. Kleshchareva, SYu. Reshetov, AV. Kleshchareva
Orenburg state university Orenburg, Russia
Abstract: THE PURPOSE. The impact of high temperatures and pressures of water and steam in the boilers of thermal power plants (TPP) requires the use of certain grades of steels and special welding and installation technologies. During the operation, various damages of boiler equipment and pipelines of various nature are observed, which lead to the shutdown of boiler and turbine units, and cause significant material damage. Therefore, it is necessary to identify the weakest points of TPP power equipment and develop a methodology for assessing its residual resource. METHODS. When determining the causes of destruction of TPP equipment elements, fractional analysis of damage at the macro and micro levels using an optical microscope was used. RESULTS. Destruction of elements of power equipment is considered and the causes of their damage are established. CONCLUSION. Corrosion, creep of the metal at high temperature, overheating, unacceptable defects and prolonged operation lead to destruction of the equipment at relatively low internal stresses in the metal.
Key words: boiler; destruction; high temperature; defect; creep; crack.
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Фролов М.Ю., Дулов И.В.
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Разработать метод идентификации, позволяющий определять электрические параметры асинхронной машины в эксплуатационных режимах. Оценить влияние шумов на погрешность метода параметрической идентификации асинхронной машины. МЕТОДЫ. При решении поставленных задач применялись методы математического моделирования, теории электрических машин, математические методы нахождения оптимального решения переопределенных систем уравнения. Метод параметрической идентификации реализован в программном комплексе MatLab/Simulink. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассмотрены существуйте тренды развития генерации и изменение структуры потребления в России, описана актуальность исследования. Предложен и опробован на цифровой модели метод параметрической идентификации асинхронного двигателя. Проведена оценка влияния высокочастотных и низкочастотных помех в измерительных каналах на погрешность разработанного метода параметрической идентификации. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. В данной статье предложен метод идентификации, позволяющий определять электрические параметры асинхронной машины в эксплуатационных режимах. Данный метод основывается на определении параметров системы полных уравнений Парка-Горева численным методом. Погрешность предложенного метода составила менее 1 %. При введении низкочастотных помех амплитудой 1% от основного сигнала, погрешность метода повышается до 5%. Введение высокочастотных помех амплитудой 0.5 % от основного сигнала повышает погрешность параметрической идентификации до 7%.
Ключевые слова: идентификация; локальная система энергоснабжения; методическая погрешность; асинхронная машина; статическая устойчивость; электрические параметры; моделирование.
PARAMETRIC IDENTIFICATION OF ASYNCHRONOUS MACHINE IN OPERATION MODE
MY. Frolov, IV. Dulov
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To develop identification method that allows determining asynchronous machine electrical parameters in operating modes. To estimate noise influence on the asynchronous machine parametric identification method error. METHODS. When solving the problems posed, the mathematical modeling methods, the electrical machines theory, mathematical methods for finding the optimal solution to overdetermined equations systems were used. The parametric identification method is implemented in the MatLab / Simulink software package. RESULTS. The article examines the existing trends in the development of generation and changes in consumption structure in Russia and describes the research relevance. An induction motor parametric identification method is proposed and tested on a digital model. Estimation of the high-frequency and low-frequency noise influence in the measuring channels on developed parametric identification method error is carried out. CONCLUSION. Authors proposes an identification method that allows determining asynchronous machine electrical parameters in the operating modes. The method is based on numerical determining the system parameters of complete Park-Gorev equations. The proposed method error is less than 1%. The introduction of low-frequency noise with amplitude of 1% of the main signal increases the error of the method to 5%. The introduction of high-frequency noise with amplitude of 0.5% of the main signal increases the error of the selected parameters to 7%.
Keywords: identification; local power supply system; truncation error; induction motor; static stability; electrical parameter; simulation.
СВЧ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ НЕТЕПЛОВОЙ МОДИФИКАЦИИ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ В РЕЗОНАТОРАХ СО ВСТРЕЧНЫМИ БЕГУЩИМИ ВОЛНАМИ, ОБРАЗОВАННЫХ ЗАМКНУТОЙ САМОЙ НА СЕБЯ ВОЛНОВОДНОЙ ЛИНИЕЙ ПЕРЕДАЧИ
Калганова1 С.Г., Сивяков1 Б. К., Сивяков1 Д.Б., Скрипкин2 А.А., Григорьян1 С.В.
1Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина, Саратов, РФ
2Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского Саратов, РФ
Резюме: ЦЕЛЬ. Создание сверхвысокочастотных (СВЧ) технологических устройств, способных создавать высокие уровни электромагнитного поля в рабочей зоне и обеспечивать равномерность действия поля на материал. МЕТОДЫ. Для достижения высокого уровня электромагнитного поля и высокой степени равномерности его действия на обрабатываемый материал в сочетании с удобством пользования установкой предлагается использовать в ней режим встречных, бегущих в замкнутой волноводной системе с двумя независимыми генераторами с рабочей камерой для обработки материала, выполненной на желобковом волноводе. Для анализа распределения интенсивности электромагнитного поля вдоль волноводной системы использовалось ее представление в виде длинной линии. РЕЗУЛЬТАТЫ. Разработана аналитическая математическая модель, которая позволяет рассматривать различные конфигурации замкнутых волноводных систем. Приведены результаты анализа распределения напряжения электромагнитного поля вдоль волноводной системы. Показано, что энергетическое воздействия поля на материал, характеризуемое действующим напряжением поля от двух генераторов, расположенных в линии на расстоянии равном нечетному числу четвертей длины волны в линии, и практически неизменно вдоль линии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предложены технические решения и исследованы возможности применения нового класса СВЧ камер электротехнического оборудования со встречными бегущими волнами в волноводной линии передачи, замкнутой самой на себя, для нетепловой (силовой) модификации свойств материалов. Особенностью устройств нового класса является возможность достижения высоких уровней электромагнитного поля, необходимого для нетепловой (силовой) обработки материала.
Ключевые слова: сверхвысокие частоты; технологические установки для нетепловой модификации свойств материалов; волноводная линия передачи замкнутая сама на себя; встречные бегущие волны; математическое моделирование.
MICROWAVES TECHNOLOGICAL UNITS FOR NON-THERMAL MODIFICATION OF MATERIALS PROPERTIES IN RESONATORS WITH COUNTER TRAVELING WAVES, FORMED BY CLOSED ON ITSELF WAVEGUIDE TRANSMISSION LINE
SG. Kalganova1, BK. Sivyakov1, DB. Sivyakov1, AA. Scripkin2, SV. Grigoryan1
1Yuri Gagarin State Technical University of Saratov, Saratov, Russia
2Saratov State University
Abstract: THE PURPOSE. Creating ultra-high-frequency (microwave) technology devices capable of creating high levels of electromagnetic field in the work area, ensuring that the field is evenly applied to the material and the ease of using of installation. Recently, it has been shown that microwave electromagnetic field may be used for non-thermal effects on the material, leading to modifications to its properties in order to give it new useful qualities. METHODS. In order to achieve a high level of electromagnetic field and a high level of uniformity of its action on the processed material, combined with the convenience of using the installation, it is proposed to use it a mode of oncoming running in a closed waveguide system with two independent generators at the permitted frequency with a working camera to process the material performed on the grooved wave guide. To analyze the distribution of the intensity of the electromagnetic field along the waveguide system, its representation was used as a long line. RESULTS. An analytical mathematical model has been developed, which allows us to consider different configurations of closed waveguide systems. It is shown that the energy impact of the field on the material characterized by the current voltage of the field from two generators located in the line at a distance equal to the odd number of quarters of the wavelength in the line, almost invariably along the line. CONCLUSION. Technical solutions have been proposed and the possibilities of applying a new class of microwave cameras of electro technical equipment with oncoming running waves in the waveguide transmission line, closed on itself, for non-thermal (force) modification of materials properties are explored. The feature of the device is the ability to achieve high levels of electromagnetic field, necessary for non-thermal (force) processing of the material.
Keywords: ultra-high frequencies; technological installations for non-thermal modification of material properties; waveguide transmission line closed on itself; oncoming running waves; mathematical modeling.
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР С КОМПАКТНОЙ ПАРОВОЙ КАМЕРОЙ И ЭФФЕКТИВНЫМ ТЕПЛООБМЕННИКОМ – ПУТЬ К ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
Аширалиев А., Кокумбаева К.А., Ташиев З.К.
Жалал-Абадский государственный университет, г. Жалал-Абад, Кыргызстан
Резюме: ЦЕЛЬ. Проведен сравнительный анализ затрат энергии на обогрев 1м2 площади пола отапливаемого здания в Кыргызской Республике с передовыми странами по этому показателю. Разработаны новые технические решения и конструктивные схемы теплогенератора (водогрейного котла), обеспечивающего энергосбережение и высокую энергоэффективность по сравнению с существующими водонагревательными устройствами, используемыми в зданиях, не подключенных в центральную систему теплообеспечения на территории Жалал-Абадской области Кыргызской Республики.Проверена гипотеза о возможности повышения энергоэффективности водогрейных котлов за счет применения водяного пара, получаемого в компактном объеме и использования теплообменника высокой эффективности. Разработана версия водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригинальной конструкции. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи, применен метод элективного подбора нужного предела температуры водяного пара, используя классическую диаграмму линии насыщения системы «вода-пар», которая является проявлением Закона Шарля (Гей Люссака) для водяного пара, как газ. Подбор нужного предела температуры водяного пара был сделан исходя из безопасного давления водяного пара в паровой камере водогрейного котла. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, выявлены группы отапливаемых зданий, приносящие значительный вред в экологию крупных городов КР. Установлено, что затрата энергии на обогрев 1м2 площади пола отапливаемого здания в Кыргызской Республике 1,8-5 раз выше чем в Норвегии. Разработана принципиальная схема водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригиналной конструкции. Получен патент КР на данный теплообменник. Изготовлен опытный образец водогрейного котла, который установлен в отопительную систему одного из корпусов ЖАГУ, который проработал без сбоев один отопительный сезон. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Использованиепредлагаемого водогрейного котла с компактной паровой камерой и теплообменником оригинальной конструкции расход электроэнергии в корпусе №7 Жалал-Абадского государственного университета за отопительный сезон уменьшился на 42,4%. Это показывает только экономию электроэнергии за отопительный сезон, которая является исходным материалом для определения энергоэффективности нового водогрейного котла в целом.
Ключевые слова: энергоэффективность; водогрейный котел; теплогенератор; теплообменник; теплообеспечение; система отопления; паровая камера; обогревательный элемент; линия насыщения; водяной пар; кольца-соты.
HEAT GENERATOR WITH COMPACT STEAM CHAMBER AND EFFICIENT HEAT EXCHANGER – THE WAY TO ENERGY EFFICIENCY
A. Ashiraliev, KA. Kokumbaeva, ZK.Tashiev
Jalal-Abad State University, Jalal-Abadc.,Kyrgyz Republic
Abstract: PURPOSE. A comparative analysis of energy consumption for heating 1m2 of floor area of a heated building in the Kyrgyz Republic with advanced countries for this indicator has been carried out. New technical solutions and design schemes of a heat generator (hot water boiler) have been developed, providing energy saving and high energy efficiency in comparison with existing water heating devices used in buildings that are not connected to the central heat supply system in the Jalal-Abad region of the Kyrgyz Republic. The hypothesis about the possibility of increasing the energy efficiency of hot water boilers through the use of steam obtained in a compact volume and the use of a high efficiency heat exchanger is tested. A version of a hot water boiler with a compact steam chamber and an original heat exchanger has been developed. METHODS. When solving this problem, the method of selective selection of the required temperature limit of water vapor was used, using the classical diagram of the saturation line of the “water-vapor” system, which is a manifestation of Charles’s Law (Gay Lussac) for water vapor as a gas. The selection of the required temperature limit for water vapor was made based on the safe pressure of water vapor in the steam chamber of the hot water boiler. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, identifies groups of heated buildings that cause significant harm to the ecology of large cities of the Kyrgyz Republic. It was found that the energy consumption for heating 1 m2 of floor area of a heated building in the Kyrgyz Republic is 1.8 — 5 times higher than in Norway. A schematic diagram of a hot water boiler with a compact steam chamber and an original heat exchanger has been developed. The KR patent for this heat exchanger was received. A prototype of a hot water boiler was made, which was installed in the heating system of one of the buildings of the ZhAGU and worked without interruptions for one heating season. CONCLUSION. Using the proposed hot water boiler with a compact steam chamber and a heat exchanger of an original design, electricity consumption in building No. 7 of Jalal-Abad State University during the heating season decreased by 42.4%. This only shows the savings in electricity during the heating season, which is the starting point for determining the energy efficiency of a new hot water boiler as a whole.
Key words: energy efficiency; hot water boiler; heat generator; heat exchanger; heat supply; heating system, steam chamber; heating element; saturation line; water vapor; honeycomb rings.
АНАЛИЗ ТИПОВ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КОММУТАЦИОННЫХ АППАРАТОВ И ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ, УСТАНОВЛЕННЫХ НА ПОДСТАНЦИЯХ С ВЫСШИМ НАПРЯЖЕНИЕМ 35-110 кВ ФИЛИАЛА ПАО «МРСК ЦЕНТРА»-«ОРЕЛЭНЕРГО»
Виноградов 1 А.В., Бородин2 М.В., Лансберг2 А.А., Псарев2 А.И., Сорокин2 Н.С.
1Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ, г. Москва, Россия
2«Орловский государственный аграрный университет», г. Орел, Россия
Резюме: На надежность электроснабжения потребителей значительно влияет электрооборудование, использующееся в технологических процессах приема и передачи электрической энергии. Одним из типов электрооборудования, непосредственно влияющих на надежность электроснабжения, являются высоковольтные коммутационные аппараты, производящие включение и отключение электрических цепей, защиту электроустановок от ненормальных и аварийных режимов работы. Анализ применяемых выключателей по их производителям, по способу гашения дуги, остаточному коммутационному ресурсу позволяет строить прогнозы надёжности электроснабжения потребителей, оценивать необходимые затраты на реконструкцию электрических сетей. Оценка коммутационного ресурса с учётом значения коммутируемых токов также позволяет выявить рациональность выбора выключателей. ПОЭТОМУ ЦЕЛЬ работы заключается в анализе типов высоковольтных коммутационных аппаратов и оценке остаточного ресурса выключателей, установленных на подстанциях с высшим напряжением 35-110 кВ филиала ПАО «МРСК Центра — «Орелэнерго». МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ – анализ статистических данных по составу высоковольтных выключателей, установленных на подстанциях с высшим напряжением 35-110 кВ филиала ПАО «МРСК Центра — «Орелэнерго». РЕЗУЛЬТАТЫ работы представлены в виде количественных и процентных соотношений применяемых на анализируемых объектах высоковольтных выключателей по производителям, а также по среде, в которой производится гашение токов коротких замыканий и нагрузок. Также результатом исследований является применение и развитие метода оценки остаточного ресурса на примере элегазового высоковольтного выключателя 3AP1DT-145/EK производства компании «SIEMENS», установленного на распределительном устройстве 110 кВ подстанции «Советская» 110/35/10 кВ, и построение зависимости расхода ресурса выключателя от коммутируемых токов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Рассмотренный метод может применяться персоналом электросетевых организаций для оценки остаточного ресурса высоковольтных выключателей и служить основой для разработки графика и мероприятий по их планово-предупредительному ремонту. Также применение метода оценки остаточного ресурса позволяет сделать выводы о правильности выбора высоковольтного выключателя и эффективности использования его ресурса. Выводы, сделанные по итогам проведенных исследований, содержат рекомендации электросетевым организациям по повышению эффективности распределительных объектов электросетевого комплекса и для разработки мероприятий по техперевооружению и повышению эффективности подстанций с высшим напряжением 35-110 кВ.
Ключевые слова: надежность электроснабжения; коммутационный аппарат; высоковольтный выключатель; подстанция, остаточный ресурс; ток короткого замыкания.
ANALYSIS OF TYPES OF HIGH-VOLTAGE SWITCHING DEVICES AND A METHOD FOR ASSESSING THE RESIDUAL LIFE OF SWITCHES INSTALLED AT SUBSTATIONS WITH A HIGHER VOLTAGE OF 35-110 kV OF THE BRANCH OF «IDGC OF CENTRE-ORELENERGO»
AV Vinogradov1, MV Borodin2, AA Lansberg2, AI Psarev2, NS Sorokin2
1Federal scientific agroengineering center VIM, Moscow, Russia
2Orel State Agrarian University, Orel, Russia
Abstract: The reliability of power supply to consumers is significantly affected by the electrical equipment used in the technological processes of receiving and transmitting electric energy. One of the types of electrical equipment that directly affects the reliability of power supply is high-voltage switching devices that enable and disable electrical circuits, protect electrical installations from abnormal and emergency operating modes. The analysis of the applied switches by their manufacturers, by the method of arc extinguishing, by the residual switching resource allows us to make forecasts of the reliability of power supply to consumers, to estimate the necessary costs for the reconstruction of electrical networks. The evaluation of the switching resource, taking into account the value of the switched currents, also allows us to identify the rationality of the choice of switches. Therefore, THE PURPOSE OF THE WORK is to analyze the types of high-voltage switching devices and evaluate the residual life of switches installed at substations with a higher voltage of 35-110 kV of the branch of PJSC «IDGC of Center-«Orelenergo». RESEARCH METHODS — analysis of statistical data on the composition of high-voltage switches installed at substations with a higher voltage of 35-110 kV of the branch of PJSC «IDGC of Center-«Orelenergo». THE RESULTS of the work are presented in the form of quantitative and percentage ratios of high-voltage switches used at the analyzed objects by manufacturers, as well as by the environment in which short-circuit currents and loads are extinguished. Also, the result of the research is the application and development of the method for estimating the residual life on the example of a gas-fired high-voltage switch 3AP1DT-145/EK manufactured by «SIEMENS», installed on the 110 kV switchgear of the «Sovetskaya» 110/35/10 kV substation, and the construction of the dependence of the switch resource consumption on the switched currents. CONCLUSION. The considered method can be used by the personnel of power grid organizations to assess the residual life of high-voltage switches and serve as a basis for developing a schedule and measures for their planned preventive repair. Also, the use of the residual resource estimation method allows us to draw conclusions about the correct choice of a high-voltage switch and the efficiency of using its resource. The conclusions drawn from the results of the conducted research contain recommendations to power grid organizations to improve the efficiency of distribution facilities of the power grid complex and to develop measures for technical re-equipment and increase the efficiency of substations with a higher voltage of 35-110 kV.
Keywords: reliability; switching device; high-voltage switch; substation; residual life; short-circuit current.
СОВРЕМЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЛ 35 КВ В ФИЛИАЛЕ ПАО «МРСК ЦЕНТРА»-«ОРЕЛЭНЕРГО»
Бородин М.В., Беликов Р.П.
Орловский ГАУ, г. Орел, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Исследовать современное техническое состояние ВЛ 35 кВ в филиале ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». МЕТОДЫ. Оценка технического состояния ВЛ 35 кВ проводилась посредством анализа срока службы ВЛ 35 кВ, существующих нарушений и неисправностей ВЛ 35 кВ, индекса технического состояния ВЛ 35 кВ. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье указана актуальность разработки программы, направленной на повышение эффективности функционирования ВЛ 35 кВ филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». Предложены критерии, которые можно учитывать при разработке мероприятий и программ, направленных на повышение эффективности функционирования ВЛ 35 кВ. Также представлены основные неисправности и нарушения на ВЛ 35 кВ филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго», представлен анализ технического состояния ВЛ 35 кВ филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». Результаты представленного анализа показывают, что около 60 % элементов ВЛ 35 кВ находятся в хорошем техническом состоянии, около 39% элементов ВЛ 35 кВ находятся в удовлетворительном состоянии. Также в статье представлены результаты расчета индекса технического состояния ВЛ 35 кВ филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». На основании проведенного анализа технического состояния, неисправностей и нарушений предложены конкретные технические решения, направленные на повышение эффективности функционирования ВЛ 35 кВ филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго». ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Представленный в статье анализ технического состояния ВЛ 35 кВ позволит персоналу электросетевых компаний и другим специалистам предлагать мероприятия, которые будут направлены на повышение эффективности функционирования ВЛ 35 кВ. В свою очередь, реализация предложенных мероприятий в будущем для филиала ПАО «МРСК Центра»-«Орелэнерго» позволит обеспечить повышение доступности и развитие электросетевой инфраструктуры для устойчивого социально-экономического роста в регионе, появление конкуренции на рынке электроэнергии (мощности), что приведет к комплексному развитию магистральных и распределительных электрических сетей, создание благоприятных условий для технологического присоединения электроустановок потребителей к электрическим сетям филиала ПАО «МРСК Центра» — «Орелэнерго», ликвидацию дефицита установленной мощности в центрах питания, повышение надежности электроснабжения потребителей; уменьшение потерь электроэнергии
уменьшение денежных затрат на эксплуатацию ВЛ 35 кВ .Представленные результаты позволят специалистам и ученым прогнозировать техническое состояние ВЛ 35 кВ в России.
Ключевые слова: надежность; техническое состояние; ВЛ 35 кВ; эффективность; срок службы; индекс.
CURRENT TECHNICAL CONDITION OF 35 KV OVERHEAD LINES IN THE BRANCH OF «IDNC OF CENTER»-«ORELENERGO»
MV. Borodin, RP. Belikov
Orel state agrarian university, Orel, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Investigate the current technical condition of 35 kV overhead lines in the branch of IDGC of Center, PJSC — Orelenergo. METHODS. The assessment of the technical condition of 35 kV overhead lines was carried out by analyzing the service life of 35 kV overhead lines, existing violations and malfunctions of 35 kV overhead lines, and the technical condition index of 35 kV overhead lines. RESULTS. Currently, there are no real indicators of the technical condition of the 35 kV overhead line in scientific papers and accounting documents. The article indicates the relevance of developing a program aimed at improving the efficiency of the 35 kV overhead line of the branch of «IDNC of Center»-«Orelenergo». Criteria that can be taken into account when developing measures and programs aimed at improving the efficiency of 35 kV overhead lines are proposed. Also presents key malfunction and the violation of the 35 kV overhead lines branch of «IDNC of Center»-«Orelenergo», presents an analysis of the technical condition of overhead lines 35 kV branch of «IDNC of Center»-«Orelenergo». The results of the presented analysis show that about 60% of the 35 kV overhead line elements are in good technical condition, and about 39% of the 35 kV overhead line elements are in satisfactory condition. The article also presents the results of calculating the index of the technical condition of 35 kV overhead lines of the branch of «IDNC of Center»-«Orelenergo». Based on the analysis of the technical condition, malfunctions and violations, specific technical solutions are proposed to improve the efficiency of the 35 kV overhead line of the branch of «IDNC of Center»-«Orelenergo». CONCLUSION. The analysis of the technical condition of 35 kV overhead lines presented in the article will allow the personnel of power grid companies and other specialists to propose measures that will be aimed at increasing the efficiency of the 35 kV overhead line. In turn, implementation of the proposed activities in the future for the branch of PJSC IDGC of Centre-Orelenergo, will provide increased availability and development of the grid infrastructure for sustainable socio-economic growth in the region, the emergence of competition in the market of electric energy (power) that will lead to the comprehensive development of transmission and distribution electrical networks, the creation of favorable conditions for technological connection of electrical installations of consumers to electric networks, branch of PJSC «IDNC of Center» — «Orelenergo», eliminating the shortage of installed capacity in power supply centers, improving the reliability of power supply to consumers; reducing electricity losses and reducing cash costs for the operation of 35 kV overhead lines. The presented results will allow specialists and scientists to predict the technical condition of 35 kV overhead lines in Russia.
Keywords: reliability; technical condition; 35 kV overhead line; efficiency; service life, index.
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ УРОВНЯ НАДЕЖНОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС НА БАЗЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ
Константинов А.А., Султанов М.М.
НИУ МЭИ, г. Москва, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Определить место ТЭС в структуре энергетического рынка России. Проанализировать режимы работы электростанций в современных условиях функционирования на ОРЭМ и показать техническое состояние энергетического оборудования. Разработать метод прогнозирования показателей надежности ТЭС на базе текущих параметров работы оборудования с последующим предложением рабочего алгоритма оценки его уровня надежности. Провести пассивную апробацию разработанного метода и алгоритма на примере действующих генерирующих систем. МЕТОДЫ. При решении поставленных целей и задач применялся метод имитационного моделирования Монте-Карло в совокупности с математическим аппаратом теории вероятности. РЕЗУЛЬТАТЫ. Предложена методика прогнозирования уровня надежности оборудования ТЭС на базе многофакторных статистических данных, учитывающих парковый ресурс, межремонтный период, аварийность, состояние металла паровых котлов и турбин. Произведен расчет показателей надежности действующих ТЭС согласно разработанного алгоритма с целью оценки эффективности предлагаемого метода. Предложены методы по повышению быстродействию алгоритма на уровне сбора, хранения и обработки исходных данных. Расчеты показали положительный результат с минимальной степенью погрешности. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Предлагаемый метод имитационного моделирования способствует эффективному процессу разработки цифровых энергетических систем мониторинга и диагностики основного оборудования ТЭС, в том числе более эффективного планирования ремонтной программы. На основании положительных результатов обобщённых опытных данных предлагается внедрить разработанную модель и алгоритм в СУБД для формирования массива критериальных параметров по повышению уровня надежности и экономичности генерирующих систем в условиях процесса цифровизации энергетики.
Ключевые слова: показатели надежности; техническое состояние; метод Монте-Карло; котельная установка; паровая турбина; парковый ресурс; прогнозирование
DEVELOPMENT OF A METHODOLOGY FOR ASSESSING AND PREDICTING THE LEVEL OF RELIABILITY OF TPP POWER EQUIPMENT BASED ON TECHNICAL CONDITION INDICATORS
AA. Konstantinov, MM. Sultanov
Moscow Power Engineering Institute, Moscow, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Determine the place of thermal power plants in the structure of the Russian energy market. To analyze the operating modes of power plants in the current operating conditions on the WMEC and to show the technical condition of the power equipment. To develop a method for predicting the reliability of thermal power plants based on the current parameters of the equipment, followed by the proposal of a working algorithm for assessing its level of reliability. To conduct a passive approbation of the developed method and algorithm on the example of existing generating systems. METHODS. When solving the set goals and objectives, the Monte Carlo simulation method was used in conjunction with the mathematical apparatus of probability theory. RESULTS. A method is proposed for predicting the level of reliability of TPP equipment based on multivariate statistical data that take into account the park resource, the repair period, accident rate, and the metal condition of steam boilers and turbines. The calculation of the reliability indicators of existing thermal power plants according to the developed algorithm was performed in order to evaluate the effectiveness of the proposed method. Methods for improving the algorithm performance at the level of collecting, storing and processing the source data are proposed. The calculations showed a positive result with a minimum degree of error. CONCLUSION. The proposed simulation method contributes to the effective development of digital energy systems for monitoring and diagnostics of the main equipment of thermal power plants, including more effective planning of the repair program. Based on the positive results of the generalized experimental data, it is proposed to implement the developed model and algorithm in the DBMS to form an array of criteria parameters to increase the level of reliability and efficiency of generating systems in the conditions of the process of digitalization of energy.
Keywords: reliability indicators; technical condition; Monte Carlo method; boiler plant; steam turbine; park resource, forecasting.
ВНЕДРЕНИЕ АСУ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ РАССРЕДОТОЧЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ ТЕМРЮКСКОГО РАЙОНА
Савенко1 А.Е., Рыбин2 А.Г.
1Керченский государственный морской технологический университет, г. Керчь, Россия
2Таманское управление Росморпорт, г. Темрюк, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть особенности электроэнергетического комплекса Темрюкского района. Оценить возможность модернизации с использованием технологии SMART Grid и организации децентрализующего управления рассредоточенными источниками электроэнергии (РИЭ) в локальных энергетических системах, обосновать методы оптимального управления РИЭ. МЕТОДЫ. Предложено применение локальной адаптивной системы автоматического управления для децентрализации функций управления в режиме реального времени в составе централизованной системы оперативного управления. Система реализует очередность реализации задач, максимальную автономность объектов управления РИЭ в нормальных режимах, иерархическую структуру управления с выделением трех уровней: первый уровень — диспетчерский центр централизованного управления; второй уровень — «опорные» управляемые РИЭ, функционально подчиняются первому уровню и осуществляют управление РИЭ третьего уровня. РЕЗУЛЬТАТЫ. Внедрена автоматизированная система управления РИЭ в электрических сетях Таманского управления ФГУП «Росморпорт». Для Славянского комплекса РИЭ определена оптимальная схема присоединения малых электростанций и трех очередей солнечных электростанций. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Трехуровневая иерархия автоматизированной системы управления обеспечивает высокую надежность и эффективность системы и, вместе с тем, дает существенное сокращение капитальных затрат на ее разработку и внедрение. Обоснованным является оснащение Славянского комплекса РИЭ дополнительными средствами резервирования. Доказана целесообразность присоединения малой электростанции непосредственно к распределительным электрическим сетям, а не к шинам питающих подстанций.
Ключевые слова: электрические сети; генерация; электроэнергия; энергосистема; мощность; рассредоточенные источники энергии.
ORGANIZATION OF REDUCED ELECTRIC POWER SOURCES OPERATION IN TEMRYUK REGION ENERGY COMPLEX
AE. Savenko1, AG. Rybin2
1 Kerch State Maritime Technological University, Kerch, Russia
2Taman Department Rosmorport, Temryuk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Consider the features of the electric power complex of the Temryuk region. Assess the possibility of modernization using SMART Grid technology and the organization of decentralized management of reduced electric power sources (REPS) in local energy systems, substantiate methods for optimal control of REPS. METHODS. The application of a local adaptive automatic control system for the decentralization of control functions in real time as part of a centralized operational control system is proposed. The system implements the sequence of tasks, the maximum autonomy of the control objects of the REPS in normal modes, the hierarchical structure of control with the allocation of three levels: the first level is the dispatch center of centralized control; the second level — «reference» controlled by the REPS, functionally subordinate to the first level and control the REPS of the third level. RESULTS. The automated control system of the REPS was introduced in the electrical networks of the FSUE «Rosmorport» Taman Department. For the Slavyansky complex REPS, the optimal scheme for connecting small power plants and three stages of solar power plants has been determined. CONCLUSION. The three-level hierarchy of the automated control system ensures high reliability and efficiency of the system and, at the same time, provides a significant reduction in capital costs for its development and implementation. Equipping the Slavyansky complex of REPS with additional means of redundancy is justified. The expediency of connecting a small power plant directly to power distribution networks, and not to the buses of supplying substations, has been proven.
Keywords: electric networks; generation; electric power; power system; power; dispersed energy sources.
PSCAD КАК ИНСТРУМЕНТАРИЙ СОЗДАНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С ВОЗОБНОВЛЯЕМЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ЭНЕРГИИ
Русина А.Г., Серохвостов Д.А., Колесников Д.И., Белоглазов А.В.
Новосибирский государственный технический университет, г. Новосибирск, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть возможность введения дополнительных генерирующих мощностей энергосистемы Памира, за счет возобновляемых источников энергии. В качестве таких источников энергии, рассмотрены солнечные электростанции. Реализовать модель фотоэлектрической ячейки, панели, а также и самой солнечной электростанции, с помощью прикладного вычислительного комплекса PSCAD®. Выполнить эквивалентирование существующей энергосистемы Памира. Провести расчет установившихся режимов при введении в систему дополнительных генерирующих мощностей. МЕТОДЫ. Модель солнечной электростанции взята с сайта разработчика прикладного вычислительного комплекса PSCAD®, но с некоторыми изменениями. При эквивалентировании энергии реализован метод сведения параметров элементов энергосистемы к четырехполюснику с сосредоточенными параметрами. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, разработана модель фотоэлектрической ячейки, панели и солнечной электростанции. Также произведен анализ факторов, влияющих на работу солнечной станции, такие как: температура, солнечная инсоляция и так далее. Далее сэквивалентирована и смоделирована энергосистема Памира с целью проведения анализа установившихся режимов и оценки перетоков мощностей в системе при введении в нее солнечную электростанцию. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При введении солнечной электростанции в район с большими нагрузками происходит разгрузка всех дальних линий и станции, что приводит к улучшению всех режимных параметров системы, а также к уменьшению потерь при передаче электроэнергии в дальние районы. Введение солнечной станции в дефицитный район, ведет к уменьшению сбоев поступления электроэнергии.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии; солнечные станции; энергосистема Памира; моделирование;PSCAD; имитационная модель; расчёт режимов энергосистем.
PSCAD AS A TOOL FOR DEVELOPMENT OF A SIMULATION MODEL FOR A POWER SYSTEM WITH RENEWABLE ENERGY SOURCES
AG. Rusina, DA. Serohvostov, DI. Kolesnikov, AV. Beloglazov
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To consider the possibility of introducing additional generating capacities of the Pamir power grid system, due to renewable energy sources. Solar power plants are considered as such energy sources. To implement a photovoltaic cell model, a panel, as well as the solar power plant itself, using the PSCAD® applied computing complex. To equalize the existing Pamir power grid system. To calculate the steady-state conditions when additional generating capacities are introduced into the system. METHODS. The solar power plant model is taken from the site of the developer of the applied computing complex PSCAD®, but with some changes. When the energy is equivalentized, the method of reducing the parameters of the power grid system elements to a quadripole with lumped parameters is implemented. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, a model of a photovoltaic cell, panel and solar power plant was developed. The analysis of factors affecting the operation of the solar station, such as temperature, solar insolation, and so on, was also made. Further, the Pamir power grid system modeling was carried out in order to analyze the steady-state regimes and assess the power flows in the system when a solar power plant is introduced into it. CONCLUSION. When a solar power plant is introduced into an area with heavy loads, all distant lines and stations are unloaded, which leads to an improvement in all regime parameters of the system, as well as to a decrease in losses during transmission of electricity to the distant regions. The introduction of a solar station in a deficient area leads to a decrease in power failures.
Keywords: renewable energy sources; solar power systems; Pamir power grid system; simulation; PSCAD; simulation model; calculation of power system operating conditions.
МЕТОДЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МАСЛА ТРАНСФОРМАТОРМАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
Хальясмаа1,2А.И., Овчинников 3К.В.
1Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», г. Екатеринбург, Россия
2Новосибирский государственный технический университет», г. Новосибирск, Россия
3ООО «Энерго-Диагностика и Аналитика», г. Екатеринбург, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ: Данная статья посвящена анализу методов интерпретации результатов хроматографического анализа растворенных в масле газов (ХАРГ) в трансформаторном оборудовании. Сегодня, в связи с появлением большого числа различных информационно-аналитических систем для оценки технического состояния оборудования вопросы интерпретации результатов ХАРГ стоят достаточно остро, так как при автоматизированном распознавании образов состояния достаточно велик риск ошибочного диагноза. МЕТОДЫ: В данной работе применяются шесть методов для анализа газов: метод Роджерса, метод Дорненбурга, стандарт, принятый МЭК, метод номограмм, метод ETRA и треугольник Дюваля, а также метод экспертных оценок. Эти методы различаются используемыми для анализа газами, выявляемыми неисправностями, необходимостью использования критерия граничных концентраций, наглядностью представления результатов анализа, в том числе, возможностью представления наглядной динамики изменения показателей. В качестве расчетного примера анализируются проблемы идентификации дефектов реальных силовых трансформаторов 110 кВ на основе представленных методов интерпретации результатов хроматографического анализа растворенных в масле газов и рассматриваются пути решения описанных проблем. РЕЗУЛЬТАТЫ: Для имеющихся измерений концентрации газов и их пар были проведены расчёты по выявлению выбросов каждым из описанных методов. При применении статистического метода выбросы обнаружены во всех случаях, где были выявлены дефекты хотя бы одним из методов. Также обнаружен выброс в одном случае, которому не соответствует какой-либо дефект. При применении блочной диаграммы также обнаружены выбросы в тех случаях, которым соответствуют выявленные дефекты. Однако методом обнаружены выбросы и в «нормальных» пробах. Таким образом, блочная диаграмма, несмотря на свою простоту, имеет излишнюю чувствительность при выявлении выбросов, что может привести к отбраковке не ошибочных данных. Статистический метод, напротив, выдаёт результат, максимально согласующийся с ожиданиями экспертов. По этой причине на данном этапе исследований отдаётся предпочтение этому методу отбраковки измерений. ЗАКЛЮЧЕНИЕ: Полученные в данной статье результаты интерпретации ХАРГ, говорят о том, что достаточно часто встречаются ситуации, которые тяжело идентифицировать даже эксперту или группе экспертов. Этот факт, в свою очередь, свидетельствует о том, что при анализе данных в информационно-аналитических системах не просто требуется учитывать дополнительные данные, но и создавать обучающие выборки по диагнозам в системе на основе прецедентной информации.
Ключевые слова: хроматографический анализ; трансформаторное масло; трансформаторное оборудование; дефекты.
INTERPRETATION METHODS OF DISSOLVED GAS CHROMATOGRAPHY OF POWER TRANSFORMER EQUIPMENT
1,2AI. Khalyasmaa, 3KV.Ovchinnikov
1Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin Ekaterinburg, Russia
2Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
3LLC “Energy diagnostics and analytics”
Abstract: THE PURPOSE: This paper is devoted to the interpretation methods of dissolved gases chromatography results of power transformer equipment. Today, due to the emergence of a large number of various data analytics systems for power equipment technical state assessment, the issues associated with interpretation of dissolved gases chromatography results are quite acute, since the risk of incorrect diagnosis is quite high with automated recognition of technical state patterns. METHODS: This paper addressed six methods for analyzing the gases: Rogers method, Dornenburg method, IEC standard, nomogram method, ETRA method and Duval triangle, as well as expert judgment approach. These methods differ in the composition of gases used for the corresponding analysis, detected faults, the need to use the boundary concentration criterion, the visual representation of the results, including the ability to visualize dynamics of the indicators changing. As a case study, the problem of defect identification in 110 kV operated power transformers is analyzed on the basis of the presented methods for giving interpretation of the results of dissolved gases chromatography and ways to solve the stated problems. RESULTS: For the available measurements of the gases’ concentration, calculations were made to identify outliers provided by each of the methods described above. When using statistical approach, outliers were detected in all cases where defects were detected by at least one of the methods. An outlier was also detected in one case, which does not correspond to any defect. When applying the block diagram, outliers are also detected in the cases which correspond to a certain defect. However, the method also revealed outliers in «normal» samples. Thus, the block diagram, despite its simplicity, is too sensitive to outliers detection, which can lead to wrong elimination of non-erroneous data. The statistical method, on the other hand, produces a result that is most consistent with the expectations of experts. For this reason, at this stage of research, this method of rejecting measurements is considered. CONCLUSION: The results of the dissolved gases chromatography obtained in this paper indicate that the situations that are difficult to identify even for an expert or a group of experts occur quite often. This fact, in turn, indicates that when applying data analytics systems, it is not only necessary to take into account additional data, but also to create training samples for diagnoses based on precedent information.
Key words: chromatographic analysis; transformer oil; transformer equipment; defects.
ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ НЕЧЕТКОГО ВЫВОДА ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Бирюлин В.И., Куделина Д.В., Горлов А.Н.
Юго-Западный государственный университет, г. Курск, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть вопросы, связанные с получением оценки состояния изоляции кабельных линий различных электрических сетей. Показать, что на состояние изоляции, кроме температуры нагрева и электрического поля, влияет большое количество внешних факторов. Данные факторы выражаются как количественными, так и качественными величинами. Кроме того, для части исходной информации, необходимой для нахождения оценки состояния изоляции, характерно наличие неопределенности и неполноты имеющихся данных. В данной ситуации необходимо использовать математический аппарат нечеткой логики, позволяющий обрабатывать как количественные, так и качественные данные, в том числе и экспертные оценки. Изучить влияние различных внешних факторов различной природы на процессы в изоляционных материалах кабельных линий. Создать систему нечеткого логического вывода для получения обоснованной оценки состояния изоляции контролируемых кабельных линий различного класса напряжения. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся математический аппарат нечетких множеств или нечеткой логики. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье описана актуальность темы, рассмотрены механизмы влияния различных факторов на состояние изоляции кабельных линий различного класса напряжения. Приведен порядок создания системы нечеткого логического вывода для получения обоснованной оценки состояния изоляции кабельных линий на основе алгоритма Мамдани. Рассмотрены особенности создания такой системы, в том числе и выбор функций принадлежности для обработки исходной информации. Показано составление баз знаний для выполнения операций обработки различных входных данных, выражаемых как количественными значениями, так и качественными. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Постоянное действие различных факторов на изоляцию кабельных линий создает условия для протекания негативных физико-химических процессов в изоляционных материалах этих линий, приводящих к их ускоренному старению и потере электрической прочности. Используемые методы проверки состояния изоляции не обеспечивают полноценного учета действия большинства отрицательно проявляющихся факторов и получения обоснованной, объективной оценки состояния изоляции контролируемых кабельных линий. Предложено для оценки состояния изоляции использовать систему нечеткого логического вывода на основе алгоритма Мамдани, обеспечивающую обработку как количественной, так и качественной информации, что позволяет получать более обоснованные результаты, по сравнению с использованием только количественной информации, например, данных по проведенным испытаниям повышенным по сравнению с номинальным значением выпрямленным напряжением.
Ключевые слова: изоляция; кабельные линии; нечеткая логика; экспертные оценки; нечеткий вывод.
Благодарности: Публикация выполнена при финансовой поддержке государственного задания Министерства высшего образования и науки Российской Федерации, проект № 0851-2020-0032 «Исследование алгоритмов, моделей и методов повышения эффективности функционирования сложных технических систем».
APPLICATION OF THE FUZZY OUTPUT SYSTEM FOR ASSESSING THE STATE OF INSULATION OF CABLE LINES
VI. Biryulin, DV. Kudelina, AN. Gorlov
Southwest State University, Kursk, Russia
Abstract: THE PURPOSE. To consider issues related to the study of an insulation condition assessment of the various electrical networks cable lines. To show that the state of the insulation, in addition to the heating temperature and the electric field, is influenced by a large number of external factors. These factors are expressed in both quantitative and qualitative terms. Moreover, some of the initial information required to find an estimate of the insulation state is characterized by the presence of uncertainty and incompleteness of the available data. In this situation, it is necessary to use the mathematical apparatus of fuzzy logic, which makes it possible to process both quantitative and qualitative data, including expert assessments. To study the influence of various external factors of various nature on the processes in the insulating materials of cable lines. To create a fuzzy inference system to obtain a reasonable assessment of the insulation state of monitored cable lines of various voltage classes. METHODS. When solving the problem, we used the mathematical apparatus of fuzzy sets or fuzzy logic. RESULTS. The article describes the relevance of the topic, considers the mechanisms of the influence of various factors on the state of cable lines insulation of various voltage classes. The procedure for creating a fuzzy logical inference system for obtaining a reasonable assessment of the insulation state of cable lines based on the Mamdani algorithm is given. The features of creating such system are considered, including the choice of membership functions for processing the initial information. The compilation of knowledge bases for performing operations of processing various input data, expressed both quantitatively and qualitatively, is shown. CONCLUSION. The constant action of various factors on the insulation of cable lines creates conditions for negative physical and chemical processes in the insulating materials of these lines, leading to their accelerated aging and loss of electrical strength. The methods used for checking the insulation state do not provide a full accounting of the action of most negatively manifested factors and obtain a substantiated, objective assessment of the insulation state of monitored cable lines. It is proposed to use a fuzzy logical inference system based on the Mamdani algorithm to assess the state of insulation, which provides processing of both quantitative and qualitative information, which allows obtaining more substantiated results, compared with the use of only quantitative information, for example, data on the tests carried out increased compared to rated value rectified voltage.
Keywords: insulation; cable lines; fuzzy logic; expert judgment; fuzzy inference.
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ДИАПАЗОНУ И ТОЧНОСТИ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПЕРЕМОТКИ ШЕЛКА-СЫРЦА С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Арипов1 Н.М., Тоиров2 О.З., Усмонов3 Ш.Ю., Кучкарова3 Д.Т.
1Ташкентский государственный транспортный университет, Ташкент, Узбекистан
2Ташкентский государственный технический университет, Ташкент, Узбекистан
3Ферганский политехнический институт, Фергана, Узбекистан
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть проблемы управления скоростных режимов переработки шелка-сырца. Определить максимально допустимого значения скорости перемотки шелка-сырца. Провести расчет диапазона регулирования скорости мотовилы ПМ. Осуществить формирования исходных требований к САР ЭП по точности скорости перемотки. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи применялся метод расчета динамических и статических сил при наматывании нити на мотовилу многоугольной формы. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье рассматривается вопрос определения максимально допустимого значения скорости перемотки шелка-сырца. Данный параметр необходим для разработки скоростных режимов ЭП ПМ в зависимости от линейной плотности нити для обычного и нового ассортимента шелка-сырца. На основе зависимости скорости вращения мотовилы ПМ от времени перематывания осуществлен расчет диапазона регулирования скорости ЭП, с целью поддержания постоянства натяжения нити шелка-сырца с различной линейной плотностью. Осуществлена формирования исходных требований к САР ЭП по точности скорости перемотки шелка-сырца. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Интелектуальный ЭП ПМ должен обеспечить изменение скоростных режимов в зависимости от линейной плотности нити, в диапазоне не менее 3:1 для обычного ассортмента и менее 5:1 с учетом нового ассортимента шелка-сырца. Необходимо с увеличением толщины паковки мотка пропорционально уменьшать ее скорость вращения (за полное время перематывания в пределах 20,0…25,0% от максимального значения). Для заданного напряжения при выработке шелка-сырца с Т = 1,0…6,45 текс, колебание скорости перемотки п могут быть не более п = 0,02…0,05%.
Ключевые слова: перематывания нити шелка-сырца; перемоточная машина; интеллектуальный электропривод; скорость перемотки шелка-сырца; максимально допустимого значения скорости; линейная плотность нити; скорость вращения мотовилы; диапазон регулирования скорости; точность скорости перемотки; постоянства натяжения нити шелка-сырца.
MAIN TECHNICAL REQUIREMENTS BY THE RANGE AND ACCURACY OF REGULATION THE SPEED OF REWINDING RAW SILK WITH THE USE OF AN INTELLIGENT ELECTRIC DRIVE
NM.Aripov1, OZ.Toirov2, ShYu.Usmоnov3, DT.Kuchkarova4
1Tashkent State Transport University, Tashkent, Uzbekistan
2Tashkent State Technical University, Tashkent, Uzbekistan
3Fergana Polytechnic Institute, Fergana, Uzbekistan
Abstract: THE PURPOSE. Consider the problems of controlling the speed modes of processing raw silk. Determine the maximum permissible value of the speed of rewinding raw silk. Calculate the range of speed regulation of the rewinding machines RM reel. To carry out the formation of the initial requirements for the Automatic control system of the electric drive in terms of the accuracy of the rewinding speed. METHODS. When solving the problem, a method was used to calculate the dynamic and static forces when winding a thread on a polygonal reel. RESULTS. The article discusses the issue of determining the maximum permissible value of the speed of rewinding raw silk. This parameter is necessary for the development of high-speed modes of Electric drive rewinding machine ED RM, depending on the linear density of the thread for the usual and new assortment of raw silk. On the basis of the dependence of the rotation speed of the reel RM on the rewinding time, the calculation of the range of regulation of the speed of the electric drive was carried out in order to maintain the constancy of the tension of the raw silk thread with different linear density. Implemented the formation of the initial requirements for the Automatic control system of the electric drive ACS ED on the accuracy of the speed of rewinding raw silk. CONCLUSION. Intellectual ED RM should provide a change in speed modes depending on the linear density of the thread, in the range of at least 3: 1 for the usual assortment and less than 5: 1, taking into account the new assortment of raw silk. It is necessary to proportionally reduce its rotation speed with an increase in the thickness of the coil package (for the total rewinding time within the range of 20.0 … 25.0% of the maximum value). For a given voltage during the production of raw silk with T = 1.0 … 6.45 tex, the fluctuation of the rewinding speed nп can be no more than Dnп = 0,02…0,05%.
Key words: rewinding of raw silk thread, rewinding machine, intelligent electric drive, rewinding speed of raw silk, maximum allowable speed, linear density of the thread, reel rotation speed, speed control range, accuracy of rewinding speed, constant tension of raw silk thread.
МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ ТРУБОПРОВОДОВ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ОТРАЖАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА
Гапоненко С.О., Фазлиев Р.А., Калинина М.В.
Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Рассмотреть один из механизмов передачи тепла, а именно тепловое излучение. Определить материал с высокой теплоотражающей способностью, который способен отражать тепловые излучения и снижать теплопотери, внедрить в конструкцию теплоизоляции. Определить целесообразность применения отражающей изоляции на тепловых магистралях с применением программного комплекса ANSYS. Программный комплекс ANSYS – это многоцелевой пакет программ для численного моделирования физических процессов и явлений в области прочности, динамики жидкостей и газов, теплофизики, электромагнетизма акустики. МЕТОДЫ. Определить работоспособности отражающего элемента в программном комплексе ANSYS формирующегося вследствие локализованного нагрева воздуха. Смоделировать распределение температуры в толще изоляции с применением и без применения отражающего элемента. Для точной картины распределения теплопередачи с применением отражающего элемента необходимо рассчитать модель, которая бы учитывала это. В качестве платформы, на которой будет производится расчет, выбран программный комплекс ANSYS. РЕЗУЛЬТАТЫ. В процессе расчета при хорошей сходимости модели на мониторы выведены поля температуры наружного воздуха вокруг паропровода и внутри теплоизоляционной конструкции, которые в дальнейшем можно объединить в анимационную картину. Детально рассмотрен один из механизмов передачи тепла, а именно тепловое излучение. Определён перспективный материал с высокой теплоотражающей способностью, который способен отражать тепловые излучения и снижать теплопотери, он был внедрен в конструкцию теплоизоляции.
Ключевые слова: трубопровод; тепловые сети; теплопотери; теплоизоляционные материалы; инфракрасное излучение; отражающая теплоизоляция.
METHOD OF INCREASING THE EFFICIENCY OF THERMAL INSULATION BY APPLYING A REFLECTIVE ELEMENT
SO Gaponenko, RA Fazliev, MV. Kalinina
Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. Consider one of the mechanisms for transferring heat, namely thermal radiation. Determine a material with a high heat-reflecting ability, which is able to reflect heat radiation and reduce heat loss, and introduce it into the construction of thermal insulation. Determine the feasibility of using reflective insulation on heating lines using the ANSYS software package. METHODS. Determine the operability of the reflecting element in the ANSYS software package formed due to localized air heating. Simulate the temperature distribution in the insulation with and without a reflective element. RESULTS. In the course of the calculation, with good convergence of the model, the outside air temperature fields around the steam pipe and inside the heat-insulating structure are displayed on the monitors, which can later be combined into an animation picture.
Keywords: pipeline; heating networks; heat loss; heat-insulating materials; infrared radiation; reflective heat insulation.
АНАЛИЗ НОРМАЛЬНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТОКОВ В БАШЕННЫХ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ ГРАДИРНЯХ
Бадриев1 А.И., Власов2 С.М., Чичирова2 Н.Д.
1Казанский федеральный университет, г. Казань, Россия
2Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, Россия
Резюме: ЦЕЛЬ. Выполнить теоретический и экспериментальный анализ закона распределения воздушного потока и орошения воды в башенных испарительных градирнях. МЕТОДЫ. При решении задачи использовались статистические методы анализа данных. РЕЗУЛЬТАТЫ. Построены графики плотности распределения безразмерной скорости воздуха и безразмерной плотности орошения. Теоретически установлено, что распределение скорости воздуха и плотности орошения подчиняется нормальному закону распределения. Получены функции распределения безразмерной плотности орошения и безразмерной скорости воздуха. Проведен экспериментальный анализ распределений потоков воды и воздуха на примере функционирующих башенных испарительных градирен. Построены графики экспериментальных распределений скорости воздуха и плотности орошения по секциям и по радиусам секций. Экспериментально подтверждено, что данные распределения потоков воды и воздуха башенных градирен подчиняются нормальному закону распределения. Экспериментально установлена степень неравномерности плотности орошения и скорости воздуха на примере башенных испарительных градирен. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Знание закона распределения плотности орошения и воздуха необходимо для более точного расчета при проектировании и эксплуатации башенных испарительных градирен. Результаты позволили выдвинуть задачу разработки мероприятий по снижению неравномерности потоков в башенных испарительных градирнях.
Ключевые слова: башенные испарительные градирни; закон распределения; скорость воздуха; плотность орошения; неравномерности потоков.
THE ANALYSIS OF NORMAL DISTRIBUTION OF FLOWS IN NATURAL DRAFT COOLING TOWERS
AI. Badriev 1, SM. Vlasov 2 , ND. Chichirova2
1Kazan Federal University, Kazan, Russia
2Kazan State Power Engineering University, Kazan, Russia
Abstract: THE PURPOSE. It is necessary to perform a theoretical and experimental analysis of the distribution law of air flow and water irrigation in natural draft cooling towers. METHODS. When solving the problem, statistical methods of data analysis were used. RESULTS. The graphs of the distribution density of the dimensionless air velocity and the dimensionless concentration of water have been constructed. It was theoretically established that the distribution of air velocity and water concentration obeys the normal distribution law. The distribution functions of the dimensionless concentration of water and the dimensionless air velocity are obtained. An experimental analysis of the distributions of water and air flows is carried out using the example of functioning natural draft cooling towers. The graphs of the experimental distributions of air velocity and water concentration over the sections and along the radii of the sections were constructed. It has been experimentally confirmed that the data on the distribution of water and air flows in natural draft cooling towers obey the normal Вестник КГЭУ, 2021, том 13, №1 (49) 233 distribution law. The degree of non-uniformity of water concentration and air velocity has been experimentally established using natural draft cooling towers as an example. CONCLUSION. Knowledge of the distribution law of the concentration of water and air is necessary for a more accurate calculation in the design and operation of natural draft cooling towers. The results made it possible to put forward the task of developing measures to reduce the unevenness of flows in natural draft cooling towers.
Keywords: natural draft cooling towers; distribution law; air speed; water concentration; uneven flows.