При проектировании деаэрационных установок и их режимной наладке требуется определять значения рН деаэрированной воды в том или ином режиме работы деаэратора. В настоящее время математические модели, обеспечивающие решение этой задачи, отсутствуют. Однако известна модель, описывающая химическое равновесие в деаэрированной воде, предназначенная для оценки эффективности декарбонизации воды по результатам измерения общей щелочности и рН исходной воды и рН деаэрированной воды. Опубликованы также экспериментальные значения константы скорости процесса термического разложения гидрокарбонатов в деаэраторах и методика расчета кинетических характеристик этого процесса с учетом гидродинамической обстановки в системе. Синтез этих моделей позволит решить актуальную задачу разработки методики прогнозирования значений рН воды, вырабатываемой деаэраторами атмосферного давления. Используются методы химической статики и кинетики, математического моделирования, теории вероятностей и математической статистики, а также результаты экспериментальных исследований. Предлагается методика расчета значений рН воды, вырабатываемой деаэраторами атмосферного давления, по заданным конструктивным характеристикам деаэратора и теплотехническим показателям режима его работы, а также значениям общей щелочности и рН исходной воды. Выполнена статистическая оценка результатов практического использования предложенной методики. Полученная методика прогнозирования значений рН деаэрированной воды характеризуется точностью, сопоставимой с погрешностью инструментального определения рН воды в теплоэнергетике, что позволяет рекомендовать ее к использованию при обосновании проектных решений и режимной наладке деаэрационных установок.
Вестник Ивановского государственного энергетического университета
2015. — Выпуск 6
Содержание:
При использовании диффузорных каналов в турбомашинах (выхлопные патрубки, регулирующие клапаны и т.д.) достаточно остро в ряде случаев стоит вопрос об обеспечении вибрационной надежности этих каналов и всей установки в целом. Традиционно проблема вибрации диффузорных каналов при проектировании новых установок решается за счет увеличения массы узла, установки дополнительных опор и связей. Однако в ряде случаев такие меры не дают положительных результатов. Для снижения уровня вибрации необходимо в первую очередь добиться снижения окружной неравномерности параметров потока, которая является следствием возникновения отрыва потока от обтекаемых поверхностей. Традиционные аэродинамические методы борьбы с отрывными течениями в диффузорных каналах (отсос пограничного слоя, вдув пристеночной струи и т.д.) на практике не используются вследствие чисто технических сложностей в реализации. Соответственно, остро стоит вопрос о разработке простых и эффективных аэродинамических методов борьбы с окружной неравномерностью, которая возникает при течении в диффузорных каналах. Исследования течений в диффузорных каналах осуществлены экспериментальным путем на физических моделях с применение современных средств измерений. Показан с точки зрения теории пограничного слоя механизм возникновения окружной неравномерности потока во входном сечении диффузорных каналов. Предложен и подробно исследован способ гашения окружной неравномерности в диффузорных каналах за счет использования специальных демпферных камер, соединенных отверстиями перфорации с проточной частью исследуемых каналов. Предложенный метод борьбы с окружной неравномерностью потоков рабочих сред позволяет повысить энергетическую эффективность диффузорных каналов за счет снижения коэффициента полных потерь на 3-13 %, в зависимости от угла раскрытия диффузора. Использование демпферных камер в системе диффузорных каналов турбомашин обеспечит повышение показателей энергетической эффективности диффузорных отсеков и повысит уровень надежности работы.
Ключевые слова
Необходимость в расчетах переходных процессов в электрических кабельных сетях среднего напряжения 6-10 кВ возникает при решении ряда задач, связанных с повышением эффективности режимов заземления их нейтрали и технического совершенства устройств релейной защиты и автоматики, действующих при однофазных замыканиях на землю. Указанные расчеты, как правило, выполняются по упрощенным схемам замещения, не учитывающим зависимость продольных параметров кабельных линий от частоты, что в ряде случаев приводит к существенным погрешностям в оценке параметров электрических величин переходного процесса. В связи с этим необходимо создание моделей расчета индуктивностей трехфазных кабелей и обоснование их частотного диапазона. Для определения частотных характеристик собственных и взаимных индуктивностей жил и оболочки трехфазного кабеля использованы известные уравнения для расчета собственной индуктивности провода цилиндрической формы, аппроксимация сечения секторных жил кабелей эллипсом, уравнения магнитного поля двухпроводной линии с эллиптическими и цилиндрическими проводами, общие уравнения магнитного поля в промежутке жила-оболочка, учитывающие реальную геометрию жил и оболочки трехфазного кабеля и поверхностный эффект. Для исследования переходных процессов при однофазных замыканиях на землю в сетях 6-10 кВ использованы аналитические методы решения в сочетании с имитационным моделированием на ЭВМ. Получены аналитические выражения для расчета частотных характеристик собственных и взаимных индуктивностей жил и оболочки трехфазного кабеля. Приведено обоснование частотного диапазона полученных характеристик. Разработанная методика определения частотных характеристик собственных и взаимных индуктивностей трехфазного кабеля позволяет получить более точные модели для расчета волновых и электромагнитных переходных процессов в кабельных сетях 6-10 кВ, в частности, при однофазных замыканиях на землю и определить области допустимого их применения.
Ключевые слова
В настоящее время сети 20 кВ г. Москвы выполнены с резистивным заземлением нейтрали, позволяющим кардинально решить проблемы перенапряжений при однофазных замыканиях на землю и реализовать быстрое отключение поврежденного присоединения. Однако резистивное заземление нейтрали сетей среднего класса напряжения вносит особенности в характер протекания переходных процессов, возникающих при однофазных замыканиях на землю, что требует проведения аналитических и экспериментальных исследований процессов при «металлических» однофазных замыканиях в сети 20 кВ. Использованы результаты измерения токов однофазных замыканий на землю и фазных напряжений при однофазном «металлическом» замыкании на землю. Результаты обработаны с использованием методов частотного анализа сигналов, зафиксированных на осциллографах DL850. Представлены результаты экспериментальных исследований электромагнитных переходных процессов при однофазных «металлических» замыканиях на землю в сети 20 кВ. Показаны осциллограммы фазных напряжений и токов однофазных замыканий на землю, проведен частотный анализ токов, выполнено сравнение значений токов, полученных при использовании различных фильтров нулевой последовательности. Определены значения перенапряжений при однофазных замыканиях на землю. Исследованы процессы во время коммутаций вакуумных выключателей 20 кВ. Показано, что при резистивном заземлении нейтрали сети 20 кВ перенапряжения на «здоровых» фазах в режиме при однофазных замыканиях на землю не превышают 1,85U ф, величина тока однофазных замыканий на землю мало зависит от места замыкания. Резистивное заземление нейтрали сети 20 кВ позволяет организовать быстродействующую селективную работу устройств релейной защиты при ОЗЗ, ограничить уровень дуговых перенапряжений и исключить феррорезонансные процессы.
Ключевые слова
Технология гибких электропередач переменного тока была разработана в связи с проблемами, возникающими при продольной компенсации индуктивного сопротивления линий электропередачи свыше 50 %. Борьбе с возникающим при этом нарушением статической устойчивости посвящено большое количество работ таких ученых, как В.А. Веников, В.А. Строев, Ю.Г. Шакарян, В.К. Фокин, Г.К. Зарудский и др. Большинство исследований проводятся на примере простейшей электроэнергетической системы, содержащей шины бесконечной мощности. В связи с этим целесообразно проанализировать колебательную статическую устойчивость электроэнергетической системы из двух станций соизмеримой мощности с межсистемной связью, содержащей регулируемое устройство продольной компенсации, при изменении характеристики и мощности нагрузки. Использованы метод первого приближения А.М. Ляпунова и метод D-разбиения по одному параметру. Дан анализ влияния характеристики и мощности нагрузки на тип и форму областей колебательной устойчивости. Найдены диапазоны допустимого изменения параметра регулирования устройства продольной компенсации по условию сохранения колебательной устойчивости при различных характеристиках и мощностях нагрузки. Показано, что тип области устойчивости не влияет на диапазон допустимого изменения параметра регулирования устройства продольной компенсации. Установлено, что выбор коэффициента регулирования устройства продольной компенсации необходимо производить при максимальной передаваемой мощности по ЛЭП.
Ключевые слова
Линейные электромагнитные преобразователи широко применяются в технических колебательных системах. Развитие мехатронных подходов расчета динамики, а также современных методов анализа и синтеза подобных систем предполагает повышенный интерес к совершенствованию математических моделей, максимально свободных от всякого рода допущений и ограничений по степени подвижности инерционных масс, учету демпфирующих свойств упругих связей и сил трения скольжения. В связи с этим актуальность проводимых исследований обусловлена необходимостью совершенствования и расширения возможностей динамического расчета при решении комплексной задачи всестороннего анализа и синтеза электромеханической системы колебательного движения с электромагнитным приводом. В качестве объекта исследований рассматривается электромеханическая система с возвратно-поступательным движением взаимодействующих между собой инерционных масс, связанных упругими связями и возбуждаемых переменным электромагнитным полем катушки. Основу математической модели составляют дифференциальные уравнения, описывающие электрическое равновесие нелинейной цепи и механического взаимодействия поступательно движущихся масс, полученные с помощью уравнения Лагранжа второго рода. Разработаны примеры математических моделей обобществленного электромагнитного привода, описывающие механику двухмассовой и трехмассовой колебательных систем, для расчета электромеханических процессов в переходных, установившихся и резонансных режимах работы электропривода, учитывающие степень подвижности инерционных масс и свойства упругих связей. Представленные примеры математических моделей динамического состояния электромеханической системы обеспечивают возможность всестороннего анализа работы электромагнитного привода, предназначенного для возбуждения механических колебаний, и учитывают степень подвижности инерционных масс, а также процессы рассеяния энергии за счет собственных демпфирующих свойств упругих связей и сил трения скольжения.
Ключевые слова
Традиционное использование в системах позиционирования, как каскадных системах подчиненного регулирования, так и одноконтурных контроллерах движения, регуляторов положения, настроенных на биномиальное распределение корней или динамику Баттерворта-Томсона, не позволяет обеспечить всего комплекса требований к динамическим характеристикам системы: полосе пропускания и перерегулированию по управлению, робастности к воздействиям возмущения и вариации параметров. Полезные качества динамики Бесселя, заключающиеся в хорошем сочетании обеспечения полосы пропускания при минимумах перерегулирования и искажения полезного сигнала, достаточно давно используют в фильтрах для техники связи и акустики. В этой связи апробация динамики Бесселя в регуляторах положения для применения в электромехатронных модулях позиционирования представляется актуальной и составляет предмет настоящего исследования. Анализ характеристик динамических объектов с заданными свойствами выполнен на основе методов современной теории автоматического управления с учетом требований, обусловленных областью практической реализации электромехатронной системы. Характеристики систем позиционирования получены с помощью средств символьной математики MathCAD и моделирования в среде Simulink (Matlab) с использованием инструментов Linear Analysis. Реализованы настройки на динамику Бесселя регуляторов положения: статических, астатических 1-го и 2-го порядка. Получены выражения для определения параметров регуляторов, входных фильтров и установившихся ошибок регулирования по полосе пропускания и инерционности модуля. Компьютерное моделирование позволило оценить влияние инерционности контура момента на временные и частотные характеристики системы. Предложена фиксированная настройка регуляторов, обеспечивающая позиционирование в широком диапазоне вариации параметров. Регуляторы положения, настроенные на динамику Бесселя, обеспечивают режим позиционирования для модулей в условиях изменения нагрузок и параметров, что характерно для применения в робототехнике и машиностроении.
Ключевые слова
Современная технология создания многофункциональных АСУТП электростанций требует оценивать управляемость технологического оборудования и эффективность систем управления на более ранних стадиях разработки проекта энергоблока, привлекая для этих целей всережимные математические модели. Однако разрабатываемые для АЭС полномасштабные тренажеры создаются на стадии ввода энергоблока и на ранних стадиях проектирования в цикле принимаемых решений не используются. В связи с этим разработка математических и имитационных моделей, оценка их статической и динамической точности являются актуальными задачами проектирования АСУТП АЭС. При построении математической модели первого контура энергоблока АЭС как полимодельного комплекса применен феноменологический подход, который опирается на методы теории неравновесной термодинамики. Современная неравновесная термодинамика рассматривает практически все интересующие нас энергетические процессы, в том числе сложные процессы тепломеханического движения сред. Из этого следует, что уравнения математических моделей динамики объектов (процессов) управления должны быть согласованы с фундаментальными законами неравновесной термодинамики. Имитационная модель разработана в среде Simulink. Разработана всережимная динамическая математическая модель первого контура энергоблока АЭС, отличающаяся инвариантной и варьируемой частями, что обеспечивает удобство конфигурирования и корректировки модели под параметры другого энергоблока АЭС типа ВВЭР. На основе математической модели и данных по энергоблоку АЭС с реактором типа ВВЭР-1000 разработана имитационная модель. На основе сравнительного анализа реальных трендов моделируемого энергоблока дана оценка статической и динамической точности модели в диапазоне рабочих нагрузок блока. Разработанная математическая модель первого контура энергоблока АЭС с реактором типа ВВЭР-1000 может быть использована для создания полной математической модели блока и включена в состав математического обеспечения стадии функционального проектирования многофункциональных АСУТП энергоблоков АЭС.
Ключевые слова
Для оптимизации режимов загрузки электрических сетей, повышения эффективности процедур закупок на оптовом рынке электроэнергии сбытовыми компаниями первостепенное значение имеет максимально точное прогнозирование электропотребления. Для этого разработано большое количество различных способов и технологий прогнозирования потребления электроэнергии. В связи с этим актуальной является проблема создания универсальной методики прогнозирования. Наиболее перспективным для разработки универсальных средств прогнозирования почасового электропотребления является использование искусственных нейронных сетей. Определен минимальный набор значимых факторов и размерность входного обучающего вектора, который обеспечивает универсальность нейросетевого метода прогнозирования. Определен необходимый размер массива данных для почасового прогнозирования электропотребления «на сутки вперед». Экспериментальным методом выявлены типы искусственных нейронных сетей, их архитектура и состав, которые обеспечивают максимальную точность прогнозирования при минимальном наборе значимых факторов. Различные типы нейронных сетей дают минимальную погрешность прогнозирования в разные часы суточного графика потребления электроэнергии, и невозможно найти такую универсальную искусственную нейронную сеть, которая бы давала минимально достижимую погрешность в течение всего периода прогнозирования. Дальнейшее повышение качества прогнозирования электропотребления можно обеспечить объединением наиболее эффективных нейронных сетей в многоуровневую систему.
Ключевые слова
В настоящее время, в условиях рыночной экономики, проблемы управления вузом значительно усложняются. Это связано с расширением многоаспектного характера деятельности университета, разнообразием источников финансирования, обилием форм и видов научной, учебной, хозяйственной и производственной деятельности, необходимостью анализа рынка образовательных услуг и мониторинга рынка труда, потребностью адаптации к постоянно меняющимся условиям российской экономики. Перечисленные факторы свидетельствуют о необходимости решения задачи управления вузом на качественно новом уровне, с применением информационных технологий. В основу организации информационного сопровождения положен принцип управления «от данных», развиваемый с применением концепции контроллинга. В рамках корпоративной информационной системы управления университетом (ИСУ ИГЭУ) поддерживается информационное пространство, ориентированное на комплексную аналитическую обработку накапливаемой в корпоративных базах данных информации. В целях повышения эффективности управления на единой информационной основе объединяются потоки, отражающие производственную и финансовую деятельность. Количественные и качественные показатели по всем видам деятельности вуза (учебной, научной, хозяйственной) спроецированы (связаны в рамках единого информационного пространства) на финансовые показатели и подвергнуты комплексной аналитической обработке в целях поддержки принятия решений. Реализована система информационно-аналитического сопровождения процесса управления основными бизнес-процессами университета, включая управление финансами, персоналом, учебной и научной деятельностью, ресурсами. Организована информационная поддержка принятия решений по прогнозированию финансово-экономического состояния вуза, повышению эффективности организации учебного процесса, повышению результативности научных исследований, кадровой политике, планированию развития. Установлено, что организация единой информационной среды управления вузом позволяет системно взглянуть на его развитие, обоснованно и комплексно планировать программные мероприятия, дает возможность выполнять периодическую оценку эффективности принимаемых решений и по результатам оценки вносить коррективы на последующие периоды.
Ключевые слова
Одной из устойчивых тенденций развития мирового электроэнергетического комплекса является переход от однообразия к многообразию его развития, характеризующийся широкой совокупностью стратегических задач, решаемых набором используемых энергетических ресурсов и меняющимся спектром возможных энергетических технологий. Однако в снабжении потребителей теплом в стране почти 100 лет существует практически единственная система водяного теплоснабжения, не соответствующая современным природно-экологическим, антропогенным, технологическим и социальным требованиям, что и обусловило проведение исследований альтернативных систем электротеплоснабжения. Исследования двух систем теплоснабжения основаны на изучении фактических параметров альтернативных систем и последствий их проявления в технологической и экономической сферах, а также с учетом их влияния на экологическую обстановку, с применением системного подхода, путем анализа статистических данных и расчетных оценок авторов. Проведено сопоставление двух систем теплоснабжения - традиционной водяной и альтернативной системы электротеплоснабжения. Предложена классификация их положительных и отрицательных факторов на качественном и количественном уровнях оценки. Показаны преимущества новой системы электротеплоснабжения. Проведенное исследование показало существенные преимущества новой системы электротеплоснабжения, которая в бóльшей степени отвечает требованиям устойчивого развития российских городов и сохранению здоровья их жителей.