В статье представлены методы разработки высоковольтных импульсных установок технологического назначения по обеззараживанию питьевой и сточных вод, текучих пищевых продуктов при воздействии сильных импульсных электрических полей микро- и наносекундной длительности. Рассмотрены возможности проектирования основных элементов высоковольтной части и разрядной цепи установок с целью обеспечения наиболее эффективного приложения энергии источника на нагрузке и безопасной эксплуатации высоковольтного оборудования. Показано, что при обеззараживании питьевой и сточных вод целесообразно применение микросекундных импульсных воздействий, вызывающих в водной среде электрогидравлический эффект и сопутствующий ему комплекс физических процессов (ультрафиолетовое излучение, генерация озона и атомарного кислорода, механические волны сжатия и т. д.), губительно влияющих на жизнедеятельность микроорганизмов. В случае обеззараживания текучих пищевых продуктов рекомендовано применение наносекундных импульсных воздействий, непосредственно проникающих в ядро биологической клетки и инактивирующих ее. При этом сохраняются пищевая и биологическая ценность продуктов и улучшаются их органолептические свойства. Отмечено, что при разработке высокочастотных импульсных установок особое внимание должно уделяться вопросам соблюдения техники безопасности обслуживающим персоналом и обеспечения условий бесперебойной работы всей установки. С этой целью следует выполнять необходимые требования по экранированию высоко- и низковольтной частей установки от высокочастотных электромагнитных излучений, которые регистрируются специальными дифференциальными датчиками. Одновременно должны быть приняты меры по снижению уровня шумов при работе высоковольтного оборудования. Предложен метод для их снижения до допустимых пределов (менее 80 дБ·А) посредством покрытия внутренней поверхности экранирующего кожуха плотно стыкующимися между собой листами пористого электрозвукоизоляционного материала.
Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика
2016. — Выпуск 2
Содержание:
В настоящее время в гидроагрегатах малых ГЭС, содержащих ковшовые гидротурбины, в качестве генераторов используются «классические» синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением. Из-за пульсирующего характера изменения вращающегося момента на валу системы, как правило, размещается дополнительный маховик, позволяющий сгладить эти пульсации. Мощность, развиваемая ковшовой турбиной, регулируется за счет изменения расхода воды в сопле при помощи иглы, выдвижение которой изменяет проходное сечение сопла, а в итоге и расход. Быстрое закрытие сопла для резкого уменьшения расхода воды может привести к гидравлическим ударам. Поэтому время полного хода иглы ограничивают 20-40 с. Для быстрого регулирования мощности применяют так называемые дефлекторы, назначение которых - отвод струи от лопастей ковшовой турбины. Поэтому для регулирования мощности механическим путем требуется согласование управления ходом иглы в соплах турбины и дефлектора. Предлагается в гидроагрегатах малых ГЭС, содержащих ковшовые турбины (турбины Пелтона), в качестве генераторов использовать частотно-управляемые синхронные машины с постоянными магнитами. На разработанной компьютерной модели выявлено, что при этом обеспечивается высокий уровень приспособляемости к быстро изменяющимся нагрузкам в сети. Кроме того, механическое регулирование выходной мощности с участием дорогостоящего привода дефлекторов и игл сопел турбины заменяется электрическим регулированием частоты вращения и выходной мощности посредством частотного преобразователя, расположенного в статорной цепи генератора. Управляемая синхронная машина позволяет с помощью частотного пуска обеспечить устойчивую работу гидроагрегата при весьма незначительных расходах воды (энергоносителя). Наконец, при полном отсутствии воды частотный пуск способствует переводу работы генератора в режим синхронного компенсатора. Это подтверждено на флуктограммах изменения режимных параметров системы, полученных при компьютерном моделировании.
Ключевые слова
Рассмотрены современные подходы к использованию углеводородсодержащих отходов в качестве энергоресурсов. Представлены исследования, статистические материалы, выполнен анализ образования углеводородсодержащих отходов в Республике Беларусь. Отмечены основные проблемы применения отходов в качестве топлива, приведены технологии их использования. Изложены основные результаты исследований и способ эффективного применения вязких углеводородсодержащих отходов в качестве энергонасыщенного компонента и связующего вещества при производстве твердого топлива. Представлены технологическая схема, опытно-промышленная установка и оборудование, необходимые для реализации способа получения твердого многокомпонентного топлива. Приведены модель технологического процесса с эффективной последовательностью технологических операций и параметры оптимального компонентного состава. Отражены основные факторы, оказывающие существенное структурообразующее влияние на создание структурной композиции твердого многокомпонентного топлива. Дано графическое представление принципа подбора частиц смеси различной крупности при формировании твердого топлива методом брикетирования с учетом в составе вязких углеводородсодержащих отходов. Представлена зависимость безразмерной концентрации выбросов в атмосферу при сжигании двухкомпонентного твердого топлива. Проанализировано влияние разработанной методики расчета концентрации выбросов твердых многокомпонентных топлив, показана возможность оптимизации компонентного состава по экологической функции цели и индивидуальным особенностям топливосжигающего оборудования. Рассмотрены особенности хранения и транспортировки, отражены преимущества и недостатки, даны сравнительные характеристики, отмечена практическая применимость разработанного твердого многокомпонентного топлива. Приведены практические результаты использования углеводородсодержащих отходов на оборудовании по производству твердого многокомпонентного топлива. Проанализированы данные экономической целесообразности использования твердого многокомпонентного топлива с высокими теплотехническими характеристиками на котельных, работающих на местных видах твердого топлива. Дана перспективная оценка, отмечены актуальность и практическая значимость решения проблемы по эффективному использованию углеводородсодержащих отходов в производстве твердого многокомпонентного топлива.
Ключевые слова
Термогазовый метод воздействия на пласт является перспективным методом повышения нефтеотдачи и в настоящее время осваивается в Беларуси. Устойчивость температурного фронта и фронта вытеснения нефти - принципиальный вопрос данной технологии. В статье методом малых возмущений решается задача об устойчивости фронта вытеснения нефти при термогазовом воздействии на пласт. Показано, что инкремент роста возмущений отличается от случая фильтрационного горения газа и определяется волновым числом волны возмущения, разностью скоростей фильтрации дутья и фронта тепловыделения, отношением плотностей, коэффициентов фильтрации, сжимаемостей среды дутья и вытесняемой нефти и другими величинами. Проанализированы основные параметры, влияющие на устойчивость фронта. Даны рекомендации по методам и процедурам, повышающим устойчивость (компенсирующим неустойчивость) фронта вытеснения. Механизмами подавления или компенсации возмущений фронта являются: снижение вязкости нефтяной смеси и повышение вязкости дутья; увеличение сжимаемости дутья; увеличение толщины теплового фронта термогазового воздействия прежде всего за счет повышения его температуры и изменения химизма (использование низкотемпературных катализаторов); снижение скорости волны и/или соответственно подачи дутья. Применение воздушного или водовоздушного дутья, а также насыщение воды плохо растворимыми газами обеспечивают относительно большую устойчивость фронта по сравнению с использованием составов на основе воды. Результаты и рекомендации предлагается использовать в рамках общих методик и процедур управления процессом термогазового воздействия в условиях опытной и опытно-промышленной нефтедобычи. Дальнейшие исследования методов и механизмов компенсации неустойчивости фронта, в том числе его динамики на нелинейной стадии, могут быть проведены путем детального многомерного расчета системы.
Ключевые слова
Рассматривается рациональное с позиции структуры и параметров потоков построение теплоэнергетической системы промышленного предприятия (ТЭСПП). Совершенствование ТЭСПП является одним из основных путей реализации энергосберегающего потенциала в объемах, которые отвечают требованиям времени по снижению энергетической составляющей себестоимости продукции. Это особенно актуально для предприятий легкой промышленности Беларуси. Для снижения сложности задачи привлекается иерархическое построение ТЭСПП. В отношении текстильных и трикотажных предприятий легкой промышленности показано несовершенство энергообеспечения, с одной стороны, и энергоиспользования - с другой. Отделочные производства указанных предприятий обеспечивают им статус теплотехнологических. Общеизвестно, что совершенные в энергетическом отношении теплотехнологические предприятия не должны потреблять электроэнергию, произведенную на конденсационных тепловых электростанциях. Им следует использовать ТЭЦ для обеспечения производств тепло- и электроэнергией. Вместе с тем паротурбинные ТЭЦ малой мощности и, как следствие, низких начальных параметров не могут обеспечить требуемое соотношение генерации потоков электрической и тепловой энергии. Указанное обстоятельство является одной из причин доминирования конденсационных тепловых электростанций в структуре электрогенерирующих мощностей, обеспечивающих работу предприятий легкой промышленности. Это и приводит к несовершенству их энергообеспечения. Переход на газовые ТЭЦ, характеризующиеся требуемой структурой генерации энергопотоков, прежде всего связан с созданием собственных генерирующих источников. Это, в свою очередь, ставит ряд задач по изменению схем тепловой обработки технологических потоков. Задача решается в комплексе с совершенствованием энергопотребления отделочного производства и предприятия в целом. Показана возможность применения наряду с паровым водяного теплоносителя. Это открывает путь к рекуперативному использованию энергии побочных низкотемпературных потоков производства, утилизации их энергии с помощью абсорбционных бромисто-литиевых тепловых насосов. Подобное совершенствование энергоиспользования с позиций системного подхода в условиях Беларуси является задачей более высокого приоритета, чем переход к когенерационному энергообеспечению.
Ключевые слова
Выполнено сравнение различных методов идентификации динамических характеристик объектов, связанных с генерацией тепловой энергии или охлаждением теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрены идентификация по реакции на стандартные воздействия - ступенчатое, импульсное и гармоническое. Показано, что в ряде случаев для рассматриваемого типа объектов их использование не приемлемо. Тогда целесообразно применять статистические характеристики сигналов на входе и выходе в процессе нормальной эксплуатации, т. е. использовать данные так называемого пассивного эксперимента. При этом задача состоит из двух этапов - определения статистических характеристик случайных сигналов на входе и выходе объекта и вычисления по ним динамических характеристик. Статистические характеристики случайных процессов на входе и выходе получены посредством осреднения по времени значений случайных величин, зависящих от ординат процессов. Поскольку случайные процессы, происходящие в рассматриваемых объектах, обладают свойством эргодичности, их средние значения являются постоянными. Вся необходимая информация для расчета характеристик линейных систем содержится в их корреляционной функции. Теплогенерирующие объекты и системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания являются объектами, охваченными обратной связью через регулятор. Поэтому в этом случае для определения их динамических характеристик использованы взаимно коррелированные функции. Предложенный метод расчета динамических характеристик по случайным воздействиям дает хорошее совпадение с результатами активного эксперимента, приведенными в различных источниках. Это позволяет рекомендовать метод определения динамических характеристик для рассматриваемого типа объектов с помощью случайных сигналов.
Ключевые слова
Проведен анализ недостатков и преимуществ отдельных способов выполнения капитальных ремонтов вышедших из строя скважин типовых конструкций. Рассмотрена технология капитального ремонта скважины № 3Б водозабора «Северный» г. Жодино способом установки ремонтного фильтра меньшего диаметра внутрь вышедшего из строя с обсыпкой межтрубного пространства гравием. Показано, что такой ремонт может рассматриваться как временная мера, поскольку удельный дебит скважины и срок ее службы будут существенно снижены. Для продления срока службы ремонтируемых скважин предложено осуществлять предварительную регенерацию их фильтров. Показано, что капремонт скважин способом извлечения старого фильтра и замены его на новый может быть осложнен разрывом колонны по сварным швам, работающим на растяжение. Выполнена проверка прочности колонны, которая показала, что требуемое подъемное усилие может превышать допустимую растягивающую силу для сварных швов из-за значительных сил трения колонны о грунт. Получено выражение для расчета требуемого подъемного усилия для извлечения эксплуатационной колонны с фильтром только статической силой, в котором силу трения закольматированного фильтра о породу предложено определять по формулам расчета несущей способности буронабивной сваи, работающей на выдергивающие нагрузки. Для снижения подъемных усилий путем уменьшения сил трения закольматированного фильтра о породу предложена усовершенствованная конструкция скважины со смещаемым вниз фильтром, признанная изобретением. Такая конструкция скважины позволяет при выходе фильтра из строя сначала внешними ударными усилиями сместить вниз (сбить) всю фильтровую колонну внутрь специальной гильзы, размещенной ниже отстойника, а только потом извлечь фильтровую колонну из скважины сниженным тяговым усилием. Из уравнения энергетического баланса для вертикального смещения колонны труб скважины получено выражение для расчета веса ударной части молота и высоты ее падения при капремонте скважины усовершенствованной конструкции.