В цифровых органах релейной защиты контролируемыми параметрами сигналов достаточно часто выступают их амплитудные значения. Они обычно определяются по выборкам ортогональных составляющих сигналов, которые формируются не рекурсивными цифровыми фильтрами Фурье. При нормальной частоте амплитудные значения определяются без дополнительной погрешности. В режимах с отклонением частоты от номинальной возникают колебания полученных значений амплитуды в пределах от минимального до максимального уровней. Вследствие использования для формирования ортогональных составляющих фильтров Фурье время определения амплитуды находится на уровне периода промышленный частоты. Разработанная ранее методика формирования амплитуды сигнала обеспечивает исключение ее колебаний при частоте, отличной от номинальной. В ее основе лежит использование динамических косинуса и синуса угла выборки, которые вычисляются по мгновенным значениям ортогональных составляющих. При отклонении частоты от номинальной вследствие возникающих колебаний выборок указанных составляющих ограничивается частотный диапазон достоверного получения динамических косинуса и синуса, что создает препятствия для определения амплитуды с приемлемой погрешностью. Быстродействующее определение амплитуды сигнала достигается благодаря использованию в процедуре ее формирования нелинейного корректирующего коэффициента. Однако его получение с учетом возможного характера изменения контролируемого сигнала является громоздким. В настоящей работе амплитуда сигнала определяется как полусумма амплитуд синусной и косинусной ортогональных составляющих. При этом уход частоты от номинального значения не вызывает существенных изменений величины контролируемой амплитуды. Использование переходной характеристики для амплитуды сигнала, состоящей из близких к линейным участков, позволило упростить методику определения режима изменения сигнала. Проведенные вычислительные эксперименты подтвердили, что разработанная методика определения амплитуды сигнала достаточно просто реализуется на программном уровне и предотвращает ее колебания в диапазоне изменения частоты 45–55 Гц. Предложенная методика обеспечивает получение амплитудного значения сигнала за время менее половины периода промышленной частоты.
Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. Энергетика
2026. — Выпуск 2
Содержание:
Аккумуляторная батарея (АКБ) представляет собой параллельно-последовательную сборку ячеек, фактическая емкость и изменения которой специфичны и определяются номинальными параметрами ячейки, структурой сборки и алгоритмами системы управления (BMS). В статье рассмотрена задача определения статистических закономерностей фактической емкости и ее динамики в процессе циклирования для батарейного модуля химической системы LiFePO4 со структурой 16s и параллельной пары таких модулей. Промоделирована работа соответствующих АКБ в зависимости от начального разброса заряженности составляющих ячеек, характеристик балансирования последних и других параметров. Обнаружен эффект срыва балансировки ячеек последовательной сборки при низком пороге напряжения начала балансировки, пояснена его природа. Проведено статистическое моделирование зарядно-разрядных циклов батарейных модулей, включенных параллельно. Найдены значения дисбаланса токов зарядки и разрядки параллельных модулей и дисперсия этого дисбаланса. Так, для рассмотренных типов ячеек имеются области значений степени заряженности (SOC), в которых токи зарядки и разрядки сравниваются независимо от начальной разбалансировки ячеек в модулях. Показаны общие тренды выхода на максимально доступную емкость таких систем при различных значениях начальной разбалансировки ячеек. Работа носит методический характер, показывает влияние статистического разброса параметров ячеек на эксплуатационные параметры батарей, прежде всего доступную рабочую емкость и величины рабочих токов зарядки и разрядки параллельных модулей. Количественные результаты могут быть использованы для лучшего понимания процессов балансировки и работы ячеек в последовательно-параллельных сборках, для оптимизации работы BMS, прогнозирования доступной емкости сборок литий-ионных ячеек.
Ключевые слова
Одним из главных параметров, обеспечивающих нормативный срок службы электродвигателя, является соответствие класса изоляции электродвигателя его текущей температуре. Превышение температуры выше нормативного значения приводит к увеличенному расходу ресурса и преждевременному выходу из строя электродвигателя. Поэтому для уменьшения затрат на обслуживание, ремонт и замену оборудования необходимо контролировать тепловые параметры обмоток статора для предотвращения аварийных или пред-аварийных ситуаций. При этом непосредственное измерение температуры обмоток статора не всегда возможно. Целью данной работы является разработка математической модели для контроля температуры обмоток статора асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором при известной температуре корпуса двигателя. В основе работы лежит метод определения количества перенесенной теплоты через статор электродвигателя, который представлен в виде плоской стенки. Приведена математическая модель, позволяющая по известным геометрическим параметрам статора двигателя и температуре его корпуса с достаточной степенью точности определять температуру его нагрева. Теоретические расчеты подтверждены экспериментальными данными, полученными при работе двигателя в различных режимах. В ходе проведенного исследования получены результаты, подтверждающие работоспособность предложенного метода определения температуры обмоток асинхронного двигателя (в том числе бесконтактным путем). Дальнейшая работа может быть направлена в сторону улучшения математической модели и возможности контроля других точек обмотки электродвигателя. Также следует учитывать распределение тепловых потоков не только радиально, но и по оси электрической машины.
Ключевые слова
Ввиду старения и превышения нормативного срока службы стальных газопроводов газораспределительной системы Республики Беларуси актуальным является исследование их состояния с целью определения возможности их дальнейшей эксплуатации. Для оценки влияния условий эксплуатации на уровень деградации механических свойств и химического состава металла стальных подземных газопроводов в рамках ГПО «Белтопгаз» проведен специальный цикл исследований, в том числе путем обследования выборки образцов газопроводов в виде участков труб, извлеченных из действующих объектов различного срока эксплуатации. Проведен анализ эксплуатационных факторов, оказывающих воздействие на стальные подземные газопроводы, приведены методы исследования механических свойств металла труб, микроструктуры и химических свойств. Показано, что результатом воздействия эксплуатационных нагрузок могут быть: изменение геометрии элементов газопровода, коррозионное повреждение стенки трубы, образование и развитие макродефектов (трещин, расслоений и т. д.), изменение механических свойств и структуры металла. Контроль состояния металла трубопроводов производится при помощи определения фактических механических свойств основного металла и металла сварных соединений, измерения уменьшения фактической толщины стенки вследствие коррозионных процессов, оценки накопленной поврежденности основного металла. Для оценки состояния микроструктуры стали после длительной эксплуатации проведен также химический анализ состава и металлографические исследования основного металла труб газопроводов. Химический состав испытываемых образцов анализировался на оптико-эмиссионном спектрометре и сравнивался с допустимыми интервалами значений, указанных в стандартах. Установлено, что металл в местах, не подвергнутых коррозии, соответствует требованиям, предъявляемым к сталям, деградации его химического состава и структуры не выявлено. Показано, что при сохранении свойств защитного изоляционного покрытия трубопроводов признаки старения стальной части труб не проявляются. Анализ результатов испытаний механических свойств стальных труб с различными сроками службы показал, что условия эксплуатации объектов газораспределительной системы не приводят к их деградации. Механические свойства, структура и химический состав соответствуют требованиям, предъявляемым к конструкционным низкоуглеродистым сталям. Доказано, что стальные подземные газопроводы с различными сроками службы находятся в удовлетворительном состоянии, деградации механических свойств и структуры не выявлено.
Ключевые слова
С развитием технологий и ростом населения на нашей планете увеличивается потребление энергетических ресурсов. Растущий темп потребления ресурсов и их нерациональное использование ведут к быстрому истощению ископаемого топлива. В связи с этим проведено комплексное исследование эффективности использования природного газа на объектах малой энергетики в водогрейных котлах GKS-Dynatherm-3200 и GKS-Dynatherm-1100. Проведены промышленно-эксплуатационные испытания, определены тепловые потери при работе оборудования, полнота сжигания природного газа, исследован состав сжигаемого топлива, определены концентрация, размер и форма твердых частиц в дымовых газах с помощью электронного растрового микроскопа Zeiss SIGMA VP. Результаты испытаний показали, что горелочные устройства водогрейных котлов обеспечивают подготовку воздушно-топливной смеси высокого качества, что дает возможность организовать топочный процесс с минимальным избытком воздуха. Выявлено, что при увеличении доли кислорода в топочной камере котла GKS-Dynatherm-1100 до 3,7–5,35 % наблюдается повышение эмиссии NOx и СО. Несмотря на высокие теплотехнические показатели, даже в процессе сжигания природного газа в топочных устройствах котлоагрегатов топливный углерод выпадает в виде сажи. При исследовании содержания твердых частиц в уходящих дымовых газах выявлено, что преобладают частицы размером от 1 до 5 мкм. При этом более 95 % частиц имеют форму, близкую к сферической. Частиц размером 20 мкм и более в уходящих газах намного меньше, однако их суммарная масса доминирует в валовых выбросах твердых частиц. Эмиссия твердых частиц при работе водогрейного котла GKS-Dynatherm-3200 с нагрузкой 1,73 МВт составила 0,17 мг/МДж. В ходе проведенных промышленно-эксплуатационных испытаний установлено, что оборудование котельной имеет высокие энергоэкологические показатели работы и резерв для их дальнейшего повышения.
Ключевые слова
Приводятся результаты исследования по снижению общего расхода топлива в Белорусской объединенной энергосистеме (ОЭС) при производстве электроэнергии. Решение актуально для теплоэлектроцентралей промузлов со значительными невозвратами конденсата пара производственного отбора – Новополоцкая ТЭЦ, Мозырская ТЭЦ и Гродненская ТЭЦ-2. Суть модернизации заключается в полезном использовании теплоты циркуляционного контура конденсатора паровой турбины для подогрева подпиточной воды. Расчеты приводятся для блоков с паровыми турбинами типа ПТ-60 и ПТ-70 как наиболее распространенных в Белорусской ОЭС. Для реализации данного решения на станции необходима установка абсорбционного бромисто-литиевого теплового насоса (АБТН), где в качестве привода используются дымовые газы, отбираемые из тракта парового котла. Расчет проводился исходя из условия сохранения пропуска пара в конденсатор до и после модернизации, что приводит также к некоторому снижению электрической мощности турбоустановки. В результате для всех станций получено увеличение показателей эффективности, а именно энергетического, электрического и эксергетического КПД. Наибольшее сокращение годовых расходов топлива получено для энергоблоков с большими нагрузками производственных отборов пара и значительным количеством числа часов работы в году. При реализации мероприятия на блоках турбин ПТ-60 и ПТ-70 перечисленных станций – суммарно пять блоков – годовое снижение расхода топлива в энергосистеме составит 12,8 тыс. т у. т./год (в качестве замыкающей станции принята КЭС с удельным расходом топлива 302,8 г у. т./(кВт·ч)). Данное решение позволяет не только снизить себестоимость производства электрической энергии, но и сократить выбросы парниковых газов в атмосферу, что является одной из целей устойчивого развития.
Ключевые слова
Представленная работа содержит основные результаты исследования, посвященного определению оптимальной геометрии проточной части радиально-осевой турбины, предназначенной для использования в системе наддува поршневого двигателя. В качестве теоретической базы использован цикл работ, посвященных изучению особенностей функционирования турбин данного типа в условиях импульсной подачи рабочего тела. Актуальность работы обусловлена необходимостью создания высокоэффективных радиально-осевых турбин турбокомпрессоров, применяемых в двигателестроительной отрасли. Математическая модель, основанная на расчете ступени турбины на среднем радиусе, использовалась в прямой и обратной постановках. Прямая постановка применялась для оценки эффективности работы турбины в системе турбонаддува поршневого двигателя. Обратная постановка, в сочетании с методом множителей Лагранжа, позволяла определять предварительную геометрию проточной части опытных турбин. Для более точного моделирования работы турбины в условиях нестационарного потока выпускной системы была разработана квазизамкнутая математическая модель поршневого двигателя с турбонаддувом, учитывающая термогазодинамические процессы в цилиндре, выпускном тракте и турбокомпрессоре. Численное решение этой модели позволило получить характеристики исследуемых турбин, работающих в реальных условиях нестационарного потока. Результаты комплексного сравнения опытных турбин, спроектированных с помощью метода множителей Лагранжа, и штатной турбины турбокомпрессора ТКР-14С-27 показали, что опытные турбины эффективнее штатной турбины по всему комплексу параметров. Данные результаты позволили предложить новую геометрию проточной части турбины турбокомпрессора ТКР-14, обеспечивающую более эффективное срабатывание нестационарного газодинамического воздействия поршневой части с улучшением эффективных показателей двигателя с наддувом в целом.
