В машиностроении распространен нагрев садок, образованных большим количеством одинаковых изделий, которые располагаются насыпью в контейнерах. В топливных печах снижение времени нагрева и, соответственно, энергоресурсов осуществляется организацией протекания продуктов сгорания через пористую садку в перфорированном контейнере. Литературные источники не позволяют сделать однозначные выводы о влиянии пористости и типа контейнера на температурное поле садки при ее нагреве в электрической печи, в которой преобладает радиационный теплообмен. В связи с этим исследование влияния пористости и перфорации контейнера на температурное поле садки при ее нагреве в электропечи является актуальной задачей. Экспериментальное исследование нагрева пористых садок в электрической камерной печи выполнено для трех значений пористости садки в трех типах контейнеров, отличающихся перфорацией стенок. В качестве материала садок использованы стандартные метизные изделия. Получены температурные поля нагреваемых садок разной пористости в зависимости от типа контейнера. Установлено, что данные эксперимента качественно совпадают с литературными данными по нагреву садок в топливных печах. В результате проведенного эксперимента получена информация о влиянии пористости и типа контейнера на нагрев садок в электрической печи: температурные поля садок с низкой пористостью не зависят от типа используемого контейнера; нагрев высокопористых садок в контейнерах с большой перфорацией приводит к росту температуры поверхности садки и росту перепада температур по ее сечению, для снижения которого необходима организация принудительной конвекции в рабочем пространстве электрической печи. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации существующих режимов нагрева насыпных садок.
Вестник Ивановского государственного энергетического университета
2017. — Выпуск 5
Содержание:
Повышение экономичности работы пылесистем с шаровыми барабанными мельницами может быть достигнуто путем модернизации системы классификации. Для выбора варианта модернизации необходимо иметь возможность оценки последствий принятия того или иного варианта на основе математической модели, адекватно отражающей предполагаемые изменения структуры системы классификации. Известные математические модели плохо приспособлены для решения подобных задач, так как построены на регрессионных зависимостях, рассматривающих мельницу и систему классификации как единый агрегат, или избыточно сложны и для оценки параметров их идентификации требуется проведение специальных исследований. В предлагаемой математической модели процесс измельчения описывается с помощью селективной и распределительной функций, представляемых в виде линейных зависимостей от размера частиц. Кривая разделения аппроксимирована двухпараметрической зависимостью, в которой граничный размер разделения представляется в виде управляющего параметра, а коэффициент, отражающий эффективность классификации, является параметром конструкции сепаратора. Принимаются допущения о постоянстве количества размалываемого материала в барабане мельницы при максимально возможной производительности пылесистемы. Получено уравнение кинетики измельчения с двумя параметрами идентификации, характеризующими интенсивность измельчения определенного материала в конкретном типоразмере мельницы и транспортные возможности данной мельницы. Для пяти вариантов схем с открытым и замкнутым циклами классификации с повторной классификацией возврата до тонкости готовой пыли и мельничного продукта приведены балансовые соотношения, отражающие структуру технологической линии. Показано, что предлагаемая математическая модель дает заметные расхождения результатов расчета предельной производительности пылесистемы с экспериментальными данными при изменении тонкости готовой пыли, но полностью адекватна результатам эксперимента при совершенствовании конструкции сепаратора или изменении структуры пылесистемы. Предлагаемая математическая модель пылесистемы рекомендуется для анализа схем классификации пылесистем с шаровыми барабанными мельницами.
Ключевые слова
Российскими учеными предложено несколько подходов к оценке региональной энергетической безопасности: метод анализа иерархий, метод нечетких множеств и индикативный анализ. Первые два метода сфокусированы на решении проблем конкретных регионов, их специфике и особенностях, что затрудняет их адаптацию. Последний получил наибольшее практическое приложение из-за своей простоты и универсальности. Однако эти свойства приводят в ряде случаев к существенному искажению результатов в силу неучтенности атомной энергетики, возобновляемых источников энергии, а также специфических условий функционирования региональных электроэнергетических систем. Теория рисков для оценки энергетической безопасности государства была предложена МЭА. Однако эта методика не применима к оценке ситуации в регионах России, потому что она ориентирована на макроэкономические показатели на уровне государства, а перечень угроз и особенности обеспечения энергетической безопасности в региональном разрезе совсем иные. В связи с этим необходимо повысить достоверность результатов оценки на региональном уровне в части воздействия угроз энергетической безопасности на электроэнергетическую систему региона с учетом специфических особенностей ее функционирования. Исследования проведены на основе теории анализа и управления рисками сложных технических систем, а также теории надежности. Данные методы относительно поставленной задачи в отечественной науке применяются впервые. Получены оценки риска снижения энергетической безопасности в ряде регионов МРСК Центра. Выполнен анализ степени влияния угроз энергетической безопасности на электроэнергетические системы этих регионов с учетом их особенностей. Выявлены основные направления мероприятий по ограничению риска снижения энергетической безопасности в рассматриваемых субъектах. Полученные оценки являются более точными, поскольку при их получении учтены факторы, приводящие к искажению в наиболее распространённом методе. Предлагаемая методика позволяет определить конкретные направления мероприятий для повышения региональной энергетической безопасности, учитывая специфические условия функционирования региональных электроэнергетических систем, что не обеспечивают существующие подходы.
Ключевые слова
Применение устройств продольной ёмкостной компенсации на дальних линиях электропередачи может приводить к колебательному нарушению устойчивости электроэнергетической системы. Применение автоматического регулирования возбуждения генераторов в целом положительно сказывается на показателях устойчивости системы, однако неправильный выбор коэффициентов регулирования может приводить к нежелательным ее нарушениям. В известных работах обычно рассматривается влияние только одного управляемого устройства на устойчивость электроэнергетической системы. Целями данного исследования являются анализ влияния выбора настроечных параметров устройства продольной компенсации и автоматического регулятора возбуждения на статическую устойчивость электроэнергетической системы и получение метода совместного определения таких значений этих параметров, при которых не происходит нарушения статической устойчивости. Кроме того, необходимо проанализировать возможность применения упрощенной модели, учитывающей только электромеханический переходный процесс для выявления устойчивых коэффициентов регулирования. Для составления упрощенной математической модели использован метод первого приближения А.М. Ляпунова. По методу D-разбиения по двум и трем параметрам построены области колебательной устойчивости. В качестве инструмента моделирования применяется оригинальное программное обеспечение на языке программирования C++. Предложен метод получения областей устойчивости по характеру протекания переходного процесса при кратковременном малом утяжелении режима, отличающийся от известных учетом как электромеханического, так и электромагнитных переходных процессов в системе. Определены диапазоны изменения параметров регулирования устройства продольной компенсации и автоматического регулятора возбуждения для исходного рабочего режима при использовании как более полной, так и упрощенной модели электроэнергетической системы. Выявлена тенденция изменения области устойчивости в координатах настроечных параметров автоматического регулятора возбуждения при увеличении регулирующего воздействия со стороны устройства продольной компенсации. Для выбора коэффициентов регулирования автоматического регулятора возбуждения применение упрощенной модели допустимо, поскольку область устойчивости, полученная по упрощенной модели, входит в область устойчивости, полученной по более полной модели. Однако применение упрощенной модели для анализа колебательной устойчивости в существующей сети нецелесообразно, поскольку дает большое расхождение положения границы устойчивости с результатами вычислительного эксперимента по более полной модели (в разы). Для более точного выявления границы устойчивости необходимо использование более полной математической модели.
Ключевые слова
В настоящее время математическое моделирование динамических режимов работы m-фазных синхронных двигателей (m > 3) основано на моделях, имеющих ряд существенных допущений, в числе которых допущение о гладком воздушном зазоре машины и отсутствии насыщения магнитопровода. Использование полевых моделей возможно только при проектировании в связи со значительным использованием машинного времени и не подходит для управления в реальном времени. В связи с этим актуальной становится разработка математической модели синхронного двигателя с постоянными магнитами, позволяющей вести расчет в режиме реального времени и учитывающей реальную геометрию двигателя, насыщение магнитной цепи, дискретное распределение обмоток по пазам. При разработке математической модели использованы метод переменных состояния и метод моделирования поля в среде Elcut. Для построения разработанной модели использован пакет MatLab Simulink. Предложена математическая модель m-фазного синхронного двигателя с постоянными магнитами, позволяющая, предварительно определив зависимость потокосцепления фаз от угла поворота ротора, обусловленного действием индуктора, методом конечных элементов производить расчет динамических режимов работы в реальном времени. При этом учитывается реальное распределение магнитного поля в активной зоне машины с учетом насыщения магнитной цепи, дискретного распределения многофазной обмотки статора по пазам и перемещения зубчатого сердечника статора относительно ротора с постоянными магнитами. Разработанную модель предлагается использовать в системах управления в реальном времени динамическими режимами работы синхронных двигателей с постоянными магнитами. На ее основе возможна разработка алгоритмов управления двигателем, улучшающих виброшумовые показатели электропривода. Достоверность результатов, полученных посредством нового подхода, подтверждается сопоставлением с результатами, полученными в современных программах расчета методами конечных элементов. При этом данная модель производит расчет работы двигателя в 4 раза быстрее реального времени.
Ключевые слова
Использование современных методов синтеза регуляторов часто наталкивается на трудности их технической реализации, связанные с получением в результате синтеза устройств управления высокой сложности. В частности, синтез регуляторов входа-выхода методом модального управления, основанный на решении полиномиальных уравнений, приводит к необходимости использования префильтров, имеющих сложность, соизмеримую со сложностью самого регулятора. В связи с этим актуальна разработка подхода, направленного на упрощение таких управляющих устройств без влияния на качественные показатели системы в целом. Для синтеза регуляторов использован метод полиномиального синтеза, позволяющий обеспечить заданное качество процессов в САУ на основе измерения только выходной координаты объекта управления. Редукция управляющих устройств выполнена на основе метода эквивалентных структурных преобразований, гарантирующего неизменность передаточной функции САУ, а обеспечение астатизма по управляющему воздействию осуществлено с применением метода коэффициентов ошибки. Предложен метод редукции управляющих устройств, основанный на применении метода эквивалентных структурных преобразований, позволяющий существенно снизить сложность управляющего устройства. Отличие данного метода от известных состоит в отсутствии необходимости пересчета коэффициентов управляющего устройства и сохранении качественных показателей САУ. Использование предложенного метода позволяет снизить порядок передаточной функции управляющего устройства в два раза, что существенно уменьшает трудоемкость его практической реализации. Также сокращается время выполнения управляющей программы, что важно при создании современных САУ объектами, обладающими высоким быстродействием и требующими малого времени исполнения управляющих программ. Результаты математического моделирования подтвердили идентичность показателей качества редуцированной и исходной САУ при отработке управляющих и возмущающих воздействий.
Ключевые слова
В настоящее время в соответствии с требованиями новых нормативных документов необходимо дифференцированно учитывать полученные студентами знания, умения, навыки и уровень формирования определенной социально-личностной компетенции. Классифицировать все измерительные материалы по уровням обученности и затем отслеживать для каждого студента этот уровень является трудоемким мероприятием, требующим кратного увеличения временных и информационных ресурсов для проведения контроля и хранения его результатов. Для многоуровневой оценки обученности по ограниченной выборке задач в тесте адекватная оценка становится практически невозможной или требует существенного расширения числа предлагаемых для тестирования задач. Разработка ресурсосберегающих технологий получения дифференцированной оценки многоуровневой обученности является актуальным направлением проведения эффективного реформирования высшей школы. В связи с этим необходима разработка методики формирования фонда оценочных средств и оценки этапов формирования компетенций на основе моделирования процесса обучения. Для разработки модели оценки обученности и модели процесса обучения применяются методы математического моделирования, а также методы математической статистики и теории вероятности, которые хорошо себя зарекомендовали при решении прикладных задач. Разработана методика формирования фонда оценочных средств для дифференцированной оценки знаний, умений и навыков и уровней формирования компетенций обучающегося, построенная на матричной модели процесса обучения и позволяющая при ограниченной выборке задач в тесте формировать многоуровневую оценку обученности студентов. Предложенная методика на основе ограниченной выборки задач теста позволяет обоснованно в рамках сделанных допущений проводить многоуровневую оценку обученности студента и определять этапы формирования у него определенной социально-личностной компетенции. При приемлемом уровне затрат временных и информационных ресурсов методика позволяет решать задачи, сформулированные в нормативных документах.
Ключевые слова
Вопрос энергосбережения и повышения энергетической эффективности как один из основных механизмов обеспечения устойчивого развития российской экономики становится особенно актуальным. В связи с этим возрастает роль организации энергетического менеджмента на региональном уровне, важной задачей которого является планирование адресных энергосберегающих мероприятий на основе анализа энергетической эффективности. Наиболее обоснованный анализ может быть выполнен методами топливно-энергетического баланса, отражающего полный цикл эволюции топливно-энергетических ресурсов. Однако построить полноценный топливно-энергетический баланс региона на несогласованных данных Росстата практически невозможно. В связи с этим необходимо развивать технологию мониторинга, интеграции и согласования данных различных источников с разработкой методов и средств оценки и планирования адресных мероприятий в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности. Использованы ретроспективные данные, накопленные в хранилище разработанной при участии авторов информационно-аналитической системы ведения топливно-энергетических балансов региона. Выполнен анализ энергоемкости валового регионального продукта, включая декомпозиционный анализ энергопотребления для оценки результативности энергетической политики и определения ориентиров дальнейшего развития. Реализован анализ потенциала энергосбережения в различных сферах энергопотребления с использованием средних нормативов энергопотребления, установленных путем кластерного анализа данных информационно-аналитической системы, в целях выявления проблемных зон и определения адресных мероприятий. Определен состав показателей, оказывающих влияние на энергетическую безопасность, ретроспективный анализ которых целесообразно выполнять совместно с ежегодным формированием сводного топливно-энергетического баланса в целях выявления тенденций, угрожающих планомерному социально-экономическому развитию региона. Предложенные методы планирования адресных мероприятий энергетического менеджмента положены в основу создания аналитических сервисов региональной системы. Отличительной особенностью подхода является интеграция согласованных ретроспективных данных по показателям топливно-энергетических балансов с сервисами оценки и планирования программных мероприятий. Эффективность предложенного подхода организации энергетического менеджмента на региональном уровне подтверждается десятилетним опытом практического использования информационно-аналитической системы ведения топливно-энергетических балансов в ряде регионов Российской Федерации.