+
Разработка методики предварительного расчета проточной части газовых турбин цикла R.J. Allam на сверхкритическом диоксиде углерода
стр.5-14
Рогалев Андрей Николаевич, Григорьев Евгений Юрьевич, Киндра Владимир Олегович, Осипов Сергей Константинович, Павлычев Сергей Александрович
В целях решения проблемы снижения выбросов окcидов углерода в атмосферу от энергетического сектора за рубежом большое внимание уделяется разработкам замкнутых термодинамических циклов с кислородным сжиганием топлива. Наиболее перспективным с точки зрения внедрения признан термодинамический цикл R.J. Allam, основным рабочим телом которого является диоксид углерода CO при сверхкритических параметрах. Особое место при реализации цикла R.J. Allam занимает разработка новой турбины. В практике мирового турбостроения на сегодняшний день отсутствует опыт создания серийных турбомашин с параметрами рабочей среды 30 МПа, 1150 С. Разработка новых газовых турбин для цикла R.J. Allam требует интеграции методик проектирования паровых и газовых турбин. Целью исследований является разработка методики проектирования турбомашин на сверхкритические параметры диоксида углерода на этапе предварительного расчета и рекомендаций по выбору тепловых и конструктивных характеристик ступеней турбины. При выполнении исследований использованы общепринятые в турбостроении методики проектирования паровых и газовых турбомашин. Предложен алгоритм предварительного расчета проточной части газовой турбины на диоксиде углерода на сверхкритические параметры цикла R.J. Allam. Определено влияние тепловых и конструктивных характеристик ступеней турбины на технико-экономические характеристики турбомашины, даны рекомендации по их выбору. Выполнен предварительный расчет проточной части турбомашины цикла R.J. Allam мощностью 350 МВт, получены основные характеристики турбинных ступеней. Предложенный подход предварительного расчета проточной части газовой турбины цикла R.J. Allam обеспечивает решение практической задачи определения основных характеристик ступеней турбины нового типа и основных характеристик самой турбомашины, определяющих ее технико-экономические показатели.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Исследование увеличения КПД котла, сжигающего пылеугольное топливо, при повышении степени газоплотности топки
стр.14-19
Бирюков Алексей Борисович, Семергей Владимир Александрович, Шевелева Инна Игоревна
В энергетике продолжает использоваться значительное количество энергетических котлов, сжигающих пылеугольное топливо, и задача повышения их КПД сохраняет актуальность. Научно обосновано, что использование газоплотных топок позволяет повысить КПД котлов на 1-2 % за счет сокращения потерь теплоты с уходящими газами. В настоящее время нет однозначного ответа на вопрос о влиянии степени газоплотности топки на механический недожог. В связи с этим актуальным является исследование возможности повышения КПД котлов за счет снижения механического недожога при повышении степени газоплотности топок. Характерные температуры процесса горения определены при помощи нормативного метода расчета парогенераторов. Механический недожог определен при помощи математической модели, в которой реальный полифракционный состав топлива представлен шестью выделенными для рассмотрения фракциями. Достоверность результатов, полученных при помощи модели, доказана путем сопоставительного анализа ее результатов с практическими данными. Проведены численные эксперименты, в которых доля присосов воздуха менялась от 0 до 0,15. Установлены новые научные данные о закономерностях изменения теплотехнических характеристик процесса горения в зависимости от степени газоплотности топки: снижение присосов воздуха в топку от 0,15 до 0,05 в пределе приводит к увеличению средней температура факела на 11 С и константы скорости реакции горения на 7 %, при этом механический недожог снижается с 3 до 2,8 %, а ожидаемое повышение КПД котла составляет 0,2 %. Полученные результаты по снижению механического недожога и повышению КПД котла на 0,2 % являются ощутимыми и дополняют основной положительный эффект от данного мероприятия. Результаты важны для построения более сложных моделей сжигания пылеугольного топлива. Их целесообразно использовать для дополнения нормативных методов расчета тепловой работы парогенераторов и оценки технико-экономической целесообразности использования газоплотных топок.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Технология и методология разработки полимодельных комплексов для АСУТП энергоблоков с парогазовыми установками
стр.20-28
Муравьев Игорь Константинович, Маршалов Евгений Дмитриевич, Никоноров Андрей Николаевич, Лаврентичев Дмитрий Владимирович, Тверской Юрий Семенович
Несмотря на то, что энергоблоки с ПГУ обладают целым рядом преимуществ, для них характерна зависимость от параметров окружающей среды, снижающая экономичность оборудования и его эксплуатационную надежность. Невозможность проведения экспериментов по идентификации этих зависимостей на реальном оборудовании при проектировании многофункциональных АСУТП на базе ПТК обусловливает широкое использование математических моделей. Известные модели обладают рядом существенных недостатков: разрабатываются строго под конкретный технологический объект управления, имеют достаточную степень соответствия результатов моделирования только на одном режиме работы и др. Исследования энергоблоков с ПГУ ведут зарубежные компании: Siemens, GE, Alstom, и отечественные организации: ВТИ, МЭИ, ИГЭУ и др. В связи с этим актуальной является задача разработки общей технологии и комплекса частных методов совместного математического моделирования сложного энергетического оборудования с различными динамическими свойствами. Для определения вектора координат управляемого технологического оборудования применяются методы неравновесной термодинамики. Математическая модель котла-утилизатора представлена системой уравнений с сосредоточенными параметрами. Для обоснования структуры модели применяются методы теории автоматического управления. Предложена технология проектирования полимодельных комплексов, в которых элементы и функции исследуемого объекта описываются с помощью различных классов моделей. Разработан полимодельный комплекс энергоблока с ПГУ, который обладает единой структурой и отличается формированием инвариантной и варьируемой частей, позволяющих моделировать работу энергоблока при различном составе оборудования. Разработана методика оценки меры адекватности полимодельных комплексов для ПГУ. Использование разработанного полимодельного комплекса позволяет в реальном времени рассчитывать показатели технической эффективности тепломеханического оборудования станции, с минимальными затратами времени проводить вычислительные эксперименты, направленные на обеспечение эффективности работы ГТУ и блоков ПГУ разной мощности при изменяющихся внешних климатических факторах. Достоверность результатов исследований подтверждается согласованностью результатов вычислительных экспериментов с данными промышленной эксплуатации.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Принципы выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в некомпенсированных кабельных сетях напряжением 6-10 кВ
стр.29-37
Шуин Владимир Александрович, Добрягина Ольга Александровна, Шадрикова Татьяна Юрьевна, Воробьева Екатерина Андреевна
В кабельных сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью и с заземлением нейтрали через высокоомный резистор для защиты от однофазных замыканий на землю наиболее широкое применение получили максимальные токовые защиты нулевой последовательности. Недостатками указанных защит являются низкая селективность и устойчивость их функционирования, обусловленная влиянием переходных процессов при дуговых замыканиях на землю, а также не всегда достаточная чувствительность к замыканиям через переходное сопротивление. В связи с этим актуальна разработка новых принципов выполнения токовых защит от замыканий на землю в кабельных сетях 6-10 кВ. При разработке принципов выполнения и алгоритмов адаптивной токовой защиты от замыканий на землю использованы результаты, полученные на основе исследований переходных процессов при замыканиях на землю на основе аналитической модели для двухчастотной схемы замещения кабельной сети 6-10 кВ, а также полные имитационные модели в системе Matlab, учитывающие основные особенности конфигурации и распределенный характер параметров кабельных линий сетей 6-10 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через высокоомный резистор. Предложен принцип выполнения адаптивной токовой защиты от замыканий на землю в кабельных сетях 6-10 кВ, работающих с изолированной нейтралью или с заземлением нейтрали через высокоомный резистор, основанный на использовании соотношений составляющих основной частоты и высших гармонических составляющих в диапазоне частот до 1,5-2 кГц тока нулевой последовательности и производной напряжения нулевой последовательности. Предложенный принцип выполнения токовой защиты от замыканий на землю в некомпенсированных кабельных сетях 6-10 кВ позволяет значительно расширить область ее возможного применения и обеспечить адаптивность алгоритма ее функционирования к влиянию основных переменных факторов - переходных процессов при дуговых замыканиях и переходного сопротивления в месте повреждения. Достоверность полученных результатов подтверждают результаты исследований эффективности функционирования адаптивной токовой защиты от замыканий на землю, проведенных на математических моделях в системе Matlab, имитирующих переходные и установившиеся режимы при устойчивых и дуговых замыканиях на землю в кабельных сетях 6-10 кВ с различными режимами заземления нейтрали и алгоритм функционирования предложенной адаптивной токовой защиты от данного вида повреждений.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Оценка возможности использования радиальной составляющей внешнего магнитного поля в целях диагностики асинхронных электродвигателей
стр.38-46
Страхов Александр Станиславович, Новоселов Евгений Михайлович, Скоробогатов Андрей Александрович, Савельев Виталий Андреевич
В настоящее время все большее внимание уделяется разработке методов контроля технического состояния узлов асинхронных электродвигателей на основе анализа их внешнего магнитного поля. Наибольшее развитие получили способы, связанные с регистрацией аксиального магнитного потока. Изучению радиальной составляющей индукции внешнего магнитного поля не уделяется должного внимания, несмотря на то что данный параметр является более доступным для регистрации. При этом исследования, как правило, проводятся в идеальных лабораторных условиях. Вопросы регистрации внешнего магнитного поля в условиях реальной эксплуатации мало изучены. Таким образом, оценка возможности использования радиальной составляющей внешнего магнитного поля асинхронных электродвигателей является актуальной задачей, решение которой может дать толчок к появлению новых методов технического диагностирования. Для проведения исследования сигналов радиальной составляющей внешнего магнитного поля асинхронного электродвигателя разработан экспериментальный стенд. Для регистрации радиальной составляющей внешнего магнитного поля использован цифровой контрольно-измерительный комплекс, состоящий из датчика Холла, двухканального АЦП и персонального компьютера. Исследования проведены в лабораторных условиях и в условиях реальной эксплуатации на двигателях 0,4 и 6 кВ. Обработка зарегистрированных сигналов произведена с помощью спектрального анализа. Экспериментально доказано, что в радиальной составляющей внешнего магнитного поля асинхронного электродвигателя присутствуют информативные гармоники (гармоники динамического эксцентриситета), характеризующие техническое состояние ротора машины. Взаимное влияние магнитных полей асинхронных двигателей крайне незначительно и им можно пренебречь. Техническая диагностика узлов асинхронных электродвигателей по гармоникам радиальной составляющей внешнего магнитного поля является перспективным направлением, так как, в отличие от существующих методов, не требует установки датчика внутри машины, доступа к токовым цепям и может производиться на асинхронных электродвигателях различных типов, размеров и классов напряжений.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Алгоритмическое обеспечение адаптивных систем управления с идентификацией
стр.47-56
Гайдук Анатолий Романович, Шадрина Валентина Вячеславовна
Большинство известных подходов к построению адаптивных систем управления ориентированы на случаи, когда порядок неопределенного объекта управления известен и не меняется c течением времени. Лишь параметры неопределенного объекта управления принимают в некоторые моменты новые значения и затем остаются постоянными в течение некоторого интервала времени. Однако на практике часто встречаются неопределенные объекты управления, порядок которых также изменяется при изменении параметров. Для управления такими объектами применяются адаптивные системы управления с идентификацией. В то же время известные методы идентификации также ориентированы в основном на случай известных порядков неопределенного объекта управления. Корме того, адаптивные системы управления с идентификацией нуждаются в аналитических методах синтеза систем управления. В связи с этим актуальной является разработка алгоритмического обеспечения адаптивных систем управления с идентификацией, которое включало бы аналитические методы идентификации, а также методы синтеза систем управления, ориентированные на реализацию современными производственными контроллерами. Для решения задачи применен аналитический метод идентификации, использующий марковские параметры дискретно-подобного объекта, соответствующего непрерывному неопределенному объекту управления, и метод аналитического синтеза систем с управлением по выходу и воздействиям. В качестве пробных воздействий при идентификации используются ступенчатые воздействия небольшой интенсивности. Разработано эффективное алгоритмическое обеспечение адаптивных систем с идентификацией, предназначенное для систем управления непрерывными неопределенными многоканальными техническими объектами с априори неизвестным порядком и параметрами. Предложенное алгоритмическое обеспечение позволяет осуществлять эффективное управление многоканальными неопределенными объектами управления с помощью производственных контроллеров. Полученные результаты могут применяться в энергетической, космической, авиационной промышленности, робототехнике и приборостроении.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Разработка вероятностно-статистической модели сушки частиц биотоплива в кипящем слое инертного носителя
стр.57-64
Митрофанов Андрей Васильевич, Шуина Елена Александровна, Камело Арнольд Фигерар, Шумыло Евгений Романович
Важной стадией приготовления твердого топлива является его сушка с использованием стадий псевдоожижения. Некоторые материалы, в том числе многие виды дисперсного биотоплива, невозможно перевести в псевдоожиженное состояние. Наиболее рациональным выходом из такой ситуации является псевдоожижение смеси биотоплива с инертным компонентом, однако существующие методики расчета процесса ориентированы на однокомпонентный слой. В связи с этим актуальной задачей является разработка модели с высокой прогнозирующей способностью для описания псевдоожижения бинарных смесей. Теория цепей Маркова используется в качестве математической основы моделирования. Переходные матрицы поставлены в соответствие с физическими параметрами потоков, участвующих в процессе сушки, что позволяет формировать эти матрицы в соответствии с текущим характеристиками объекта и делает предлагаемую модель нелинейной. Экспериментальная часть работы выполнена на двумерном реакторе кипящего слоя, позволяющем фиксировать изменение в процессе сушки распределений частиц по высоте аппарата. Состав тестируемой смеси - кубики моркови и стеклянные шарики в соотношении 1:1 по массе. На основе теории цепей Маркова разработана и верифицирована модель для описания тепломассообмена между потоком воздуха и стохастически движущейся в нем бинарной смеси частиц. Предложена вероятностно-статистической модель процесса сушки частиц биотоплива в кипящем слое инертного носителя. Выполнена проверка прогнозирующей способности модели путем сравнения расчетных и экспериментальных данных. На экспериментальном и теоретическом уровне используемые подходы позволили принять во внимание локальные характеристики процесса. Отклонение получаемого прогноза при описании локальных распределений частиц не превышало 5 % для плотной фазы слоя, что позволило точно (среднеквадратическое отклонение составило 0,168) описать кинетику сушки. Предложенная модель может быть рассмотрена как достоверная научная основа для операционного контроля и проектирования сушилок с кипящим слоем.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование нелинейной теплопроводности дискретными методами
стр.64-70
Бобков Сергей Петрович, Чернявская Анастасия Сергеевна
Адекватное описание явлений при передаче тепла является чрезвычайно важной задачей для энергетической отрасли как в теоретическом плане, так и с позиций практического использования тепловых процессов. Классический подход к моделированию передачи тепла в сплошной среде предполагает использование уравнений теплопроводности, в которых теплофизические характеристики материалов обычно являются константами. В ряде случаев это является грубым допущением, особенно при рассмотрении процессов горения твердых тел. Учет влияния температуры на характеристики материалов приводит к необходимости исследовать нелинейные уравнения, что вызывает значительные вычислительные сложности. В этой связи становится целесообразным использовать принципиально иные подходы к моделированию теплопроводности, одним из которых являются модели на основе систем клеточных автоматов. Использованы дискретные динамические модели в виде систем детерминированных клеточных автоматов. При этом сплошная среда рассматривается как совокупность взаимодействующих элементов, поведение которых полностью описывается локальными функциями. Рассмотрены примеры использования систем клеточных автоматов для моделирования нелинейных процессов переноса тепла с учетом наличия в материале объемных источников переменной мощности. Показаны преимущества дискретного подхода в сравнении с параболическими дифференциальными уравнениями в частных производных с нелинейными коэффициентами. Полученные данные дискретного моделирования хорошо согласуются с результатами использования классического подхода и не противоречат общепринятым в теории тепловых явлений взглядам.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
