+
Разработка конструкции печи для утилизации твердых коммунальных отходов и исследование режимов ее работы
стр.5-13
Колибаба Ольга Борисовна, Долинин Денис Александрович, Габитов Рамиль Наилевич, Чижикова Мария Михайловна, Бушуев Евгений Николаевич
Перспективным экологически безопасным термическим методом переработки твердых коммунальных отходов является пиролиз. Пиролиз позволяет получить комбинацию твердых, жидких и газообразных продуктов в различных пропорциях за счет изменения рабочих параметров процесса. Термическая переработка твердых коммунальных отходов осуществляется в специальных печах - термических реакторах. В настоящее время процессы пиролизной технологии Purox, Torrax Noell и др. реализованы на практике в различных конструкциях термических реакторов, имеющих свои достоинства и недостатки. К конструкции печи предъявляется ряд требований, таких как высокая производительность, экономичность в работе, обеспечение заданных технологических условий процесса и др. Проектируемая печь должна отвечать современным требованиям науки и техники в области теории тепломассообмена, гидродинамики и технической эстетики. Исследования проведены с использованием методов физического и математического моделирования, программной системы конечно-элементного анализа ANSYS. По результатам физических и численных исследований получены значения КПД пиролизной печи при нагреве в ней твердых коммунальных отходов со скоростями 5, 10 и 15 С/мин, на основании которых выбран рациональный режим работы установки, характеризующийся скоростью нагрева 10 С/мин. Применение пиролизной технологии утилизации твердых коммунальных отходов позволит сократить выбросы СО на 17 % по сравнению с традиционным сжиганием. Предложенная конструкция пиролизной печи для утилизации предварительно подготовленных отходов способствует повышению энергетической эффективности процесса.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Методика оценки влияния эксплуатационных параметров на работу турбопитательного насоса
стр.14-23
Горбунов Владимир Александрович, Теплякова Светлана Сергеевна, Лоншаков Никита Андреевич, Андрианов Сергей Геннадьевич, Мечтаева Мария Николаевна, Минеев Павел Алексеевич, Бушуев Евгений Николаевич
Турбопитательные насосы являются одними из основных потребителей тепловой энергии на собственные нужды ТЭС и АЭС. В настоящее время большое внимание уделяется повышению эффективности эксплуатации турбопитательных насосов. Для этого необходимо провести оценку влияния их эксплуатационных параметров, которая связана с обработкой большого массива данных. Решением этой проблемы является разработка методики, которая позволяет выполнить количественную и качественную оценку эксплуатационных параметров турбопитательных насосов. В качестве исходных данных использованы 20 термодинамических и гидравлических параметров, регистрируемых во время промышленной эксплуатации оборудования турбопитательных насосов, и уравнения тепловых балансов для нахождения основных показателей эффективности работы турбопитательных насосов. Для обработки данных использован комплекс многомерных статистических методов - кластерный и факторный анализ в программном пакете Statistica. Разработана методика оценки влияния параметров на эффективность работы турбопитательных насосов. Методом кластерного анализа выполнена диагностика и получена классификация исследуемых параметров. Методом факторного анализа выделен ряд параметров: расход питательной воды в трубопроводе за турбопитательным насосом; перепад давления воды на турбопитательном насосе; расход конденсата в трубопроводе за конденсатными насосами; перепад давления циркуляционной воды до и после конденсатора турбопитательного насоса; температура конденсата приводной турбины. Анализ результатов показал, что выявленные параметры являются основными составляющими полезной мощности турбопитательного насоса и критериев эффективности его работы. Предложенная методика позволяет провести количественную и качественную оценку эксплуатационных параметров турбопитательных насосов, решить задачу обработки больших массивов информации, снизить время и трудоемкость расчетов. Полученные на основе разработанной методики результаты могут применяться для построения статистической модели с использованием нейросетевых технологий. Данная методика может быть выбрана для оценки работы технологических систем и подсистем на ТЭС и АЭС.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Энергосбережение в производстве аммофоса на основе эффективного использования тепловых ВЭР-технологий
стр.24-34
Шелгинский Александр Яковлевич, Звончевский Александр Геннадьевич, Колибаба Ольга Борисовна
Потребность в росте производственных мощностей ключевых отраслей экономики России возникает на фоне последствий covid-режима и обосновывается кризисами социального, экономического и продовольственного характера. Гарантии продовольственной безопасности обеспечиваются за счет стабильности и развития национальных мощностей агропромышленного комплекса. В связи с этим на законодательном уровне разработана стратегия развития химических комплексов, а также сформирован план по развитию производств минеральной продукции в сфере агропромышленного комплекса, в рамках которого отмечается необходимость применения наилучших технологий при модернизации и возведении новых мощностей, обеспечивающих эффективное использование топливно-энергетических ресурсов, а также необходимость разработки научно-технических решений на базе энергосберегающих технологий. Комплекс глобальных проблем и существующих задач в сфере развивающегося агропромышленного комплекса определяют актуальность предложенного исследования, целью которого является разработка энергосберегающих мероприятий в производстве аммофоса. В качестве объекта исследования выступает промышленный цех по изготовлению сложных минеральных удобрений (аммофоса). Анализируется технология производства, определяются источники нерационального использования энергии, а также исследуются тепловые процессы технологии на предмет оценки термодинамической эффективности. Для оценки эффективности разработанного мероприятия использованы методы термодинамического, экономического и экологического анализа. Предложены перспективные направления по совершенствованию технологических процессов, а также разработано энергосберегающее решение на основе утилизации побочной теплоты химических реакций. Разработана энергосберегающая когенерационная система, которая позволяет вырабатывать тепловую и электрическую энергию. Дана характеристика данного решения, а также рассмотрена возможность использования полученных видов энергии в производстве. На основе методов оценки эффективности, показана перспективность внедрения разработанного решения в производство, а также отмечена возможность масштабирования данного технологического решения на подобные промышленные объекты. Дана количественная оценка показателя экологической эффективности (снижение годового объема СО) при внедрении такой разработки в производство. Внедрение разработанного энергосберегающего мероприятия в дальнейшем позволит совершенствовать, модернизировать и возводить новые производства, которые будут иметь иные показатели эффективности как по энергетической, так и по экологической составляющей. Использование применяемых технологий в разработанном решении в подобных производствах может существенно улучшить показатели экономической эффективности не только конкретного объекта, но и всего агропромышленного комплекса.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Система мониторинга параметров распределительной сети с корректирующим управлением на основе нейронной сети
стр.35-45
Манин Алексей Васильевич, Вайнер Дмитрий Борисович, Кулешов Анатолий Иванович
Управление компенсирующими устройствами осуществляется, как правило, в структуре системы автоматического регулирования с датчиками параметров сети и системой управления, включенными в конкретный узел электрической сети. Однако при этом общее состояние электрической сети по перетокам реактивной мощности не учитывается. В настоящее время наибольшее распространение получили быстродействующие статические компенсаторы реактивной мощности, построенные по принципу косвенной системы компенсации, обладающей рядом недостатков. В связи с этим в целях оптимизации перетоков реактивной мощности и поддержания заданных значений напряжений в узлах сети при резкопеременном характере потребления реактивной мощности необходимо стабилизировать требуемые параметры сети и минимизировать потери электрической энергии от протекания реактивной мощности. В целях повышения энергоэффективности корректирующих устройств в структуре мониторинга предлагается применять статические компенсаторы реактивной мощности на базе магнитовентильных элементов. В целях формирования управляющих воздействий для прогнозирования мощностей потребителей в структуру мониторинга вводится модуль искусственной нейронной сети, обученной на основе модели электросети, описанной методом объединенных матриц и позволяющей вводить поправки на формирование управляющих сигналов на корректирующие устройства главным процессором. Предлагается формировать управляющие сигналы на корректирующие устройства посредством обработки информации, полученной с удаленных датчиков напряжения и тока распределительной сети. Предложена структура мониторинга распределительной сети, позволяющая стабилизировать требуемые параметры сети у потребителей, минимизировать потери электрической энергии от протекания реактивной мощности. Блок нейронных сетей позволяет минимизировать развитие экстремальных и аварийных ситуаций. Применение варианта статических компенсаторов реактивной мощности на базе магнитовентильных элементов дополнительно повышает энергоэффективность системы мониторинга распределительной сети. Применение в системе мониторинга распределительной сети матричного анализа параметров сети для формирования управляющих сигналов на корректирующие устройства позволяет оптимизировать сети и минимизировать потери на реактивную мощность в целях выбора и установки устройств компенсации реактивной мощности и управления ими. Использование в качестве корректирующего устройства СКРМ на базе магнитовентильных элементов дополнительно повышает эффективность компенсации реактивной мощности в сетях с резкопеременными потребителями.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Имитационная модель силового трехфазного трансформатора бронестержневой конструкции с витым магнитопроводом
стр.46-52
Тихонов Андрей Ильич, Каржевин Андрей Александрович, Голубев Александр Николаевич, Стулов Алексей Вадимович, Казаков Юрий Борисович
Одно из направлений цифровизации промышленности связано с понятием цифровых двойников, позволяющих имитировать работу реальных устройств в различных режимах. В настоящее время в среде MatLab Simulink SimPowerSystem разработаны имитационные модели трехфазного трансформатора стержневой конструкции, которые могут служить основой для создания цифрового двойника реального устройства. Проблема состоит в поиске наиболее универсального метода математического описания трансформатора произвольной конструкции, на основании которого можно создать его имитационную модель. Целью настоящего исследования является разработка имитационной модели трехфазного трансформатора бронестержневой конструкции с витым магнитопроводом и исследование данной модели при работе трансформатора в установившихся и переходных режимах. Использованы методы моделирования электрических цепей, построенных на основе теории обыкновенных дифференциальных уравнений, метод имитационного моделирования с использованием пакета MatLab Simulink SimPowerSystem. Оценены особенности конструкции трансформатора с броневым магнитопроводом и основные допущения при создании его имитационной модели. Построена система нелинейных уравнений для нахождения потоков и магнитодвижущей силы, создаваемых обмотками устройства. Разработана имитационная модель трехфазного трансформатора бронестержневой конструкции с витым магнитопроводом на основе полученных уравнений с использованием блока Algebraic Constraint с функцией алгебраического решателя Solver в MatLab Simulink SimPowerSystem. Приведены результаты моделирования динамических процессов в трансформаторе в различных режимах его работы. Результаты работы могут быть использованы при проектировании силовых трансформаторов в проектных организациях и в условиях производства. Также возможно использование разработанных моделей при эксплуатации силовых трансформаторов для анализа статических и динамических режимов работы участков электрических сетей.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Разработка программного обеспечения электропривода для группового управления в электромеханической системе
стр.53-63
Полющенков Игорь Сергеевич, Лебедев Сергей Константинович
Для функционирования многокоординатных электромеханических систем требуется согласованное во времени и пространстве управление электроприводами по каждой из осей (групповое управление). Для этого предназначены различные вычислительные средства и математические алгоритмы, положенные в основу программного обеспечения микропроцессорных систем управления. При этом осуществлению управляющих алгоритмов препятствуют ограничения вычислительных ресурсов аппаратных средств систем управления, в том числе ограничения средств передачи информации. Учету и устранению таких ограничений, а значит, улучшению функционирования многокоординатных электромеханических систем способствует совершенствование управляющих алгоритмов и рациональное распределение вычислительных ресурсов систем управления электроприводов, что и является целью настоящего исследования. Приведены материалы по разработке программного обеспечения для группового управления несколькими электроприводами в составе электромеханической системы, осуществляющими согласованное движение по ее осям во времени и пространстве. Для синхронизации управления ими применены следующие технические решения: описание траекторий контроллером верхнего уровня в виде последовательности опорных точек; буферизация их координат при получении электроприводами и последующая их интерполяция. Рациональное распределение ресурсов между контроллером верхнего уровня и локальными системами электроприводов осуществлено с учетом интенсивности обмена данными между ними по сетевому интерфейсу. Для описания исходной траектории в пределах допустимой ошибки при вычислении опорных точек контроллером верхнего уровня применено приближение траекторий отрезками прямых на интервалах времени переменной продолжительности. Предложен алгоритм синхронизации системного времени электроприводов и контроллера верхнего уровня, позволяющий синхронизировать интерполирование траекторий. Для осуществления этого алгоритма и передачи координат опорных точек электроприводам в их системах управления описаны специальные команды, имеющие различные уровни приоритета в зависимости от необходимой оперативности их выполнения. В соответствии с этим алгоритмом разработано программное обеспечение как элемент микропроцессорной системы управления электропривода. Применение различных технических средств и вычислительных алгоритмов, позволяющих распределить вычислительные ресурсы системы управления и рационально использовать их, способствует повышению эффективности, в частности согласованности и своевременности, управления электроприводами в составе многокоординатных электромеханических систем. Подтверждена эффективность подхода к групповому управлению электроприводами с применением буферизации координат опорных точек и последующей интерполяцией траекторий в зависимости от системного времени каждого из электроприводов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
Моделирование трехобмоточного силового трансформатора в Matlab Simulink
стр.64-72
Затонский Андрей Владимирович, Долгополов Игорь Сергеевич, Тихонов Андрей Ильич
Анализ энергоэффективности электрических сетей 110 кВ затруднен отсутствием возможности проведения экспериментов на действующем оборудовании, а именно на силовых трансформаторах. Существующие методики математического расчета электрических сетей не дают широкой возможности исследования режимов работы сетей 110 кВ. Вычислительные эксперименты в целях анализа энергоэффективности работы оборудования снижают риски повреждения оборудования и травмирования обслуживающего персонала, а также позволяют исследовать необходимые режимы работы электрической сети 110 кВ, включая силовые трансформаторы. Модель трансформатора разработана в виртуальной лаборатории Matlab с помощью библиотеки Simpowersystem. Приведены паспортные данные трансформатора типа ТДТН-25000/110-У1. Исследовано применение схемы звезды вместо Т-образной схемы замещения в трехобмоточном трансформаторе. Разработаны виртуальные модели для проведения экспериментов короткого замыкания и холостого хода. Выполнен расчет кривой намагничивания сердечника трансформатора. С использованием предложенной виртуальной модели трансформатора типа ТДТН-25000/110-У1 исследованы процессы короткого замыкания и холостого хода. Показано соответствие результатов моделирования паспортным данным реального трансформатора. Получены осциллограммы броска тока намагничивания, также соответствующие реальным. Погрешность выполнения модели по сравнению с паспортными данными реального трансформатора не превышает 5 %. Модель рекомендуется использовать для анализа энергоэффективности электрических сетей 110 кВ. Перспективой исследования для данной модели силового трансформатора является добавление в модель условий работы регулятора напряжения под нагрузкой.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
