Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Все статьи: 1579
Статья научная
В этой статье приводится теоретический расчёт поведения колебательного контура при силовом резонансе с учётом влияния нелинейных элементов цепи. Наличие нелинейных элементов в цепи колебательного контура непосредственно влияет на частотные характеристики, тем самым пренебрегая их особенностями появляются частотные и амплитудные флуктуации. Для анализа влияния коэффициента нелинейности элементов на частотные характеристики была написана программа в пакете прикладных программ MATLAB.
Бесплатно
Анализ влияния параметров ЛЭП 110 кВ на вероятность их отказов
Статья научная
Рассматривая оборудование системы электроснабжения, необходимо отметить, что наиболее часто перерывы в электроснабжении случаются из-за повреждений линий электропередачи. Для сетевых компаний важно своевременно диагностировать неисправности и восстанавливать электроснабжение, чтобы минимизировать возникающие потери. Поэтому заблаговременное определение вероятности отключений электроэнергии на основе параметров самих линий может помочь электросетевым компаниям гораздо эффективнее модернизировать и строить новые, менее подверженные отказам электрические сети. Цель исследования - анализ влияния параметров линий электропередачи напряжением 110 кВ на вероятность их отказов. Настоящее исследование заключается в подготовке данных по отключениям ЛЭП 110 кВ путем группирования, удаления ненужной информации, создания синтетических параметров и их обработки путем заполнения пропущенных значений и удалений дубликатов. Затем производился разведочный анализ данных, включающий в себя анализ статистических характеристик рассматриваемых параметров, выявление выбросов и аномалий и корреляционный анализ. Исследование производилось на языке программирования Python в среде разработки Jupyter Notebook, задействованы библиотеки Pandas, NumPy, Matplotlib, Seaborn, Phik. Данные для анализа были подготовлены с помощью методов группировки и слияния, удалены наименее значимые параметры, параметр «срок эксплуатации ЛЭП» стандартизирован, синтезирован целевой признак - «Факт отключения на ЛЭП». Итоговым результатом стала таблица, содержащая 10 параметров, включая целевой признак, и 395 строк. В ходе анализа категориальных параметров были выявлены дисбаланс классов целевого признака, влияние типа провода и транзитности линии на отказ ЛЭП 110 кВ. Анализ распределения значений количественных переменных подтвердил, что снижение вероятности отключений наблюдается с улучшением технического состояния ЛЭП, уменьшением длины линий, количества опор и снижением срока эксплуатации ЛЭП. Корреляционный анализ позволил установить отсутствие сильной корреляции с целевой переменной и наличие мультиколлинеарности между всеми параметрами, отображающими протяжённость ЛЭП и количество ЖБ опор.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены темпы роста электротранспортных средств с учетом развития электрохимических накопителей энергии. Определены основные механизмы старения литиевых аккумуляторов в условиях неравномерной нагрузки и с учетом реверсивного характера процессов энергообмена с короткими режимами подзаряда аккумуляторов при рекуперативном торможении. Для оценки старения литиевого аккумулятора за основу принят ездовой цикл WLTC, в соответствии с которым формировалась нагрузка на блок накопителей электромобиля. В качестве исследуемого образца принят Nissan Leaf, оснащенный различными по энергоемкости блоками накопителей (БН). Получены для одной аккумуляторной ячейки токовые диаграммы, приведены минимальные, средние и максимальные токи, а также длительности режимов тяги, торможения и остановки в различных режимах управления электроподвижного состава. Сделано предположение о росте энергоемкости БН в будущем периоде и определено ее влияние на нагрузку аккумуляторной батареи (АБ). На основе проведенной обработки данных выявлены основные изменения в протекающих в энергоустановке процессах, связанные с увеличением энергоемкости БН.
Бесплатно
Анализ влияния режимов работы канатных пил на эффективность добычи блоков природного камня
Статья научная
Приведены зависимости основных показателей процесса резания (производительность, расход энергии и алмазного инструмента) от режима работы канатной пилы при различной высоте добычного уступа. Разработана методика выбора рационального режима управления канатной пилой, учитывающая установленные зависимости производительности отделения монолита от массива и эксплуатационные затраты на его отделение в зависимости от высоты уступа. Для возможности выбора рационального режима управления канатной пилой предложен комплексный технико-экономический показатель, характеризуемый затратами, отнесенными к интенсивности отделения объемов камня от массива.
Бесплатно
Статья научная
Изучение торфа как источника энергии и вопросов экологической ответственности требует комплексного подхода. В исследовании рассматриваются плюсы и минусы использования торфа в энергетике, а также особенности его переработки для повышения эффективности. Торф становится важным ресурсом благодаря доступности, низкой стоимости и возможности применения на локальных теплоэлектроцентралях. В рамках данного исследования была разработана методология создания экспериментального стенда, которая позволит изучить процессы выделения летучих компонентов при последовательном нагреве торфа до температуры 1200 градусов Цельсия. Экспериментальные исследования, направлены на оценку выделения газообразных продуктов и других веществ при нагреве торфа до высоких температур, которые играют важную роль. В данной статье подробно описаны основные этапы проведения экспериментов и аргументирована важность использования экспериментальных методов для получения достоверных данных. В исследовании особое внимание уделяется вопросам безопасности при проведении экспериментов и разработке физической модели процесса выделения газов и паров при термическом разложении топлива. В работе проводится анализ влияния температурных параметров и продолжительности процесса на состав выделяемых газов и паров. Полученные результаты будут иметь большое значение для оценки потенциальных рисков и оптимизации технологических режимов, направленных на повышение эффективности торфа в качестве топлива. В работе также рассматривается автоматизация экспериментальной установки с использованием современных датчиков и измерительных приборов. Описаны функции датчиков по контролю параметров процесса (температуры, давления, влажности, концентрации газов), сбор данных, калибровка, валидация и обеспечение безопасности. Представлена структура автоматизированной системы из трёх уровней: полевого, управленческого и сбора данных, реализованных с помощью SimInTech и контроллера Siemens S7–1214 PN. Эта система позволяет настраивать параметры, контролировать их выполнение, фиксировать данные и повышать точность, безопасность и воспроизводимость экспериментов при разработке технологий получения горючих газов.
Бесплатно
Статья научная
Изучение торфа как источника энергии и вопросов экологической ответственности требует комплексного подхода. В исследовании рассматриваются плюсы и минусы использования торфа в энергетике, а также особенности его переработки для повышения эффективности. Торф становится важным ресурсом благодаря доступности, низкой стоимости и возможности применения на локальных теплоэлектроцентралях. В рамках данного исследования была разработана методология создания экспериментального стенда, которая позволит изучить процессы выделения летучих компонентов при последовательном нагреве торфа до температуры 1200 градусов Цельсия. Экспериментальные исследования, направлены на оценку выделения газообразных продуктов и других веществ при нагреве торфа до высоких температур, которые играют важную роль. В данной статье подробно описаны основные этапы проведения экспериментов и аргументирована важность использования экспериментальных методов для получения достоверных данных. В исследовании особое внимание уделяется вопросам безопасности при проведении экспериментов и разработке физической модели процесса выделения газов и паров при термическом разложении топлива. В работе проводится анализ влияния температурных параметров и продолжительности процесса на состав выделяемых газов и паров. Полученные результаты будут иметь большое значение для оценки потенциальных рисков и оптимизации технологических режимов, направленных на повышение эффективности торфа в качестве топлива. В работе также рассматривается автоматизация экспериментальной установки с использованием современных датчиков и измерительных приборов. Описаны функции датчиков по контролю параметров процесса (температуры, давления, влажности, концентрации газов), сбор данных, калибровка, валидация и обеспечение безопасности. Представлена структура автоматизированной системы из трёх уровней: полевого, управленческого и сбора данных, реализованных с помощью SimInTech и контроллера Siemens S7–1214 PN. Эта система позволяет настраивать параметры, контролировать их выполнение, фиксировать данные и повышать точность, безопасность и воспроизводимость экспериментов при разработке технологий получения горючих газов
Бесплатно
Статья научная
В данной статье произведен качественный и количественный анализ возможности применения различных децентрализованных энергосистем в условиях Республики Татарстан. Произведен расчет себестоимости вырабатываемой электрической энергии для таких установок, как газопоршневой агрегат, твердооксидный топливный элемент, ветрогенератор, дизельный генератор и солнечные фотоэлектрические панели. Выявлены преимущества и недостатки рассматриваемых энергетических установок.
Бесплатно
Анализ гидродинамического воздействия на призабойную зону нефтеносного пласта
Статья научная
Статья посвящена решению актуальной задачи по повышению эффективности гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта с целью увеличения притока нефти к скважине. Рассматривается процесс распространения гидравлического импульса в нефтяном коллекторе и условие, при котором воздействие гидравлических импульсов на призабойную зону пласта будет эффективным. При этом учитываются физические особенности нефтяного коллектора и технологические параметры работы гидродинамического пульсатора давления.
Бесплатно
Анализ гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта
Статья научная
Статья посвящена решению актуальной задачи по повышению эффективности гидродинамического воздействия на призабойную зону пласта с целью увеличения притока нефти к скважине. Рассмотрены процесс распространения гидравлического импульса в нефтяном коллекторе и условие, при котором воздействие гидравлических импульсов на призабойную зону пласта будет эффективным. При этом учитываются физические особенности нефтяного коллектора и технологические параметры работы гидродинамического пульсатора давления.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты численного исследования непрерывного совмещенного литья и прессования опытного алюминиевого сплава АК12 при различной производительности установки с горизонтальным карусельным кристаллизатором. Дана количественная оценка влияния темпа разогрева кристаллизатора на температурно-временные характеристики в период переходного теплового процесса. Определены теплотехнические зоны, характеризующиеся различной интенсивностью теплообмена между расплавом и стенками кристаллизатора. Показано, что увеличение производительности установки сокращает продолжительность переходного теплового процесса при пуске установки из холодного состояния до достижения ею стационарного теплового режима. Получена зависимость времени выхода установки на стационарный тепловой режим от скорости вращения колеса-кристаллизатора.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблемный вопрос исследования и обеспечения требуемого динамического напряженно-деформированного состояния волноводно-распределительных систем от воздействия вибрационных нагрузок на этапе вывода космических аппаратов связи на орбиту. Разработаны методы анализа динамического состояния применительно к любым конструктивным особенностям волноводно-распределительным систем космических аппаратов связи, реализованные в созданном программном обеспечении.
Бесплатно
Анализ и оценка риска условий труда машиниста паровых турбин
Статья научная
В статье проанализированы негативные факторы работы машиниста паровых турбин 5 разряда на примере Красноярской ТЭЦ. Отражены основные моменты, определяющие условия труда. По результатам специальной оценки выявлены классы (подклассы) условий труда машиниста паровых турбин. Сформулированы определения и порядок оценки профессионального риска с учетом травматизма в опасных зонах, на основании чего построено дерево событий наступления несчастных случаев. Предложен расчет оценки риска условий труда, где основным вредным фактором является воздействие шума на организм человека и вследствие этого потеря слуха.
Бесплатно
Статья научная
Представлен анализ и сравнительное исследование существующих моделей распространения радиосигнала, применяемых в технологии LoRa в контексте промышленного интернета вещей (IIoT). Рассматриваются основные факторы, влияющие на качество связи, включая параметры среды и характеристики оборудования. Проведён обзор эмпирических, детерминированных и стохастических моделей, таких как MED, ITU‑R, Two‑Ray, Close‑In, Floating Intercept и другие, с акцентом на их применимость в условиях промышленной эксплуатации. Особое внимание уделено ограничениям существующих моделей и необходимости их адаптации для повышения точности прогнозирования покрытия и надежности связи в LoRa‑сетях. Работа подчёркивает актуальность создания комплексных моделей, учитывающих физико‑географические и технические особенности среды для оптимизации сетей IIoT.
Бесплатно
Анализ изгиба алюминиевой полосы с высоким очагом деформации с помощью компьютерного моделирования
Статья научная
Построена имитационная модель горячей прокатки, учитывающая влияние таких факторов, как различие в коэффициенте трения на верхнем и нижнем рабочих валках, различный угол входа заготовки в очаг деформации и степень деформации на изгиб полосы в вертикальной плоскости. Численный эксперимент проводили моделированием методом конечных элементов в программном комплексе DEFORM 2D. Определены закономерности влияния вышеперечисленных факторов на процесс прокатки. Показано, что величина наклона полосы влияет на асимметрию больше, чем разница в условиях трения на нижнем и верхнем валке. Кроме того, установлено, что величина изгиба может быть значительно снижена за счёт увеличения степени деформации. Это вызвано тем, что рост степени деформации ведет к снижению асимметрии по очагу прокатки.
Бесплатно
Анализ качества электроэнергии в городских распределительных сетях 0,4 кВ
Статья научная
В статье рассмотрены результаты анализа качества электроэнергии в сетях крупных офисных и коммерческих потребителей. Проведенные исследования показали, что в данных сетях наблюдаются значительные искажения формы кривых токов, вызванные ростом нелинейных нагрузок. Во многих случаях уровень искажений превышает пределы, определяемые международными стандартами. Рассмотрено негативное влияние высших гармоник на сети электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Исследование и техническое решение посвящено конструкциям деформационных швов (ДШ) гребенчатого и модульно-гребенчатого типов, используемых в мостостроении, и направлено на обеспечение безопасности проезда велосипедного транспорта по ДШ, защиты от проникновения под ДШ снега, льда, мусора, гравия, щебня с проезжей части моста и повышение функциональности ДШ по восприятию поперечных смещений и поворотов в плане пролетных строений.
Бесплатно
Анализ конструкций электролизеров для производства водорода в промышленных и лабораторных условиях
Статья научная
Развитие водородной энергетики обусловливает необходимость совершенствования технологий электролиза воды и оптимизации конструктивных решений электролизеров с целью повышения энергетической эффективности и снижения эксплуатационных затрат. Целью работы являлся сравнительный анализ эксплуатационных характеристик без диафрагменного щелочного электролизера с монополярным включением электродов и протон обменного мембранного (PEM) электролизера с биполярной конфигурацией, с позиции их применимости для лабораторных исследований и потенциального масштабирования. Разработаны и исследованы две экспериментальные установки: щелочной электролизер на основе раствора KOH и PEM‑электролизер, обеспечивающий раздельное измерение объемов водорода и кислорода при варьировании силы тока и давления. Щелочная система продемонстрировала линейную зависимость выхода газов от тока, однако выявила ограниченную пригодность для получения чистого водорода вследствие смешивания продуктов и обратных реакций. В то же время PEM‑конструкция обеспечила чистоту H₂ свыше 99,9 %, соблюдение законов Фарадея и устойчивость параметров при повышенном давлении. Полученные результаты подтвердили определяющее влияние конструкции на эффективность электролиза: бездиафрагменный щелочной электролизер рационален преимущественно для исследовательских задач, тогда как биполярный PEМ‑электролизер демонстрирует промышленную перспективность и оптимальные характеристики для экологически безопасного и масштабируемого производства водорода при интеграции с возобновляемыми источниками энергии.
Бесплатно
Анализ методов дефектоскопии магистральных трубопроводов и перспективы их развития
Статья научная
В статье представлен аналитический обзор современных методов неразрушающего контроля (дефектоскопии) магистральных трубопроводов и объектов линейной инфраструктуры. Проведен сравнительный анализ традиционных и перспективных технологий диагностики с выделением их преимуществ, ограничений и областей применения. В качестве основного предмета исследования рассматривается инновационный радиолокационный метод дистанционной диагностики. Обосновывается его потенциал для оперативного мониторинга состояния протяженных участков трубопроводов. Предлагаемый подход позволит с высокой эффективностью выявлять сквозные дефекты и зоны коррозии. В заключении сформулированы выводы о перспективах внедрения радиолокационной технологии, а также о существующих проблемах и направлениях для дальнейших исследований в области дефектоскопии линейных сооружений.
Бесплатно
Статья научная
В работе для анализа надежности тяговой подстанции предлагается вероятностный метод с использованием треугольных нечетких чисел. С этим подходом оценка надежности схемы подстанции может быть выполнена с учетом изменений значения показателей надежности электрооборудования, определенных на основе теории нечетких множеств.
Бесплатно
Анализ напорной характеристики центробежных компрессорных рабочих колес
Статья научная
Проанализированы результаты испытания центробежной компрессорной ступени. Подтверждено, что в координатах «коэффициент теоретического напора - коэффициент расхода на выходе из колеса» характеристика линейная и не зависит от условного числа Маха. Характеристики этой ступени и проектные характеристики серии из 10 модельных ступеней с условным коэффициентом расхода в диапазоне 0,15-0,015 сопоставлены с расчетом невязкого потока и с расчетом по программе NUMECA двумя способами. Рассчитанные напорные характеристики существенно отличаются. Исследования, направленные на повышение надежности CFD-расчетов, следует продолжить.
Бесплатно
