Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 738
Статья научная
Статья посвящена решению задачи надежного энергоснабжения автономных потребителей с наименьшими экономическими затратами на производство электрической энергии за период эксплуатации объекта. В данной работе особое внимание уделяется комплексным энергосистемам, которые могут включать в себя различные виды источников энергии, в том числе на основе ВИЭ, и являются в большинстве случаев экономически эффективнее в сравнении с системами, содержащими только топливные генераторы, либо со строительством электрических сетей на большие расстояния. Представлена структурная схема комплексной энергосистемы, которая включает в себя аккумуляторные батареи, фотоэлектрические преобразователи, ветроэнергетические установки, напорную малую гидроэлектростанцию, свободнопоточные МГЭС, инверторы, топливные генераторы и электрическую сеть. Приведено описание математической модели для подбора оптимального состава основного и вспомогательного оборудования на базе ВИЭ с учетом технических и экономических параметров установок, на основе реальных природно-климатических данных выбранного региона. Рассмотрены функциональные возможности программы VizProRES 2019.
Бесплатно
Решение задачи расчета реактивности ядерного реактора с учетом ее некорректности
Статья научная
Предлагается метод обработки результатов измерений плотности нейтронов, позволяющей на каждом шаге определить реактивность реактора с точностью, согласованной с погрешность измерений.
Бесплатно
Решение задачи структурной идентификации математической модели отопительной установки
Статья научная
Рассматриваются варианты структуры математической модели отопительного прибора. Оценено качественное и количественное различие моделей. Отмечены специфические особенности моделей, позволяющие улучшить управление процессами системы теплоснабжения.
Бесплатно
Связь входных параметров цепей со спектром матриц однородного базиса
Статья научная
Спектр собственных чисел матриц состояния цепей в однородном базисе может служить основой для оптимизации параметров подключения одной сложной цепи к другой. Наличие современных стандартных компьютерных программ расчёта собственных векторов и чисел делает предлагаемые простые теоремы наиболее производительной основой для расчёта параметров оптимальной передачи мощностей.
Бесплатно
Связь состава продуктов сгорания с аэро-термохимическими процессами в топке
Краткое сообщение
Рассматриваются положения, позволяющие формализовать систему воздействий на процесс сжигания топлива по анализу продуктов сгорания и повысить эффективность использования топлива в тепловых агрегатах.
Бесплатно
Сжигание различного по теплофизическим характеристикам твердого топлива в низкотемпературном факеле
Статья научная
Рассмотрены актуальные вопросы управления тепловой структурой и газодинамикой факела котлов с фронтальным расположением горелок, оснащенных многофункциональными горелками при изменении вида поставляемого для сжигания топлива. Выбор рабочих характеристик топливоподачи и пылеприготовления при подаче на котел нового вида топлива осуществляется по предварительной расчетной оценке степени выгорания и нормативным параметрам факела с последующим опытным сжиганием, наладкой и режимными испытаниями котла.
Бесплатно
Синтез и исследование работы позиционной системы с линейным актуатором
Статья научная
Рассмотрена позиционная система с линейным соленоидным актуатором и модальным управлением. Для придания системе инвариантных свойств в переходных режимах работы при неопределенности параметров силовой схемы и нагрузки с помощью программного расширения Control System Toolbox пакета MATLAB осуществлен синтез коэффициентов модального регулятора при различных видах характеристических полиномов замкнутой системы. Оценка показателей качества динамических характеристик полученной системы с различными коэффициентами модального регулятора выполнена путем математического моделирования режимов работы исследуемого электропривода в приложении Simulink. Полученные структура и методика синтеза системы управления с линейным соленоидным актуатором обеспечивают апериодический характер переходного процесса передвижения рабочего механизма. Это дает возможность осуществлять малые перемещения различных объектов при неопределенности параметров силовых схем и нагрузки с высоким быстродействием и минимальной статической ошибкой.
Бесплатно
Синтез логических моделей организации безопасного выполнения работ в электроустановках
Статья научная
Рассмотрены логические модели и алгоритмы безопасного ведения работ в электроустановках, обеспечивающие снижение риска неправильных действий и решений персонала.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена синтезу повышающего преобразователя для имитатора, предназначенного для формирования нагрузок систем электроснабжения автономных объектов на основании математического описания преобразователя в виде системы дифференциальных уравнений. Выведены уравнения, позволяющие построить модель повышающего преобразователя, совмещающую силовую часть и систему управления и предназначенную для описания электромагнитных и информационных процессов в устройстве и применения в составе системы управления в качестве цифрового модуля. Модель преобразователя реализована в среде MATLAB Simulink в виде структурной схемы и может быть использована как непрерывная усреднённая, так и дискретная в зависимости от подаваемого на её вход управляющего сигнала - непрерывного или импульсного периодического с определённым значением скважности импульсов. Непрерывная усреднённая модель применяется для цифрового синтеза преобразователя, а дискретная - для проверки и испытаний повышающего преобразователя имитатора нагрузки. На основании построенной структурной схемы выведена передаточная функция преобразователя по его входному току с переменными параметрами, зависящими от скважности. Разработанный повышающий преобразователь обеспечивает ток нагрузки до 360 А с коэффициентом пульсаций входного тока, не превышающим 0,6 %. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов в области силовой электроники, систем электроснабжения автономных объектов и систем управления.
Бесплатно
Синтез систем регулирования непрерывных станов с многовалковыми калибрами
Статья научная
Рассмотрены вопросы синтеза систем регулирования непрерывных станов с многовалковыми калибрами, построенных по принципу подчиненного регулирования параметров
Бесплатно
Синтез системы управления электроприводом с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения
Статья научная
Рассматриваются методы частотного синтеза систем управления синхронной реактивной машиной независимого возбуждения.
Бесплатно
Статья научная
Приведено описание принципов построения интегрирующих устройств синхронизации вентильных преобразователей на основе интегрирующего развертывающего преобразователя. Показаны статические и динамические характеристики интегрирующих устройств синхронизации.
Бесплатно
Статья научная
Сформулированы технологические требования к системе управления скоростными режимами при прокатке полос толщиной менее 2 мм. Рассмотрена система управления, обеспечивающая автоматическое пропорциональное регулирование скоростей клетей чистовой группы при управляющих и возмущающих воздействиях. Предложена система регулирования размера петли. Системы реализованы в виде цифровых алгоритмов в контроллерах АСУТП чистовой группы стана 2500 ОАО «ММК». В результате экспериментальных исследований доказано, что их внедрение обеспечивает повышение точности регулирования натяжения и толщины полосы.
Бесплатно
Статья научная
Разработана система автоматической синхронной подачи резервного питания для систем электроснабжения с синхронными и асинхронными электродвигателями в случае потери питания от основного источника. В предложенном способе выполняется постоянный контроль мгновенных значений напряжений основного и резервного источников питания и определение величины угла между ними. Определение момента подачи команды на включение выключателя резервного источника питания выполняется по результатам аппроксимации зависимости величины угла между напряжениями основного и резервного источников питания от времени. Представленный алгоритм может быть использован в устройствах микропроцессорного быстродействующего автоматического включения резерва для обеспечения допустимых уровней токов статоров и электромагнитных моментов электродвигателей в режимах самозапуска и сохранения сложного непрерывного технологического процесса на промышленных предприятиях. Эффективность разработанной системы автоматической синхронной подачи резервного питания подтверждена с помощью методов математического моделирования и лабораторных испытаний на экспериментальном стенде.
Бесплатно
Система контроля заряда электрической энергии аккумулятора в солнечной опреснительной установке
Статья научная
Рассматриваются различные режимы работы разработанной солнечной опреснительной установки. Проанализированы различные факторы, влияющие на производительность установки, сделаны выводы и рекомендации, направленные на увеличение производительности солнечных опреснительных установок, предназначенных для работы в регионах с невысокой солнечной активностью. Рассчитана потребляемая электрическая энергия разработанной установки и приведены расчеты солнечной батареи. Разработана система контроля заряда энергии электрического аккумулятора, позволяющая использовать электрический нагреватель в составе солнечной опреснительной установки в качестве дополнительного нагревательного элемента, установленного в секции для опреснения. Алгоритм и уставки микроконтроллера направлены на снижение потребления электрической энергии, что позволяет снизить общую площадь солнечных батарей и устанавливать их на поверхности секции опреснителя. Приведены результаты производительности солнечной опреснительной установки с использованием разработанной системы контроля заряда электрической энергии и без системы контроля.
Бесплатно
Система светодиодного освещения в смешанных сетях постоянного и переменного тока
Статья научная
В статье рассмотрена работа системы светодиодного освещения с параллельным питанием от фотоэлектрических модулей и электросети. Представлена схема разработанной системы светодиодного освещения, на основе которой был собран рабочий образец системы светодиодного освещения с одним светильником мощностью 36 Вт. Проведены экспериментальные исследования представленной системы светодиодного освещения с применением разработанной системы мониторинга. Часть полученных экспериментальных данных представлена в данной работе. Рабочий образец на практике продемонстрировал эффективность и надежность работы предложенной схемы. Показан рабочий альтернативный вариант эффективного подключения фотоэлектрических модулей к нагрузке с применением недорогих распространенных преобразователей.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются проблемы, связанные с повышением качества электроэнергии и обеспечением нормальной работы промышленных систем электроснабжения при нестабильности напряжения питающей сети и колебаниях тока нагрузки. Для устранения этих проблем в работе предлагается новый тип управляемого регулятора напряжения взамен известных механических регуляторов напряжения типа РПН и ПБВ. Приводятся результаты исследования качества электроэнергии и эффективности работы систем электро-снабжения при стационарных и динамических процессах. Приводятся интегральные характеристики для систем электроснабжения с известным и новым управляемым регуляторами напряжения. Исследование проводилось в среде MATLAB на модели цехового трансформатора предприятия с существующим и предлагаемым управляе-мым регулятором напряжения мощностью 1000 кВ•А и напряжением 6/0,4 кВ. Полученные результаты числен-ных экспериментов при нестабильности напряжения питающей сети и колебаниях тока нагрузки подтверждают, что предлагаемый управляемый регулятор напряжения обладает способностью сохранить высокое значение качества электроэнергии и эффективность работы систем электроснабжения, а также сохранить их нормальный режим работы и продлить срок службы электрооборудования систем электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
Предложена схема автоматической системы управления тяговым двигателем роботизированного подвижного модуля при использовании емкостного накопителя энергии. Приведен пример математического моделирования работы тягового двигателя с предлагаемой системой на различных режимах движения роботизированного подвижного модуля.
Бесплатно
Система электропривода стана прокатки труб ПАО «ЧТПЗ»
Статья научная
Актуальностью представленной работы является увеличение быстродействия в работе стана холодной прокатки труб для возможного увеличения технико-экономических показателей. В качестве опытной установки принято решение взять стан ХПТ-450 (ПАО «Челябинский трубопрокатный завод»), быстродействие которого было увеличено до 30 % путем внедрения энергоэффектвного оборудования. Проведенный анализ цикловой автоматики показал, что время работы электропривода составляет около 30 %, что позволяет дать оценку технико-экономическим показателям. Ввиду этого было принято решение исключить из механической силовой цепи угловой редуктор, что в свою очередь упрощает механическую часть системы. Однако уменьшение передаточного числа редуктора приводит к увеличению динамической нагрузки на вал электродвигателя. Проведен анализ работы технологического процесса с помощью методики синтеза силовой части электропривода. Метод включает в себя несколько этапом анализа: определение траектории движения, параметров электрооборудования, выбор структуры, а также параметров корректирующих связей. Данный метод позволяет дать полную оценку работе электропривода. В результате определены корректирующие данные контуров управления скорости, положения и момента. В заключение был проведен технико-экономический анализ от внедрения представленной методики. Результаты показали положительный эффект не только в увеличении быстродействия работы на 80 %, но и в росте экономического эффекта в позитивном направлении.
Бесплатно
Системно структурированная адаптация теплопередачи в котлах
Статья научная
Представлена модель процессов теплообмена и горения в котельных агрегатах, разработанная методами системного анализа и адаптированная к пятиступенчатой схеме процессов. Для каждой из ступеней (локальных систем) сформулированы условия разделения всех факторов и параметров на входные, выходные и факторы управления, определены связи и границы между локальными системами. В качестве модельной схемы компоновки конструктивных элементов котельных агрегатов рассмотрена наиболее распространенная П-образная схема, которая легко преобразуется в другие схемы. Многообразие систем подготовки и подачи компонентов горения топлива унифицируется по выходным параметрам, которые являются входными параметрами для зоны интенсивного горения. Распределение температуры по зоне интенсивного горения топлива и основному объему топки реализовано на основе применения представлений теории вероятности к потоку топливо-воздушной смеси. Решенная задача является этапом при режимной и конструктивной оптимизации котельных агрегатов в стационарных условиях, в основном промышленных ТЭС средних параметров, но может быть распространена на котельные агрегаты других типов и параметров.
Бесплатно
