Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 771
Статья научная
В статье проводится технико-экономический анализ применения энергокомплекса, базирующегося на «новом трансформаторе теплоты», для нужд теплоснабжения и сравнение основных показателей с конкурирующими технологиями - парокомпрессионным и абсорбционным тепловым насосом, газовым котлом. Энергокомплекс рассматривается как установка для теплоснабжения, работающая с использованием возобновляемых источников энергии и состоящая из нового трансформатора, который в одном рабочем контуре имеет систему концентраторов теплоты, включая компрессор механический и «тепловой» (совокупность абсорбер-генератор пара), что, в отличие от существующих трансформаторов теплоты, позволяет более полно использовать для своей работы различные виды энергии, как по отдельности, так и комплексно, а также регулировать параметры трансформации теплоты под конкретные условия применения. Комбинирование различных технологий позволяет повысить эффективность использования первичной энергии. Оценка энергетической эффективности выполнена для тепловой мощности 30 кВт. Технико-экономический анализ показал, что применение энергокомплекса позволяет существенно сократить расход органического топлива (природного газа) по сравнению с конкурирующими технологиями и снизить срок окупаемости энергокомплекса по сравнению с конкурентами. В частности, результаты расчетов показывают, что расход топлива энергокомплекса (принимался природный газ) в 1,5 раза ниже, чем у АБТН, в 2,5 раза ниже, чем у газового котла (ГК) и в 3,3 раза ниже, чем у ПКТН. Снижение эксплуатационных расходов позволяет сократить срок окупаемости предлагаемого решения по сравнению с ПКТН на 1,2 года, с АБТН - на 5,2 года, с ГК - на 9,6 года. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности разработки энергокомплекса в качестве теплогенерирующего устройства и его конкурентоспособности.
Бесплатно
Статья научная
В статье решается актуальная задача диагностики состояния электрооборудования буровой установки с целью уменьшения материальных, временных и трудовых затрат на обслуживание электроприводов БУ. Актуальность исследования подтверждается данными аналитического ресурса SciVal и обзором литературы в области технической диагностики. Для создания автоматической системы обнаружения неисправности предложено объединить математические модели объектов диагностирования логического типа с возможностями микропроцессорных средств. На примере БУ Уралмаш 6500/450 БМЧ разработаны функциональные схемы электрооборудования и логическая модель АЭП БЛ как объекта диагностирования, рассчитаны цены проверок элементов модели и составлена таблица функций неисправности. Алгоритм определения места дефекта на языке контроллера предложено строить по разработанному авторами графу поиска неисправности время-вероятностным методом. Для наглядного представления решения в статье приведен оригинальный способ диагностики неисправности отдельных элементов БУ на примере индуктивного датчика, заключающийся в введении дополнительных обратных связей и реализации алгоритма автоматического обнаружения дефекта на высокоуровневом языке программирования.
Бесплатно
Статья научная
Приведено новое схемное решение компенсированной преобразовательной подстанции для электроснабжения буровых установок нефтегазодобывающего комплекса. В пакете MATLAB 7.5 разработана модель и осуществлено моделирование электромагнитных процессов в системе электроснабжения разночас-тотных потребителей переменного тока. Описаны основные дизайнерские решения, принятые при разработке подстанции.
Бесплатно
Техническое обслуживание электрических сетей: обзор
Статья обзорная
Статья освещает вопросы, возникающие при организации технического обслуживания (ТО) и ремонта электрических сетей. В качестве основных видов ТО выделены корректирующее, плановое, основанное на оценке технического состояния, ориентированное на надежность и риск-ориентированное. Для каждой из стратегий (концепций) ТО выделены отличительные черты, достоинства и недостатки, определены факторы, обосновывающие целесообразность применения того или иного вида технического обслуживания при организации эксплуатации электрооборудования. Отмечены перспективы развития и противоречия, связанные с использованием той или иной концепции ТО. Рассмотрены некоторые модели оптимизации системы технического обслуживания и ремонта, учитывающие экономические, технические, технологические и другие факторы. Анализ исследований в области ТО и ремонта подтверждает необходимость моделирования процессов эксплуатации электрических сетей с целью их реализации в интеллектуальных цифровых инструментах. Обширность разработанных моделей доказывает тезис об отсутствии универсальной стратегии ТО и ремонта.
Бесплатно
Технологическое решение проблемы регулирования напряжения в распределенной энергетике
Статья научная
Развитие распределенной генерации - общемировая тенденция. В распределенной энергетике потребители переходят в статус «активных» участников процесса производства электроэнергии и регулирования режима сети для достижения собственных целей. Это требует разработки и внедрения технологий, позволяющих сбалансировать интересы всех участников процесса. Данное исследование представляет решение задачи регулирования напряжения в распределительных электрических сетях при противоречивости интересов между потребителями электроэнергии и сетевыми компаниями. Предлагается система децентрализованного регулирования напряжения мультиагентного типа, обеспечивающая компромиссное напряжение в электрических сетях за счет использования каждым регулятором единых правил поведения с обязательным контролем режима прилегающего района сети, и реализованная в специальном устройстве управления спросом на электроэнергию - DSM (demand side management). Экспериментальные исследования проведены на примере распределительной сети с малой генерацией Сургутской энергосистемы. Моделирование осуществлено с помощью созданной программы по критерию минимума потерь активной мощности в прилегающих районах сети. Сравнение методов регулирования напряжения осуществлялось по результатам моделирования характерных режимов электрической сети с учетом разных методов регулирования напряжения при заданных графиках нагрузки. Оптимальный режим напряжения, найденный с помощью разработанной программы, близок к результату глобальной оптимизации. При этом увеличивается пропуск электроэнергии по сети и не требуется полная наблюдаемость сети.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена работа тиристорного выпрямительного агрегата применительно к условиям электролизного производства алюминия в зонах с потреблением и генерированием реактивной мощности. Генерирование реактивной мощности обеспечивается включением компенсирующего устройства на токи пятой и седьмой гармоник.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются принцип построения, структура и основные технические характеристики тиристорного регулятора напряжения (ТРН) с адаптивной интегрирующей системой управления для плавного пуска асинхронных электродвигателей и силовыми ключами «тиристор-диод». ТРН предназначен для работы в условиях высокого уровня внешних помех, включая коммутационные искажения сети, а также при нестабильности амплитуды и частоты промышленной сети, что позволяет использовать его на объектах с «проблемной» сетью. Высокая помехоустойчивость и адаптивные свойства системы достигнуты за счет интегрирующих развертывающих преобразователей с частотно-широтно-импульсной модуляцией, работающих в режиме внешней синхронизации с частотой напряжения сети.Приведены технико-экономические результаты реконструкции асинхронных электроприводов технологических объектов Челябинского трубопрокатного завода с применением ТРН. Экономический эффект от внедрения оборудования составил более 6,9 млн руб. в год и получен за счет экономии электроэнергии при переводе асинхронных электроприводов в повторно-кратковременный режим работы и сокращения расходов на ремонт и обслуживание силового электрооборудования технологических установок.
Бесплатно
Статья научная
Анализ электромагнитных процессов в режиме форсировки синхронного генератора при внешних несимметричных коротких замыканиях (КЗ) в энергосистеме показал неравномерное распределение токов тиристоров. Рассмотрены условия выравнивания интервалов проводимости тиристоров при разных способах синхронного фазового управления тиристорным преобразователем.
Бесплатно
Трансформаторные стабилизаторы переменного напряжения с регулированием на первичной стороне
Статья научная
Статья посвящена анализу работы стабилизаторов переменного напряжения, в которых осуществляется переключение первичной обмотки трансформатора, возникающим при этом проблемам и путям их решения.Приведена структурная схема силового блока стабилизатора. Произведен анализ режимов работы трансформатора. Приведены схемы построения мощных стабилизаторов переменного напряжения с дискретным регулированием на основе вольтодобавочных трансформаторов. Рассмотрены особенности коммутации первичной обмотки трансформаторов с помощью тиристорных ключей и электромагнитных реле. Даны рекомендации по ограничению тока намагничивания сердечника трансформатора при коммутации его первичной обмотки. Приведены осциллограммы токов и напряжений при работе стабилизатора. Результаты исследований могут представлять интерес для специалистов в области силовой электроники и электроснабжения промышленных предприятий.
Бесплатно
Тренажёр «Оперативные переключения в электроустановках»
Краткое сообщение
Создан виртуальный тренажер «Оперативные переключения в электроустановках», ориентированный на использование в учебном процессе при подготовке дипломированных специалистов по направлению «Электроэнергетика».
Бесплатно
Тяговый электропривод активного прицепа трубовоза
Статья научная
В статье рассматривается электропривод активного прицепа, который является составной частью трубовоза для перевозки труб большого диаметра, необходимых при прокладке нефте- и газопроводов в условиях бездорожья. Благодаря электроприводу резко увеличивается проходимость трубовоза по болотистой местности и облегчается его управление. Указанные привлекательные качества проявляются, если колеса прицепа выполнить приводными, а кинематическую схему привода одноступенчатой. При этом обращается внимание на то, что мощность электропривода будет составлять 20-25 % от номинальной мощности основного тягача, с расширенным диапазоном регулирования по скорости. Для решения поставленной задачи были положены методы, разработанные профессором Филатовым для электроприводов моталок станов холодного проката. Метод предполагает двухдиапазонное регулирование момента. Но такой подход требует применения электрических машин с большим коэффициентом перегрузки по моменту (до 10 крат от номинального момента). Такие перегрузки обеспечивает электропривод с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения. В статье предлагаются методики, позволяющие выбрать рациональные соотношения величин поддиапазонов регулирования момента.
Бесплатно
Удельные массогабаритные показатели электроприводов
Статья научная
В статье рассматриваются удельные массогабаритные показатели разных типов электроприводов и пути их улучшения. Для сопоставления удельных показателей синхронных двигателей с возбуждением от постоянных магнитов был выбран критерий минимума суммарных потерь, который ранее предлагался профессором Вагати. Удобство этого критерия состоит в том, что он позволяет, не прибегая к сложным электромагнитным расчетам, выбирать оптимальное значение номинальной скорости. Для сопоставления удельных показателей классического асинхронного электропривода было выбрано выражение электромагнитного момента, предложенное профессором Копыловым для классических электрических машин. Уравнение, устанавливающее связь между электромагнитным моментом и геометрическими параметрами электрической машины, позволило выделить «слабые» звенья в асинхронном двигателе и объяснить его предельные показатели. В электроприводе с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения обращается внимание на возможность создания электромагнитного момента высшими гармониками тока. Показано, что проектируя электрические машины с учетом особенностей совместной работы полупроводникового преобразователя и двигателя, можно улучшить удельные показатели электропривода до 30 %. В работе отмечается, что применение новых подходов способствует расширению перегрузочной способности электропривода, а следовательно, его применению на объектах с тяжелыми и сверхтяжелыми условиями эксплуатации.
Бесплатно
Удельные показатели электропривода с синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения
Статья научная
Приводятся удельные показатели (массогабаритные, энергетические, стоимостные) электропривода с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения в сравнении с системой преобразователь частоты - асинхронный двигатель (ПЧ-АД).
Бесплатно
Улучшение синхронизации параллельного активного силового фильтра с питающей сетью
Статья научная
Рассмотрены особенности синхронизации трехфазных параллельных активных силовых фильтров с питающей сетью. Предложена усовершенствованная топология блока синхронизации, которая позволила улучшить стабильность синхронизации. Улучшение работы блока синхронизации достигнуто введением полосовых фильтров для фильтрации входных сигналов блока синхронизации с фазовой автоподстройкой частоты. Выполнен синтез цифрового полосового фильтра второго порядка с бесконечной импульсной характеристикой. Проведено имитационное моделирование трехфазного параллельного активного силового фильтра с предложенной топологией блока синхронизации. Проведенные эксперименты на лабораторной установке - прототипе трехфазного активного силового фильтра - подтвердили результаты, полученные в ходе имитационного моделирования.
Бесплатно
Улучшение энергетических и повышение надежностных показателей электроприводов буровых установок
Статья научная
Современные электроприводы, применяемые в нефтегазовом секторе, выполняются по двухуровневым схемам силовых цепей на напряжение до 1 кВ и имеют модульное шкафное исполнение. С целью обеспечения бесперебойной работы критически важных объектов нефтегазового применения представлены способы улучшения путем оптимизации количества фаз модульных преобразователей частоты. Методом численного анализа были выведены критерии оптимизации количества фаз силовых цепей преобразователя по стоимости, электрическим потерям и надежности, основанные на данных стоимости двухуровневых преобразователей частоты. Дано экономическое обоснование снижения капитальных и эксплуатационных затрат при применении многоуровневых преобразователей частоты. Выявлено, что предложенные методы оптимизации позволяют снизить электрические потери благодаря снижению перенапряжений на электромеханическом преобразователе, а также снижению перенапряжений в звене постоянного тока. Повышение надежности обуславливается работоспособностью электромеханического преобразователя в случае отказа одной из его фазной обмотки, с учетом снижения установленной мощности. Представлены результаты внедрения многоуровневых преобразователей частоты «МОМЕНТУМ» серии МТ-1000/МТ-2000 компании ООО НТЦ «Приводная техника».
Бесплатно
Управление тиристорными возбудителями высоковольтных синхронных двигателей
Статья научная
Представлены системы управления тиристорными возбудителями высоковольтных синхронных двигателей на примере модернизации нерегулируемых электроприводов насосных станций на их частотно-регулируемый синхронный электропривод.
Бесплатно
Управление тиристорными ключами на первичной стороне вольторегулирующих трансформаторов
Статья научная
Статья посвящена анализу работы тиристорных ключей на первичной стороне вольтодобавочных и вольтовычетающих трансформаторов. Показана взаимосвязь углов выключения тиристорных ключей и начальной магнитной индукции на момент их включения. Даны рекомендации по выбору углов включения тиристорных ключей, обеспечивающих работу трансформаторов без выбросов тока намагничивания. Предложена схема компенсации тока холостого хода вольтодобавочного трансформатора, позволяющая управлять тиристорными ключами с фиксированным углом включения при изменении тока нагрузки почти от холостого хода до номинального значения. Отмечено отличие в управлении тиристорными ключами вольтодобавочного и вольтовычетающего трансформаторов. Приведены диаграммы токов, напряжений и магнитной индукции, иллюстрирующие работу вольтовычетающего трансформатора. Результаты работы могут представлять интерес для специалистов в области силовой электроники и полупроводниковой преобразовательной техники.
Бесплатно
Статья научная
Приведены основные результаты разработки и исследования нового принципа управления устройством регулирования напряжения трансформатора под нагрузкой (РПН), который обеспечивает согласованную работу последнего с электрическими режимами сталеплавильных агрегатов, компенсирующих устройств, устанавливаемых в системе электроснабжения дуговых печей (ДСП) высокой и сверхвысокой мощности, и питающей сети. Предложенный принцип заключается в предварительном определении рабочих диапазонов напряжений на первичной стороне сетевого трансформатора для всех ступеней РПН с учётом существующих ограничений как со стороны электросталеплавильного комплекса, так и со стороны питающей сети. Для реализации переключений ступени РПН по новым алгоритмам проведено усовершенствование системы автоматического управления статического тиристорного компенсатора (СТК) путем ее дополнения блоком определения номера ступени РПН сетевого трансформатора. Проведен анализ проблемы рационального переключения ступеней РПН сетевых трансформаторов, питающих электросталеплавильные комплексы, в условиях сильных отклонений напряжения в питающей сети на примере трех российских металлургических предприятий. Рассмотрены особенности выбора положений РПН сетевых трансформаторов при двух режимах управления СТК: обеспечение нулевого потребления реактивной мощности из питающей сети и поддержание уровня напряжения в точке общего подключения дуговых печей и СТК на согласованном уровне. Эффект от предложенных решений определен на основе результатов, полученных с помощью математических моделей электросталеплавильных комплексов, разработанных в приложении Simulink математического пакета MATLAB. Рассмотрены пути дальнейшего совершенствования принципов согласованного функционирования устройства автоматического регулирования напряжения трансформатора (АРНТ) с режимами сталеплавильных агрегатов, компенсирующих устройств и питающей сети.
Бесплатно
