Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 824
Статья научная
В статье рассматривается возможность реализации фазового векторного управления (ФВУ) синхронным двигателем с постоянными магнитами в режиме ВД. Рассмотрены характеристики ФВУ при трёх способах дискретной коммутации трёхфазной обмотки: шеститактная 120- и 180-градусная и двенадцатитактная - 150-градусная. Проводится сравнительная оценка эффективности ФВУ с точки зрения расширения диапазона реализуемых механических координат и по энергетическим показателям как при различных способах дискретной коммутации, так и по отношению к синусоидальному питанию. Показано, что по энергетическим показателям наиболее выигрышным оказывается 120-градусная коммутация. Однако при ней значения максимально достижимых скоростей и моментов слабо зависят от угла коммутации θ, поэтому рекомендуется работа при постоянном θ = 0, соответствующим значению КПД, близкому к максимальному в широком диапазоне скоростей. При 180-градусной коммутации ФВУ позволяет регулировать как максимальную скорость, так и максимальный момент. Однако при небольших значениях относительной индуктивности обмотки, под которой понимается отношение индуктивного сопротивления к активному, такой способ регулирования неэффективен из-за низкого КПД и уступает по этому показателю как 120-градусной коммутации, так и случаю синусоидального питания. По мере увеличения относительной индуктивности разница между случаем синусоидального питания и 180-градусной коммутацией уменьшается. Применение 150-градусной коммутации позволяет, с одной стороны, повысить КПД, сохраняя возможность регулирования координат, с другой стороны, уменьшает пульсации момента двигателя, расширяя возможную область применения привода.
Бесплатно
Величина пробного давления при проведении ежегодных гидравлических испытаний тепловых сетей
Статья научная
В данной работе в сжатом виде приведена информация, которая может помочь сформулировать современные представления о выборе величины испытательного давления, а также хронологический порядок их становления. Источники, включенные в настоящий обзор, представляют собой традиционные печатные и электронные материалы российских и зарубежных научных журналов. Все авторы рассматривают повреждения коррозионной природы, а также используют связь давления с диаметром трубопровода. Почти все авторы принимают во внимание, что на выбор величины должны влиять как марка стали, так и геометрические характеристики трубопровода и прочностные характеристики сварной конструкции. Однако связь в виде прямо- и обратно пропорциональных зависимостей не соответствует современным представлениям о механизме разрушения металлического трубопровода. Выявлено, что положение, согласно которому разрушение стенки трубы при гидравлическом испытании происходит, когда напряжение в стенке достигает временного сопротивления разрыву, является чрезвычайно упрощенным. Приведена методика определения максимального давления опрессовки с учетом толщины стенки в рассматриваемый момент, скорости коррозии, величины диаметра и марки стали трубопровода. Имеется запатентованная методика, ее недостатками является сложность и отсутствие программной реализации. Кроме того, нет даже потенциальной возможности интеграции с современными программными расчетными комплексами. Рассмотрена статья, где давление определяется с учетом условий предельного нагружения и коррозионного износа сильфонных компенсаторов, секторных колен и других элементов. Одна из работ вводит понятие адекватной величины пробного давления и подробно показывает связь процесса разрушения металлической стенки и допустимых нагрузок. Предложена визуализация соотношения между глубиной и протяженностью повреждения. При выборе давления не учитываются вопросы потребления тепла и расположения тепловой сети относительно существующих построек. Работы не являются актуальными на международном уровне, где на первый план выходит концепт систем централизованного теплоснабжения четвертого поколения.
Бесплатно
Статья научная
Исследован вентильный электропривод на базе синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов на роторе (СДПМ). В звено постоянного тока включен дополнительный импульсный повышающий преобразователь напряжения, позволяющий поддерживать повышенное напряжение на входе автономного инвертора напряжения (АИН). Управление осуществляется с помощью двухконтурной векторной системы управления, в которой реализован алгоритм совместного релейного управления преобразователем напряжения и силовыми транзисторными ключами инвертора. Управление импульсным преобразователем напряжения осуществляется в соответствии с уравнением баланса мощности на его входе и выходе. Данная система управления позволяет получать синусоидальную форму тока на выходе инвертора. Построены математические модели электропривода в среде MATLAB Simulink, позволяющие провести исследование его свойств. Кроме того, возможно выполнить гармонический анализ тока, чтобы оценить электромагнитную совместимость разработанного электропривода с питающей сетью.
Бесплатно
Верификация модели обвязки схемы и идентификация грубых ошибок данных телеметрии в ПК «Rastrwin3»
Статья научная
Статья посвящена проблеме отбраковки грубых ошибок телеизмерений. Применяемые программы обработки и оценивания поступающей телеметрии не обладают достаточно полным функционалом для выявления простейших, но зачастую очень грубых ошибок данных телеметрии с учетом её привязки к электрической схеме. Это приводит к недостоверным результатам оценивания состояния и связанных с ними дальнейших расчетов. В статье предложено совместить простейшие проверки адекватности замеров на определенных срезах по времени с анализом статистических данных телеметрии на временном интервале. К проверяемым функциональным зависимостям относятся: контроль баланса мощности узлов по данным сырых телеизмерений, анализ потерь мощности, рассчитанный через различные измерения на линии, а также контроль взаимосвязанных измерений. Для анализа качества замеров на временном интервале выполняется статистический и корреляционный анализ данных телеметрии.
Бесплатно
Ветроэнергетическая установка с вертикальной осью вращения
Статья научная
В статье дается описание ветроэнергетической установки с вертикальной осью вращения, особенности ее конструкции, методика расчета мощности, Представлены основные технические характеристики ВЭУ и схема ее подключения.
Бесплатно
Статья научная
Разработана математическая модель энергоблока с синхронным генератором повышенной и/или варьируемой частоты и полупроводниковым преобразователем частоты, работающим на местную нагрузку параллельно с энергосистемой. В аналитической форме определены соотношения параметров рабочего режима комплекса.
Бесплатно
Виброгасители мачт сверхмалых вертикально-осевых ветроэнергетических установок
Статья научная
В статье дается описание необходимости установки виброгасителей мачт при размещении ветроэнергетических установок в непосредственной близости к жилому сектору
Бесплатно
Вихревая неустойчивость в реагирующем потоке в тангенциальном горелочном устройстве
Статья научная
Приведен анализ осредненных распределений скорости, измеренных с помощью лазерно-допплеровского анемометра, на выходе из тангенциального горелочного устройства в реагирующем потоке при различных расходах пропан-воздушной смеси (коэффициент стехиометрии, φ = 0,4). Показано, что частота прецессирующего вихревого ядра в реагирующем потоке не является линейной функцией расхода смеси, как в случае изотермических условий. Предложены возможные причины влияния на частоту прецессии вихря условий реагирующего потока - увеличение размера вихревого ядра за счет заполнения продуктами реакции.
Бесплатно
Влияние балласта на эффективность теплообмена в зоне интенсивного горения котельных агрегатов
Статья научная
На основе рассмотрения системы подготовки и подачи компонентов горения с учетом особенностей процессов сжигания в топках котельных агрегатов определены требования к характеристикам топливного потока и его составу. На различных стадиях подготовки в топливный поток подаются или проникают избыточный воздух и водяной балласт, что отражается на характеристиках процесса горения и теплообмена в агрегате. Роль балласта рассмотрена в две стадии - вначале определено влияние избыточного воздуха на поток с радиационными свойствами продуктов сгорания твердого топлива трех составов. Затем определено комплексное влияние избыточного воздуха и дополнительной воды на поток собственного излучения при сжигании каменного угля, сернистого мазута, природного и промышленного газов. Для оценок использованы фундаментальные соотношения законов сохранения, а также нормативные данные по характеристикам и свойствам рассмотренных топлив. В результате анализа определен комплексный показатель снижения температуры газов, названный коэффициентом тепловой депрессии. С учетом коэффициента депрессии рассчитаны потоки собственного излучения для четырех типов модельного топлива и обсуждены варианты применения полученных результатов.
Бесплатно
Влияние внешних случайных возмущений на параметры замкнутого вентильного электропривода
Краткое сообщение
Рассматривается поведение энергетических показателей, динамических свойств и надежности работы замкнутого вентильного электропривода в условиях воздействия на него внешних случайных возмущений: колебаний напряжения в питающей сети и момента статической нагрузки на валу двигателя. Предложена методика вероятностного анализа изменений коэффициента передачи вентильного преобразователя и описаны возможные негативные последствия этих изменений.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается процесс газификации угольной пыли в потоке дутья с высоким содержанием кислорода (типа Shell). Для повышения выхода горючих компонентов обычно используют добавление водяного пара. В настоящей работе с помощью математической модели в одномерном стационарном приближении исследуется изменение характеристик процесса при добавлении к кислородному дутью диоксида углерода и смеси диоксида углерода и водяного пара. Для всех рассмотренных вариантов оценивается эффективность термохимической конверсии (химический к.п.д.), содержание горючих газов и полнота конверсии углерода топлива. Расчеты показывают, что добавление диоксида углерода позволяет снизить удельные затраты кислорода на газификацию и повысить полноту конверсии топлива. Изменение соотношения водяного пар и диоксида углерода позволяет управлять составом газа (хотя и в довольно узком диапазоне) и температурой сырого генераторного газа на выходе из реакционной зоны.
Бесплатно
Влияние жидких горючих компонент на вязкость водоугольного топлива
Статья научная
Выполнены экспериментальные исследования вязкости водоугольных топлив, а также суспензий с добавлением небольшого количества различных жидких горючих компонент (изопропиловый спирт, жидкие отходы переработки резинотехнических изделий, отработанное моторное масло). Полученные результаты показывают, что введение в состав суспензии жидкой горючей компоненты приводит к росту вязкости топлива, так как вязкость рассматриваемых жидких горючих компонент выше вязкости воды. Установлено, что вязкость суспензионного топлива на основе углей марки 3Б, Д и Т увеличивается с ростом концентрации жидкой горючей компоненты ввиду того, что происходит замещение менее вязкой воды более вязким веществом. Определено, что из трех исследуемых марок углей суспензионное топливо на основе угля марки 3Б обладает наибольшей вязкостью, а суспензионное топливо на основе угля марки Т - наименьшей. Установлено, что водоугольные топлива с добавлением небольшого количества различных жидких горючих компонент могут применяться для сжигания в топках котельных агрегатов, так как их вязкость и текучесть остаются в допустимых пределах.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены экспериментальные результаты исследований влияния переменного магнитного поля на изменение параметров частичных разрядов в модели изоляции с распределенным дефектом. Исследования проведены на разработанной экспериментальной установке, модели изоляции и согласно авторской методике эксперимента. Практическим результатом исследований является подтверждение влияния магнитного поля на изменения амплитуды, количества импульсов и интенсивность частичных разрядов. Проведен анализ полученных рядов данных на достоверность различия с применением математических методов. По результатам анализа фазово-распределённых картин возникновения частичных разрядов установлено повторяющееся появление дополнительных разрядов в новых фазовых окнах при дополнительном воздействии переменного магнитного поля.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен анализ конструкции электрической машины с внешним ротором мощностью 200 кВт, обеспечивающей высокие удельные характеристики и предназначенной для применения в составе гибридных силовых установок. Конструкция высокообротной синхронной электрической машины с возбуждением от постоянных магнитов и внешним ротором выбрана по результатам обзора как наиболее перспективная с точки зрения достижения требуемых удельных характеристик. Основным ограничением для получения предельного значения удельной мощности в подобных конструкциях являются вопросы прочностной надежности ротора. С целью определения достижимого уровня удельной мощности электрических машин при существующем уровне технологий проведен анализ электромагнитных и прочностных характеристик конструкции с различными окружными скоростями на периферии (u = 200-300 м/с) и частотами вращения ротора (n = 20 000-30 000 об/мин). В ходе расчётно-аналитического исследования установлено следующее: для минимизации пульсации крутящего момента и зубцового момента рекомендуется обеспечить окружную скорость более 230 м/с; оптимальное соотношение длины активной части машины к её диаметру составляет λ = 0,24-0,26; в качестве материала ротора целесообразно применять титановый сплав. Определены диапазоны значений окружной скорости и частоты вращения, обеспечивающие максимальные значения удельной мощности (11 кВт/кг) и КПД высокооборотной электрической машины при современном уровне электротехнических и конструкционных материалов. Для получения указанных значений удельных характеристик определена конструкция системы охлаждения и учтены затраты мощности на нее.
Бесплатно
Статья научная
Непостоянство сопротивлений и проводимостей передач энергосистем обуславливается целым рядом факторов: от неопределенности, вызванной метеорологическими условиями, до естественных ошибок в учете геометрии трасс электропередачи. Тем не менее однозначно судить о том, насколько эти изменения могут сказаться и сказываются на динамической устойчивости, не представляется возможным без дополнительных процедур моделирования и вычислительных экспериментов. Цель данного исследования заключается в оценке влияния возможных отклонений параметров схем замещения линий электропередачи на переходную устойчивость генерирующего оборудования. Для достижения поставленной цели предложено на базе простейшей трехузловой системы смоделировать случайные изменения параметров схем замещения линий электропередачи и произвести множественные расчеты переходных процессов. На первом шаге производился анализ изменения предельного времени при учете отклонений каждого из параметров в отдельности. Далее сопротивления и проводимости линий изменялись уже одновременно, а контролировались траектории параметров режима работы генератора тестовой сети. В заключение был произведен численный анализ собранных данных с целью установления характера зависимости контрольных величин и параметров схемы замещения линии. Проведенный эксперимент выявляет две закономерности. Во-первых, существенными с точки зрения устойчивости оказываются только случайные изменения реактивного продольного сопротивления линии. Кроме того, второй этап эксперимента показывает, что с точки зрения динамического изменения параметров режима случайные изменения параметров схем приводят к существенной неопределенности и рассеиванию траекторий изменения параметров режима. Таким образом, исследование показывает, что исключение из рассмотрения возможных отклонений параметров схем замещения в первом приближении однозначно повлияет на результаты расчетов.
Бесплатно
Статья научная
Газификация обычно рассматривается как типичный представитель чистых угольных технологий из-за низких удельных выбросов при небольших затратах на очистку. Возможность сочетания энергетического и химического производств (в первую очередь синтеза жидких углеводородов и оксигенатов, водорода) на базе одного термохимического процесса открывает перспективы создания экологичных многоцелевых установок с запасанием и экспортом химической энергии. Эффективные процессы газификации требуют достижения высоких температур, которое может быть обеспечено разными способами (уменьшение доли балласта, предварительный подогрев). В работе с помощью математического моделирования в разных физических постановках (равновесной и диффузионно-кинетической) проводится анализ режимов работы высокотемпературного ступенчатого газогенератора в широком диапазоне условий. В результате расчетов определены основные характеристики процесса газификации (характерные температуры, состав генераторного газа) и их зависимость от управляющих параметров (удельный расход дутьевого пара; начальная температура воздуха; распределение топлива по ступеням; концентрация кислорода в дутье). С учетом кинетических и технологических ограничений выделяются эффективные режимы газификации, использование которых целесообразно для перспективных энергоустановок.
Бесплатно
Влияние противоЭДС двигателя на колебания электромеханических систем
Статья научная
Повышение производительности и качества работы технологических установок с быстродействующими электроприводами требует комплексного решения задач проектирования современных электромеханических систем и комплексов. Сложность исследования современных электроприводов повышается при изменении параметров объектов управления, упругости и зазоров механических передач, сил трения и других факторов, усложняющих алгоритмы управления. Для повышения качества управления современными электромеханическими системами часто требуется более точный учет влияние противоЭДС двигателей на работу электроприводов. Выполнен анализ влияния противоЭДС двигателя на процессы в электроприводах с подчиненным регулированием координат. Обобщены результаты исследований влияния противоЭДС двигателя на работу электроприводов, имеющих абсолютно жесткие механические передачи. Определены условия и факторы, ухудшающие качество управления электроприводами из-за влияния противоЭДС двигателя при изменении управляющих и возмущающих воздействий. Исследовано влияние противоЭДС двигателя на колебания координат электромеханических систем с упругими механическими передачами. Определены условия и параметры регуляторов тока и скорости систем подчиненного регулирования, когда влияние противоЭДС двигателей на демпфирующую способность электроприводов в электромеханических системах с упругими связями можно не учитывать.
Бесплатно
Статья научная
Анализируется влияние реконструкции на распределение напряженности электрического поля на открытом распределительном устройстве 500 кВ.
Бесплатно
Влияние ряда коридорного пучка на теплообмен в пульсационном потоке
Статья научная
Теплообменные аппараты с плотными пучками труб широко распространены в энергетической отрасли. В свою очередь повышение эффективности теплообменного оборудования тесно связано с различными методами интенсификации теплообмена. Одним из таких методов является вынужденная пульсация потока, при этом пульсирующие течения в пучках труб ограничены единичными работами. В данной статье численным методом рассмотрено влияние положения цилиндра в пучке труб на его теплообмен в условиях пульсационного потока. Численный эксперимент проводился в условиях двухмерного течения с продольным и поперечным относительным шагом 1,4. Число трубок в продольном направлении составляло 7. Число Рейнольдса соответствовало 1500, при этом теплофизические свойства рабочей среды принимались постоянными и соответствовали числу Прандтля 4,03. Расчеты проводились в Ansys Fluent при стационарном и пульсационном течении. Вынужденные пульсации потока имели несимметричный возвратно поступательный характер. Амплитуда пульсаций, отнесенная к диаметру цилиндра A/D, принимала значения 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4, частота пульсаций соответствовала 0,2; 0,4; 0,6 и 0,8 Гц. Результаты численного эксперимента показали, что как при стационарном, так и при пульсационном течении происходит увеличение теплообмена по глубине пучка труб. Максимальное увеличение теплоотдачи происходит на последнем ряду. В пульсационном течении при всех исследованных режимах наблюдается интенсификация теплообмена для всех рядов пучка труб, при этом интенсификация различна в зависимости от ряда и режима пульсаций. Теплоотдача первого ряда и последующих рядов в пульсационном течении меньше по сравнению со стационарным течением, поэтому для первого ряда наблюдается максимальная интенсификация. Влияние положения цилиндра по глубине коридорного пучка труб уменьшалось с повышением частоты и амплитуды пульсаций. Максимальная интенсификация 1,51 раза наблюдалась на первом ряду при максимальной амплитуде и частоте пульсаций.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты экспериментального исследования влияния турбины турбокомпрессора на тепломеханические характеристики потока в процессе выпуска. Опыты проводились на натурных моделях одноцилиндрового ДВС. Описаны установки и методика проведения экспериментов. Представлен анализ зависимостей изменения мгновенной скорости и давления потока, а также локального коэффициента теплоотдачи в выпускном канале двигателя от угла поворота коленчатого вала. Данные получены для двигателя с турбокомпрессором и без него. Показано, что размещение турбины турбокомпрессора в газовоздушном тракте поршневого ДВС значительно влияет на газодинамические и теплообменные характеристики процесса выпуска. Установка турбокомпрессора вызывает перестройку структуры и режима течения в выпускном канале.
Бесплатно
