Статьи журнала - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Все статьи: 761
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
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
Статья научная
В настоящее время широкое распространение в электроэнергетических системах различного назначения получают многоуровневые инверторы напряжения, являясь эффективным методом формирования гармонического состава выходного напряжения. Реализация многоуровневой концепции позволяет управлять составом и величиной гармоник на их выходе, что является актуальным для систем электроснабжения технологических процессов, качество которых зависит от спектра питающего напряжения. Предложен подход к определению влияния изменения параметров в многоуровневом инверторе на спектр его выходного напряжения, обеспечивающий возможность решать задачу синтеза многоуровневой кривой с желаемым гармоническим составом. Получены формулы для расчета чувствительности коэффициентов гармонических составляющих напряжения и суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения к изменению уровней входного напряжения и электрических углов их включения в инверторе. Разработан алгоритм синтеза многоуровневой кривой выходного напряжения с задаваемым гармоническим составом, наиболее соответствующим реализуемому технологическому процессу. Результаты компьютерного моделирования синтеза многоуровневой кривой с желаемым гармоническим составом за счет изменения напряжений уровней при различных величинах выбранных гармоник показывают его универсальность, наглядность и информативность. Представленный подход к проектированию рассматриваемого класса преобразовательных устройств заметно расширяет функциональные возможности многоуровневых инверторов напряжения, что способствует росту их применения в современных промышленных технологиях, качество которых в значительной степени определяется спектром питающего напряжения, например, в системах многочастотного индукционного нагрева.
Бесплатно
Влияние частоты на амплитуды тока и момента синхронных машин
Краткое сообщение
Состояние вопроса. Амплитуда ЭДС обмотки вращающей электрической машины зависит от частоты, в связи с чем может возникнуть интуитивное предположение, что амплитуды тока и вращающего момента для индуктивной синхронной электрической машины (амплитуды напряжения и вращающего момента для емкостной машины) также зависят от частоты. Методы исследования. В настоящей работе применяются методы математического моделирования. Результаты. Справедливы следующие теоремы. Теорема 1. Амплитуда тока в индуктивной нагрузке индуктивной синхронной электрической машины не зависит от частоты вращения. Теорема 2. Амплитуда вращающего момента для индуктивной синхронной электрической машины с индуктивной нагрузкой не зависит от частоты вращения. Теорема 3. Амплитуда напряжения на емкостной нагрузке емкостной синхронной электрической машины не зависит от частоты вращения. Теорема 4. Амплитуда вращающего момента для емкостной синхронной электрической машины с емкостной нагрузкой не зависит от частоты вращения. Выводы. Вопреки возможному интуитивному предположению, для индуктивной синхронной электрической машины с индуктивной нагрузкой амплитуды тока и вращающего момента от частоты вращения не зависят. При другом характере нагрузки - зависят. Для емкостной синхронной электрической машины с емкостной нагрузкой амплитуды напряжения и вращающего момента от частоты вращения не зависят.
Бесплатно
Влияние электродинамических сил на характеристики преобразователя ускорений
Статья научная
Предлагается конструкция преобразователя линейных ускорений (ПЛУ), обладающая повышенной чувствительностью и крутизной преобразовательной характеристики за счет дополнительного использования в известном ПЛУ короткозамкнутого электропроводящего кольца. В процессе математического моделирования получены расчетные формулы, позволяющие определить преобразовательную характеристику датчика линейных ускорений с учетом короткозамкнутого витка. Рассмотрены частные случаи при решении задачи. Приведено экспериментальное подтверждение аналитических исследований с необходимой точностью. Расчетные формулы, полученные в процессе математического моделирования и приведенные в данной статье, дают возможность провести анализ влияния всех параметров ПЛУ как по отдельности, так и в их взаимосвязи на преобразовательные характеристики ПЛУ. Кроме того, полученные формулы обеспечивают возможность конструирования ПЛУ с наибольшей чувствительностью и крутизной преобразовательной характеристики с оптимальным соотношением конструктивных параметров. Выражения, полученные в ходе аналитических исследований, были эмпирически подтверждены проведенными экспериментальными исследованиями. Результаты математического моделирования, приведенного в данной статье, могут найти применения при исследовании электромеханических устройств с наличием КЗВ (индуктивные элементы, электромагнитная пушка, устройства контроля брака обмоток электродвигателей и трансформаторов на замыкание и т. д.).
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена интеграция технологий дополненной реальности (AR) и промышленного Интернета вещей (IIoT) в учебный процесс на базе учебного лабораторного комплекса, предназначенного для проведения лабораторных и практических занятий студентов электротехнических специальностей. Целью интеграции является приобретение навыков отладки систем такого типа и анализ актуальности применения современных технологий в промышленности и электроэнергетике. Особое внимание уделено управлению системами электропривода. Обоснована актуальность и своевременность применения этих технологий в отношении образовательного процесса и промышленности. Описана необходимость модернизации существующих систем промышленной автоматизации. Приведен также обзор существующих технологий AR и IIoT. Основная часть статьи посвящена описанию модернизации лабораторного комплекса. Приведено описание программного обеспечения ThingWorx, которое позволяет реализовать как компоненты AR-технологии, так и IIoT. Следующая часть статьи содержит описание оборудования. Далее приведено описание эксперимента, который включает дистанционный запуск электропривода и контроль его рабочей температуры с помощью датчика. Также в разделе дополненной реальности предусмотрены модель преобразователя частоты и модель асинхронного электропривода. В заключении подведены итоги работы: дано описание преимуществ и недостатков программной платформы дополненной реальности ThingWorx, а также результатов модернизации.
Бесплатно
Внедрение частотно-регулируемого асинхронного электропривода на шахтный самоходный вагон В15К
Статья научная
Представлены опыт внедрения, проблемы и перспективы частотно-регулируемого асинхронного электропривода в горных машинах, а именно, реализация тягового электропривода самоходного пневмоколесного вагона В15К, построенного на одном преобразователе частоты и четырех асинхронных двигателях, подключенных параллельно, без датчиков обратных связей.
Бесплатно
Статья научная
Представлена схема двенадцатифазного компенсированного выпрямителя с векторным управлением и компенсирующим устройством, фильтрующим в коммутирующие конденсаторы в определенной пропорции как четно-, так и нечетно-кратные гармоники входных токов преобразовательных блоков (комбинированным компенсирующим устройством). Исследованы квазиустановившиеся электромагнитные процессы, протекающие в данном преобразователе в основном режиме, численно-аналити¬ческим методом при общепринятых для мощных преобразователей допущениях. Обобщена теория электромагнитных процессов, протекающих в компенсированном выпрямителе, на случай двенадцатифазной схемы при наличии векторного управления. Получены внешние и энергетические характеристики выпрямителя. Сделан вывод о возможности уменьшения суммарной установленной мощности компенсирующего устройства в случае его комбинированного исполнения, а также о расширении диапазона токов нагрузки, при которых выпрямитель работает в основном режиме, по сравнению с традиционными преобразователями, в которых компенсирующее устройство работает на частоте питающей сети.
Бесплатно
Статья научная
В статье обозначена важность планирования электропотребления производственных предприятий и представлена возможность использования фотоэлектрических панелей с оптимизационной моделью на основе прогнозных методов регулирования. Показано, что существует проблема использования как возобновляемых, так и традиционных источников энергии в России, в частности в Челябинской области. В статье рассмотрена возможность использования фотоэлектрических панелей на ООО «ЧелябинскСпецГражданСтрой» для покрытия как кратковременных небалансов, так и для полной децентрализации сети предприятия. Приведены результаты расчетов теплового потока солнечной панели с двум стёклами при заданной температуре окружающей среды и рассчитанным коэффициентом пропускания атмосферы на день расчёта по традиционной методике и результаты компьютерного моделирования в программном комплексе ANSYS. Результаты представлены в таблице. Проанализировано влияние среднесуточной температуры окружающей среды на величину теплового потока солнечной батареи для одного месяца 2021 года. Также затронута тема использования нейросетевых алгоритмов, позволяющих за счёт прогнозного регулирования снизить энергопотребление потребителя, а также выявить алгоритм потребления энергетических ресурсов. Описаны особенности обучения Хебба и Ойя. По результатам расчетов и компьютерному моделированию сделан вывод о степени влияния температуры окружающей среды на величину теплового потока. Описаны направления дальнейшего исследования по данной тематике.
Бесплатно
