Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск

Международный научно–технический журнал.

"Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ" издается с 1958 года.

В журнале публикуются статьи ученых и практиков стран-членов СНГ, а также стран дальнего зарубежья по вопросам общей энергетики, электроэнергетики, теплоэнергетики, энергетического строительства, экологическим проблемам энергетики, экономики энергетики и др.

Периодичность: 6 выпусков в год.

Разделы журнала:

  • ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
  • ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
  • ГИДРОЭНЕРГЕТИКА
  • ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА
  • ЭКОНОМИКА ЭНЕРГЕТИКИ

Текущий выпуск

Том 67, № 2 (2024)
Скачать выпуск PDF

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА 

97-114 157
Аннотация

В статье представлены результаты исследований по моделированию аэродинамического профиля DU-06-W-200, применяемого в ветроэнергетических установках с вертикальной осью, в системе Ansys Fluent, оценке совместимости с экспериментальными данными и определению оптимального значения угла атаки. Аэродинамический профиль DU-06-W-200 смоделирован с углами атаки в промежутке от –15 до +15o, граничными условиями и скоростью потока входных данных 15 м/с, рабочей температурой 23 °С, рабочим давлением 1·105 Па, плотностью воздушного потока 1,23 кг/м3 (длина хорды аэродинамического профиля 1 м, динамическая вязкость воздушного потока 1,7894·10–5 кг/(м·с), тип турбулентных моделей SST k – omega (k – ω), k – epsilon (k – ε), число Рейнольдса 1,05·106). Создана область двумерной геометрии и профиль сетки для аэродинамического профиля DU-06-W-200, при этом количество узлов в сетке 37495, а количество элементов 36790. Также было установлено, что коэффициенты сопротивления (Cd) SST k – omega (k – ω) для модели турбулентности равны: 0,1734, 0,0721, 0,0311, 0,0204, 0,0351, 0,0782, 0,1712, k – epsilon (k – ε) для модели турбулентности: 0,2065, 0,0789, 0,0318, 0,0212, 0,0359, 0,0787, 0,2019, коэффициенты подъема силы (Cl) SST k – omega (k – ω) для модели турбулентности равны –0,9169, –0,9169, –0,9239, –0,5394, 0,0842, 0,7416, 1,3134, 1,1229, k – epsilon (k – ε) для турбулентной модели составили: –0,9278, –0,8674, –0,5336, 0,0848, 0,0359, 0,0787, 0,2019 при углах атаки аэродинамического профиля DU-06-W-200, равных: –15o, –10o, –5o, 0o, 5o, 10o, 15o соответственно. При оценке совместимости модели и результатов экспериментов аэродинамического профиля DU-06-W-200 использованы критерий соответствия χ2, среднеквадратичная погрешность (RMSE), коэффициент детерминации (R2), средняя погрешность смещения (MBE). По результатам исследования оценки зависимости соотношения коэффициентов сопротивления и подъемной силы от изменения угла атаки, осуществленной с помощью моделей турбулентности SST k – omega (k – ω), k – epsilon (k – ε), установлено, что максимальное значение отношения коэффициентов сопротивления и подъема силы составляет 21 при оптимальном угле наклона атаки, равном 5°.

 

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА 

115-124 256
Аннотация

Предложена методика формирования аварийных составляющих тока и напряжения линии электропередачи методом вычислительного эксперимента в системе динамического моделирования (СДМ) MATLAB-Simulink с целью использования их в качестве входных информационных сигналов дополнительных ступеней микропроцессорных защит с повышенной чувствительностью. Аварийные составляющие тока и напряжения определяются с использованием ортогональных составляющих. Аварийную составляющую тока короткого замыкания (КЗ) определяют как разность между векторами (синусоидами) основной гармоники тока КЗ и тока предшествующего режима, если действующее значение этой разности превышает некоторую заранее установленную величину. Аналогичным образом определяют и аварийную составляющую напряжения с учетом того, что в аварийном режиме напряжение в месте установки защиты не возрастает, а снижается. Разработан компьютерный программный комплекс (КПК) в СДМ MATLAB-Simulink для исследования функциональных свойств микропроцессорной защиты с использованием аварийных составляющих токов и напряжений фаз линии электропередачи 6(10)–35 кВ. Приведены результаты формирования аварийных составляющих моделями цифровых измерительных органов тока и напряжения защиты, подтверждающие работоспособность разработанного программного комплекса. Разработан КПК для расчета аварийных составляющих токов и напряжений линии электропередачи 6(10)–35 кВ с помощью ортогональных составляющих на основе математической модели узла питания защищаемой линии. Приведены результаты расчетов аварийных составляющих, подтверждающие работоспособность разработанного программного комплекса, и проведено сопоставление результатов расчета аварийных составляющих, получаемых моделированием в СДМ MATLAB-Simulink и с помощью КПК на основе математической модели.

125-136 82
Аннотация

Представлены результаты исследований и анализ электромагнитных и тепловых процессов, проходящих в асинхронном двигателе. Представлены сведения о создании модели конструкции вспомогательного асинхронного двигателя с различными параметрами по методике Гольдберга и описан порядок выбора варианта с наилучшими электромеханическими характеристиками. Определены основные факторы, оказывающие влияние на методы расчета с учетом скорости старения, температуры и распределения температурного поля, а также срока службы изоляции. Исследования позволили разработать и применить 3D-модели электромагнитных процессов с использованием специальных программ, в интерактивном режиме без описания сложных векторных уравнений теории поля, используя при этом происходящие тепловые процессы. Определено совокупное влияние на срок службы изоляции факторов температуры, влажности при различных воздействиях агрессивных сред. Сравнение характеристик реального, модельного и рассчитанного по стандартной методике АД позволило рассчитать ошибку с учетом поправочного коэффициента относительно данных, применяемых в расчетных методах оценки, и использовать данное значение в новых методиках расчета и моделирования. Предложенные 3D-модели электромагнитных и тепловых процессов, протекающих в асинхронных двигателях, позволяют: оценить эффективность электрической машины; усовершенствовать конструкцию с учетом критериев пропускной способности электротехнической стали и температуры обмоток; создают предпосылки для более точных прогнозов при оценке остаточного ресурса изоляции на основе температурных полей.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА 

137-151 140
Аннотация

Одним из основных видов технического обслуживания стальных подземных распределительных газопроводов является периодическое приборное обследование. Данное обследование представляет собой разновидность эксплуатационного контроля, включающего в себя выявление дефектов изоляционного покрытия и утечек газа приборными методами, без вскрытия трубопровода. Этим одновременно контролируются два различных уровня нарушения исправности газопровода, на одном из которых его работоспособность полностью сохраняется, но создается возможность наступления цепочки событий, угрожающих возникновением отказа в будущем (дефект изоляции), а на другом отказ, по сути, уже произошел (потеря герметичности газопровода), но до обследования не был выявлен. Приборному обследованию с определенной нормативной периодичностью подвергаются все распределительные подземные газопроводы. Выявленные повреждения подлежат обязательному устранению, исправность и работоспособность газопровода восстанавливаются. Таким образом, периодическое приборное обследование является ключевым техническим мероприятием, обеспечивающим управление техническим состоянием стальных подземных распределительных газопроводов. А проводимые в ходе обследования и дальнейшего ремонта газопроводов работы являются наиболее масштабными и трудозатратными из всех выполняемых на линейной части газораспределительной системы. Соответственно адекватное планирование в данной области весьма важно с точки зрения как надежности и безопасности газораспределительной сети, так и хозяйственно-экономической. Вместе с тем обеспечить искомую адекватность планирования эксплуатационного контроля и вообще технического обслуживания инженерных объектов на практике достаточно сложно, так как сам процесс обслуживания сочетает в себе регулируемую и нерегулируемую компоненты и имеет значительную инерционность управления. Настоящая статья посвящена вопросам обоснованного прогнозирования объемов работ по приборному обследованию стальных подземных газопроводов с учетом специально выделяемого комплексного организационно-логистического фактора, отражающего влияние сложившейся в сфере газораспределения производственной практики и управленческих подходов. Прогноз выполнен на основе актуальных в настоящий момент методов анализа временных рядов.

152-172 71
Аннотация

Исследованы закономерности формирования и развития дефектов в ответственных металлических деталях и элементах машиностроения, включая энергоустановки и тепловые машины разного класса. Рассмотрены вопросы динамических процессов развития микро- и нанотрещиноватых структур фрактального типа от очагов напряжения в твердотельном материале/металле внутренней камеры с рабочим веществом энергетических устройств в условиях разных режимов их функционирования. При этом регулярность, детерминированность и стохастичность может реализовываться по разным хорошо известным сценариям, что проиллюстрировано на примере ряда режимов. Обсуждается также возможность развития дислокаций и обратимости таких процессов – образования неоднородностей и трещин. Проанализированы модификации и развитие 3D-трещиноватой структуры в материале с использованием простых аналитических соотношений с соответствующими топологическими отображениями внутри материала с выходом фрактальных объектов на поверхность камеры. Хотя проведенный анализ является модельным в общей постановке с известными алгоритмами представления, тем не менее он основан на соответствующих физических принципах, имеет явное практическое значение в аспекте определения тенденций и направлений для оценки надежности и долговечности работы подобных установок. Все это позволяет на качественном уровне оценивать тенденцию в развитии неустойчивостей и дефектов, которые могут приводить в конечном итоге к разрушению твердотельной рабочей камеры различных энергетических установок. Наличие достоверной базы данных по их характеристикам и по режимам работы рабочего вещества в реальных условиях с численными параметрами должно позволить в рамках рассмотренных представлений осуществлять предсказательное моделирование и прогноз долговечности безопасной и устойчивой работы подобных устройств и управлять их режимами с учетом соответствующего метрологического обеспечения.

173-188 88
Аннотация

В статье обсуждаются актуальные для стран СНГ проблемы трансформации существующих систем централизованного теплоснабжения в рамках развития тенденций интеграции отраслей энергетики, увеличения объемов потребления вторичных энергоресурсов, «обезуглероживания» промышленности и цифровизации экономики. Рассмотрен опыт западноевропейских стран в части перехода к системам теплоснабжения 4-го и 5-го поколений с приданием им свойств гибкости и гибридности, а также свойств «умных энергетических систем». Проанализированы технические аспекты создания гибридных систем управления, приведены обобщенные структурные технологические схемы гибридных систем теплоснабжения и основные мероприятия, реализация которых необходима при их переходе в состояние систем теплоснабжения нового поколения. Отмечается, что гибридность системы теплоснабжения предполагает наличие регенеративных свойств в части производства энергоносителей для использования в смежных системах, в частности это касается водорода. В свою очередь, гибкость системы теплоснабжения во многом реализуется путем развития аккумулятивных свойств, что приводит к инвариантности применения доступных технологий хранения энергии. Утверждается, что, несмотря на постоянно снижающиеся затраты по созданию и эксплуатации системы аккумулирования электроэнергии, системы хранения тепловой энергии остаются приоритетными в теплоснабжении, особенно при использовании возобновляемых источников энергии. Рассмотрен также вопрос применения в системах теплоснабжения электроэнергии как избыточного ресурса объединенных энергетических систем в рамках выравнивания суточного и сезонного графиков потребления энергии. Представлена схема, отражающая технические решения в части применяемого оборудования для осуществления технологии «электроэнергия – теплота». Обсуждается проблема управления системами теплоснабжения нового поколения. Указывается, что для обеспечения требуемых маневренных свойств необходимы разработка и применение новых методов планирования и управления системами теплоснабжения, исключение одноцелевого подхода в организации гибридных систем, благодаря чему проявляется синергетический эффект с новыми возможностями поиска оптимальных решений, направленных на снижение потребления топлива. Показана необходимость создания межсистемного информационного пространства, которое бы включало в себя создание интеллектуальных систем управления технологическими процессами на основе анализа больших объемов данных. Отмечается, что основная цель оперативного управления гибридными тепловыми сетями – достижение динамического баланса между требуемым значением тепловой нагрузки потребителей,  производством тепловой энергии и объемом аккумулирования. Применение гибридных систем в теплоснабжении позволяет решать многофункциональную задачу повышения надежности энергоснабжения и устойчивости функционирования энергосистемы, что в первую очередь достигается решением проблемы балансировки мощностей производства и потребления энергии с позиции выравнивания графиков генерации и потребления энергии. Отдельно выделено рассмотрение перспектив применения гибридных систем теплоснабжения в условиях Республики Беларусь. Показана необходимость проведения дополнительных исследований для адаптации известных и разработки новых технических решений в рамках перехода систем теплоснабжения в новое качество.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.