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 64, № 4 (2021)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА 

291-302 90
Аннотация

Анализ научных работ, посвященных математическому описанию электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами, показал, что предлагаемые математические модели такого типа генераторов основываются на теории магнитных цепей (упрощенном представлении о магнитной системе и магнитном поле в виде магнитной цепи с соответствующими проводимостями). Однако в отличие от традиционных электрических машин вращательного типа электрические генераторы возвратно-поступательного движения обладают рядом особенностей, опущение которых при моделировании увеличивает затраты на их создание за счет продолжительности проектирования и экспериментальной доработки. Поэтому на начальных этапах электромагнитного расчета и решения задач оптимизации требуется применение адекватных математических моделей. С этой целью может использоваться моделирование на основе теории поля, однако основным его недостатком является сложность применения для решения задач оптимизации. Для повышения точности расчетов параметров электрических генераторов возвратно-поступательного движения с постоянными магнитами предлагается использовать в математических моделях на основе теории магнитных цепей уточняющие коэффициенты рассеяния и выпучивания магнитного потока. Авторами разработаны уточненные электромагнитные модели указанных генераторов, позволяющие вычислить основные параметры на начальных этапах электромагнитного расчета и решения задач оптимизации с высокой степенью соответствия. Отличительной особенностью уточненных электромагнитных моделей генераторов является учет зависимости коэффициентов рассеяния и выпучивания магнитного потока от координаты подвижной части и площади поперечного сечения магнитопровода.  

303-313 64
Аннотация

Статья посвящена разработке автоматического метода и устройства для контроля прессовки сердечника статора мощного турбогенератора при сборке на заводе-изготовителе. Сердечник собирается и прессуется в вертикальном положении отдельными частями, на каждом этапе необходимо отслеживать места с ослабленной монолитностью. Неравномерность плотности спрессованности ведет к относительному смещению листов активной стали и потерям в железе, а также появлению и развитию дефектов (разрыхлению зубцов крайних пакетов, выкрашиванию фрагментов листов активной стали, местному замыканию листов и нагреву пакетов), что в итоге может стать причиной тяжелых аварий и выхода турбогенератора из строя. Существующие методы, в том числе автоматические, не позволяют выполнить качественный контроль. Предложенный авторами метод обнаружения мест с ослабленной монолитностью основан на автоматическом измерении удельного давления прессовки при деформации специальных контрольных проб. Разработано реализующее его устройство, представляющее собой кольцо, устанавливаемое на торцевую поверхность сердечника. В кольце равномерно размещены ячейки с контрольными пробами. Наибольшее уменьшение толщины пробы, вызванное наибольшим удельным давлением, соответствует наименьшему дефекту, и наоборот. В качестве преобразователя давления предлагается использовать плоскую металлическую мембрану и емкостный датчик с цифровым выходом. Рассчитаны и экспериментально проверены характеристики преобразователя. Обработка результатов измерения удельного давления осуществляется с помощью специального электронного блока. Разработанное устройство позволяет улучшить производительность труда при контроле сердечника, с большей достоверностью диагностировать дефекты и устранять их и в конечном счете повысить надежность турбогенератора и его долговечность.

314-327 55
Аннотация

В статье рассматриваются электромагнитные переходные процессы при реализации трехфазного автоматического повторного включения на линии электропередачи сверхвысокого напряжения 750 кВ. Анализируются предвключенные активные сопротивления, управляемые шунтирующие реакторы, неполнофазные режимы работы шунтирующих реакторов, автоматические шунтирования фазы с учетом изменения степени компенсации зарядной мощности и углов включения элегазовых выключателей. Разработаны схемы замещения отключенных неповрежденных фаз линии сверхвысокого напряжения для исследования апериодической составляющей тока. Оценены значения активных предвключенных сопротивлений и автоматического шунтирования фаз на снижение характеристик апериодической составляющей тока. Разработана имитационная модель и смоделированы переходные процессы на линии электропередачи 750 кВ. Выполнены серии моделирований электромагнитных переходных процессов на реальных линиях электропередачи сверхвысокого напряжения. Проанализированы причины аварий линейных элегазовых выключателей при коммутации компенсированных воздушных линий 750 кВ. Изучены электромагнитные процессы в компенсированных линиях электропередачи в зависимости от начальных условий в момент коммутации. Выявлены моменты резкого изменения параметров переходных процессов при коммутации в линиях сверхвысокого напряжения. Оценено влияние суммарных индуктивностей и активных сопротивлений на характеристики апериодической составляющей. Выведены аналитические зависимости постоянной времени апериодической компоненты от момента коммутации и значений суммарного активного сопротивления и индуктивности. Рассмотрены мероприятия для ограничения продолжительности сущест-вования апериодической составляющей тока. Указано, что избежать аварийного режима работы можно соответствующей настройкой устройства контроля коммутации элегазовых выключателей. Даны рекомендации по предупреждению возникновения и развития аварийного режима на подстанциях с элегазовыми выключателями.  

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА 

328-335 56
Аннотация

В статье представлена вторая часть исследования, посвященного эксергетическому анализу процессов тепловой обработки бетонных изделий в теплотехнологических установках ускоренной гидратации. В первой части на основании фактических данных о составе цементов и продуктов гидратации рассмотрены вопросы расчета эксергии бетонной смеси и твердеющего бетона с учетом всех составляющих эксергии: реакционной, концентрационной и термомеханической. В данной статье предложены количественные эксергетические критерии, позволяющие судить об энергоэффективности режимов работы теплотехнологического оборудования для тепловой обработки бетонных изделий. К ним отнесены: степень термодинамического совершенства теплоэнергетической системы, характеризующая полноту использования эксергетического входа; термодинамический КПДe системы тепловой обработки, представляющий собой степень термодинамического совершенства, рассчитанную без учета суммы транзитных эксергий; термодинамический КПДe системы тепловой обработки с учетом эксергетического КПДe системы производства и транспортировки тепловой энергии; степень технологического совершенства, указывающая, какая часть эксергии, подведенной в теплотехнологическую установку, предназначается для получения технологического результата. Для расчета перечисленных характеристик предложен математический аппарат, учитывающий массу бетонного изделия, удельную массовую эксергию цемента и твердеющего бетона, заданную степень гидратации цемента в бетоне на момент окончания тепловой обработки, эксергетические потоки, подводимые к изделию в теплотехнологической установке, и численные показатели, характеризующие неполноту процесса гидратации цемента. Приведено обсуждение полученных результатов с точки зрения их применимости при выборе режимов тепловой обработки. Полученные результаты могут использоваться при выборе энергосберегающих режимов теплотехнологического оборудования для промышленной тепловой обработки бетонных изделий.

336-348 63
Аннотация

Проведено экспериментальное исследование интенсивности теплового потока одно-рядного горизонтального воздухоохлаждаемого трубчатого пучка теплообменника со спиральными алюминиевыми накатными ребрами при малых числах Рейнольдса (Re < 2000). Геометрические размеры биметаллических оребренных труб пучка следующие: наружный диаметр оребрения d = 56,0 мм; диаметр трубы по основанию d0 = 26,8 мм; высота ребра h = 14,6 мм; шаг ребра s = 2,5 мм; средняя толщина ребра Δ = 0,5 мм; коэффициент оребрения трубы φ = 19,3; теплоотдающая длина l = 300 мм. Наружный диаметр несущей стальной трубы dн = 25 мм; толщина стенки d = 2 мм. Исследования проводились методом полного теплового моделирования на специально разработанном экспериментальном стенде с электрообогревом труб и установленной над пучком вытяжной шахтой. Расход воздушного потока через пучок регулировался путем изменения высоты и площади сечения вытяжной шахты. Проведены тарировочные эксперименты, подтверждающие достоверность полученных данных. Затем ребра стачивались шлифованием с образованием новых типов труб, которые компоновались в однорядный шеститрубный пучок с постоянным относительным поперечным шагом σ1 = S1/d = 1,14 = const, а тепловые исследования проводились повторно. В результате получено обобщенное критериальное уравнение теплоотдачи  оребренного горизонтального однорядного пучка при малых числах Рейнольдса для различных высот оребрения труб h = 0-14,6 мм. По габаритным и металлоемкостным критериям определена эффективная высота оребрения трубы (h = 8 мм) для однорядного горизонтального пучка.

349-362 53
Аннотация

В статье представлены результаты расчетных и экспериментальных исследований распределения модельного материала (пластмассовых сферических частиц размером 6 мм) по высоте лабораторного двумерного аппарата кипящего слоя периодического принципа действия. Для экспериментального определения распределения твердой фазы по высоте аппарата выполнены цифровые фотографии кипящего слоя, которые затем анализировались при помощи специально разработанного для этого алгоритма. Алгоритм подразумевал разбиение изображения по высоте на отдельные прямоугольные области, идентификацию частиц и подсчет их числа в каждой из указанных областей. Численные эксперименты выполнялись с использованием предложенной ранее одномерной ячеечной модели процесса псевдоожижения, построенной на основе математического аппарата теории счетных цепей Маркова с дискретным пространством и временем. Расчетная схема модели предполагает пространственную декомпозицию слоя по высоте на отдельные элементы малых конечных размеров. Таким образом, получаемые численно результаты в качественном отношении отвечают поставленному натурному эксперименту. Для обеспечения количественной достоверности расчетных прогнозов выполнена параметрическая идентификация модели с привлечением известных эмпирических зависимостей для расчета коэффициента сопротивления частиц и оценки коэффициента их макродиффузии. Сравнение результатов численных и натурных экспериментов позволило выделить наиболее продуктивные эмпирические соотношения, сочетающиеся с ячеечной схемой моделирования процесса. Полученная физико-математическая модель обладает высокой прогностической эффективностью и может использоваться для инженерных расчетов аппаратов с кипящим слоем, а также для постановки и решения задач оптимального управления технологическими процессами в этих аппаратах по различным целевым функциям.

363-376 47
Аннотация

К числу основных источников загрязнения окружающей среды относятся теплоэлектростанции. Ухудшение качества традиционных углеродсодержащих энергоресурсов ведет к необходимости развития технологий совместного сжигания биотоплива и угля на малых и крупных электростанциях. В настоящей статье предлагается концепция использования твердых отходов переработки шин путем добавления в состав смесевого топлива «уголь – древесные отходы» в качестве заменителя угля шлака, образующегося при утилизации изношенных шин методом пиролиза. Цель исследования – определение возможности повышения теплотворной способности древесных пеллет путем совместного их сжигания с пиролизным шлаком вместо угля без увеличения нагрузки на окружающую среду. При этом ставились задачи: определение низшей теплоты сгорания смесевых топлив и оценка ее изменения при замене угля на шлак; определение влажности, содержания общей серы, выхода летучих веществ, зольности смесевых топлив по стандартным методикам и оценка изменения этих параметров при замене угля на шлак при одинаковых соотношениях компонентов; определение оптимальных соотношений компонентов в смесевых топливах, не увеличивающих нагрузку на окружающую среду при замене угля на пиролизный шлак. Установлено, что при замене угля шлаком происходит повышение теплотворной способности на 37–45 %, уменьшение содержания золы на 37–42 %, увеличение выхода летучих веществ. Вместе с тем содержание серы увеличивается на 5,6–18 %. Для снижения выброса диоксидов серы рекомендуется применение традиционного очистного оборудования. Результаты исследования позволяют обосновать возможности замены угля шлаком в смесевых топливах при определенных соотношениях компонентов. Предложено новое направление использования твердых продуктов утилизации резинотехнических изделий, в частности изношенных шин, методом пиролиза в смесевых топливах «шлак – древесные пеллеты» для малых и средних энергетических установок.



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