energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2016-59-2-129-133energy-996Research ArticleЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКАELECTRICAL POWER ENGINEERINGРАЗРАБОТКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ УСТАНОВОК И ОБЕСПЕЧЕНИЕ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИELABORATION OF HIGH-VOLTAGE PULSE INSTALLATIONS AND PROVIDING THEIR OPERATION PROTECTIVE MEASURESГашимовА. М.HashimovА. М.

Адрес для переписки:  Гашимов Ариф Мамедович - Институт физики НАН Азербайджана, просп. Г. Джавида, 33, Az1141, г. Баку, Азербайджанская Республика. Тел.: +99412 539-44-02. arif@physics.ab.az

Address for correspondence:  Hashimov Arif M. - Physics Institute of Azerbaijan National Academy of Sciences, 33 H. Javid Ave., Az1141, Baku, the Azerbaijani Republic. Tel.: +99412 539-44-02. arif@physics.ab.az

arif@physics.ab.azГурбановЭ. Д.GurbanovE. J.arif@physics.ab.azИнститут физики НАН АзербайджанаАзербайджанPhysics Institute of Azerbaijan National Academy of SciencesAzerbaijanAзерсу, ОАО, БакуАзербайджанAzersu OJSC, BakuAzerbaijan20163103201659295105Copyright © Гашимов А.М., Гурбанов Э.Д., 20162016Гашимов А.М., Гурбанов Э.Д.Hashimov А.М., Gurbanov E.J.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/996

В статье представлены методы разработки высоковольтных импульсных установок технологического назначения по обеззараживанию питьевой и сточных вод, текучих пищевых продуктов при воздействии сильных импульсных электрических полей микро- и наносекундной длительности. Рассмотрены возможности проектирования основных элементов высоковольтной части и разрядной цепи установок с целью обеспечения наиболее эффективного приложения энергии источника на нагрузке и безопасной эксплуатации высоковольтного оборудования. Показано, что при обеззараживании питьевой и сточных вод целесообразно применение микросекундных импульсных воздействий, вызывающих в водной среде электрогидравлический эффект и сопутствующий ему комплекс физических процессов (ультрафиолетовое излучение, генерация озона и атомарного кислорода, механические волны сжатия и т. д.), губительно влияющих на жизнедеятельность микроорганизмов. В случае обеззараживания текучих пищевых продуктов рекомендовано применение наносекундных импульсных воздействий, непосредственно проникающих в ядро биологической клетки и инактивирующих ее. При этом сохраняются пищевая и биологическая ценность продуктов и улучшаются их органолептические свойства. Отмечено, что при разработке высокочастотных импульсных установок особое внимание должно уделяться вопросам соблюдения техники безопасности обслуживающим персоналом и обеспечения условий бесперебойной работы всей установки. С этой целью следует выполнять необходимые требования по экранированию высоко- и низковольтной частей установки от высокочастотных электромагнитных излучений, которые регистрируются специальными дифференциальными датчиками. Одновременно должны быть приняты меры по снижению уровня шумов при работе высоковольтного оборудования. Предложен метод для их снижения до допустимых пределов (менее 80 дБА) посредством покрытия внутренней поверхности экранирующего кожуха плотно стыкующимися между собой листами пористого электрозвукоизоляционного материала.

The article presents design engineering methods for the high-voltage pulse installations of technological purpose for disinfection of drinking water, sewage, and edible liquids by high field micro- and nanosecond pulsing exposure. Designing potentialities are considered of the principal elements of the high-voltage part and the discharge circuit of the installations towards assuring the best efficient on-load utilization of the source energy and safe operation of the high-voltage equipment. The study shows that for disinfection of drinking water and sewage it is expedient to apply microsecond pulse actions causing the electrohydraulic effect in aqueous media with associated complex of physical processes (ultraviolet emission, generation of ozone and atomic oxygen, mechanical compression waves, etc.) having detrimental effect on life activity of the microorganisms. In case of disinfecting edible liquids it is recommended to use the nanosecond pulses capable of straight permeating the biological cell nucleus, inactivating it. Meanwhile, the nutritive and biological values of the foodstuffs are saved and their organoleptic properties are improved. It is noted that in elaboration process of high-frequency pulse installations special consideration should be given to issues of the operating personnel safety discipline and securing conditions for the entire installation uninterrupted performance. With this objective in view the necessary requirements should be fulfilled on shielding the high- and low-voltage installation parts against high-frequency electromagnetic emissions registered by special differential sensors. Simultaneously, the abatement measures should be applied on the high-voltage equipment operational noise level. The authors offer a technique for noise abatement to admissible levels (lower than 80 dB A) by means of coating the inside surface with shielded enclosure of densely-packed abutting sheets of porous electro-acoustic insulating material. 

 

высоковольтная импульсная установкаимпульсный разрядфронт импульсадлительность импульсовгенератор пульсирующего напряжениянагрузкаэлектромагнитное излучениемикрои наносекундные импульсыдезинфекцияэкранированиешумhigh-voltage pulse installationpulsed dischargefront of pulsepulse durationgenerator of pulsed tensionsloadingelectromagnetic emissionmicro and nanosecond pulsedisinfectingshieldingnoiseReferencesКузнецов, В. Г. Исследование структуры наносекундного стримерного разряда методом электрографии / В. Г. Кузнецов, А. М. Гашимов, Э. Д. Курбанов. Техническая электродинамика. 2009. № 6. С. 17–22.Kuznetsov V. G., Gashimov A. M., Kurbanov E. D. (2009) Structure Investigation of Nanosecond Streamer Discharge with Method of Electrography. Tekhnicheskaia elektrodinamika [Mechanical Electrodynamics], (6), 17–22 (in Russian).Курбанов, E. D. Комплексное исследование характеристик наносекундного стримерного разряда в резконеоднородном поле при наличии в промежутке диэлектрических пластин / Э. Д. Курбанов // Известия Национальной академии наук Азербайджана. 2009. Т. 29, № 5. С. 78-93.Kurbanov E. D. (2009) Integrated Signature Analysis of Nanosecond Streamer Discharge in Sharply Nonhomogeneous Field in the Presence of Dielectric Plates in the Interim. Izvestiia Natsional'noi akademii nauk Azerbaidzhana [Transactions Azerbaijan national academy of sciences], 29 (5), 78-93 (in Russian).Gashimov, A. M. The Influence of High-Voltage Impulse Treatments on Biological Cells / A. M. Gashimov, E. D. Kurbanov // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 2009. Vol. 45, No 5. P. 411–414.Gashimov A. M., Kurbanov E. D. (2009) The Influence of High-Voltage Impulse Treatments on Biological Cells. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 45 (5), 411–414. DOI:10.3103/S1068375509050123.Mekhtizade, R. N. Analysis of the activation level of compound structures surface / R. N. Mekhtizade, E. J. Qurbanov, G. M. Kerimov // Проблемы энергетики. 2004. № 4. С. 68–70.Mekhtizade R. N., Qurbanov E. J., Kerimov G. M. (2004) Analysis of the Activation Level of Compound Structures Surface. Problemy energetiki [Challenges of the Energetics], (4), 68–70.Курбанов, Э. Д. Электроразрядная активация стекловолокон в барьерном разряде в воздухе / Э. Д. Курбанов, Ю. В. Горин, И. П. Кужекин. Физика диэлектриков (ICD-2008): материалы 11-й Междунар. конф. 2008. Т. 1. С. 318.Kurbanov E. D., Gorin, Yu. V., Kuzhekin I. P. (2008) Electrodischarge Activation of Glass Fibers in Barrier Discharge in the Air. Dialectric Physics(ICD-2008). Proceedings of 11th International conference, Vol. 1, 318 (in Russian).Курбанов, Э. Д. Модификация поверхности стекловолокон в барьерном электрическом разряде в процессе производства стеклопластиков / Э. Д. Курбанов // Электричество. 2009. № 2. С. 32–36.Kurbanov E. D. (2009) Fiberglass Surface Modification in Barrier Electrical Discharge in Production Process of the Glass-Fiber Laminates. Elektrichestvo [Electricity], (2), 32–36 (in Russian).Курбанов, Э. Д. Комбинированная обработка поверхности стекловолокон неравновесными электрическими разрядами в технологии производства стеклопластиков / Э. Д. Курбанов // Вестник МЭИ. 2009. № 3. С. 42–46.Kurbanov E. D. (2009) Combined Treatment of the Glass Fiber Surface with Unbalanced Electrical Discharges in the Production Method of Glass-Fiber Laminates. Vestnik MEI [MPEI Vestnik], (3), 42–46 (in Russian).Кужекин, И. П. Сильные электрические поля и импульсные разряды в воде / И. П. Кужекин, Э. Д. Курбанов // Вестник МЭИ. 2008. № 2. С. 33–36.Kuzhekin I. P., Kurbanov E. D. (2008) Strong Electric Fields and Impulsive Discharges in the Water. Vestnik MEI [MPEI Vestnik], (2), 33–36 (in Russian).Gurbanov, E. J. Environmentally Clear Methods of Water Disinfection / E. J. Gurbanov // International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE). 2014. Vol. 6, № 1. Р. 34–38.Gurbanov E. J. (2014) Environmentally Clear Methods of Water Disinfection. International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE), 6 (1), 34–38.Gurbanov, E. J. Thermal and Electric Breakdown of Water at Crown and Spark Discharges / E. J. Gurbanov // International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE). 2014. Vol. 6, № 2. Р. 88–93.Gurbanov E. J. (2014) Thermal and Electric Breakdown of Water at Crown and Spark Discharges. International Journal on Technical and Physical Problems of Engineering (IJTPE), 6 (2), 88–93.Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields / G. V. Barbosa-Canovas [et al.]. Washington, San Diego: Academic Press, 1999. 200 p.Barbosa-Canovas G. V., Pothakamury U. R., Gongora-Nieto M. M., Swanson B. G. (1999) Preservation of Foods with Pulsed Electric Fields. Washington, San Diego: Academic Press. 200.Sensoy I. Inactivation Kinetics of Salmonella Dublin by Pulsed Electric Field / I. Sensoy, Q. H. Zhang, S. K. Sastry // Journal of Food Process Engineering. 1997. Vol. 20, №5. P. 367–381.Sensoy I., Zhang Q. H., Sastry S. K. (1997) Inactivation Kinetics of Salmonella Dublin by Pulsed Electric Field. Journal of Food Process Engineering, 20 (5), 367–381.Термен, Ф. Измерительная техника в электронике / Ф. Термен, Дж. Петтит; пер. с англ. под ред. В. Т. Фролкина. М.: Изд-во иностранной литературы, 1955. 604 с.Termen F., Pettit J. (1952) Electronic Measurements. New York, McGraw-Hill. ( Russ. ed.: Termen F., Pettit J. (1955) Izmeritel'naia tekhnika v elektronike. Moscow, Publishing outfit of foreign literature. 604).Шваб, А. Й. Электромагнитная совместимость / А. Й. Шваб; пер. с нем. под ред. И. П. Кужекина. М.: Энергоатомиздат, 1998. 480 с.Shvab ?. Y. (1998) Electromagnetic Compatibility. Moscow, Energoatomizdat. 480 (in Russian).Правила безопасной эксплуатации электроустановок потребителей: ДНАОП 0.00-1.21–98. Введ. 20.02.1998. Киев: Основа, 1998. 384 с.DNAOP 0.00-1.21–98. Operational Code for Electrical Installations. Kiev, Basis, 1998. 384. (in Russian).Методические указания по проведению измерений и гигиенической оценке шумов на рабочих местах. М.: Типография Мин-ва здравоохр. СССР, 1978. 18 с.Instructional Guidelines on Execution of Measurements and Hygienic Assessment of Noise at the Workplaces. Moscow, Printing office of the ?in. of Health of the USSR, 1978. 18 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.