Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
Том 61, № 3 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-61-3

ОБЩАЯ ЭНЕРГЕТИКА

193-206 333
Аннотация

Повышение достоверности принимаемых решений при организации технического обслуживания и ремонта объектов электроэнергетических систем относится к наиболее важным и трудным проблемам. Важным потому, что ошибочные решения приводят прежде всего к росту эксплуатационных затрат. Трудность решения данной проблемы связана с отсутствием соответствующих методов снижения риска ошибочного решения. В статье приводится один из аспектов этой проблемы – повышение достоверности решения о характере взаимосвязи технико-экономических показателей объектов электроэнергетических систем. Традиционно повышение достоверности решения об отсутствии взаимосвязи достигается уменьшением ошибки первого рода. Обычно она принимается равной 5 %, изредка 1 %, а при исследованиях – даже 0,5 %. Соответствующие критические значения коэффициентов корреляции приводятся в справочниках по математике. Такой способ негласно предполагает, что последствия от ошибок первого рода существенно превышают последствия от ошибок второго рода, а распределение коэффициентов корреляции соответствует нормальному закону. Поэтому риск ошибочного решения об отсутствии значимой статистической связи не контролируется. Но и при желании оценить ошибку второго рода сделать это практически невозможно, поскольку критические значения для коэффициентов корреляции зависимых выборок отсутствуют. Не менее актуальна задача принятия решения о статистической взаимосвязи между технико-экономическими показателями в условиях, когда последствия ошибочных решений равны, т. е. необходимо учесть как ошибку первого рода, так и ошибку второго рода. Для преодоления указанных трудностей: разработан новый способ оценки критических значений коэффициентов корреляции (новизна состоит в применении фидуциального подхода); расчеты критических значений проводятся по компьютерным технологиям моделирования возможных реализаций коэффициентов корреляции для двух предположений (технико-экономические показатели независимы и зависимы); моделирование проводится методом решения «обратной задачи», позволяющим получить возможные реализации коэффициентов корреляции для действительно зависимых и независимых выборок случайных величин при заданном объеме выборки; разработанные алгоритмы и программы расчета позволили получить критические значения коэффициентов корреляции для независимых и зависимых выборок; в условиях, когда последствия ошибочного решения одинаковы, предлагается принимать решение не на основе критических значений, а на основе граничных значений коэффициентов корреляции, которые соответствуют минимальному суммарному риску ошибочного решения; иллюстрация применения рекомендаций приведена на примере технико-экономических показателей котельных установок энергоблоков 300 МВт. Показано существенное влияние наличия взаимосвязанных технико-экономических показателей на результат ранжирования котельных установок, надежность и экономичность их работы.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

207-219 366
Аннотация

Усовершенствована одна из основных задач, решаемых для всех электрических сетей с разомкнутой топологией, в том числе для городских электрических сетей, а именно – задача выбора оптимальных точек размыкания. Показано, что насыщение городских сетей распределенными источниками малой генерации приводит к тому, что определяемые режимные параметры в условиях городских SMART GRID становятся наблюдаемыми. Поэтому большинство задач управления режимами, характерных для городских распределительных электрических сетей традиционного исполнения, в SMART GRID свою актуальность теряют. Основной технологической задачей является совершенствование выбора оптимальных точек размыкания сетей. Городские электрические сети ОЭС Беларуси активно насыщаются распределенными источниками малой генерации, которые могут подключаться к высоковольтным шинам потребительских трансформаторных подстанций, в том числе на стороне нагрузки, и оснащаются автоматикой для обеспечения синхронной работы с энергосистемой и поддержания автономной работы. Поэтому учет таких генерирующих источников в задачах управления режимами городских электрических сетей как традиционных, так и в условиях SMART GRID становится необходимым. В статье предложены методика и алгоритм выбора оптимальных точек размыкания городских электрических сетей с учетом различных условий применения источников малой генерации: когда источник работает параллельно с электрической сетью и имеет постоянные активную и реактивную генерации или питает изолированную от сети нагрузку с учетом ограничения на генерируемую источником мощность. Решение этой задачи позволяет снизить потери мощности и электроэнергии в сети в значительно большей степени, чем от внедрения любого другого эксплуатационного мероприятия. Разработанный алгоритм апробирован на примере оптимизации точек размыкания фрагмента городской распределительной сети 10 кВ. Также предложено эффективное решение задачи выбора начальных положений точек размыкания городских сетей на основе алгоритма Дейкстры, что в значительной мере сокращает время их оптимизации.

220-234 1221
Аннотация

В механическом расчете гибких проводов распределительных устройств и воздушных линий определяются стрелы провеса и тяжения в различных режимах климатических воздействий. Сосредоточенные нагрузки от распорок, заградительных шаров, шлейфов, отпаек к электрическим аппаратам и других элементов заменяются распределенной по пролету. На примере пролета с натяжными гирляндами изоляторов рассматривается действие на провод сосредоточенных нагрузок, определяется погрешность при замене сосредоточенных сил равномерно распределенной вдоль пролета нагрузкой. Показано, что сосредоточенные нагрузки нельзя заменять распределенными простым делением суммарных нагрузок на длину пролета, так как это может привести к совершенно неверным результатам. Установлена связь между коэффициентом увеличения стрелы провеса, коэффициентом сосредоточенных сил, коэффициентом, учитывающим наличие натяжных гирлянд изоляторов, и углом наклона пролетаПри ветровой нагрузке и наличии отпаек к электрическим аппаратам отклонения провода в двух плоскостях можно рассчитывать независимо друг от друга, если известны сосредоточенные силы в этих плоскостях. Показано уменьшение погрешности при увеличении числа малых сосредоточенных сил. Оценено влияние угла наклона пролета и наличия натяжных гирлянд изоляторов для расчета отклонений проводов распределительных устройств и воздушных линий. Более точный расчет механических напряжений и стрел провеса возможен при применении векторно-параметрического метода расчета гибкой ошиновки распределительных устройств и проводов воздушных линий, где используется расчетная модель проводов в виде гибкой упругой нити с учетом пространственного расположения всех конструктивных элементов.

235-245 518
Аннотация

Решение задач диагностирования обмоток электрических машин связано с необходимостью селекции квазипериодических тестовых сигналов на фоне шумов. Для выделения полезных сигналов, как правило, используют различия спектральных составов сигналов и шумов. В идеальном случае форма частотной характеристики оптимального фильтра должна совпадать с формой спектра полезного сигнала, что определяет сложность выполнения такого фильтра. Цель исследований – увеличение точности измерений и упрощение алгоритмического обеспечения измерительных систем за счет разработки математического аппарата, позволяющего однозначно определять и учитывать при обработке погрешности, обусловленные конечностью интервалов измерений. В условиях постоянного роста вычислительных возможностей средств измерений резервом повышения чувствительности методов обработки квазипериодических сигналов представляется установление однозначной зависимости между локальными вариациями временных параметров сигнала и изменениями параметров его спектра. Вариации значений параметров сигналов приводят к нарушению исходного распределения гармонических составляющих, при котором одни из них подвергаются наибольшим изменениям, а другие – наименьшим. Точность измерений предлагается увеличить за счет замены малочувствительной регистрации изменений временных параметров сигналов, регистрацией изменений параметров характерных гармонических составляющих спектра, обладающих максимальной чувствительностью к отклонениям контролируемого параметра и минимальной чувствительностью к отклонениям, обусловленным нестабильностью работы измерительной аппаратуры. Разработан соответствующий практике математический аппарат, позволяющий однозначно определять погрешности, обусловленные конечностью интервалов измерений квазипериодических сигналов. Автоматический учет этих погрешностей позволяет обойтись без сложной корреляционной обработки квазипериодических сигналов, требующей больших вычислительных ресурсов (время и скорость обработки данных, объем оперативной памяти), и обеспечить точность измерений.

246-257 376
Аннотация

В последнее время в промышленности появилась тенденция использования методов электрохимической обработки, основанных на применении милли- и микросекундных импульсов различной полярности и амплитуды вместо постоянного тока. Применение импульсного тока позволяет во многих случаях получить необходимый эффект более дешевыми средствами и обеспечить дополнительную управляемость электрохимическим процессом за счет регулировки временных параметров импульсов тока, снизить энергетические затраты на процесс полирования и очистки поверхностей по сравнению c обработкой при постоянном токе, повысить эффективность обработки, при которой скорость сглаживания микронеровностей обрабатываемой поверхности, отнесенная к общему съему металла, значительно возрастает. Например, применение биполярных импульсов при полировании многих металлических материалов позволяет отказаться от использования дорогостоящих и вредных хромсодержащих электролитов. Применение импульсного режима при электролитно-плазменном полировании помогает добиться снижения энергопотребления и повышения эффективности процесса при сохранении высокой интенсивности, качества обработки и экологической безопасности. Для исследования влияния временных параметров импульсов тока, а также длительности пауз между ними на характеристики поверхности деталей из различных металлических материалов в процессе электрохимической обработки и при переходе процессов в область электролитно-плазменной обработки при повышении напряжения смоделирован, разработан и изготовлен специальный источник питания, обеспечивающий возможность регулирования частоты, длительности положительного и отрицательного импульсов, а также пауз между ними в широком диапазоне. Разработанный источник питания позволяет формировать импульсы тока до 50 А при напряжении от 0 до 400 В положительной и отрицательной полярностей и способен регулировать их длительность в диапазоне от 10,0 мкс до 8,1 с при возможности изменения соотношения длительности импульсов и пауз от 1:1 до 1:9.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

258-268 285
Аннотация

В статье представлены результаты экспериментальных исследований влияния перемешивающих дистанционирующих решеток с различными вариантами конструкции дефлекторов на течение потока теплоносителя в ТВС-Квадрат реактора PWR. Экспериментальные модели ТВС-Квадрат реактора PWR были изготовлены в полном геометрическом подобии с натурными кассетами. Исследования проводились путем моделирования течения теплоносителя в активной зоне на экспериментальном стенде, представляющем собой аэродинамический разомкнутый контур, через который прокачивается воздух. Для измерения локальных гидродинамических характеристик потока теплоносителя использовались специальные пневмометрические датчики, позволяющие измерять полный вектор скорости в точке по трем его компонентам. При проведении исследований локальной гидродинамики теплоносителя измерялись поперечные скорости потока, а также расходы теплоносителя по ячейкам экспериментальной модели ТВС-Квадрат. Анализ пространственного распределения проекций абсолютной скорости потока позволил детализировать картину течения теплоносителя за перемешивающими дистанционирующими решетками с различными вариантами конструкции дефлекторов, а также выбрать дефлектор оптимального конструктивного исполнения. Накопленная база данных по течению теплоносителя в ТВС-Квадрат легла в основу инженерного обоснования конструкций активных зон реакторов PWR. Рекомендации по выбору оптимальных вариантов конструкций перешивающих дистанционирующих решеток учитывались конструкторами АО «ОКБМ Африкантов» при создании вводимых в эксплуатацию новейших ТВС-Квадрат. Результаты экспериментальных исследований используются для верификации CFD-кодов как зарубежной, так и отечественной разработки, а также программ детального поячеечного расчета активных зон с целью уменьшения консерватизма при обосновании теплотехнической надежности.

269-282 322
Аннотация

Рассмотрено усовершенствование технологий использования природного газа в водогрейных котлах. Предложена концепция нового водотрубно-дымогарного котла, созданного на основе размещения в пространстве цилиндрической жаровой трубы-топки экранного радиального трубного пучка. Результаты числового компьютерного моделирования топочного процесса водотрубно-дымогарного котла тепловой мощностью 630 кВт сравнивались с соответствующими данными, полученными в ходе эксперимента. Анализ результатов числового компьютерного моделирования свидетельствует об эффективности установленного трубного радиального пучка: на 56 % увеличилось общее тепловосприятие топки, при этом на 22 % выросла часть теплоты, переданной конвективным теплообменом; снизился уровень температуры в топочном пространстве, при этом на 45–51 % сократилась концентрация оксидов азота. Экспериментально установлено, что наличие охлаждаемого экранного трубного радиального пучка в топке водотрубно-дымогарного котла позволяет: увеличить тепловое напряжение топочного объема на 10 %; сократить концентрацию оксидов азота и монооксида углерода в дымовых газах на 24–40 % и на 25–67 % соответственно, при этом уровень выбросов вредных веществ удовлетворяет требованиям норм Украины (ГОСТ 30735–2001); снизить избыток воздуха в топке на 3 % и повысить КПД котла на 0,5 %. Опытный образец водогрейного водотрубно-дымогарного котла (КВВД-0,63 Гн) прошел сертификационные испытания, государственную регистрацию, принят в постоянную эксплуатацию. Котел прост в изготовлении и может производиться в условиях предприятий коммунальных тепловых сетей. Надежность конструкции котла подтверждается опытом многолетней эксплуатации.



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


ISSN 1029-7448 (Print)
ISSN 2414-0341 (Online)