Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
Том 61, № 6 (2018)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

483-493 338
Аннотация

Рассмотрены построение и реализация цифрового измерительного органа тока микропроцессорной защиты, способного функционировать в условиях глубокого насыщения стали магнитопровода трансформатора тока. В переходных режимах работы трансформатора тока линейность трансформации первичного тока во вторичный существенно нарушается. При этом вторичный ток трансформатора тока, который является входным сигналом для измерительных органов микропроцессорных защит, отличается от идеально трансформированного как по форме, так и по величине. Это приводит к тому, что время установления сигнала на выходе стандартного цифрового измерительного органа тока затягивается до недопустимых значений. В результате нарушаются основные требования к устройствам защиты, такие как быстродействие и надежность, что в ряде случаев делает быстродействующую защиту электрооборудования малоэффективной. Для решения этой проблемы предлагается формировать выходной сигнал цифрового измерительного органа тока в зависимости от величины коэффициента нелинейных искаженийкоторым определяется степень насыщения трансформатора тока. Причем целесообразно формировать выходной сигнал так, чтобы при малой степени насыщения трансформатора тока он незначительно отличался от действующего значения контролируемого сигнала, а при глубокой степени насыщения превышал данное значение. Модель цифрового измерительного органа тока разработана в среде моделирования MatLab-Simulink. Основу модели составляют блоки, реализующие: цифровой фильтр, предназначенный для вычисления значения амплитуды основной гармоники контролируемого сигнала; цифровой фильтр действующего значения контролируемого сигнала, а также типовые математические блоки, необходимые для формирования алгоритма функционирования предлагаемого цифрового измерительного органа тока. Проверка работоспособности модели цифрового измерительного органа тока проводилась входным воздействием, близким по форме к искаженному вследствие насыщения стали магнитопровода вторичному току трансформатора тока. Проведенные исследования показали, что предложенный цифровой измерительный орган тока по сравнению со стандартным обеспечивает стабильную работоспособность и повышенное быстродействие в переходных режимах.

494-507 238
Аннотация

Важным элементом электрохимических технологий является оперативный контроль параметров используемых электролитов и прежде всего удельной электропроводности. Методы измерения электропроводности электролитов вызывают вопросы ввиду сложности физико-химических процессов переноса ионов, поляризации электролита вблизи поверхности электродов и электрохимических процессов на их поверхности. Применяемые высоко и низкочастотные методы кондуктометрии требуют достаточно дорогого оборудования и не лишены методологических недостатков. В статье обоснован новый метод измерения сопротивления электролитов, основанный на автоматическом выполнении серии измерений проводимости при постоянном токе, обработке данных и экстраполяции измерений к пороговому напряжению на обкладках измерительной ячейки. Обоснованы характер функций и методика определения электрического сопротивления электролита на основе данных измерений сопротивления ячейки при разных напряжениях на ней. Проведены измерения удельного сопротивления некоторых электролитов. Преимуществами предлагаемого метода и реализующего его прибора являются простота, дешевизна и, следовательно, возможность использования на таких участках производства, где ранее подобный контроль был бы нецелесообразен. Метод может найти широкое применение для экспресс-диагностики электролитов в таких сферах, как электрохимические накопители энергии, медицина, сельское хозяйство, химическая промышленность, производство продовольственных товаров.

508-516 190
Аннотация

Регулируемые электроприводы промышленных механизмов с постоянным статическим моментом могут работать в широком диапазоне изменения нагрузок и скоростей. При этом на любой скорости в заданном диапазоне они должны длительно работать с допустимым моментом, не перегреваясь. В большинстве случаев электродвигатели выполняют самовентилируемыми, с расположением вентилятора на валу электродвигателя. В этом случае охлаждение двигателя зависит от его скорости. Длительно допустимый момент электродвигателя на любой из скоростей при данной нагрузке определяется из уравнения теплового равновесия, где выделяемые в двигателе все потери мощности, превращаемые в теплоту, должны отводиться в окружающую среду, обеспечивая допустимую температуру изоляции обмоток при данной температуре окружающей (охлаждающей) среды. Уравнение теплового баланса составляется обычно для одномассовой тепловой модели электродвигателя, которой мы в этой статье воспользовались. Но даже при одномассовой тепловой модели получаем нелинейное уравнение теплового баланса. Чтобы получить приемлемые по сложности аналитические выражения для расчетов, приходится применять обоснованные допущения, что также использовано в расчетах авторов статьи. В результате были получены формулы, по которым можно находить длительно допустимый момент двигателя как функцию относительной скорости ротора при данной температуре окружающей среды. Для приводимых примеров приняли два значения температуры окружающей среды (20 и 40 °С – это стандартные значения, применяемые при тепловых расчетах электродвигателей). Зависимости относительного значения допустимого момента электродвигателя от относительной скорости (частоты) приведены для трех синхронных двигателей с постоянными магнитами мощностью 3; 25 и 250 кВт.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

517-526 240
Аннотация

Работа является фрагментом продолжающихся исследований, направленных на создание оптимальной информационной среды, обеспечивающей доступ к публикациям из мировых научных журналов и других изданий, необходимых для качественного выполнения теоретических и экспериментальных исследований по приоритетным направлениям научно-технической деятельности в области дорожно-строительной отрасли в 2016–2020 гг. Использовался цитат-анализ с применением данных Journal Citation Reports отбора мировых научных серийных изданий, необходимых для выполнения исследований по тепло- и массопереносу в дорожных одеждах. Дорожные одежды – открытые гетерогенные термодинамические системы. В различных климатических условиях имеют место их деформации вследствие тепло- и массообменных процессов и взаимодействия транспортных потоков с поверхностью дороги. При наличии температурных, массообменных процессов происходит трещинообразование как по глубине дорожных одежд, так и на дорожных покрытиях. Как известно, на тепло- и массоперенос влияет структура материалов конструктивных слоев, в особенности устроенных из техногенных отходов (асфальтобетонный, бетонный, железобетонный лом и продукты их переработки, кирпичный бой, различные отходы производств и т. д.). Представлены результаты исследований тепловых потоков пограничных слоев в зависимости от вязкости воздуха, скорости, геометрических характеристик, проницаемости, капиллярных давлений в дорожных покрытиях.

527-538 229
Аннотация

В статье приводятся и анализируются результаты экспериментального исследования аэродинамики потока в рабочем объеме циклонных камер большой относительной длины, значительно превышающей длину камер в ранее выполненных исследованиях. Подвод воздуха в закручиватель камеры осуществляли тангенциально с диаметрально противоположных сторон двумя входными каналами. Вывод воздуха из рабочего объема камеры производили с противоположного торца камеры через круглое осесимметричное отверстие. Значения площади входных каналов и диаметра выходного отверстия варьировали сменными вкладышами и пережимами. Опыты выполнены методом лазерной доплеровской анемометрии. В результате установлены новые особенности формирования потока в рабочем объеме относительно длинных циклонных камер. Определены основные характерные величины потока рабочего объема. В частности, установлено определяющее влияние характеристик ядра потока на его структуру в относительно длинных циклонных камерах. Подобраны расчетные соотношения для определения этих величин в зависимости от геометрических характеристик исследуемой камеры. Определена граница пристенной области течения, в которой создаются благоприятные условия для проявления неустойчивости потока. Проведено численное моделирование течения в программном комплексе ANSYS Fluent. По его результатам представлено сравнение показателей численного моделирования, расчетных зависимостей и экспериментальных данных. Сопоставление результатов показало вполне удовлетворительное совпадение. Полученные в процессе исследований данные и расчетные соотношения могут быть использованы в инженерной практике и представляют интерес с точки зрения дальнейшего изучения аэродинамики в сильно закрученном потоке циклонных устройств для совершенствования методик их теплового и аэродинамического расчетов.

539-551 219
Аннотация

Статья посвящена вопросу параметрической оптимизации систем автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт Лукомльской ГРЭС в режиме переменного давления перегретого пара перед турбиной. Последний раз модернизация систем автоматического управления мощностью энергоблоков на всех энергоблоках Лукомльской ГРЭС проводилась в 90-е гг. XX в. В данный момент эти системы уже не удовлетворяют всем требованиям нового стандарта, который регулирует нормы участия энергоблоков тепловых электростанций в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности. Согласно данному стандарту, время достижения половинного значения необходимого изменения мощности должно составлять 10 с в пределах нормального и аварийного резервов; время достижения полного значения необходимого изменения мощности должно составлять 30 с в пределах нормального резерва и 2 мин – в пределах аварийного. Также завершается строительство Белорусской АЭС, первый энергоблок которой будет введен в эксплуатацию в 2019 г., второй – в 2020 г. После запуска АЭС энергоблоки Лукомльской ГРЭС будут вынуждены работать в широком диапазоне изменения нагрузок. Именно по этим причинам необходимо повысить эффективность работы энергоблоков, в частности и всей станции в целом. Этого можно добиться с помощью приведенной методики параметрической оптимизации типовой системы автоматического управления мощностью энергоблоков, позволяющей повысить качество регулирования мощности и давления пара перед турбиной. Результаты компьютерного моделирования переходных процессов в системе иллюстрируют описанную в данной статье методику и подтверждают ее правильность и несомненные преимущества перед другими методами оптимизации типовых систем автоматического управления мощностью энергоблоков.

552-563 158
Аннотация

В статье представлены методика и результаты экспериментального исследования интенсифицированной теплоотдачи для однорядного пучка, состоящего из биметаллических труб со спирально накатными ребрами со следующими параметрами: наружный диаметр ребра = 56 мм, высота ребра = 15 мм, шаг ребра = 2,5 мм, средняя толщина ребра D = 0,5 мм, диаметр ребра у основания d0 = 26 мм, коэффициент оребрения j = 21. Поперечный шаг труб S1 в однорядном пучке составляет 58, 61, 64 и 70 мм. Интенсификация теплоотдачи была организована в потоке нагретого воздуха над экспериментальным пучком с помощью двух типов вытяжных шахт − с регулируемой высотой и регулируемым проходным сечением. Цель работы – экспериментальное исследование и обобщение данных по теплоотдаче однорядных пучков, состоящих из биметаллических ребристых труб, при интенсифицированной (смешанной) конвекции воздуха, а также разработка инженерной методики расчета однорядных рециркуляционных воздухонагревателей. Результаты экспериментального исследования интенсифицированной конвективной теплоотдачи однорядного пучка, состоящего из биметаллических ребристых труб, в потоке нагретого воздуха представлены в виде зависимостей числа Нуссельта от чисел Грасгофа и Рейнольдса. При обобщении экспериментальных данных получено обобщенное критериальное уравнение для вычисления теплоотдачи однорядного пучка, состоящего из биметаллических ребристых труб, при различных поперечных шагах установки труб, площадях выходных отверстий и высоте вытяжной шахты. Разработана инженерная методика конструктивного расчета однорядного рециркуляционного воздухонагревателя.

564-578 150
Аннотация

Изложены новые способы обработки экспериментальных данных обобщенными комплексными переменными, характерными для процесса сушки. Представлены результаты исследования тепловлагообмена при конвективной сушке тонких плоских влажных капиллярно-пористых материалов. Даны экспериментальные уравнения для определения плотностей тепловых потоков, среднеинтегральных температур, длительности сушки, интенсивности испарения влаги во втором периоде сушки. Установлена связь плотностей тепловых потоков в первом и втором периодах с изменением температуры во втором периоде. Найдена зависимость для вычисления температуры в периоде падающей скорости сушки с учетом теплоты на нагревание влажного тела. Показаны уравнения для определения температуры во втором периоде по температурному коэффициенту сушки, скорости нагрева влажного материала и темпу нагрева влажного тела. Дано уравнение для определения длительности сушки по значению темпа убыли влагосодержания материала. Установлено выражение для вычисления интенсивности испарения влаги в первом и втором периодах сушки в зависимости от отношения влагосодержаний в первом периоде и текущего во втором. Определены условия регулярного режима по тепло- и влагообмену для второго периода сушки. Рассмотрены возможность определения темпа нагрева влажного тела по скорости нагрева с использованием графического дифференцирования кривой зависимости температуры от времени во втором периоде сушки, вопросы использования при исследовании процесса сушки методов теории регулярного режима нагрева влажных тел. Приведены формулы для определения темпа нагрева тела и темпа убыли влагосодержания. Представлена проверка точности обработки опытных данных и достоверности полученных экспериментальных уравнений для всех исследуемых материалов. В результате исследований определены основные кинетические характеристики, необходимые для расчета тепловлагообмена в процессе сушки.



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


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