Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
Том 63, № 5 (2020)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-5

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

393-410 109
Аннотация
Нормированная точность установленных средств измерений определяет запланированную точность измерений суточной активной нагрузки промышленного предприятия. Для ее поддержания в ходе эксплуатации могут применяться синтаксические и семантические методы контроля достоверности измерений нагрузки. При синтаксическом контроле диагностируется состояние средств измерений, собирающих и обрабатывающих информацию о нагрузке предприятия. Семантический контроль основывается на использовании вероятностных характеристик измеряемой нагрузки. Условием, необходимым для осуществления семантического контроля, является наличие информационной избыточности о значениях контролируемой нагрузки. Возможен контроль по предельным значениям (уставкам) нагрузки, когда известна априорная информация о нижней и верхней границах, в которых могут находиться достоверно измеренные значения нагрузки в нормальном режиме работы предприятия. В статье рассмотрены методы контроля, использующие апостериорную избыточную информацию о динамике изменений нагрузки на различных участках суточного графика. К этим методам относят контроль по первым приращениям нагрузки, характеризующим скорость ее изменений, а также контроль с помощью линейной и нелинейной экстраполяций первых приращений. Приведены результаты анализа вероятностных характеристик суточной активной нагрузки предприятия и ее первых приращений, характеризующих скорость изменения нагрузки. Показано влияние вероятностных характеристик первых приращений нагрузки на границы принятия решения о достоверности измерений. Проведен сравнительный анализ эффективности методов контроля достоверности по первым приращениям нагрузки и их экстраполированным значениям на примере измерений суточных графиков активной нагрузки ОАО «Минский моторный завод».
411-422 77
Аннотация

Рассмотрены способы формирования тормозных и дифференциальных токов для дифференциальной защиты шин, их преимущества и недостатки. Отмечено, что дифференциальная защита по мгновенным значениям имеет меньшее собственное время срабатывания, чем по действующим, поскольку не использует цифровые фильтры. Исследованы характеристика срабатывания и принципы выбора уставок. Проанализировано влияние дискретизации на работу дифференциальной защиты по мгновенным значениям. Выявлено, что без применения специальных мер в зависимости от шага дискретизации и частоты сигнала ток срабатывания будет колебаться в пределах математической погрешности, вызываемой дискретизацией. Предложено решение данной проблемы. Способ заключается в применении кусочно-квадратической интерполяции и в определении значений точек перегиба сигналов мгновенного дифференциального и тормозного токов. Произведена оценка эффективности предложенного способа. Установлено, что его использование уменьшает погрешность определения тока срабатывания. Для синусоидального сигнала максимально возможная погрешность составила 0,02 %. Проанализированы траектории движения рабочих точек дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании с насыщением трансформаторов тока. В данном режиме защита по мгновенным значениям более подвержена ложным срабатываниям, чем по действующим. Рассмотрен и исследован метод экспоненциального сглаживания тормозного тока. Предложен и проанализирован алгоритм экспоненциального сглаживания. Сделан вывод, что экспоненциальное сглаживание повышает устойчивость дифференциальной защиты по мгновенным значениям к внешним коротким замыканиям. Экспоненциальное сглаживание не исключает возможность ложного срабатывания дифференциальной защиты при внешних коротких замыканиях.

423-440 149
Аннотация

Несоответствие настроек системы  управления  фактическим  значениям  параметров частотно-регулируемого  асинхронного  электропривода  может  иногда  приводить  к  полной 

неработоспособности частотного электропривода, к существенному снижению динамических показателей качества. Такие параметры, как активное сопротивление и индуктивность ротора, индуктивность цепи намагничивания, недоступны для непосредственного измерения. При приемо-сдаточных испытаниях они не определяются, а величины, приводимые в каталогах и справочниках, являются расчетными и могут существенно отличаться от реальных значений конкретной машины. Несмотря на постоянные усилия исследователей, задача идентификации электромагнитных параметров схемы замещения асинхронного двигателя остается важной и актуальной. Авторы статьи разработали метод онлайн-идентификации электромагнитных параметров асинхронного двигателя, что позволит реализовать точную настройку регуляторов системы частотного управления при эксплуатационных изменениях характеристик приводного двигателя. Выполнен анализ установившегося режима работы асинхронного двигателя без использования Т-образной схемы его замещения. Предложен подход, опирающийся на уравнения асинхронного двигателя в трехфазной неподвижной системе координат, полученные на основе теории обобщенного электромеханического преобразователя. С учетом аналитических преобразований этих формул получена система нелинейных алгебраических уравнений четвертого порядка, решение которой позволяет определить активное сопротивление ротора, сопротивление рассеивания и главную взаимную индуктивность асинхронного двигателя в предположении, что активное сопротивление статора известно. Произведена верификация предлагаемого метода. На основании данных установившегося режима работы асинхронного двигателя типа 4А250М2УЗ выполнена идентификация его электромагнитных параметров, исследовано влияние начального приближения на точность полученных результатов, которые подтверждают работоспособность рассматриваемого метода идентификации.

441-449 86
Аннотация

Фотоэлектрические станции (ФЭС) характеризуются нелинейной зависимостью выходного тока и напряжения с уникальной точкой  максимальной  выходной мощности (МВМ), зависящей от условий эксплуатации – температуры и уровня солнечной радиации. Поэтому для повышения эффективности фотоэлектрического преобразования необходимо обеспечить работу ФЭС в точке МВМ. Это достигается применением соответствующих алгоритмов управления, наиболее известными из которых являются P&O («возмущение и наблюдение»). Эти алгоритмы основаны на изменении напряжения постоянного тока ФЭС с помощью преобразователя постоянного тока (регулятора), выходное напряжение которого должно изменяться по определенному закону с изменением условий эксплуатации. При этом используются регуляторы: пропорциональные (П), интегральные (И), дифференциальные (Д) или чаще всего их комбинации ПИД. В статье исследуется эффективность применения регулятора с прогнозным адаптивным управлением (MPC). Посредством численных экспериментов на разработанной имитационной модели показано, что ПИД-регуляторы в интеграции с P&O и INC алгоритмами не обеспечивают достаточно быстрой реакции при изменении условий внешней среды. В то же время МРС в сочетании с P&O имеет преимущества как по времени регулирования (в шесть раз при принятых условиях эксперимента), так и по количеству колебаний.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

450-461 64
Аннотация

В Институте газа НАН Украины выполняются комплексные исследования формирования токсичных выбросов в пламени атмосферных горелок и за пределами видимых горящих конусов («богатое» первичное пламя). Проведение экспериментов обусловлено доказанным существенным содержанием вредных веществ в продуктах сгорания газового топлива в бытовых приборах и непосредственным контактом потребителей с газовыми выбросами при работе плит. Предложена методология изучения образования вредных выбросов, изготовлен огневой компьютеризованный стенд для исследования сжигания углеводородных газов в горелках бытовых плит. В качестве токсичных выбросов рассматриваются оксиды углерода СО и азота NO и NO2, а как варьируемые параметры приняты коэффициент избытка первичного воздуха и тепловая нагрузка горелки. В условиях эксплуатации газовой плиты ее варьируемые характеристики – это давление газа перед соплом атмосферной горелки и ее тепловая мощность. При оптимизации конструкции горелок определяющей величиной устойчивости горения, энергетических и экологических показателей сжигания топлива является коэффициент избытка первичного воздуха λpr при заданном давлении газа перед горелкой. Установлено влияние этого коэффициента на образование СО, NO, NO2, доказана возможность появления выбросов с высокой концентрацией диоксида азота. Поскольку концентрация [NO] с повышением λpr уменьшается, a на абсолютный уровень концентраций [NO2] величина λpr влияет незначительно, определено, что доля концентрации [NO2] в смеси [NOx] = [NO] + [NO2] возрастает с увеличением коэффициента избытка первичного воздуха.

 

462-471 88
Аннотация

Приведено обоснование выбора глубины установки нефтяного струйного насоса
в скважине, обеспечивающей его работу в режиме максимального коэффициента полезного действия. Режимные параметры эжекционной системы определяются совместным решением уравнений характеристики высоконапорного струйного насоса и гидравлической системы. В процессе решения системы уравнений использованы метод последовательных приближений, программная среда Delphi и ресурсы PTC Mathсad. Уравнение характеристики гидравлической системы струйного насоса получено на основе определения давлений в ее отличительных сечениях с последующим представлением их значений в виде относительного (безразмерного) напора эжекционной системы. Величины давлений смешанного, рабочего и эжектируемого потоков представлены в безразмерной форме в виде относительного напора эжекционной системы. Смена глубины установки струйного насоса изменяет характеристику его гидравлической системы, параметры рабочей точки насосной установки и ее КПД. При этом минимально допустимая глубина установки струйного насоса определяет-
ся величиной минимального давления в элементах эжекционной системы, которое должно превышать значение давления упругости насыщенных паров нефтегазоводяного потока
и обеспечивать ее эксплуатацию в докавитационном режиме. Вероятность работы струйного насоса в кавитационном режиме исследована с использованием уравнений Бернулли, Дарси – Вейсбаха и сплошности потока. Выявлена обратно пропорциональная зависимость коэффициента эжекции и КПД струйного насоса от глубины его установки в скважине.
В случае установки струйного насоса в скважине на оптимальной глубине его КПД увеличивается на 30 %.

472-484 88
Аннотация

Термосифоны и тепловые трубы открывают широкие возможности при создании пассивных систем тепломассопереноса. Известны различные конструктивные решения с использованием тепловых труб (термосифонов) в солнечных энергетических системах. Солнечная энергия – один из перспективных источников энергии, шаг к уменьшению зависимости от других энергетических ресурсов. Сегодня уже существует промышленное производство солнечных коллекторов на основе термосифонов (тепловых труб). Использование термосифонов (тепловых труб) упрощает сборку конструкции, обеспечивает ее высокую модульность, ремонтопригодность и надежность. В процессе исследований авторами разработана и обоснована конструкция солнечного коллектора на основе термосифонов, закрепленных на панелях, поглощающих солнечные лучи. Для анализа эффективности работы солнечного коллектора на основе медных двухфазных термосифонов были изготовлены два макета – с плоской и цилиндрической поглощающими панелями. Площади поглощающих поверхностей одинаковые. Обе модели исследованы методом теплофизического эксперимента. Получены результаты эффективности предлагаемых конструкций солнечных коллекторов. Коэффициент полезного действия солнечного коллектора на основе медного двухфазного термосифона, закрепленного на цилиндрической поглощающей панели, на 2–5 % больше, чем на основе такого же термосифона, закрепленного на плоской поглощающей панели. Максимальное значение КПД, полученное при низких начальных температурах воды, для солнечных коллекторов с цилиндрической и плоской поглощающими поверхностями – 60 %.



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


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