Цель работы – параметрический синтез векторного бездатчикового (без датчика скорости) управления электроприводом с асинхронным электродвигателем. Структура системы основана на применении адаптивной модели оценивания вектора потокосцепления ротора и скорости. Скорость оценивается по рассогласованию тока статора и величины тока, вычисляемого в модели. В этой известной структуре, полученной на основе функций Ляпунова, гарантируется устойчивость, однако остается проблематичным расчет параметров регуляторов и адаптивной модели для обеспечения качественной динамики системы. Для системы векторного управления асинхронным электродвигателем без датчика скорости с адаптивной моделью предложена линеаризованная структура в синхронно вращающейся системе координат. Это позволяет рассчитать с помощью метода модального управления параметры управления для обеспечения показателей качества в каждом из замкнутых контуров системы. Такой параметрический синтез основан на допущении, что потокосцепление ротора поддерживается постоянным, и поэтому взаимным влиянием каналов управления потокосцеплением и моментом можно пренебречь. Расчет параметров управления (регуляторов и канала адаптации) базируется на способе назначения корней характеристических полиномов контуров таким образом, чтобы каждый внутренний контур имел быстродействие выше, чем внешний по отношению к нему. Метод является приближенным, однако позволяет принять во внимание основные причинно-следственные связи в динамике и получить простые расчетные выражения. Моделирование системы выполнено с использованием имитационной модели, которая учитывает цифровой программно-алгоритмический способ формирования сигнала управления микроконтроллером, а также электромагнитные процессы в условиях широтно-импульсной модуляции в преобразователе электрической энергии и электродвигателе, применение оцениваемого моделью значения вектора потокосцепления ротора в координатных преобразованиях системы, формирование пространственного вектора напряжения преобразователя. Анализ синтезированной системы управления скоростью методом имитационного моделирования подтверждает эффективность предложенного способа параметрического синтеза и приемлемую точность оценивания скорости.

В настоящее время перед заводами – изготовителями трансформаторов поставлена задача создания энергоэффективных аппаратов с понижением потерь в стали до 44 %. Для ее реализации необходимы соответствующие теоретические разработки. Со снижением вихретоковых потерь, например, за счет уменьшения толщины листов магнитопровода, одновременно возрастают потери на гистерезис. Аналогичный эффект дает изменение размеров кристаллического зерна стали, термомагнитная обработка и другие технологические меры. В связи с этим точное определение составляющих суммарных потерь в стали представляет собой актуальную проблему, решение которой позволило бы минимизировать суммарные потери. В статье проанализированы выражения, определяющие удельные потери на вихревые токи и на гистерезис через параметры магнитопровода, и установлено, что данная методика слишком сложна для инженерных расчетов. Поскольку потери на вихревые токи пропорциональны квадрату частоты, а потери на гистерезис – частоте в первой степени, с использованием ваттметрического метода получены простые расчетные выражения потерь на вихревые токи и на гистерезис. Исходя из того, что зависимость потерь на перемагничивание от толщины пластин магнитопровода является спадающей линейной функцией, а потерь на вихревые токи – восходящей параболической функцией, найдено выражение оптимальной толщины пластин, при которой полные потери в стали минимальны. Данная информация позволит более эффективно минимизировать полные потери в стали за счет варьирования конструктивных параметров и материала магнитопровода. Показано, что паспортные потери холостого хода трансформаторов, изготовленных разными производителями, отличаются более чем на 30 % и могут быть округлены и занижены, поэтому данный параметр целесообразно получать в результате эксперимента (опыта холостого хода).

Цель исследования – оценка эффективности энерготехнологической установки на базе методической печи прокатного стана с опцией производства водорода. Представлен краткий анализ технологий производства водорода и рассмотрены перспективы их применения в металлургии. Установлено, что для предприятий, имеющих потенциал тепловых отходов, для производства водорода целесообразно применять термохимические технологии. Показаны основные аспекты и особенности термохимических методов производства водорода с позиций выбора количества этапов реализации химических реакций и определения термодинамических условий их проведения. Исследованы условия реализации термохимического цикла медь – хлор Cu–Cl, определен рациональный вариант его реализации с учетом использования тепловых отходов (вторичных энергетических ресурсов) нагревательных печей прокатного стана. Применение эволюционного метода позволило на базе ранее разработанной и исследованной технологической схемы (энерготехнологическая установка в составе нагревательной печи прокатного стана, утилизационной газовой турбины с внешним подводом теплоты с сохранением регенеративной составляющей подогрева воздуха-окислителя) синтезировать схему энерготехнологической установки с включением в нее технологического блока, реализующего гибридный термохимический цикл медь – хлор Cu–Cl для разделения воды на водород и кислород с использованием тепловых вторичных энергоресурсов и выработанной утилизационной газовой турбинной установкой электроэнергии. Разработана математическая модель макроуровня. Проведенные тестовые численные эксперименты показали высокую энергетическую перспективность разработанной энерготехнологической установки, коэффициент использования топлива которой находится в диапазоне 75–90 %. Коэффициент химической регенерации энергии топлива для тестового режима составил 11,3 %. В результате численного исследования доказана перспективность разработок в части развития технологий производства водорода с применением термохимических циклов и использования высокотемпературных тепловых вторичных ресурсов.

В статье представлены исследования по экономии энергетических ресурсов за счет создания условий и внедрения в производственную деятельность современных энерго-эффективных технологий и оборудования, позволяющих развивать производство и использование местных видов топлива, в том числе путем брикетирования горючих коммунальных и промышленных отходов. Цель и задачи работы состоят в изучении тенденций и анализе проблем, связанных с переработкой и применением различных видов горючих отходов, образующихся и накопленных на промышленных и сельскохозяйственных предприятиях, а также в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Рассмотрены основные направления национальной стратегии устойчивого развития, касающиеся энерго- и ресурсосбережения и рационального использования природных и вторичных ресурсов. Исследованы способы брикетирования многокомпонентных составов горючих отходов, позволяющие получить твердое топливо. Описана разработанная авторами инновационная технология переработки отходов производства методом брикетирования с использованием различных связующих веществ. Представлены результаты и выполнен анализ проведенных экспериментальных исследований в соответствии с теорией планирования эксперимента для многокомпонентных систем с учетом фазовых равновесий. Выполнена качественная оценка состава брикетируемого топлива, при котором обеспечивается наибольшая плотность брикета и эффективная производительность, с учетом влажности многокомпонентной смеси. Определены качественные показатели производимого двух- и трехкомпонентного топлива с использованием дифференциально-термического анализа на дериватографе MOM-1500, которые позволяют выявить фазовые превращения и химические реакции, протекающие при нагревании. Сравнительный анализ качественных показателей позволил сделать выводы о возможности применения разработанных составов топлива в эксплуатируемых топливосжигающих установках.

Изложены результаты исследования тепло- и массопереноса в процессах тепловой обработки и сушки теплоизоляционных материалов при значениях теплообменного критерия Био меньше единицы, когда основным фактором является взаимодействие поверхности испарения материала с окружающей средой (внешняя задача). Принималось, что при малых градиентах температуры по сечению влажного тела термическим переносом вещества можно пренебречь, а фазовые превращения отсутствуют (критерий Поснова равен нулю). В результате обработки опытных данных по конвективной тепловой обработке материалов, проведенной методом наименьших квадратов, получены экспериментальные уравнения для расчета кинетики сушки. Приведены уравнения для определения длительности сушки, температуры материала, плотности тепловых потоков. На основе теории регулярного теплового режима получены уравнения для темпа нагрева твердого тела и темпа убыли влагосодержания. Представлены проверка достоверности полученных уравнений и сопоставление расчетных значений параметров c экспериментальными. Установлена экспериментальная зависимость относительной скорости сушки от безразмерного влагосодержания. Приведена зависимость обобщенного времени сушки от относительного влагосодержания. На основе анализа опытных данных по коэффициентам теплопроводности для влажных теплоизоляционных материалов установлены зависимости коэффициентов теплопроводности от влагосодержания и температуры. В результате решения критериального уравнения теплообмена получены значения коэффициентов теплоотдачи для периода падающей скорости сушки. Определены значения критерия Био в процессах сушки пористой керамики и асбеста. Установлено, что отношение темпа убыли влагосодержания к скорости сушки в первом периоде не зависит от режима сушки и является функцией начального влагосодержания.

Ряд промышленных производств, изготавливающих современную продукцию, применяют в технологии промышленные печи. При их эксплуатации необходимо соблюдать не только действующее законодательство, но и нормы потребления топливно-энергетических ресурсов. Рост тарифов на энергоресурсы привел к значительному увеличению энергетической составляющей затрат в структуре себестоимости выпускаемой продукции. В результате даже небольшое (в несколько процентов) ее изменение может вывести любое, в том числе самое современное, производство, использующее газовое технологическое оборудование, в разряд нерентабельных. В статье со ссылками на технические нормативные правовые акты предложен показатель энергоэффективности, позволяющий вести ее мониторинг на действующих производствах с промышленными печами. Рассмотрен мировой опыт эксплуатации печей стекольной промышленности, представлены существующие подходы к определению энергоэффективности данной технологии. Предложены методы оценки темпов снижения энергоэффективности линии по производству листового стекла и прогнозирования общих и удельных расходов топливно-энергетических ресурсов промышленных печей (на примере стекловаренной печи непрерывного действия), основанные на анализе суточных показателей режимов работы технологической линии. Представленные методы и полученные численные расчеты снижения энергоэффективности стекловаренной печи позволяют прогнозировать потребление топлива и формировать корректную годовую заявку на его необходимый объем в газоснабжающую организацию, а также оценивать энергоэффективность производства, эксплуатирующего промышленную печь, рассчитывать норму расхода энергии на выпуск единицы продукции, что, в конечном итоге, позволяет более точно определять себестоимость продукции конкретного производства.

. Приведено обоснование выбора конструктивных параметров, характеризующих взаимную ориентацию смешиваемых потоков, и соотношения геометрических размеров элементов проточной части струйного насоса, обеспечивающих повышение энергетических показателей скважинных эжекционных систем. В зависимости от взаимной ориентации смешиваемых потоков возможны три варианта конструктивного исполнения струйного насоса: с параллельной ориентацией рабочего и эжектируемого потоков; входом эжектируемого потока под острым углом; с перпендикулярной ориентацией рабочего и эжектируемого потоков. Величина угла между векторами скоростей смешиваемых потоков непосредственно влияет на интенсивность вихреобразований в камере смешивания, величину потерь энергии и коэффициент полезного действия струйного насоса, однако определяющим условием для выбора варианта конструкции элементов эжекционных систем остается простота их изготовления. На основе использования законов сохранения энергии, количества движения и неразрывности потока установлено, что уровень потерь энергии при смешивании потоков прямо пропорционален величине угла вхождения эжектируемой среды. В ходе компьютерного моделирования рабочего процесса струйного насоса получено асимметричное распределение гидродинамических параметров для непараллельной ориентации смешиваемых потоков. С целью уменьшения потерь энергии при смешивании потоков величину угла вхождения эжектируемого потока необходимо принимать в диапазоне от 0 до 15°. В случае реализации режима нулевого напора и максимального коэффициента эжекции минимальные потери энергии при смешивании потоков обеспечиваются для основного геометрического параметра струйного насоса, равного 2,375. В процессе экспериментальных исследований установлена обратная зависимость максимального значения коэффициента полезного действия скважинного струйного насоса от величины его основного геометрического параметра, представленная в виде степенной функции. При использовании эжекционных систем, реализующих длительные технологические процессы (например, при добыче нефти), необходимо принимать минимально возможную для заданных условий эксплуатации величину основного геометрического параметра струйного насоса