Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
№ 3 (2015)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА 

5-15 487
Аннотация

Мощность силовых распределительных масляных трансформаторов выбирается исходя из экономической целесообразности режима их работы и надежности электроснабжения приемников электроэнергии при условии, что нагрузка трансформаторов не должна приводить к сокращению их нормального срока службы. Чрезмерно большие и длительные перегрузки существенно снижают надежность и соответственно срок службы трансформаторов из-за повышенного износа изоляции обмоток в результате перегрева. Неучет предыстории нагрузки и возможных изменений возникшей перегрузки в процессе ее дальнейшего развития может привести к большим погрешностям определяемой допустимой длительности перегрузки и как следствие к недопустимому перегреву изоляции обмоток или неполному использованию потенциальной перегрузочной способности трансформаторов, что ограничит возможность полного удовлетворения запросов потребителей электроэнергии. Именно поэтому действующий ГОСТ 14209–97 настоятельно рекомендует потребителям делать свои собственные расчеты допустимых нагрузок на основе реальных графиков нагрузки.

Разработана методика определения допустимой продолжительности систематической неаварийной перегрузки распределительного масляного трансформатора, учитывающая изменения кратности перегрузки на интервале времени ее существования и соответственно изменения теплового состояния трансформатора. Применение этой методики позволит повысить точность определения допустимой продолжительности систематических неаварийных перегрузок и, в конечном итоге, надежность работы трансформатора и системы электроснабжения в целом. Реализация методики предполагается посредством мониторинга нагрузки трансформатора как одной из задач автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии.

16-24 503
Аннотация

Анализируется управляемость как характеристика надежности системы управления электроэнергетической системой. Используются понятия восприимчивости объекта (среды) к управляющим воздействиям, адекватности системы управления, среды безопасного функционирования. Отмечается необходимость учета ограничений управляемости технологического и организационного характера. При либерализации энергетики происходит смена основополагающего критерия управления «надежность функционирования отрасли» на критерий «получение прибыли», что требует полной трансформации методологии управления.

Конфликт между получением коммерческой выгоды и издержками обеспечения надежности приводит к потере управляемости во всех звеньях управления и вероятным катастрофическим последствиям. Итоги приватизации энергетики в Российской Федерации подтверждают опасения плохой приживаемости либеральных идей на постсоветском пространстве, а результаты деградации среды безопасного функционирования демонстрируют общность спусковых механизмов возникновения аварий на Чернобыльской АЭС, АЭС «Фукусима» и Саяно-Шушенской ГЭС, когда обеспечение надежности стратегических объектов выходит за пределы компетенции электроэнергетической отрасли.

Актуальной задачей функционирования и развития белорусской энергетики является совмещение технического переоснащения (совершенствование оперативно-диспетчерского управления) и организационной модернизации системы управления в целом с поэтапным контролируемым переходом к рыночным механизмам функционирования. При этом сохранение государственной монополии на режимное обеспечение работы электроэнергетической системы не должно исключить привлекательность отрасли для внешнего инвестирования и регулируется оптимальными степенью и глубиной участия государства в управлении электроэнергетикой. Различие моделей приватизации и пройденных этапов определяет вхождение Беларуси в общий электроэнергетический рынок стран Единого экономического пространства с ограничениями на уровне трансграничной торговли и сохранением структуры внутренних рынков государств-членов.

34-31 658
Аннотация

Определена надежность схемы электроснабжения собственных нужд атомной электростанции. Рассмотрено поведение системы при нормальной работе блока и проведении текущих и капитальных ремонтов в сочетании с исходными событиями. Исходными событиями для реакторов считаются: полное обесточивание, т. е. потеря внешнего электроснабжения (нормального и резервного); аварийное отключение одного из работающих турбогенераторов; мгновенный сброс номинальной нагрузки до уровня собственных нужд с посадкой стопорного клапана одного турбогенератора. Сочетание любого исходного события с ремонтным режимом в случае возникновения отказа одного из элементов системы не должно приводить к обесточиванию более одной системы надежного питания. Это требование удовлетворяется с помощью независимости (электрической и конструктивной) систем надежного питания и автономности работы аварийных источников (дизель-генераторов и аккумуляторных батарей).

Показателями надежности системы электроснабжения собственных нужд атомной станции являются условные вероятности одновременного погашения одной, двух и трех секций надежного питания при условии возникновения исходного события и погашения одной, двух и трех секций надежного питания в режиме нормальной эксплуатации. Кроме того, это и частоты погашения одной и одновременно двух, трех и четырех секций нормальной эксплуатации в режиме нормальной работы блока. Установлено, что погашение одной секции шин нормальной эксплуатации и одной секции надежного питания системы собственных нужд, не приводящее к полному погашению собственных нужд станции, может произойти один раз в три года. Вероятность одновременного погашения двух и трех секций нормальной эксплуатации и двух секций надежного питания в течение срока службы станции маловероятна.

31-45 390
Аннотация

Предложены математически корректные обозначения координатных осей на комплексной плоскости для теоретических основ электротехники. Подобное предложение было сделано и относительно обозначений комплексов различных электрических величин (ЭДС, напряжений, токов, мощностей, сопротивлений и проводимостей). Показана важность соблюдения преемственности и единообразия в обозначениях. Исследуются различные формы записи комплексной мощности. Из известных форм записи обоснованно выбрана адекватная физическим процессам и математически правильная. Известно, что расчет электрических цепей синусоидального тока можно выполнить, преобразовывая уравнения синусоид (тригонометрический метод). Это трудоемко. Можно перестроить временные диаграммы нужных синусоидальных функций (метод временных диаграмм), что наглядно, но неточно. Можно воспользоваться методом векторных диаграмм – это удобно, более наглядно, но, как любой графический метод, сравнительно неточно, громоздко, особенно для разветвленных цепей. Наконец, можно использовать символический метод, сохраняющий наглядность графического решения, так как по символической записи электрических величин легко построить векторную диаграмму. Данный метод дает возможность аналитически решать вопросы с любой степенью точности. Помимо этого, символический метод обладает непротиворечивостью получаемых результатов, что вытекает из неразрывной связи между различными методами представления синусоидальных функций. Между этими методами не должно существовать никаких противоречий. Это и есть главное достоинство предложенной формы записи полной мощности при расчете электрических систем, что позволяет избежать досадных ошибок.

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА 

46-59 552
Аннотация

Решена задача определения эксергии вещества в потоке для текстильных и трикотажных материалов на базе термодинамического анализа соответствующих технических систем. Эксергетический метод позволяет произвести оценку энергетической эффективности для наиболее проблемных теплотехнологических систем преобразования вещества и наметить пути снижения энергетической составляющей себестоимости продукции. Актуальность проблемы обусловливается известным изменением ситуации на мировом энергетическом рынке и обострена необходимостью сохранить и наращивать экспортный потенциал легкой промышленности как важной составляющей народнохозяйственного комплекса республики. Эксергетический метод известен достаточно давно, интерес к нему проявляется и затухает с периодичностью смены поколений исследователей. Охлаждение к указанному методу каждого нового поколения объясняется чаще всего нерешенностью задачи расчета эксергии различных материалов, что создает проблему в ходе анализа систем преобразования вещества. Обозначенная задача, как правило, не представляет трудности для систем преобразования энергии, но для систем преобразования вещества ситуация намного сложнее. Это связано, прежде всего, с многообразием материалов и соответственно особенностями определения такой компоненты эксергии вещества в потоке, как химическая составляющая. Отсутствие решения нахождения химической составляющей эксергии вещества не позволяет в полном объеме провести термодинамическую оценку энергообеспечения теплотехнологического процесса, без чего усложняются и принятие решений, и определение путей снижения энергопотребления. Все изложенное актуально для текстильной индустрии и, прежде всего, для отделочных производств.

Представлено решение задачи расчета эксергии вещества в потоке для наиболее распространенных типов волокон – натуральных волокон животного и растительного происхождения, а также искусственных волокон. Причем для различных красителей – основных, кислотных и дисперсных. Рассмотрены составляющие эксергии вещества: реакционная, концентрационная и термомеханическая, представлены их расчет, соотношение и погрешность определения. Приведены примеры и результаты расчетов эксергии упомянутых окрашенных материалов
60-68 359
Аннотация

В технике и горном деле широкое применение нашли методы волнового просвечивания, основанные на использовании параметров отраженных и проходящих волн, полученных путем воздействия на твердые материалы и породы из различных источников. В последние годы широко распространилась простая методика робастного проектирования производственных процессов, в которой использованы понятия «сигнал» и «шум», а десятая часть величины логарифма обратного значения квадрата дисперсии соответствует отношению сигнала к шуму. В статье использована методика оценки доверительных пределов для дисперсии при робастном проектировании по критерию хи-квадрат при малой выборке, описанная К. А. Браунли под редакцией академика А. Н. Колмогорова, что существенно повышает надежность стохастических оценок.

Для примера количественной оценки надежности определения аномальных зон в шахтных условиях применена выкопировка из графиков формирования регулярных компонент поля упругих колебаний при сейсмическом просвечивании параллельно слоистости соляных пород нижней промышленной пачки III калийного горизонта Старобинского месторождения. Предлагаемая методика может использоваться при стохастической оценке результатов измерений любых процессов, где необходимо оценить надежность выделения сигнала на фоне шума. При этом удобно пользоваться простой условной шкалой, построенной на базе времени и величины уровня шума, принимаемых за единицу. Приведенные номограмма и графические зависимости позволяют быстро оценить вероятность реализации отношения сигнала к шуму и возможности ее повышения. При этом получаемые оценки мало зависят от формы распределения вероятных значений используемой величины.

68-75 823
Аннотация

Выполнено численное сравнение тепловой эффективности продольного течения однофазного потока внутри гладкой трубы с поперечным обтеканием шахматных и коридорных круглотрубных пучков в интервале Re = (3−500) × 103 при одинаковой затрате мощности N0 = idem на прокачку газового (воздушного) потока. Количественно тепловую эффективность оценивали коэффициентом, представляющим отношение коэффициента теплоотдачи исследуемой i-й поверхности к базовой k-й поверхности, принятой в качестве эталонной. Представлены формулы для расчета удельной затраты мощности N0 при продольном и поперечном обтекании трубчатой поверхности. Показан способ учета местных потерь давления потока при вычислении удельной затраты мощности. Для получения сопоставимых значений yi с целью исключения влияния площади поверхности теплообмена на результат необходимо затрату мощности вычислять по действительной величине площади поверхности.

Учет местных потерь давления потока на входе и выходе из трубы снижает коэффициент тепловой эффективности продольного течения на 33 %, и с этим фактом необходимо считаться при выполнении расчетов энергетической эффективности. Поперечное обтекание гладкотрубных пучков более эффективно по сравнению с продольным течением внутри трубы во всем интервале изменения числа Re. Тепловая эффективность шахматных пучков при N0 = idem на 10−13 % больше коридорных. В переходном интервале Re = (3−10) × 103 при N0 = idem коэффициент теплоотдачи шахматного пучка при внешнем обтекании превышает теплоотдачу при течении воздуха внутри трубы в 5−2,1 раза, а при Re = 105 – в 1,6 раза.

76-84 591
Аннотация

Для снижения потерь в холодном источнике (конденсаторе) и повышения эффективности использования топливно-энергетических ресурсов представлена современная автоматическая система шариковой очистки трубок конденсатора 180-КЦС-1 турбоагрегата Т-180/210-130-1 ЛМЗ Гомельской ТЭЦ-2. Рассмотрены проблемы эксплуатации конденсаторов паровых турбин и методы их очистки от отложений. В зависимости от характера и состава отложений, качества охлаждающей воды на электростанциях применяются различные способы очистки конденсаторных трубок: термическая и вакуумная сушки, кислотные промывки, простреливание трубок из водяных и водовоздушных пистолетов, промывка высоконапорной струей воды и др. Все используемые методы очистки являются периодическими средствами борьбы с отложениями и требуют останова или разгрузки турбины, обусловливают работу оборудования с постоянно загрязняемой между чистками поверхностью охлаждения конденсаторов, т. е. с пониженной экономичностью работы оборудования.

Установка системы шариковой очистки практически исключает недостатки химических и механических методов очистки, что приводит к увеличению срока службы конденсаторных трубок, а также улучшению качества основного конденсата и повышению надежности и экономичности работы оборудования паровых турбин. Разработаны алгоритмы обработки информации и управления системой шариковой очистки конденсатора, что позволило реализовать ее работу в автоматическом режиме.

ГИДРОЭНЕРГЕТИКА 

85-96 406
Аннотация

Приводятся результаты исследований различных гидромеханических процессов (стесненное падение одиночного шара в жидкости, взвешивание однородного монодисперсного зернистого слоя восходящим потоком жидкости, фильтрация однородной жидкости в пористом зернистом слое). Путем обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований с использованием теории подобия установлено, что законы гидравлических сопротивлений для данных гидромеханических процессов имеют общую основу и описываются общим уравнением, на основе которого получены частные формулы для расчета исследованных гидромеханических процессов. Формулы представлены в безразмерных критериях подобия, которые отражают соотношение основных действующих сил.

Представленные научные результаты вносят вклад в развитие теории прикладных гидромеханических явлений, а полученные новые формулы дают возможность для совершенствования методик расчетов сооружений и установок, в которых реализуются исследованные гидромеханические процессы. Так, результаты исследований стесненного падения одиночного шара в жидкости могут быть использованы в технике вискозиметрии и при решении задач, связанных с расчетами различных видов движения и отдельных узлов в технологиях, в которых реализуются гидравлические процессы стесненного падения одиночных шаров в жидкостях.

Процессы взвешивания (псевдоожижения) зернистых слоев широко применяются в различных отраслях промышленности, например в химических технологиях при адсорбции, десорбции, растворении, выщелачивании, отмывке. Появление новой общей расчетной формулы дает возможность осуществлять технологические расчеты при любых режимах работы. Процесс фильтрации используется в промышленности, а также встречается в природных условиях, например при движении грунтовых вод. В настоящее время основой для методик расчетов служит одночленная формула Дарси, определяющая скорость фильтрации в зависимости от гидравлического уклона при введении коэффициента фильтрации. При этом возникают проблемы с определением режимов фильтрации и пределов применимости формулы Дарси. Появление общей формулы, предлагаемой в статье, решает данную проблему и позволяет производить расчеты с высокой точностью в широком диапазоне изменяющихся условий.



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


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