Preview

Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ

Расширенный поиск
№ 6 (2015)
Скачать выпуск PDF

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА

5-19 413
Аннотация

На воздушных линиях применяются многопроволочные алюминиевые провода. Из-за их гибкой конструкции в результате электродинамического действия токов короткого замыкания могут происходить недопустимые взаимные сближения и даже схлестывания фазных проводников друг с другом. Ускоренное движение проводов, вызванное действием импульса электродинамических усилий при коротком замыкании, сопровождается ударными динамическими нагрузками, действующими на провода, изоляционные и опорные конструкции воздушных линий. Интенсивность электродинамического действия токов короткого замыкания на гибкие проводники воздушных линий зависит от величины токов короткого замыкания. Для исследования электродинамической стойкости проводов воздушных линий, расположенных по вершинам произвольного треугольника в пролетах большой длины, принимается расчетная модель в виде гибкой растяжимой нити, масса которой равномерно распределена по ее длине. При такой расчетной модели провод под действием внешних сил принимает форму, обусловленную эпюрой приложенных сил, и не сопротивляется изгибу и кручению. Задача расчета начальных условий сводится к решению уравнений статики гибкой нити. Закон движения краевых точек проводов установлен из совместного решения уравнений динамики проводов и конструктивных элементов воздушных ЛЭП. На основе предлагаемого алгоритма на кафедре «Электрические станции» БНТУ разработана компьютерная программа LINEDYS+, которая по своим характеристикам не уступает зарубежным аналогам, например SAMSEF. Для расчета начальных условий модифицировали компьютерную программу механического расчета гибких проводников MR 21. Электродинамическое взаимодействие проводов при коротком замыкании оценивается с учетом конструктивных элементов воздушных линий, гололедных и ветровых нагрузок, реальных характеристик короткого замыкания. Компьютерные программы снабжены простым и понятным пользовательским интерфейсом и могут создавать автоматические отчеты. Оценка достоверности расчетов по разработанной компьютерной программе выполнялась сопоставлением экспериментальных и расчетных данных для опытного пролета французской государственной компанией Electricite de France. 

20-34 486
Аннотация

Рассматривается вопрос определения параметров схемы замещения асинхронной машины экспериментальным и аналитическим путем с использованием справочных данных. Исследование переходных процессов асинхронных машин требует наличия параметров схемы замещения (активные сопротивления, индуктивности и взаимная индуктивность контуров статора и ротора), с помощью которых формируется математическая модель переходного процесса. В справочниках не приводятся эти параметры, вместо них даны номинальные параметры (активная мощность, напряжение, скольжение, коэффициент полезного действия и коэффициент мощности), а также отношение пусковых и номинальных токов и моментов. В известных работах по определению параметров схем замещения асинхронной машины задачи до конца не решены или решены с допущениями. В статье даны экспериментальное и аналитическое определения параметров схемы замещения асинхронной машины. Экспериментальное определение основано на результатах двух измерений, а при аналитическом задача сводится к решению системы нелинейных алгебраических уравнений. Исследованы свойства эквивалентных входных сопротивлений асинхронной машины, приведены кривые зависимостей входных сопротивлений от скольжения. Представлена математическая модель для аналитического определения параметров схемы замещения асинхронной машины, которая является системой нелинейных уравнений и требует произвольного задания одного из параметров ротора. Показано, что для экспериментального определения параметров схемы замещения асинхронной машины требуется проведение измерений напряжения, тока и активной мощности в статорной цепи при двух различных скольжениях и произвольное задание одного из параметров ротора. Доказано, что дополнительное измерение механического момента не снимает произвольности выбора параметра ротора. Установлено, что в двигательном режиме существует критическое скольжение, при котором ток статора получается наименьшим. 

35-40 412
Аннотация

Большое количество асинхронных двигателей работает в запыленной среде. На предприятиях горно-металлургического комплекса на лобовой части изоляции двигателей мощностью до 55 кВт наблюдается слой пыли до 3 см. Следствием этого могут быть локальный перегрев лобовых частей обмоток асинхронных двигателей и преждевременный выход их из строя. Вопрос влияния запыления обмотки на срок службы двигателя изучен очень мало. В современной литературе освещаются в основном экспериментальные исследования. Целью работы являлось получение зависимости дополнительного нагрева обмотки от толщины слоя пыли на ее лобовой части. Обмотка асинхронного двигателя рассматривалась как однородное тело. Тепловой режим асинхронного двигателя принимали как установившийся, ввиду того что время запыления изоляции обмоток значительно больше, чем постоянная времени нагрева двигателя. Полученное выражение позволяет по изменению температуры определить уровень запыления обмотки. Зависимость имеет линейный характер. Тип, размер и мощность двигателя не влияют на локальный перегрев изоляции, так как различие между температурами обмоток при их запыленности для асинхронных двигателей разной мощности не превышает 10 %. Разработано устройство, позволяющее контролировать уровень пыли на обмотке и сигнализировать о необходимости проведения профилактических мероприятий по ее очистке. Принцип работы устройства основан на сравнении результатов измерений двух датчиков температуры, установленных на лобовой части обмотки: один – в верхней части, другой – в нижней. По разнице показаний можно судить о слое пыли, осевшем на лобовой части обмотки. По результатам исследований получен патент на изобретение. 

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

41-54 364
Аннотация

Определены и показаны изменения энергопотребления в результате утилизации низкотемпературных побочных потоков растворов широко используемых линий непрерывного крашения на отделочных производствах предприятий легкой промышленности Беларуси. Утилизация осуществляется за счет привлечения абсорбционных бромистолитиевых тепловых насосов с различными энергетическими характеристиками, которыми являются отопительный коэффициент (коэффициент преобразования COPhp = 1,15; 1,7; 2,2) и тепловая мощность. Последняя связана с вариантом энергоиспользования преобразованного теплового потока со схемой системы нагрева теплоносителя (одно-, двухи многоступенчатый нагрев). Рассмотрен переход на неприменяемый ранее предварительный подогрев технической воды, связанный с технологически допустимой возможностью ее подачи в красильный аппарат с более высокой температурой и расширением перечня используемых теплоносителей. Даны варианты внутреннего и внешнего энергоиспользования и их оценка на базе относительных энергетических и эксергетических характеристик. Результаты термодинамического анализа эффективности работы модернизированного производства показали, что наряду с традиционным и очевидным внутренним энергоиспользованием, связанным с рекуперацией теплоты потоков, целесообразно расширение ряда применяемых теплоносителей, возможен переход к предварительному двухи многоступенчатому нагреву технической воды. Доказано, что крайне низкие показатели существующего энергообеспечения, величина которых обусловлена в том числе конструкцией агрегатов, традиционным подходом к энергообеспечению и использованию теплоносителей, наконец, всей теплоэнергетической системой предприятия (отвечающей требованиям ушедшего периода дешевых энергоресурсов), улучшаются на один-два порядка. Рассмотрены варианты модернизации линии крашения, предполагающие значительные инвестиции. Предварительная экономическая оценка вариантов такой неизбежной модернизации теплоэнергетической системы предприятия показала реальность выполнения всех современных требований к подобным проектам: экономических, экологических, энергетических. 

55-61 350
Аннотация
Повышение эффективности ремонтов, изготовления и эксплуатации тепломеханического оборудования ТЭС рассматривается на примере газотермического метода упрочнения рабочих лопаток последних ступеней паровых турбин. Рабочие лопатки эксплуатируются в условиях высокого силового нагружения, эрозионно-коррозионного разрушения поверхности пера лопатки со стороны влажно-парового потока. Часть эрозионно изношенных рабочих лопаток может быть восстановлена ремонтными компаниями путем использования целого ряда технологий: аргонодуговой, плазменной и газопорошковой наплавки основного материала с последующей мехобработкой, восстановления стеллитовой защиты, электроискрового легирования поверхностного слоя входной кромки, нанесения ионно-плазменных покрытий на поверхность пера лопатки. В отечественном турбостроении рабочие лопатки последних ступеней паровых турбин изготавливаются из сталей мартенситного класса. Важным условием успешного восстановления лопатки является минимизация теплового воздействия на основной материал для исключения возможного формирования зон подкалки. Технология лазерной наплавки позволяет создать такие условия. На поверхность обрабатываемой детали наносится покрытие путем расплавления основы и присадочного материала. Поскольку основа подплавляется минимально, свойства покрытия зависят главным образом от свойств присадочного материала. Процесс лазерной наплавки протекает в несколько стадий, включающих создание физического контакта, химического взаимодействия (поглощения лазерного излучения), объемные процессы с образованием прочных связей в объеме провзаимодействовавших материалов. Для дополнительной защиты от эрозионного разрушения рабочих лопаток ступеней цилиндра низкого давления ООО «Технологические системы защитных покрытий» разработана технология нанесения защитного покрытия пера лопатки методом высокоскоростного газопламенного напыления. Данная технология реализована компанией в 2012 г. при ремонте турбины К-200-12,8 (Ленинградский металлургический завод) на Заинской ГРЭС ОАО «Татэнерго» (упрочнение поверхности пера рабочей лопатки проводится без выемки облопаченного ротора из цилиндра низкого давления). По данным ГРЭС, на начало 2015 г. следов эрозионного износа рабочих лопаток не обнаружено.
62-73 357
Аннотация

Максимальное распространение в энергетике Республики Беларусь и странах СНГ получили трехимпульсная система автоматического регулирования уровня воды в барабане котла, а также ее модификации, которые имеют следующие недостатки: наличие статических ошибок регулирования в конце переходного процесса при отработке внутренних возмущений и возмущений расходом перегретого пара; большие отклонения уровня при резких и значительных изменениях нагрузки, что зачастую приводит к разгрузке или останову котла или энергоблока. Для устранения указанных недостатков ранее были разработаны инвариантные системы автоматического регулирования питания барабанного котла. Первый вариант инвариантной системы автоматического регулирования с выделением эквивалентного внешнего возмущения отличается от типовой тем, что структуру стабилизирующего регулятора выбирают на базе передаточной функции оптимального регулятора, а структуру и параметры динамической настройки корректирующего устройства с учетом эквивалентного объекта регулирования, включающего внутренний контур стабилизирующего регулятора. Во втором варианте предложена передаточная функция устройства компенсации эквивалентного внешнего возмущения, представленная в виде последовательно соединенных типовых звеньев: реального дифференциатора и звена быстрого реагирования. Для уменьшения максимальной величины регулирующего воздействия в этой схеме на выходе устройства компенсации эквивалентного внешнего возмущения дополнительно установлен ограничитель. Инвариантные системы автоматического регулирования устраняют статические ошибки регулирования при всех воздействиях и позволяют существенно улучшить качество поддержания уровня при переменных режимах. Для оценки экономической эффективности внедрения инновационной системы автоматического регулирования уровня воды в барабане как системы предложена методика, которая позволяет рассчитать основные составляющие экономического эффекта от ее внедрения: повышение надежности (безотказности) работы котла; увеличение экономичности котла за счет существенного уменьшения времени отработки воздействий по сравнению с типовой системой автоматического регулирования и долговечности ее работы. 

74-86 414
Аннотация

Повышение энергоэффективности работы твердотельных осветительных устройств в народном хозяйстве Республики Беларусь является актуальной задачей. Современные проблемы энергоэффективного освещения многогранны и имеют широкий спектр. Особенно это актуально в условиях энергетического и мирового экономического кризиса. Так, на освещение в Беларуси расходуется 10–13 % от общего потребления электроэнергии. Таким образом, имеется значительный потенциал энергосбережения за счет перехода к энергоэффективному освещению. Рассмотрены вопросы надежности и долговечности работы твердотельных осветительных устройств, созданных на основе светодиодных линеек фирмы Paragon Semiconductor Lighting Technology Co., Ltd. Оценка надежности оптоэлектронных приборов базируется на исследовании закономерностей развития механизмов деградации, приводящих к отказам того или иного типа. Выяснение причин деградации необходимо, чтобы затем, целенаправленно воздействуя на них, уменьшить скорость и величину деградации. Одной из основных причин деградации светодиодных устройств является температурный перегрев активной области светодиодного чипа. Поэтому актуальными становятся методы оценки тепловых характеристик твердотельных осветительных устройств. В статье исследованы тепловые свойства мощных синих светодиодных линеек методом переходных электрических процессов. Рассчитаны температуры активной области светодиодов в линейках при различных условиях теплоотвода и значениях токов инжекции. Проведено компьютерное моделирование тепловых полей линеек при нагреве с использованием пакета ANSYS. Установлено, что из степени неоднородности распределения температуры вдоль линейки следует невозможность выделения тепловых свойств элементов структуры чипов линейки на основе усредненных по всем светодиодам временных зависимостей температуры. Показано, что тепловые параметры линеек светодиодов с достаточной точностью можно получить, используя представление линейки только двумя эквивалентными RC-цепочками, соответствующими тепловым путям «активная область светоизлучающего светодиода – алюминиевая подложка» и «алюминиевая подложка – окружающая среда». Для данных областей определены тепловые постоянные времени, тепловые сопротивления и теплоемкости. 

87-97 288
Аннотация

Технологии прямого преобразования энергии топлива в электрическую энергию являются перспективным направлением в энергетике. В последние десятилетия в ряде стран созданы промышленные образцы электростанций на топливных элементах (ячейках), а сами топливные элементы стали коммерческим изделием на мировом энергетическом рынке. Высокий электрический КПД топливных ячеек позволяет говорить о дальнейшем их распространении в составе гибридных установок совместно с газои паротурбинными установками, что дает возможность достигать электрического КПД более 70 %. Тем не менее исследования в области повышения эффективности и надежности топливных элементов продолжаются. В частности, научный интерес представляет изучение влияния на эффективность работы твердооксидных топливных элементов термодинамических параметров реакции окисления, состава топлива и продуктов реакции окисления. В статье выполнен краткий анализ влияния вида топлива на эффективность работы твердооксидных топливных элементов. На основе имеющихся в открытой печати экспериментальных данных и данных численного моделирования представлены результаты статистического анализа влияния термодинамических параметров твердооксидного топливного элемента на эффективность его функционирования, а также факторов взаимодействия этих параметров и состава газов на входе в элемент и выходе из него. Приведены диаграммы, которые отражают степень влияния указанных параметров на эффективность работы твердооксидных топливных элементов, определены степени значимости вышеперечисленных факторов. Статистический анализ влияния термодинамических, расходных и концентрационных параметров процесса функционирования твердооксидных топливных элементов показал, что наиболее существенное влияние на эффективность работы элемента в исследованной области оказывают факторы взаимодействия (температура – расход и давление – расход) и концентрации азота N2 и кислорода O2. Именно эти параметры должны в первую очередь учитываться в математических моделях, разрабатываемых для оптимизации режимов работы твердооксидных топливных элементов. 

ЮБИЛЕИ



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


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