Вестник МЭИ

Прогнозирование долговечности авиационных электропроводов с облучённой полиолефиновой изоляцией

2024-06-28T09:54:51+00:00

Представлен разработанный авторами теоретический подход к расчёту долговечности наиболее массовых авиационных проводов с облучённой полиолефиновой изоляцией типа БПДО (Б — бортовой; П — провод; ДО — изоляция из термостабилизированного сшитого полиэтилена и защитного слоя из фторопласта). Ранее проведенные исследования показали, что для низковольтных проводов с небольшой толщиной изоляции разрушение в большинстве случаев обусловлено процессом термоокислительной деструкции полимера, поэтому определение периода индукции или показателя, связанного с ним корреляционной зависимостью, даёт возможность прогнозировать долговечность кабельного изделия. Рассмотрено теоретическое обоснование появления структурно-чувствительного параметра изоляции T_но, полученного как значение температуры в точке пересечения касательных к основанию (базовой линии) и левому плечу экзотермического пика, на кривой термического анализа проб полиолефиновой изоляции. Предложены расчётные формулы и кинетические параметры старения бортовых проводов типа БПДО.

Методика выявления коммерческих потерь электроэнергии

2024-06-20T10:53:54+00:00

Хронический недостаток инвестиций в развитие и реконструкцию российских электрических сетей (ЭС), совершенствование систем управления их режимами, учета электроэнергии в период с 1990-х по 2000-е гг. привел к их значительному физическому и моральному износу (до 70%), что отрицательно повлияло на динамику относительных потерь электроэнергии в отечественных ЭС в целом и на уровень потерь в отдельных электросетевых организациях.

Исчезновение колхозов и совхозов подтолкнуло к безработице, значительному росту дебиторской задолженности за электроэнергию жителей, проживающих в сельской местности.

В свою очередь, это вызвало задолженности у энергетиков перед поставщиками угля и газа. Покупать топливо было не на что. Для поддержания нормального режима работы электросетей в условиях дефицита энергоносителей широко практиковались веерные отключения. Появилась острая потребность в снижении коммерческих потерь электроэнергии, контроле за учетом энергоресурсов. Снижение коммерческих потерь электроэнергии, в свою очередь, было затруднено низкой платёжеспособностью населения, нежеланием оплачивать за потребленную электроэнергию «живыми» деньгами со стороны бизнеса, аграриев, привыкших рассчитываться по бартеру.

Внедрение автоматизированного контроля и учета энергоресурсов (АСКУЭ) во многом позволяло решить такие проблемы как отказ от доступа к приборам учета в жилые, промышленные помещения со стороны потребителей, занижение реально потребленного объёма электроэнергии, исключить массовые хищения электроэнергии. Совершенствование систем учета электроэнергии привело к совершенствованию способов и методов хищения электроэнергии. Ушли в прошлое прямые хищения с воздушных линий (ВЛ) путем «наброса» на провода, остановка дисков счётного механизма индукционных приборов учета, прокладка скрытых вводов в обход расчетных средств учета электроэнергии. В полной мере стали распространяться «шунтирование» приборов учета АСКУЭ, установка «муляжей», впайка дополнительных микросхем с радиореле.

Приведена методика локализации очагов коммерческих потерь в сетях оборудованных АСКУЭ, практические способы выявления хищений электроэнергии. Все описанные методы используются вплоть до настоящего времени, применимы для выявления и снижения коммерческих потерь электроэнергии в любых сетях оборудованных АСКУЭ.

Влияние температуры и влажности атмосферного воздуха на эффективность тепловых насосов

2024-06-20T11:09:12+00:00

Применение энергосберегающих технологий для теплоснабжения зданий актуально для России, поскольку в большинстве регионов страны продолжительные зимы приводят к существенным затратам на отопление. Интерес к использованию для этих целей воздушных тепловых насосов наблюдается во всем мире. Однако в большинстве регионов температура атмосферного воздуха в отопительный сезон находится в области отрицательных значений, что существенно снижает коэффициент эффективности воздушных тепловых насосов в сравнении с тепловыми насосами, работающими на других источниках низкопотенциальной тепловой энергии. Наиболее простая и экономически выгодная схема тепловых насосов, использующих низкопотенциальное тепло атмосферного воздуха, имеет ограничения в применении, связанные со значительными перепадами температур не только в течение отопительного периода, но и в течение суток.

Рассмотрены факторы, влияющие на эффективность воздушного теплового насоса: температура и относительная влажность атмосферного воздуха, инееобразование на стенках испарителя при работе в диапазоне отрицательных температур. Приведен расчет циклов оттайки испарителя с учетом термовлажностных характеристик атмосферного воздуха. Выбран способ оттайки с помощью нагревательных элементов, расположенных между теплообменных трубок. Исследования проходили в Челябинской области (отопительный сезон 2022 — 2023 гг.) За исследуемый период эффективность теплового насоса изменялась в диапазоне от 3,78 до 2,18. При оценке эффективности работы теплового насоса были учтены затраты энергии на режим оттайки, в результате коэффициент эффективности получился в пределах от 3,6 до 1,57, а сезонный коэффициент эффективности стал ниже на 9,26 %. Данный момент необходимо учитывать при выборе установленной мощности воздушного теплового насоса

Определение оптимальной конфигурации солнечных и ветровых электростанций в составе энергетической системы Мьянмы

2024-06-20T11:25:10+00:00

При интеграции ветровых электростанций (ВЭС) и солнечных электростанций (СЭС) в объединенную энергетическую систему (ОЭС) их объединение в оперативно-диспетчерские энергетические комплексы (ЭК) приводит к повышению надежности выработки электрической мощности, сглаживанию суточной и сезонной неравномерности выработки электроэнергии от ЭК и т. д. Описана разработанная авторами методика определения оптимального состава ЭК, позволяющая с наибольшей эффективностью использовать асинхронность поступления ветровых и солнечных ресурсов к площадкам отдельных ВЭС и СЭС. Рассматриваемая задача относится к задачам многокритериальной оптимизации и решается методом перебора из всех возможных вариантов, значимость которых оценивается по методу рангов. Практическая применимость разработанной методики продемонстрирована на участке ОЭС Республика Мьянма на примере ЭК, состоящего из двух СЭС суммарной мощностью 60 МВт, береговой ВЭС мощностью 33 МВт и оффшорной ВЭС мощностью 32 МВт. Местоположения и мощности СЭС и береговой ВЭС приняты из перспективного плана развития ОЭС Мьянмы, а, соответственно, оффшорной ВЭС выбраны авторами. Показано, что из-за асинхронности поступления ветрового и солнечного ресурсов к площадкам анализируемых ВЭС и СЭС для оптимального варианта состава ЭК при обеспеченности 95% мощность составляет около 4,7% от суммарной установленной мощности ЭК.

Использование солнечной энергии для энергоснабжения микробной электролизной ячейки

2024-06-20T11:45:51+00:00

Показаны преимущества и недостатки использования биоэлектрохимической продукции метана с помощью микробной электролизной ячейки (МЭЯ). Цель работы — экспериментальная оценка возможности энергоснабжения микробной электролизной ячейки экспериментальной биогазовой установки. Приведены результаты экспериментальных исследований значений электрического сопротивления субстрата между электродов МЭЯ на разработанной биогазовой установке с интегрированной микробной электролизной ячейкой с физическим барьером. Полученные данные подтверждают возможность функционирования МЭЯ за счет использования солнечной энергии, а также позволяют говорить о развитии электроактивных микроорганизмов, меняющих характерные значения сопротивления субстрата при подаче разницы потенциалов на электроды МЭЯ.

О нормировании продолжительности пуска неблочного генерирующего оборудования тепловых электростанций

2024-06-28T10:16:52+00:00

Рассмотрен подход к нормированию продолжительности пуска неблочного генерирующего оборудования тепловых электростанций (ТЭС) с учетом непревышения ею нормативной продолжительности пуска энергоблоков ТЭС с близким по мощности (паропроизводительности) оборудованием, которое определено и включено в состав Технических требований к генерирующему оборудованию участников оптового рынка.

Отмечена необходимость распространения на неблочное оборудование ТЭС требования о периодическом (каждые 3-е суток) опробовании основных защит и блокировок находящегося в холодном резерве оборудования, позволившего при выполнении соответствующих требований Правил технической эксплуатации не включать время опробования в нормативную продолжительность пуска этого оборудования.

При этом:

существенно сокращается объем работ (и время их проведения), выполняемых непосредственно перед пуском оборудования;
опробование проводится в удобное для персонала время;
не ограничивается время, затрачиваемое на проведение опробования;
многократное проведение работ поддерживает квалификацию персонала.

Для неблочного генерирующего оборудования ТЭС рекомендуется выполнять совместную подготовку к пуску котла и турбины, а пуск турбины при команде на пуск в минимально возможный срок проводить в конденсационном режиме.

Предложено использовать представленный подход при определении нормативной продолжительности пуска неблочного оборудования ТЭС.

Влияние распределения газа в прямоточно-вихревой горелке на процесс горения в ограниченном объеме топки

2024-06-28T10:42:43+00:00

Цель работы заключается в оптимизации режима сжигания газообразного топлива в топке с ограниченным по направлению выхода дымовых газов объемом, оснащенной прямоточно-вихревыми горелками. Исследовано влияние конструктивно-режимных факторов, влияющих на экологические показатели (выбросы оксидов азота) и на надежную работу труб поверхностей нагрева, непосредственно подвергающихся воздействию факела горелок.

Приведены результаты численного моделирования с использованием программного комплекса ANSYS (программа ANSYS CFX) и натурных испытаний на промышленном объекте. Для исключения излишнего сгущения расчётной сетки поверхность нагрева, ограничивающая область свободного распространения струи факела, моделировали фильтром, который в программах CFD-моделирования позволяет создать требуемое аэродинамическое сопротивление и теплообмен. Установлено, что при моделировании топочного пространства фильтр оказывает воздействие, аналогичное поверхности нагрева, и создает адекватную обратную связь в потоке среды, что обусловливает его применение в дальнейших расчетах.

Численными экспериментами доказано, что области наиболее высоких температур находятся в прикорневой центральной зоне и в конце факела в результате догорания топлива. Увеличение подачи газа через сопла кольцевых периферийных каналов затягивает процесс сгорания топлива и смещает высокотемпературную область факела в конец топочной камеры, что снижает образование оксидов азота, но увеличивает температурное воздействие на трубы поверхности нагрева. Повышение расхода газа в центральную часть приводит к укорачиванию факела, смещает высокотемпературную зону к его корню, ускоряет процесс горения и однозначно приводит к увеличению концентраций NO_x. Установлено, что перераспределение газа между внешним и внутренним кольцами периферийного канала горелок не дает видимого эффекта.

В процессе проведения натурных испытаний получена количественная оценка влияния процесса сжигания (формы факела) на выбросы оксидов азота и температуру поверхностей нагрева, расположенных на выходе их топки и подвергающихся непосредственному воздействию факела.

Рекомендована работа котла в номинальном режиме с минимально возможным расходом газа через центральный коллектор горелки, что позволит обеспечить наиболее благоприятные условия как по его надежности, так и экологическим показателям.

Повышение эффективности эксплуатации энергоустановок и сооружений гидроаккумулирующих электростанций

2024-06-28T11:03:51+00:00

Рассмотрены мероприятия, позволяющие максимизировать эффективность эксплуатации энергоустановок и сооружений гидроаккумулирующих электростанций (ГАЭС) при формировании режима их эксплуатации. Режимные мероприятия разработаны на основе результатов моделирования ГАЭС с основным оборудованием используемым на действующих ГАЭС типов, выполненных по двух- и трехмашинной схемам, в программном обеспечении, разработанном одним из авторов статьи и позволяющем в режиме реального времени и автоматическом режиме моделировать насосные и турбинные режимы работы оборудования ГАЭС, останов и работу на холостом ходу генератора, переходные состояния оборудования при переводах между режимами, маневренные характеристики оборудования, а также содержащем анализ мирового и отечественного опыта проектирования и эксплуатации более чем 700 ГАЭС. Представленные данные учитывают сведения по оборудованию и сооружениям ГАЭС различных диапазонов номинальных параметров, конструктивных особенностей и типов оборудования и сооружений. Перечень параметров, влияющих на эффективность эксплуатации энергоустановок и сооружений ГАЭС, определен авторами исходя из анализа данных, а также изучения литературных источников по действующим, выведенным из эксплуатации и проектируемым ГАЭС. Изучены типы основного гидросилового оборудования ГАЭС, применяемые в составе обратимых гидроагрегатов ГАЭС, при этом не затронуты турбинные установки, не применяемые совместно с насосным оборудованием в составе обратимого гидроагрегата и используемые только в составе гидроагрегатов, не работающих в двигательном режиме.

Конденсация парогазовой смеси с твердыми частицами на поверхности оребренных труб

2024-06-28T11:41:56+00:00

Во время эксплуатации теплообменных аппаратов при конденсации парогазовой смеси, содержащей твердые частицы, происходит их осаждение на наружную оребренную поверхность. После стекания жидкости на наружной поверхности оребренных труб формируется слой осадка из твердых частиц. Разработано математическое описание формирования слоя осадка на наружной поверхности кольцевого круглого прямого ребра постоянной толщины на охлаждаемой трубе при конденсации парогазовой смеси, содержащей твердые частицы. С помощью созданной математической модели получены уравнения для расчета температур и толщины слоя осадка в безразмерном виде. Выведены зависимости изменения теплового потока от разности температур ребра и окружающей среды, толщины ребра, коэффициента теплопроводности осадка и ребра. Установлено, что при увеличении разности температур ребра и окружающей среды с 10 до 50°С тепловой поток повышается в 0,29 раза, а с ростом разности температур с 10 до 100°С он увеличивается в 0,17 раз. Значительные изменения теплового потока наблюдаются в первые 10 суток. Видно, что с увеличением разницы температур ребра и окружающей среды, разница значений теплового потока становится более значительна. После 10-и суток наблюдается плавное изменение значений теплового потока.

Конвективное охлаждение лопаточных аппаратов в турбине, работающей на сверхкритическом диоксиде углерода

2024-06-28T12:00:56+00:00

В настоящее время ведется активная борьба с выбросами парниковых газов, а именно, — диоксида углерода, на энергетических объектах. Одним из решений по сокращению выбросов СО₂ на объектах энергетики является создание кислородно-топливных энергетических комплексов (КТЭК), имеющих практически нулевые выбросы парниковых газов. Наиболее перспективным и эффективным КТЭК является цикл Аллама. Исследованы возможность и эффективность использования сверхкритического диоксида углерода в качестве хладагента для углекислотной турбины данного цикла. Для этого использованы одномерные методы расчета и методики численного моделирования. Выполнена верификация газодинамического расчета по экспериментальным данным. Получены коэффициенты теплоотдачи сверхкритического СО₂ при различных условиях течения в элементах проточных частей турбин. Сформулирована одномерная методика предварительного расчета расхода хладагента для лопатки, работающей в углекислотной турбине. Представленный подход позволяет учитывать теплофизические свойства сверхкритического диоксида углерода.

Вырожденная паровая пленка при кипении He-II внутри пористой структуры

2024-06-28T12:12:29+00:00

Рассмотрены процессы тепломассопереноса сверхтекучего гелия в существенно неравновесных условиях для стесненного объема. Визуально определены режимы кипения He-II внутри пористой структуры на цилиндрическом нагревателе. Проведена обработка экспериментальных данных, представлены параметры экспериментов с раскрытой границей, зависимости положения границы раздела фаз пар – жидкость для колебаний, дано аналитическое описание квазистационарного режима кипения.

Влияние коррелированности наблюдений на вероятностные характеристики МА-алгоритма обнаружения разладки гауссовского временнόго ряда по математическому ожиданию

2024-06-28T12:31:36+00:00

Рассмотрена задача обнаружения спонтанного скачкообразного изменения математического ожидания (разладки) гауссовского временнόго ряда с помощью алгоритма скользящего среднего (Moving Average) или МА-алгоритма. Отмечено, что вероятностные характеристики данного алгоритма, необходимые для его практического использования, были получены с необходимой полнотой лишь сравнительно недавно и касались только случая, когда элементы временного ряда (его наблюдения) некоррелированы. Цель работы — полномасштабное исследование характеристик МА-алгоритма в условиях коррелированности наблюдений, имея в виду получение в конечном итоге справочного материала, необходимого для синтеза оптимальной процедуры обнаружения разладки. С помощью имитационного моделирования выявлены особенности выбора решающего порога для заданной величины среднего времени между ложными тревогами в зависимости от ширины сглаживающего окна контролирующего МА-алгоритма и максимального интервала корреляции его наблюдений. Аналогичным образом установлены величины среднего времени запаздывания в подаче сигнала тревоги при появлении разладки заданного фиксированного уровня, а также зависимости показателя эффективности контролирующей процедуры в зависимости от ее параметров Проведено сопоставление эффективности МА-алгоритмов для некоррелированных и коррелированных наблюдений.

Совершенствование системы обучения персонала цеха контрольно-измерительных приборов и автоматики на компьютерном тренажере

2024-06-30T14:18:11+00:00

Представлены результаты развития компьютерных моделей полевой зоны АСУ ТП энергетических объектов с применением технологий визуализации для обучения оперативного, ремонтного и оперативно-ремонтного персонала группы (службы) контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА) и интеграции разработанной системы с компьютерным тренажером энергоблока ТЭС.

Результаты работы позволяют проводить комплексное обучение персонала КИПиА блока ТЭС по решению задач управления, обслуживания, поиска и устранения неисправностей функционирования средств КИПиА, в том числе — осмотр оборудования, его настройку и обслуживание, изменения технологического подсоединения к линиям питания датчиков, проверку исправности и контроля линий подключения к приборам, а также аттестацию оперативного, ремонтного и оперативно-ремонтного персонала КИПиА.

Обзор методов обработки естественного языка для автоматической генерации тестовых заданий

2024-06-30T14:27:47+00:00

В современном мире тенденция к автоматизации прослеживается во всех сферах жизни общества. Автоматизации подвергается множество различных процессов, включая такие комплексные задачи, как обработка естественного языка.

Указанная тенденция имеет место и в сфере образования. Резкое повышение интереса к дистанционному обучению привело к повышению популярности тестирующих систем. Актуальной проблемой при работе с которыми является формирование тестовых вопросов по учебным пособиям. Зачастую преподавателям приходится вручную формировать множество вопросов теста, что является достаточно трудоёмкой задачей.

Приведен подробный анализ популярных подходов, моделей и методов обработки текстов на естественном языке (Natural Language Processing, NLP), используемых для решения задачи автоматической генерации текста, в частности генерации тестовых заданий. Анализируемые модели имеют широкий спектр архитектур, начиная от шаблонных и комбинаторных, и заканчивая моделями на основе семантических сетей и машинного обучения. Отдельно рассмотрены современные численные метрики для оценки качества сгенерированных текстов заданий.

Результаты исследования могут представлять интерес для образовательных организаций и разработчиков систем дистанционного обучения при решении проблем загруженности преподавателей и повышения эффективности работы с тестирующими системами.

Применение имитационного моделирования для исследования устойчивости маятника Циглера

2024-06-30T14:37:02+00:00

Исследование устойчивости и закритического поведения маятника Циглера при действии потенциальной и следящей сил выполнено путем имитационного моделирования в Simulink. Сформулирована математическая постановка задачи, выведены уравнения движения, представлена схема имитационного моделирования. По критерию Рауса–Гурвица проведен анализ тривиального положения равновесия. Под контролем численного интегрирования с помощью разработанной модели построены границы области устойчивости в зависимости от величин параметров внешней нагрузки. Исследовано влияние диссипации энергии на положение этих границ, получены графики изменения обобщенных координат от времени после потери устойчивости, проиллюстрировано хаотическое движение рассмотренной детерминированной нелинейной системы в закритической области, приведены фазовые портреты и сечение Пуанкаре. С помощью разработанной схемы можно изучать поведение маятника при различных режимах нагружения и наблюдать соответствующие виды динамического поведения нелинейной неконсервативной системы: процесс установления равновесного режима в области устойчивости, потерю устойчивости при пересечении границы, например, «жесткую» потерю устойчивости по типу дивергенции и бифуркации Андронова–Хопфа, соответствующие «мягкой» потере устойчивости. Это могут быть периодические движения (предельные циклы), квазипериодические и хаотические движения, так называемый детерминированный хаос.

Некоторые задачи теории оптимального восстановления

2024-06-30T14:43:39+00:00

Рассмотрен ряд результатов, связанных с оптимальным восстановлением конечных разностей по приближенно известной информации:

задача одновременного восстановления операторов всех разностей последовательности в среднеквадратичной норме на классе последовательностей с ограниченной n-й разделенной разностью по приближенно известному преобразованию Фурье последовательности на отрезке;
задача восстановления оператора k-й разделенной разности последовательности в среднеквадратичной норме по неточно заданным разделенным разностям других порядков;
задача наилучшего восстановления степеней конечномерного оператора по некоторым приближенно известным степеням. Во всех задачах построены методы восстановления на соответствующем классе.

Задачи, представленные в работе, применимы при восстановлении температуры тела в уравнении теплопроводности или при восстановлении решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений.

Устойчивость участка трубопровода на упругом основании с дополнительной опорой

2024-06-30T14:54:49+00:00

Исследована устойчивость участка трубопровода, расположенного на упругом основании, жестко закрепленного на одном конце и имеющего на другом упругую инерционную опору, связанную с основанием. С помощью динамического метода проанализировано влияние различных параметров закрепления трубопровода: жесткости упругого основания, жесткости и массы дополнительной опоры на его устойчивость. На плоскости параметров, характеризующих скорость и погонную массу протекающей жидкости, построены границы области устойчивости.