Вестник МЭИ

Диагностика состояния изоляционной системы энергетического оборудования на основе применения спектров токов диэлектрической абсорбции

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Повышенное внимание к разработке и исследованию современных методов диагностики энергетического оборудования все еще актуально и обусловлено необходимостью эксплуатировать электротехнические устройства, проектные возможности которых практически исчерпаны, а требования надежности — ужесточены. Специалисты считают, что установленные ранее трансформаторы, время жизни которых превышает 45…50 лет, находятся в зоне риска и требуют глубоко обоснованного заключения о состоянии изоляционной системы, поэтому необходимы методы, способные не только оценить состояние трансформатора, но и представить обоснование его надежности в пределах имеющегося бюджета.

Из наиболее перспективных направлений диагностики можно выделить метод построения спектров тока диэлектрической абсорбции (TDA). Ток поляризации/деполяризации, как наиболее полный отклик диэлектрической среды на действия приложенного электрического поля, оказался очень удобным параметром контроля состояния изоляционной конструкции. Известно большое количество попыток использования данного способа для оценки состояния диэлектрической среды.

Наиболее известными среди них являются:

— метод спектроскопии на постоянном токе (PDC);

— метод измерения величины возвратного напряжения RVM);

— метод спектроскопии на переменном токе (FDS).

Диагностические возможности перечисленных методов и их недостатки практически одинаковы, так как в их основе лежит один и тот же отклик диэлектрической системы на действие эксплуатационных нагрузок, поэтому отдать предпочтение одному из них довольно трудно. Однако большой объем проведенных исследований и удачно принятых решений относительно выбора параметра контроля с его повышенной робастностью, использование физической модели изоляционного промежутка, обеспечивающей возможности схем замещения Максвелла-Фойгта, применение интервала времени (временного окна), выделяющего процессы поляризации Максвелла-Вагнера из всего спектра токов диэлектрической абсорбции, создание базы данных и базы правил принятия решений позволили выделить метод спектров тока диэлектрической абсорбции во временной области (PDC) и положить его в основу разработки приборно-аналитического комплекса PDС.

Повышение энергоэффективности криогенных насосных агрегатов: сравнительный анализ асинхронного и синхронного реактивного двигателей для транспортировки сжиженного природного газа

Tue, 27 Feb 2024 00:00:00 +0000

Проведен комплексный анализ и расчет характеристик синхронного реактивного (СРД) и асинхронного (АД) двигателей, используемых для привода погружных насосов в системах транспортировки сжиженного природного газа (СПГ). Рассмотрены конструктивные и тепловые аспекты их работы в условиях низких температур, включая тепловыделение, распределение температуры, металлоемкость конструкции и их влияние на технологические потери. Выполненные расчеты с использованием метода конечных элементов (МКЭ) в программном комплексе Motor-CAD подтвердили преимущества СРД по сравнению с АД в криогенных приложениях. СРД демонстрирует более высокий коэффициент полезного действия (КПД), что приводит к снижению технологических потерь за счет уменьшения тепловыделения.

Результаты исследования показали, что применение СРД может существенно снизить испарение перекачиваемой среды, продлить время бездренажного хранения СПГ и уменьшить операционные затраты на объектах хранения и транспортировки. Дополнительно предложены направления для дальнейших исследований, направленные на улучшение характеристик СРД и их адаптацию к условиям изменяющихся нагрузок и температурных режимов

Аналитический обзор применения новых синтетических изолирующих газов для герметизированного высоковольтного оборудования

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Цель исследования — изучение развития высоковольтных технологий с использованием газовой изоляции. Представлен аналитический обзор применения различных синтетических газов в качестве внутренней изоляции высоковольтного герметизированного оборудования. Исследованы причины необходимости создания и применения новых изолирующих газов как альтернативы традиционным газам – воздуху и элегазу. Показаны электрофизические критерии выбора синтетических газов с высокой электрической прочностью. Проведен анализ известных данных по электрической прочности и дугогасительной способности смесей на основе фторнитрилов и кетонов. Выделены основные направления совершенствования газовой изоляции на основе инновационных синтетических газов. Представлены последние результаты разработки и эксплуатации газонаполненного оборудования с изоляцией синтетическими газами.

Реформа государственного регулирования электроэнергетики в Российской Федерации (2000 — 2008 гг.): этапы и вызовы

Дильшод [Dilshod] Анварович [A.] Исаков [Isakov] — Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Рассмотрено реформирование государственно-правового регулирования электроэнергетической отрасли Российской Федерации с целью анализа целей, этапов и результатов проведенной реформы, а также современных условий и структуры регулирования на основе мирового опыта. В работе использованы аналитические методы для оценки изменений в законодательной и организационной сферах, проведен обзор нормативно-правовых актов, связанных с реформой, выполнен сравнительный анализ в сравнении с международным опытом. Результаты работы показали, что реформа привела к значительным изменениям в структуре отрасли: вертикально интегрированный холдинг РАО «ЕЭС России» был разделен на специализированные генерирующие, сетевые и сбытовые компании, что способствовало созданию более конкурентного рынка. Завершение реформы в 2008 г. привело к формированию независимых и частных предприятий, улучшению прозрачности и повышению конкурентоспособности сектора. Результаты исследования могут быть использованы для анализа и совершенствования государственного регулирования в электроэнергетике и разработке новых реформ в смежных областях. Таким образом, реформа способствовала созданию более конкурентного и эффективного рынка электроэнергии, однако сложность государственного регулирования остаётся вызовом, требующим дальнейшего внимания для оптимизации управления и привлечения инвестиций. Мировой опыт подтверждает необходимость гибкости в проведении реформ для устойчивого развития отрасли.

Сравнение конструкций импульсных вихретоковых преобразователей для контроля локальной коррозии промысловых трубопроводов

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Локальная внутренняя коррозия — одна из основных причин аварий на промысловых трубопроводах. Для диагностики оборудования используют методы неразрушающего контроля. Вихретоковый метод не требует снятия изоляционного покрытия труб, что во многом упрощает процедуру диагностики. Представлено исследование конфигураций импульсного вихретокового преобразователя (ВТП) для оценки их дефектоскопического потенциала в вопросе обнаружения локальной внутренней коррозии. Выбор импульсного возбуждения ВТП обусловлен значительной глубиной проникновения вихревых токов за счет широкого диапазона частот возбуждающего импульса, а также получением многопараметровой информации об объекте контроля. В среде анализа электромагнитных полей построены конечно-элементные модели трех вариантов ВТП со стержневым, полутороидальным и П-образным магнитопроводами. По результатам конечно-элементного моделирования установлено, что среди исследуемых конфигураций ВТП наибольший коэффициент эффективности использования энергии поля возбуждения и высокую чувствительность к донным дефектам имеет ВТП с полутороидальным магнитопроводом. Полученные данные лягут в основу прототипа ВТП, который будет разработан для экспериментальных исследований на стальных образцах.

Применение метода адсорбционной очистки рабочего тела в утилизационном контуре парогазовой установки

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Рассмотрена схема парогазовой энергетической установки с рабочим телом фторуглеродного состава (C₃F₈) в утилизационном контуре, работающей по органическому циклу Ренкина (ОЦР). Представлены принципиальная и компоновочная схемы парогазовой установки (ПГУ) с полностью герметичным корпусом паротурбинной части и электрогенератором. Дана схема узла непрерывной сорбционной очистки рабочего тела от технологических примесей, основанной на экспериментальных данных о сорбции и десорбции октафторпропана (C₃F₈). Описаны экспериментальная установка по сорбции и десорбции фторсодержащих веществ, а также порядок проведения опытных измерений. Доказана эффективность сорбции октафторпропана на модифицированном активированном угле. Рассчитаны массовые сорбционные емкости некоторых рабочих веществ фторуглеродного состава на модифицированном углеродном сорбенте.

Перспективные способы удаления диоксида углерода из подпиточной воды для тепловых электростанций

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Обеспечение высокого качества воды — один из решающих факторов, обеспечивающих надежность и долговечность эксплуатации теплоэнергетического оборудования. При проектировании технологических схем очистки воды большое внимание уделяется этапам предочистки и обессоливания. Однако значительную опасность для теплоэнергетического оборудования несут и растворенные в воде газы, в частности, углекислый газ. Кратко рассмотрены причины удаления углекислого газа из добавочной воды на ТЭС: коррозия, выпадение отложений на поверхностях нагрева, а также его негативное воздействие на работу водоподготовительного оборудования. Дана информация о наиболее популярном на сегодняшний день способе удаления растворенного углекислого газа с помощью башенных декарбонизаторов. Отмечен факт того, что данный метод множеством авторов признается устаревшим, и на замену ему необходимы новые технологические решения. Представлены два наиболее перспективных направления удаления CO₂: вакуумно-эжекционная и мембранная дегазации

Очистка производственных сточных вод от нефтепродуктов применительно к тепловым электрическим станциям Узбекистана

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

В Узбекистане из-за изменения климата и на фоне повышенного спроса на воду (рост населения, промышленность) наблюдается сокращение водных ресурсов, поэтому основной приоритет получило направление по развитию методов и средств очистки производственных сточных вод теплоэнергетических объектов с целью их повторного использования.

Качество данных сточных вод зависит от типа установленного оборудования и применяемого метода очистки. Сорбционные методы очистки воды наиболее перспективны для систем водоснабжения и водоотведения. Применяемые сорбенты должны быть простыми в эксплуатации и обладать высокими техническими характеристиками.

В качестве объектов исследования выбраны алюмо-силикатный сорбент нового поколения EcoFerox, получаемый на основе природного модифицированного минерального сырья опал-кристобалитовой породы Свердловской области, и активированный уголь марки АК47. Для определения возможности использования выбранных сорбентов в теплоэнергетике для удаления из сточной воды растворенных и нерастворенных нефтепродуктов проведен эксперимент на установке кафедры ТОТ МЭИ. В качестве нефтепродуктов взяты турбинные и трансформаторные масла, а также дизельное топливо.

Применение исследуемого сорбента EcoFerox в комбинации с активированным углем марки АК47 позволило получить очищенную от нефтепродуктов воду с концентрациями, позволяющими повторное ее использование в технологическом цикле ТЭС Узбекистана.

Технологии рекуперации тепловой энергии и утилизации побочных продуктов на нефтеперерабатывающем заводе

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

С учетом повышения энергоемкости процесса нефтепереработки на фоне роста глубины переработки нефти актуальны вопросы вовлечения вторичных энергоресурсов (ВЭР) в топливно-энергетический баланс нефтеперерабатывающего завода (НПЗ). В этой связи целесообразен поиск дополнительного потенциала рекуперации тепловой энергии и полезного использования побочных продуктов процессов переработки нефти на установках нефтеперерабатывающего предприятия.

Использованы методы математического моделирования процессов тепломеханического оборудования. В качестве инструмента моделирования выступили программное обеспечение Aspen Hysys, разработанное компанией AspenTech, и EMAS.OPT — компании АО «НБИ».

Получены математические модели предлагаемых вариантов использования ВЭР процессов нефтепереработки. Результаты расчета моделей позволили провести анализ эффекта от различных вариантов утилизации побочных продуктов в технологических и экономических показателях. На основе расчетов математических моделей можно дать количественную оценку эффекта от внедрения рассматриваемых вариантов использования ВЭР. Результаты могут выступить базой для последующего составления общих методических основ по увеличению энергоэффективности нефтеперерабатывающих предприятий.

Анализ эффективности использования теплопоглощающей способности сжиженного природного газа для обеспечения энергоснабжения удаленных объектов

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Настоящая работа посвящена комплексному анализу способов повышения эффективности использования теплопоглощающей способности сжиженного природного газа при регазификации.

Цель исследования — разработка перспективных технологий регазификации, минимизирующих зависимость от внешних источников энергии и обеспечивающих автономное энергоснабжение удаленных населенных пунктов, промышленных предприятий или объектов инфраструктуры.

В ходе выполнения исследования рассмотрены основные методы и технологии, возможные к применению на удаленных объектах и обеспечивающие их тепло-, газо- и электроэнергией, необходимой для функционирования.

Методология проведения работы характеризуется моделированием объектов исследования в программном продукте Aspen Hysys, анализом полученных моделей и сравнением их показателей с целью выявления отличительных и общих признаков. Выполнены повторный анализ для поиска возможностей оптимизации моделей, моделирование оптимизированных установок по результатам проведённого анализа, сравнение показателей полученных моделей, выявление их отличительных и общих признаков и использование индуктивного подхода для формирования итогового суждения о применимости рассмотренных технических решений. Особое внимание уделено проведению анализа многоконтурных циклов Ренкина, которые были рассмотрены в качестве регазификаторов сжиженного природного газа, использующих теплоту окружающей среды и продуктов сгорания котельной для снижения зависимости эффективности регазификации от климатических условий.

Получены данные об эффективности различных конфигураций систем регазификации. Анализ полученных данных позволил определить оптимальные параметры систем регазификации, адаптированные к специфическим климатическим условиям удаленных объектов.

Полученные результаты могут быть использованы для разработки новых, более эффективных и экологичных технологий регазификации сжиженного природного газа, способствующих развитию автономной энергетики в отдаленных регионах со сложными климатическими условиями.

Детальное изучение проблемы выявило преимущества и недостатки каждого из рассматриваемых методов. Применение данных технологических решений предполагает учет множества факторов, включая экологические, экономические и социальные аспекты.

Моделирование кодом СОКРАТ эксперимента по естественной циркуляции на стенде ПСБ-ВВЭР. Ч. 2. Результаты моделирования и оценка погрешности расчёта

Андрей [Andrey] Владимирович [V.] Капустин [Kapustin] — Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Представленная публикация является продолжением работы «Моделирование кодом СОКРАТ эксперимента по естественной циркуляции на стенде ПСБ-ВВЭР. Часть 1. Разработка и верификация расчётной модели». Цел исследования — численное моделирование кодом СОКРАТ эксперимента по исследованию различных режимов естественной циркуляции на крупномасштабном интегральном стенде ПСБ-ВВЭР. Одно- и двухфазная естественные циркуляции теплоносителя — основной механизм отвода остаточного тепловыделения от активной зоны к парогенераторам во время аварий с течами из первого контура реакторной установки ВВЭР. Эффективность естественной циркуляции в условиях частично заполненного первого контура имеет определяющее значение при работе пассивных систем безопасности во время аварий, сопровождающихся длительным обесточиванием. С целью оценки способности кода СОКРАТ-В1/В2 моделировать различные механизмы естественной циркуляции и адекватно предсказывать переход между режимами, выполнен расчёт эксперимента по исследованию естественной циркуляции, проведённого на интегральном стенде ПСБ-ВВЭР. Разработана нодализационная схема интегрального стенда, включающая в себя модель реактора, четыре циркуляционные петли, компенсатор давления и парогенераторы. В выполненных расчетах воспроизведены как стадия дренирования теплоносителя из первого контура, так и стадия заполнения первого контура. Получено хорошее совпадение расчетных и экспериментальных результатов для всех основных параметров, характеризующих естественную циркуляцию. Определены границы переходов между различными режимами ЕЦ в зависимости от массы теплоносителя в первом контуре. Проведена оценка погрешности расчета массы в первом контуре, при которой начинается разогрев активной зоны. Полученные результаты необходимы для валидации кода СОКРАТ применительно к анализу безопасности реакторных установок типа ВВЭР.

Исследование турбулентного переноса в нестабилизированной плазме на периферии токамака ГОЛЕМ

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Изучен турбулентный перенос плазмы на периферии токамака ГОЛЕМ путём измерения флуктуации ионного тока насыщения (пропорциональной плотности плазмы) с помощью Ленгмюровского зонда. Стабилизация плазмы не была активирована во время изученных разрядов. В результате турбулентных процессов переноса плазмы — зарождения и передвижения различных когерентных турбулентных структур наблюдаются прерывистые всплески ионного тока насыщения. Такие процессы мешают осуществлению управляемого термоядерного синтеза — ухудшают удержание плазмы, вызывают повышенную тепловую нагрузку на стенку вакуумной камеры и другие компоненты, расположенные вблизи к плазме, а также их сильную эрозию вместе с нежелательным захватом трития. Следовательно, изучение турбулентных процессов переноса плазмы и динамики когерентных турбулентных структур — одна из важнейших задач на пути осуществления управляемого термоядерного синтеза.

Исследованы статистические и временные характеристики всплесков плотности плазмы и их радиальная зависимость, указывающие на то, что не удлинённые каплевидные когерентные структуры с близкими размерами в радиальном и полоидальном направлениях должны обеспечивать турбулентный перенос плазмы на периферии токамака ГОЛЕМ.

Применение обработки естественного языка для адаптивной навигации в системах рекомендаций

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Цель работы — изучение возможностей применения методов обработки естественного языка (NLP) для создания адаптивной навигации в системах рекомендаций, что позволит улучшить персонализацию и взаимодействие с пользователем в реальном времени. Предложена архитектура системы, включающая использование современных фреймворков для NLP, таких как Hugging Face, TensorFlow и PyTorch. Методология исследования основана на интеграции NLP для анализа текстовых данных, предсказания намерений пользователей и динамической адаптации интерфейсов. Использованы модели трансформеров (BERT, GPT), что повысило точность анализа запросов и персонализации рекомендаций.

Результаты исследований показали, что применение NLP в системах рекомендаций значительно улучшает качество предложений. Адаптивная навигация, основанная на анализе текстов и предсказании намерений пользователей, позволяет динамически менять интерфейс, улучшая пользовательский опыт и увеличивая релевантность рекомендаций. Область применения данных результатов включает следующие цифровые платформы: интернет-магазины, стриминговые сервисы и платформы электронного обучения.

Исследование подчеркивает важность использования NLP для создания персонализированных интерфейсов. Применение трансформеров для предсказания намерений в реальном времени повышает качество взаимодействия с пользователем, делая системы рекомендаций более гибкими и адаптивными к изменяющимся потребностям пользователей.

Идентификация дефектов тепломеханического оборудования тепловых и атомных электростанций на базе ANFIS-сетей

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Рассмотрены методы применения искусственного интеллекта в сфере технической диагностики скрытых дефектов энергетического оборудования тепловых (ТЭС) и атомных (АЭС) электростанций. Особое внимание уделено принципам построения систем диагностики на базе нейро-нечетких сетей типа ANFIS с использованием экспертных баз знаний и продукционных правил. Реализована концепция определения предаварийных состояний тепломеханического оборудования АЭС методом распознавания параметрических образов технологического дефекта. В рамках представленного исследования разработаны математическая и теплогидравлическая модели трубчатого теплообменного аппарата и нейро-нечеткая экспертная ANFIS-система для определения дефектов теплообменника на основе распознавания образов. Предложен вариант использования созданной модели системы диагностики, как части автоматизированной системы управления электрической станцией в качестве системы поддержки оператора технологического процесса

Нечеткие ситуационные сети с адаптацией на основе обучения с подкреплением

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Рассмотрена задача моделирования процесса управления сложными системами. Для ее решения предложена новая разновидность нечеткой ситуационной сети с адаптацией на основе обучения с подкреплением, позволяющая проводить структурно-параметрическую настройку модели во время процесса моделирования. Новый способ адаптации нечетких ситуационных сетей, в отличие от уже существующих, за счет применения обучения с подкреплением позволяет адаптировать нечеткую ситуационную сеть с учетом дополнительных факторов. Проанализирован алгоритм работы предлагаемой разновидности модели нечеткой ситуационной сети с описанием способов представления текущего состояния нечеткой ситуационной сети для последующей обработки нейронной сетью, проводящей генерацию новых нечетких ситуаций. Предложено обучение нейронной сети на основе алгоритма REINFORCE, который позволяет обучить нейронную сеть для генерации новых нечетких ситуаций, при этом комбинируя процессы использования и исследования пространства возможных действий для адаптации нечетких ситуационных сетей. В качестве демонстрации возможности построения и использования предлагаемой разновидности модели нечеткой ситуационной сети приведен формализованный пример моделирования процесса управления энергетической мини-сетью. Предлагаемая разновидность нечеткой ситуационной сети с адаптацией на основе обучения с подкреплением может применяться для моделирования процессов управления сложных систем в условиях, когда изначальное построение нечеткой ситуационной сети, учитыващей все возможные состояния системы, затруднительно.

О сочетании трассировки лучей и растеризации при визуализации глобального освещения посредством генеративно-состязательной нейронной сети

Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Исследованы методы использования изображения, полученного методом трассировки лучей в пониженном разрешении (25% от целевого разрешения) для создания изображения трехмерной сцены с глобальным освещением в высоком разрешении при помощи генеративно-состязательной сети за меньшее время, чем при визуализации методом трассировки лучей в высоком разрешении. Предложены три варианта модификации одного метода визуализации трехмерных сцен с использованием генеративно-состязательной сети для генерации реалистичного освещения в экранном пространстве, различающиеся применением модели с приведением входных данных к нужному разрешению путем бикубической интерполяции, модели, отличающейся от данной добавлением к сверточным слоям дискриминатора гауссовского шума и модели, использующей передачу изображения, полученного методом трассировки лучей в пониженном разрешении, не на входной слой генератора, а непосредственно на скрытый сверточный слой, чем исключается применение интерполяции. Эксперименты с использованием программных реализаций нейронных сетей позволили определить визуально и подтвердить оценкой как по индексу структурного сходства SSIM, так и по пиковому отношению сигнала к шуму PSNR, что добавление полной визуализации к входным данным повышает качество изображений по обоим показателям, добавление шума к слоям дискриминатора улучшает качество работы сети также по обоим показателям, однако не существенно. Передача полной визуализации на скрытые сверточные слои генератора вместо входного приводит к снижению качества по обоим показателям, но позволяет избежать нежелательных эффектов на краях объектов. Время обработки изображений нейросетью при использовании указанных трех моделей меняется незначительно (в пределах 2%).

Метод интеграции мультимодальной информации для обнаружения и прогнозирования дорожно-транспортных происшествий на основе нейросетевого подхода

Tue, 22 Apr 2025 00:00:00 +0000

Предложен метод обнаружения дорожно-транспортных происшествий (ДТП) по видео с регистратора, находящегося в автомобиле. Метод использует нейронные сети и не требует разметки для обучения, поскольку использует Unsupervised Learning. Дорожно-транспортное происшествие рассматривается как аномалия (Out of Distribution), так как происходит достаточно редко. Критерием нахождения аномалий является отличие предсказанного кадра от реально наблюдаемого. Сравнение кадров происходит по трём критериям — попиксельному сравнению кадра, пересечению выделенных областей участников ДПТ и близости контекстного представления (КП) всей сцены дорожного движения. Новизной работы стало объединение различных критериев при сравнение сцены. Впервые предложен метод анализа контекста сцены на основе графовой нейронной сети и генеративно-состязательных моделей.

Предложенный метод состоит из четырёх базовых блоков —обработки изображения, обработки оптического потока, обнаружения (Bounding Box) участников дорожного движения и контекстного анализа сцены. В первых трёх блоках с помощью предобученных энкодеров извлекаются признаки (Embedding), необходимые для предсказания последующего кадра. Предсказанный кадр, оптический поток и блоки обнаружения поступают в графовую сеть, где происходит объединение всех модальностей. С помощью генеративно-состязательной модели GAN осуществляется модификация выхода графовой нейронной сети для предсказанного кадра таким образом, чтобы она была минимально отличима от контекстных признаков реального кадра. Если такое отличие всё же оказывается существенным, то это свидетельствует о высокой вероятности дорожно-транспортного происшествия.

Логико-философский анализ естественного и искусственного языка: история исследования

Ирина [Irina] Петровна [P.] Никитина [Nikitina] — Thu, 27 Feb 2025 00:00:00 +0000

Представлен краткий обзор проблем и концепций, выработанных современной философией языка. Рассмотрены основные имена и идеи в истории развития аналитической (лингвистической) философии. Показано, что логико-философский анализ языка эволюционировал от исследования исключительно логической структуры языка к обсуждению и выяснению социальных и гносеологических функций языка.