ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations / Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ
Not a member yet
1437 research outputs found
Sort by
Электроснабжение станции нагрева нефти в скважине от ветроэлектрической установки
Get PDFIn this article, the authors reviewed a new technology to prevent the formation of asphalt-resin-paraffin deposits by the thermal method of electrothermal impact on the oil wellbore shaft using a wind-electric installation as an autonomous power source. The advantage of this thermal stimulation technique lies in its continuous nature, which will allow keeping the clear opening of the tubing constant. The scheme of the autonomous system for down-hole electric heating of oil is presented. A tubular or induction heater can serve as an electric heating element placed in the well. The heating element of the system can be used in the wells exploited by freeflow, gas lift and mechanized methods, while its installation does not require an overhaul. The paraffin oil saturation temperature and temperature distribution over the depth of the well were defined. The amount of heat, which must be transferred to the oil mixture in the tubing in order to ensure effective operation of the well, taking into account the dynamic state of the system, is calculated. The optimal depth of the heating element's location in the well and its power was determined. The calculation of the required power for wind-electric installation to maintain the set temperature in the wellbore was performed. Having conducted the studies, it was revealed that in order to prevent the asphalt-resin-paraffin deposits formation on the tubing walls of oil wells, it is expedient to use the in-line heater, which maintains the average steady-state temperature along the wellbore and at the wellhead above the initial crystallization point of the asphaltresin-paraffin deposits. The application of the developed electrothermal system is relevant in the conditions of formation of asphalt-resin-paraffin deposits in the wellbore shaft at the fields, which do not have a connection to the centralized power grid.Рассмотрена новая технология предупреждения образования асфальтосмолопарафиновых отложений тепловым методом электротермического воздействия на ствол нефтяной скважины с применением ветроэлектрической установки в качестве автономного источника питания. Достоинством данного теплового способа воздействия является его непрерывный характер, что позволяет сохранять пропускное сечение насосно-компрессорных труб постоянным. Представлена схема автономного комплекса для внутрискважинного электропрогрева нефти. В качестве электронагревательного элемента, размещаемого в скважине, может выступать трубчатый или индукционный нагреватель. Нагревательный элемент комплекса может применяться в скважинах, эксплуатируемых фонтанным, газлифтным и механизированным способами, при этом для его установки не требуется проведения капитального ремонта. Определены температура насыщения нефти парафином и ее распределение по глубине скважины. Рассчитано количество теплоты, которое необходимо сообщить скважинной продукции в насосно-компрессорных трубах для обеспечения эффективного режима эксплуатации скважины с учетом динамического состояния системы. Установлены оптимальная глубина расположения нагревательного элемента в скважине и его мощность. Выполнен расчет необходимой мощности ветроэлектрической установки для поддержания заданной температуры в стволе скважины. Проведенные исследования показали, что для предотвращения образования асфальтосмолопарафиновых отложений на стенках насосно-компрессорных труб нефтяных скважин целесообразно использовать проточный электронагреватель, который обеспечивает поддержание средней установившейся температуры по стволу и на устье скважины выше точки начальной кристаллизации асфальтосмолопарафиновых отложений. Применение разработанного электротермического комплекса является актуальным в условиях образования асфальтосмолопарафиновых отложений в стволе скважины на месторождениях, не имеющих подключения к централизованной энергосистеме установки для поддержания заданной температуры в стволе скважины
Повышение эффективности получения тепловой энергии из бытовых стоков
Get PDFMinimization of consumption by the buildings during exploitation of energy resources produced of non-renewable energy sources is the main objective of modern energy efficient construction. Currently, there are two principal solutions to this issue: the use of renewable energy sources (such as solar energy, geothermal energy, etc.) and optimization of secondary energy consumption. The paper considers one of the main approaches of secondary energy consumption, which is advisable to use in residential buildings, viz. the use of heat of household drains. Taking into account the fact that in modern energy-efficient buildings a significant amount of energy is still spent on hot water supply, one of the options for optimizing this process is the reuse of waste water heat as the initial source of heating of cold water supplied to the building. The design and technological solution of the heat exchanger, which will make the most efficient use of waste water heat for heating cold tap water possible, is proposed. A characteristic feature of the heat exchanger is the providing a screw movement of waste water along the internal standpipe. At the same time, cold water moves evenly along its outer contour, gradually being heated up from household drains. The key problem of the considered design solution is the correct choice of the appropriate slope of the screw surface, which will ensure the maximum transfer of heat to cold water and at the same time provide a quality drain, eliminating the possibility of clogging and stagnation of small particles. In order to solve this problem an assessment of the existing theoretical and practical approaches to the provision of water flow in technological pipelines which allows determining the optimal value of the slope of the surface has been fulfilled.Основной задачей современного энергоэффективного строительства является максимальное снижение потребляемых зданиями в процессе эксплуатации энергоресурсов, вырабатываемых из невозобновляемых источников энергии. В настоящее время существуют два принципиальных решения данного вопроса: использование источников возобновляемых энергоресурсов (солнце, геотермальная энергия и т. п.) и оптимизация процесса вторичного энергопотребления. В статье рассмотрен один из главных подходов вторичного энергопотребления, который целесообразно применять в жилых зданиях, – использование теплоты бытовых стоков. Учитывая тот факт, что в современных энергоэффективных зданиях на горячее водоснабжение все еще затрачивается значительный объем энергии, одним из вариантов оптимизации данного процесса является повторное использование теплоты сточных вод в качестве первоначального источника подогрева подаваемой в здание холодной воды. Предложено конструктивно-технологическое решение теплообменника, который позволит наиболее эффективно использовать теплоту сточных вод для подогрева холодной водопроводной воды. Характерная особенность теплообменника – организация винтового движения сточных вод по внутреннему стояку. При этом холодная вода равномерно движется по его наружному контуру, постепенно нагреваясь от бытовых стоков. Ключевая задача рассматриваемого конструктивного решения – правильный выбор соответствующего уклона винтовой поверхности, который позволит обеспечить максимальную передачу теплоты холодной воде и в то же время обеспечит качественный спуск стоков, исключая вероятность засорения и застоя мелких частиц. С этой целью проведена оценка существующих теоретико-практических подходов по организации движения вод в технологических трубопроводах, которая позволяет определить оптимальное значение величины уклона такой поверхности
Механический расчет гибких проводов воздушных линий с заградительными шарами в различных климатических режимах
Get PDFClimatic conditions and loads on wires and cables of overhead lines are calculated in accordance with the Technical Code of the Established Practice of TCP 339–2011 and the seventh edition of Electrical Installation Rules. Aviation aerial barrage balls are considered as concentrated loads acting on the wire. The article deals with the mechanical calculation of flexible wires of overhead lines, in which barrage balls warning spheres are installed. The formulas for determining the sag are given for a different number of barrage balls as a function of their number and the coefficient of concentrated forces. This takes into account the difference in suspension heights, tension insulators strings, wind and ice loads. Equations of state are obtained that took into account the weight and wind loads on the wire, as well as the load factors in two planes, depending on the number of barrage balls. Calculations of sag and tension for different span loads have been performed. With the action of wind and ice loads, the tensions and sags increase, in the ice regime the tension has exceeded the permissible value. The case of the appearance of an additional concentrated load in the span is considered.Климатические условия и нагрузки на провода и тросы воздушных линий рассчитываются согласно техническому кодексу установившейся практики ТКП 339–2011 и Правилам устройства электроустановок (седьмое издание). Авиационные заградительные шары-маркеры рассматриваются как сосредоточенные нагрузки, действующие на провод. В статье представлен механический расчет гибких проводов пролета воздушных линий, в котором устанавливаются заградительные шары. Приведены формулы определения стрел провеса при различном числе заградительных шаров как функции от их числа и коэффициента сосредоточенных сил. При этом учитываются разность высот подвеса, натяжные гирлянды изоляторов, ветровые и гололедные нагрузки. Получены уравнения состояния, учитывающие весовые и ветровые нагрузки на провод, а также коэффициенты нагрузки в двух плоскостях, зависящие от числа заградительных шаров. Выполнены расчеты стрел провеса и тяжений при различной нагрузке пролета. При действии ветровой и гололедной нагрузок тяжение и стрелы провеса возрастают, в гололедном режиме тяжение вышло за пределы допустимого значения. Рассмотрен случай появления дополнительной сосредоточенной нагрузки в пролете
Взаимная динамика фронтов тепловыделения и вытеснения при внутрипластовом горении нефти. Одномерное моделирование
Get PDFOne-dimensional axis-symmetrical and plane-symmetrical problem of propagation of the combustion and displacement fronts in oil-containing layer in situ has been considered numerically. Two combustible components, viz. liquid (oil) and solid (kerogen, oil sorbate), were considered. The influence of the blast rate, liquid component viscosity, oxygen concentration in blasted air and heat losses (the width of the oil-containing layer) on the dynamics of the heat dissipation and displacement fronts is investigated. In the cylindrical system the oxidizer flow to the combustion front is reducing over time; and the shift-down of the maximum temperature from the solid combustion front to the oil displacement front takes place (the combustion front “jump”). The time of the “jump” may vary from tenths to hundreds of days and the distance of the shift, – up to 10 or more meters, depending on the parameters of the system. After the “jump”, the combustion rate and maximum temperature continue to deteriorate and after the period of time close to the time lapse before the “jump” the chemical reaction ceases. Herewith the transition of combustion to the liquid phase after the “jump” doesn’t influence notably on oils displacement front speed. The time of the “jump”, as well as the velocity of the mutual combustion (maximum temperature) front and displacement front removal nearly linearly depends on incoming gas blast rate and non-linearly – on oil viscosity. When viscosity is low, the displacement front rapidly runs away from the combustion front, time of the “jump” retards and the distance between the fronts at the instance of the “jump” may reach 10 m or more. The oxygen concentration in the gas being blasted influences significantly on the mutual dynamics of the combustion and displacement fronts since combustion front velocity is proportional to oxygen concentration and displacement front velocity is independent on it. Oxygen enrichment of the gas being blasted just after the “jump” may help localize the area of heat release (combustion) near the oil displacement front. The mentioned manipulation may be utilized for sustainability control of the displacement front. However for its practical implementation it is necessary to have information on concentration and temperature fields inside the layer, which may be obtained from indirect data and via modeling. The results of investigation may be utilized for development of technical projects of oil recovery via in-situ combustion.Численно решена одномерная осесимметричная и плоская задача о распространении фронтов горения и вытеснения нефти в нефтенасыщенном пласте. Рассматривались две горючие компоненты – подвижная (нефть) и неподвижная (кероген, нефтяной абсорбат). Проанализировано влияние расхода дутья, вязкости жидкой компоненты, концентрации кислорода в дутье и величины тепловых потерь (толщина нефтесодержащего пласта) на динамику фронтов тепловыделения и вытеснения нефти. В цилиндрической системе с течением времени уменьшается поток окислителя и происходит смещение максимума температуры от фронта горения твердой компоненты к фронту вытеснения («прыжок» фронта горения). Время наступления «прыжка» в зависимости от параметров может варьироваться от нескольких десятков до нескольких сотен суток, а расстояние, на которое осуществляется «прыжок», может достигать порядка 10 м. После «прыжка» скорость горения и температура продолжают падать и через промежуток времени, соизмеримый с временем, прошедшим до «прыжка», химическая реакция практически прекращается. При этом переход горения на жидкую фазу после «прыжка» заметно не сказывается на скорости фронта ее вытеснения. Время наступления «прыжка», а также скорость взаимного удаления фронтов горения (максимальной температуры) и вытеснения нефти приблизительно линейно зависят от расхода дутья и нелинейно – от вязкости нефти. При малой вязкости фронт вытеснения быстро отдаляется от фронта горения, момент «прыжка» фронта задерживается, расстояние между фронтами на момент «прыжка» достигает значений в 10 м и более. Концентрация кислорода в дутье существенно влияет на взаимное движение фронтов горения и вытеснения, поскольку динамика фронта вытеснения от нее не зависит, а скорость фронта горения пропорциональна концентрации кислорода. Повышение содержания кислорода в дутье сразу после «прыжка» позволяет локализовать область максимального тепловыделения (горения) вблизи фронта вытеснения нефти. Данная манипуляция может быть использована для управления устойчивостью фронта вытеснения, однако для ее практической реализации необходимо иметь информацию о концентрационных и температурных полях внутри пласта, которую можно почерпнуть лишь из косвенных измерений и моделирования. Результаты исследований могут быть применены при разработке проектов нефтедобычи c использованием внутрипластового горения
Теплоустойчивость и тепломассообмен дорожных покрытий
Get PDFThe paper presents a fragment of on-going investigations directed on creation of optimal information environment that ensures an access to the R&D publications from the known scientific journals and other scientific serials which are necessary for qualitative execution of scientific and technological activities on priority areas in highway engineering. A citation analysis has been applied while using data of Journal Citation Reports for selection of world scientific publications which are necessary for execution of investigations on heat and mass transfer in road dressings. Their deformations occur under various climatic conditions due to heat and mass transfer processes, interaction of transport flows and road surface that leads to crack formation in depth and on the surface of road dressings. Structure of constructive layers especially which are created with the help of technogenic wastes (asphalt-, reinforced concrete, concrete, brick scrap and products of their recycling, various wastes of production etc.) exerts an influence on heat and mass transfer. The paper presents results of investigations on heat flows, boundary layers according to viscosity, air velocity, geometric characteristics, permeability, capillary pressures in materials. It has been shown that calculations based on principles of complex number usage have specific features in engineering practice: it is required to observe their accuracy in approaches, calculation reduction due to some accuracy degradation as a consequence of transition from complex numbers to their modules with exclusion of phase shift account and related with propagation of thermal waves. In this respect calculations of heat resistance without phase shifts are considered as rather important if they are in agreement with principles based on the fact that a complexity is characterized by thermal absorptivity of the material in a great number of calculations. The investigations have been supported by Henan Center for Outstanding Overseas Scientists, Grant Number GZS 2018006 (People’s Republic of China, Henan Province).Материалы статьи являются фрагментом продолжающихся исследований, направленных на создание оптимальной информационной среды, обеспечивающей доступ к научным публикациям из известных научных журналов и других изданий, необходимым для качественного выполнения научно-технической деятельности по приоритетным направлениям в области дорожно-строительной отрасли. Использовался цитат-анализ с применением данных Journal Citation Reports отбора мировых научных серийных изданий, необходимых для выполнения исследований тепло- и массопереноса в дорожных одеждах. В различных климатических условиях имеют место их деформации вследствие тепло- и массообменных процессов, взаимодействия транспортных потоков с поверхностью дороги, при которых происходит трещинообразование по глубине и на поверхностях дорожных одежд. На тепло- и массоперенос влияют структура материалов конструктивных слоев, особенно выполненных из техногенных отходов (асфальто-, железобетонный, бетонный, кирпичный лом и продукты их переработки, различные отходы производств и т. д.). Представлены результаты исследований тепловых потоков пограничных слоев в зависимости от вязкости, скорости воздуха, геометрических характеристик, проницаемости, капиллярных давлений в материалах. Показано, что расчеты, основанные на принципах использования комплексных чисел, имеют особенности в инженерной практике: требуется точность в подходах, сокращение объема вычислений, обусловленных некоторым снижением точности вследствие перехода от комплексных чисел к их модулям, с устранением учета сдвига фаз и связанных с распространением тепловых волн. При этом актуальны расчеты теплоустойчивости без сдвигов фаз, согласуемые с принципами, основанными на том, что во многих расчетах комплексность характеризуется коэффициентом теплоусвоения материала
Оценка воздействия кабельных линий электропередачи на окружающую среду
Get PDFThe thermal impact of cable power lines and structural materials of cables on the environment has been considered. A quantitative evaluation of the thermal impact of electrical cables with cross-linked polyethylene insulation on the environment was carried out using the Elcut program. Analysis of the temperature field near the loaded cable line of 10 kV demonstrated high values of soil temperature that negatively affects its redox potential and living organisms. To evaluate the environmental impact of electrical cable materials, an approach has been developed that takes into account not only the toxicity of the materials but also their volumetric content in the cable. Cable lines with cables with traditional paper-oil insulation cause more damage to the environment than cable lines with cables, insulated with crosslinked polyethylene. The environment, in turn, also has an impact on the electrical cables: the values of long-term permissible load currents depend on the ambient temperature (when laying cables in the open air, in an earthen trench or in cable rooms). The impact of solar radiation on the thermal conditions of the electric cable is estimated. A comparative analysis of the complex environmental impact of electric cables with traditional insulation and insulation of crosslinked polyethylene demonstrated that unarmored cable with crosslinked polyethylene insulation at a voltage of 10 kV (regardless of the type of its shell) causes less damage to the environment than the same traditional cable throughout the considered temperature range on their surfaces.Рассмотрено тепловое воздействие кабельных линий электропередачи и конструктивных материалов кабелей на окружающую среду. Количественная оценка теплового воздействия электрических кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на окружающую среду проведена с помощью программы Elcut. Анализ температурного поля вблизи нагруженной кабельной линии напряжением 10 кВ показал высокие значения температуры почвы, что негативно сказывается на ее окислительно-восстановительном потенциале и живых организмах. Для оценки воздействия электрических кабелей на окружающую среду был разработан подход, учитывающий не только токсичность материалов, но и их объемное содержание в кабеле. Кабели с традиционной бумажно-масляной изоляцией наносят больший ущерб окружающей среде, чем линии с изоляцией из сшитого полиэтилена. Окружающая среда, в свою очередь, также оказывает влияние на электрические кабели: от температуры окружающей среды зависят значения длительно допустимых токов нагрузки (при прокладке на открытом воздухе, в земляной траншее или в кабельных помещениях). Выполнена оценка воздействия солнечной радиации на тепловой режим электрического кабеля. Сопоставительный анализ комплексного воздействия на окружающую среду электрических кабелей с традиционной изоляцией и изоляцией из сшитого полиэтилена показал, что небронированный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10 кВ (независимо от типа его оболочки) наносит меньший ущерб окружающей среде, чем аналогичный традиционный кабель на всем рассматриваемом диапазоне соотношения температур на их поверхностях
Перспективы развития ветроэнергетики в Республике Беларусь
Get PDFThe use of wind turbines to create wind energy is one of the main alternatives to the traditional technologies of power generation. The exclusion of combustion products emissions at thermal power plants that operate on hydrocarbon fuel, as well as the exclusion of the fuel component of the cost of electricity generation makes the wind power technology very attractive. However, the rigor of the operation requirements of wind turbines as part of power systems, low density of the flow of primary energy source and the lack of control of it, low utilization of installed capacity, limited operating life, shutdowns in the conditions of squally gusts of wind and ice formation, large areas of alienated land, the impact of noise and infrasonic vibrations and the problems of utilization of large-size structural elements and foundations require a comprehensive analysis of conditions of wind turbines application. Despite the absence of desert areas and of restrictions on the construction of ultra-high structures the analysis of natural and climatic conditions of Belarus demonstrates favorable natural and landscape conditions for the development of wind power generation. The principal task is to choose the location of wind power plants with due regard to environmental requirements, temperature and humidity conditions, terrain and geological features of the location. The results of calculations of the wind flow conditions showed the preference for the joint application of the Weibull and Rayleigh functions that provide the confidence interval of the approximation of the wind speed function, while the terrain specific features make it possible to expect to obtain higher values of the established capacity utilization factor. The development of a distributed energy generation accompanied by Smart Grid technology wide use over electric networks (which would provide new opportunities for consumers and make it possible to eliminate the monopoly of powerful power plants and to reduce burden of basic costs of big power production) ought to be considered as obvious prospect of wind power plants application.Использование ветрогенераторов – одна из главных альтернатив традиционным технологиям производства электроэнергии. Исключение выбросов продуктов горения на ТЭС, работающих на углеводородном топливе, а также топливной составляющей себестоимости выработки электроэнергии делает технологию весьма привлекательной. Однако жесткость требований функционирования в составе электроэнергетических систем, низкая плотность потока первичного энергоресурса и его неуправляемость, низкий коэффициент использования установленной мощности, ограниченный срок службы, останов при шквалистых порывах ветра и гололедообразовании, большие площади отчуждаемых земель, шумовое воздействие и инфразвуковые вибрации, проблемы утилизации крупногабаритных элементов конструкции и фундаментов требуют всестороннего анализа условий их применения. Анализ природно-климатических условий Беларуси, несмотря на отсутствие пустынных мест и ограничения на строительство сверхвысоких сооружений, свидетельствует о том, что они благоприятные для развития ветроэнергетики. Принципиальной задачей является выбор площадки размещения ветроэнергетических установок с учетом требований охраны окружающей среды, температурно-влажностного атмосферного режима, рельефа местности и геологических особенностей места расположения. Результаты расчетов параметров ветрового потока показали предпочтительность совместного применения функций Вейбулла и Рэлея, дающих доверительную область аппроксимации функции скорости ветра, а особенности рельефа позволяют рассчитывать на получение более высоких значений коэффициента использования установленной мощности. Очевидной перспективой ветровых станций следует считать развитие распределенной генерации при насыщении электрических сетей технологиями Smart Grid, что позволит предоставить новые возможности потребителям и уйти от монополии мощных электростанций и груза базовых издержек большой энергетики
Сравнение качества переходных процессов систем автоматического управления с классическим ПИД-алгоритмом и оптимальным регулятором
Get PDFCurrently, about 90–95% of generic controllers use the PID algorithm to generate control actions, while 64% of the PID controllers are used in single-circuit automatic control systems. Most of industries (power industry among them) use hundreds of automatic control systems. The quality of their work is the basis of economic efficiency of technical processes, ensuring safety, reliability, durability and environmental friendliness of both technological equipment and automation equipment. There are different modifications of PID-controller structure implementation. In practice the ideal PID controller with a filter and the classic PID regulator (serial connection of the ideal PI controller and the real PD regulator as the direct action elements) are widely used. The problem of choosing a rational structure and a method of parametric optimization of PID controllers, which provide the best direct indicatives of the quality in the development of the main effects in single-circuit automatic control systems, becomes urgent. However, only for the classical PID controllers, which are widely used at present, there are more than three hundred methods for adjusting the three parameters of the optimal dynamic adjustment, as well as the ballast time constant. This results in arising a problem of substantiation of the best structure and method of parametric optimization of classical PID regulators. As a basic option, one of the simplest and most obvious one, viz. the method of automated adjustment of the controller in the Simulink MatLab environment had been chosen, which was compared with the method of full compensation in general for objects with a transfer function in the form of an inertial link with a conditional delay. Two variants of control action realization on the basis of the structural scheme of the optimal regulator developed by the Belarusian national technical University were also offered. In contrast with the classic PID controller, the optimal controller has one parameter of dynamic adjustment setting. The results of simulation of transients at basic perturbations confirmed that the best direct indicatives of the quality are provided with an optimal regulator, which makes it possible to recommend it for wide implementation instead of the classic PID controllers.В настоящее время около 90–95 % типовых регуляторов используют ПИД-алгоритм формирования управляющих воздействий, при этом среди ПИД-регуляторов 64 % используется в одноконтурных системах. Большинство отраслей промышленности, в том числе энергетика, содержат сотни систем автоматического управления, качество работы которых является основой экономической эффективности технических процессов, обеспечивая безопасность, надежность, долговечность и экологичность работы как технологического оборудования, так и самих технических средств автоматизации. Существуют разные модификации реализации структуры ПИД-регуляторов. На практике чаще всего применяют идеальные ПИД-регуляторы с фильтром, а также классические ПИД-регуляторы как последовательное соединение идеального и реального ПД-регуляторов в виде звеньев быстрого реагирования. Актуальной становится задача выбора рациональной структуры и метода параметрической оптимизации ПИД-регуляторов, которые обеспечивают лучшие прямые показатели качества при отработке основных воздействий в одноконтурных системах автоматического управления. Вместе с тем только для классических ПИД-регуляторов, широко используемых в настоящее время, существует более трехсот методов настройки трех параметров оптимальной динамической настройки, а также балластной постоянной времени. Из-за этого возникает проблема обоснования лучшей структуры и метода параметрической оптимизации классических ПИД-регуляторов. В качестве базового варианта выбран один из самых простых и наглядных – метод автоматизированной настройки регулятора в среде Simulink MatLab, который сравнивался с методом полной компенсации в общем виде для объектов с передаточной функцией в виде инерционного звена с условным запаздыванием. Также предложены два варианта реализации управляющего воздействия на базе структурной схемы оптимального регулятора, разработанного Белорусским национальным техническим университетом. В отличие от классического ПИД-регулятора оптимальный регулятор имеет один параметр динамической настройки. Результаты моделирования переходных процессов при основных возмущениях подтверждают, что лучшие прямые показатели качества обеспечивает оптимальный регулятор. Это позволяет рекомендовать его для широкого внедрения вместо классических ПИД-регуляторов
Структурно-параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт в широком диапазоне изменения нагрузок
Get PDFThe structural-parametric optimization of the automatic control system for power units (ACSPU) of 300 MW of Lukoml’skaya GRES (Lukoml Local Condensing Power Plant) in the mode of both the permanent and the variable superheated steam pressure upstream of the turbine is under consideration. During 1974–1979, eight units of the Lukoml’skaya GRES implemented the ACSPU with a leading boiler power control. At the moment, these systems no longer meet all the frequency control quality requirements. In 2016, the daily schedule of electric loads of the Belarusian power system was as follows: the basic part of the schedule of electric loads was covered by combined heat and power plants (CHP) and by mini-CHP (which are the least maneuverable of the power plants), the semi-peak part of it–by local condensing power plants (Lukoml’skaya GRES and Berezovskaya GRES), the peak part–by import electric energy from neighboring power systems. However, this year the first unit of the Belorussian NPP will be put into operation, while the second one–in 2020. After the launch of the Belorussian NPP, it will cover basic part of load curve; CPPs will cover the semi-peak part, while the peak part of load curve will be covered by local condensing power plants. Correspondingly, due to the alteration of the structure of daily schedule of electric loads of the Belarusian power system, it is necessary to improve the efficiency of power units of Lukoml’skaya GRES as well as of the entire Lukoml’skaya GRES in general. This can be achieved with the help of the method of parametric optimization of the typical ACSPU proposed in the present paper. As a result, the quality of control of power and pressure upstream of the turbine will be improved; the flow of fuel will be reduced, as well as the turbine regulation valve displacement; environmental performance of entire power plant will be improved, too. The proposed technique has been confirmed by the results of computer simulation of transient processes in the automatic control system under external and internal disturbances.Рассматривается cтруктурно-параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков (САУМБ) 300 МВт Лукомльской ГРЭС в режиме как постоянного, так и переменного давления перегретого пара перед турбиной. На восьми энергоблоках Лукомльской ГРЭС с 1974 по 1979 г. были внедрены САУМБ с ведущим котельным регулятором мощности. В данный момент эти системы уже не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к качеству регулирования частоты. В 2016 г. суточный график электрических нагрузок Белорусской энергосистемы выглядел следующим образом: базовую часть графика электрических нагрузок покрывали теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) и мини-ТЭЦ (наименее маневренные электростанции), полупиковую часть – государственные районные электростанции (Лукомльская и Березовская ГРЭС), пиковую – импорт электроэнергии из соседних энергосистем. Но в этом году будет введен в эксплуатацию первый энергоблок Белорусской АЭС, в 2020 г. – второй. После пуска Белорусская АЭС покроет базовую часть в суточном графике нагрузки энергосистемы, в полупиковой будут работать ТЭЦ, пиковую покроют ГРЭС. Следовательно, из-за изменения структуры суточного графика электрических нагрузок Белорусской энергосистемы необходимо повысить эффективность работы энергоблоков в частности и всей Лукомльской ГРЭС в целом. Этого можно добиться при помощи предлагаемой методики cтруктурно-параметрической оптимизации типовой САУМБ. Проведение данного мероприятия позволит повысить качество регулирования мощности и давления пара перед турбиной, снизить расход топлива, уменьшить перемещение регулирующих клапанов турбины, улучшить экологичность работы всей электростанции. Приведенная методика подтверждена результатами компьютерного моделирования переходных процессов в системе автоматического управления при внешнем и внутреннем возмущениях
Экспериментальная проверка адекватности математической модели возвратно-поступательного электрического генератора с электромагнитным возбуждением
Get PDFThe article presents a mathematical simulation of the electromagnetically excited generator of reciprocating type, which resulted in an equivalent circuit diagram, a magnetic circuit design of the generator and some expressions describing the electromagnetic processes in the electromagnetically excited generator of reciprocating type. The nonlinear mathematical model of the electromagnetically excited generator of reciprocating type has been developed. In order of the experimental verification of the adequacy of the mathematical model of the reciprocating electric generator, as well as of the validity of the assumptions made, a breadboard sample of the reciprocating electric generator has been made consisting of a fixed part in the form of two U-shaped magnetic cores and a moving part representing an H-shaped magnetic cores. There is focused operating winding on both the U-shaped magnetic cores. The N-shaped magnetic core is coiled with excitation winding which is connected to a DC power source. In a breadboard sample of the reciprocating electric generator a drive motor of 100 W with an amplitude of reciprocating oscillations of the moving part equal to 16 mm, and a frequency of oscillations adjustable in the range from 5 to 50 Hz is used in order to simulate a free-piston engine. The main characteristics of the generator (viz., idle speed and external characteristics) have been experimentally obtained. Comparison of experimental and calculated results demonstrated their discrepancy of no more than 4 %; therefore, the nonlinear mathematical model reflects the characteristics of the generator of longitudinal type with a high degree of adequacy.В статье представлено математическое моделирование генератора возвратнопоступательного типа с электромагнитным возбуждением, в результате которого получены эквивалентная электрическая схема, схема магнитной цепи генератора и выражения, описывающие электромагнитные процессы в генераторе возвратно-поступательного типа с электромагнитным возбуждением. Разработана нелинейная математическая модель генератора возвратно-поступательного типа с электромагнитным возбуждением. Для экспериментальной проверки адекватности математической модели возвратно-поступательного электрического генератора, а также правомерности принятых допущений был изготовлен макетный образец возвратно-поступательного электрического генератора, состоящий из неподвижной части в виде двух П-образных магнитопроводов и подвижной части, представляющей собой Н-образный магнитопровод. На обоих П-образных магнитопроводах устанавливается сосредоточенная рабочая обмотка. На Н-образный магнитопровод намотана обмотка возбуждения и подключена к источнику постоянного тока. В макетном образце возвратно-поступательного электрического генератора для имитации свободнопоршневого двигателя применяется приводной электродвигатель мощностью 100 Вт с амплитудой возвратно-поступательных колебаний подвижной части, равной 16 мм, и частотой колебаний, регулируемой в диапазоне от 5 до 50 Гц. Экспериментально получены основные характеристики генератора (характеристика холостого хода и внешняя характеристика). Сравнение экспериментальных и расчетных результатов показывает их расхождение не более чем на 4 %, следовательно, нелинейная математическая модель отражает характеристики генератора продольного типа с высокой степенью адекватности