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
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ ПО СИСТЕМАМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТЬЮ ЭНЕРГОБЛОКОВ
Get PDFThe production, transformation, transmission, distribution and consumption of electricity is one continuous process. The change of the load, i.e. the level of energy consumption, should cause a corresponding change in the level of generated energy. It means that the power system should be a balance of produced and consumed energy, taking into account technological cost of conversion, transmission and distribution. Otherwise, electric power quality indicators will be violated. For example, at infringement of balance of active power the frequency in the grid will have a value different from 50 Hz. One of the automatic devices on the lowest rung in the hierarchy of automatic dispatcher control system of frequency and power interchange is the system of automatic control of power units (SACPU). It is a comprehensive and complex device, which consists of several connected together simpler systems, governing all thermal power devices of a power unit. SACPU ought to regulate the active power of the unit and participate in primary frequency regulation in the network with a given accuracy and sensitivity; also, it ought to be adequately fast. At the same time, this device should be simple from the point of view of technical implementation, easy to use, allow one to maintain a high level of efficiency, reliability, durability and environmental performance of the units. To satisfy all these requirements (often conflicting) simultaneously, SACPU should have a certain structure, which depends on the composition and characteristics of heat power equipment of the power unit and on operating modes. The analysis of known SACPU have demonstrated that they are unable to fully provide the requirements of the modern standards for quality control of frequency and power, i.e. the SACPU models are still in need of structural and parametric optimization on the basis of the proximate methods developed at the Belarusian National Technical University.Производство, преобразование, передача, распределение и потребление электроэнергии – один непрерывный процесс. Изменение нагрузки, т. е. уровня потребляемой электроэнергии, должно вызывать соответствующее ему изменение уровня вырабатываемой. Это значит, что в энергосистеме должен соблюдаться баланс производимой и потребляемой электроэнергии с учетом технологического расхода на преобразование, передачу и распределение. В противном случае будут нарушены показатели качества электроэнергии. Например, при нарушении баланса активной мощности частота в энергосистеме будет иметь значение, отличающееся от 50 Гц. Одним из автоматических устройств, находящихся на низшей ступени в иерархии автоматической системы диспетчерского управления частотой и перетоками мощности, является система автоматического управления мощностью энергоблоков (САУМБ). Это комплексное сложное устройство, которое состоит из нескольких связанных вместе более простых систем, управляющих всеми теплоэнергетическими агрегатами энергоблока. САУМБ должна регулировать активную мощность энергоблока и участвовать в первичном регулировании частоты в сети с заданной точностью и чувствительностью, быть в должной мере быстродействующей. В то же время это устройство должно быть простым с точки зрения технической реализации, удобным в эксплуатации, позволять поддерживать на высоком уровне показатели экономичности, надежности, долговечности и экологичности работы энергоблоков. Чтобы одновременно выполнялись все эти требования (часто противоречащие друг другу), САУМБ должна иметь определенную структуру, которая зависит от состава и характеристик теплоэнергетического оборудования энергоблока и режимов его работы. Проведенный анализ известных САУМБ показал, что они не могут в полной мере удовлетворять современным требованиям стандартов к качеству регулирования частоты и мощности, т. е. типовые САУМБ нуждаются в структурно-параметрической оптимизации на базе экспресс-методов, разработанных в БНТУ
МЕТОД И АЛГОРИТМЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ ПО МНОГОМЕРНЫМ ДАННЫМ
Get PDFAssessments of the relevance of the kinds of attributes regulated by classifiers, evaluation of parameters of individual reliability, of parameters of reliability of multivariate data clusters relate to the primary problems the decision of which would make it possible to reduce operational expenses of electric power system objects. The lack of specialized software systems, the knowledge-intensiveness of algorithms of calculation needed for the solution of operational tasks determine the predominant application of the intuitive approach. Some factors, such as lack of operating experience and subjectivity of the intuitive approach lead to the essential risk of making the incorrect decision. The article presents analytical methods that make it possible to consider the expediency of classification of multivariate statistical data, to identify the relevant types of signs, to rank the objects in power systems and to form clusters of homogeneous data. The methods function with the aid of calculations of indicators of reliability. The originality of methods consists in application of an fiducial approach. Experimental data are compared to boundary values of a fiducial interval. Statistical functions of fiducial distributions are obtained by imitating modeling of samples of random variables for a series of numbers of random variables samples. The analysis of dependency of boundary values on a number of realizations made it possible to obtain a fairly simple equation of regress with the accuracy of no less than 0.995. Formation of a set of relevant kinds of attributes is demonstrated on behalf of an estimation of average duration of idle time during emergency repair made for the analysis of the law of alterations by months of year when the calculation of a parameter of individual reliability for the third power unit in case of failure of boiler facility, representation of set of realizations of duration of idle time in emergency repair clusters. As a result of the repairs, the aging of equipment and devices, alterations of important types of signs that cause the change of the results of the ranking of objects of power system and their technical condition, are observed.Оценки значимости регламентированных классификаторами разновидностей признаков, показателей индивидуальной надежности, показателей надежности кластеров многомерных данных относятся к основным задачам, решение которых позволяет снизить эксплуатационные затраты объектов электроэнергетической системы. Отсутствие специализированных программных комплексов, наукоемкость алгоритмов расчета при решении эксплуатационных задач обусловливают преимущественное применение интуитивного подхода. Некоторые факторы, такие как отсутствие опыта эксплуатации и субъективность интуитивного подхода, способствуют принятию ошибочного решения. В статье приводятся аналитические методы, позволяющие с помощью расчетов показателей надежности учесть целесообразность классификации многомерных статистических данных, выявить значимые разновидности признаков, ранжировать объекты электроэнергетической системы и формировать кластеры однородных данных. Новизна методов заключается в применении фидуциального подхода. Экспериментальные данные сопоставляются с граничными значениями фидуциального интервала. Статистические функции фидуциального распределения получены путем имитационного моделирования выборок случайных величин для ряда чисел случайных величин выборок. Анализ зависимости граничных значений от числа реализаций позволил получить достаточно простое уравнение регрессии с точностью не менее 0,995. Формирование множества значимых разновидностей признаков показано на примере оценки средней длительности простоя в аварийном ремонте при анализе закономерности изменения по месяцам года при расчете показателя индивидуальной надежности для третьего энергоблока в случае отказа котельной установки, представления совокупности реализаций длительности простоя в аварийном ремонте кластерами. В результате проведения ремонтных работ, старения оборудования и устройств наблюдается изменение значимых разновидностей признаков, ведущих к изменению результатов ранжирования объектов электроэнергетической системы, их технического состояния
ДИСКРЕТИЗАЦИЯ ПЛАНА РЕМОНТОВ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ
Get PDFThe main aspects of creation of the formal-and-functional mathematical models supporting a system for prompt resolution of repair requires in a complex electric power system are considered in the article. In accordance with the standards of repairs, inspections, replacement of elements of the main equipment or devices of a system of automation, inclusion of spare capacity, various switches, as well as with the frequency of outages adopted in practice, the decisionmaking process is formalized and automated as the problem of scheduling optimal daily schedules of blackouts, functioning as a part of automated system of dispatching management of electric power system. The main problems that hinder mathematical modeling of decision-making concerning operational applications for the repair of the main power equipment of power system are: the need for a coherent account of a large number of limiting factors and indicators of effectiveness of the solutions; the need of information and algorithmic trade-offs with the objectives of adjacent levels of spatial, temporal and functional hierarchy; the lack of developments in the standardization of information structures that adequately reflect the process of finding solutions; the computational complexity of several restrictions of the optimization problem subject to mandatory registration. В статье рассмотрены основные аспекты построения формально-функциональных математических моделей, обеспечивающих систему оперативного разрешения ремонтных заявок в сложной электроэнергетической системе. В соответствии с нормативами ремонтной кампании, ревизии, замены элементов основного оборудования или устройств системной автоматики, включения резервных мощностей, различных переключений и с принятой на практике периодичностью отключений, процесс принятия решения формализуется и автоматизируется в виде задачи составления оптимальных суточных графиков отключений, функционирующей в составе автоматизированной системы диспетчерского управления электроэнергетической системы. Основными проблемами, затрудняющими математическое моделирование процесса принятия решений по оперативным заявкам на ремонт основного электросетевого оборудования электроэнергетической системы, являются необходимость согласованного учета большого количества ограничивающих факторов и показателей эффективности решений; необходимость информационной и алгоритмической взаимоувязок с задачами смежных уровней пространственной, временной и функциональной иерархии; отсутствие разработок по стандартизации информационных структур, позволяющих адекватно отображать процесс поиска решений; вычислительная сложность ряда ограничений задачи оптимизации, подлежащих обязательному учету
ВЛИЯНИЕ ОТРАЖАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТИ ЭКРАНОВ НА ПРОЦЕСС ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ
Get PDFThe article analyses variants of the heat insulating layers disposition in relation to the cladding load-carrying structures and demonstrates prime advantages and drawbacks of the three variants. The authors notice that from the heat-engineering viewpoint the variant with exterior side winterization is the most favourable. However, utilizing micromodules as heat-insulating layers screened with leafing aluminum makes it necessary to account for the screens reflecting power. It allows reducing the irradiating component in the combined value of thermal transport through the enclosure and consequently raises the structure thermal resistance or, with parity of these values, leads to lower thickness of the heat-insulating layer. The known data applied for calculating the total heat transmission helps demonstrate reduction of the general heat flux value by 1.4 times, and the heat transmission resistance by 1.76 m2 deg./W. This allows reducing thickness of the heat-insulating layer (with regard of two screens) by 0.07 m. Computations illustrate the fact that account for the radiant reflectance of screening enables lowering the rated heat flux passing through the enclosure. Which again allows decreasing the structure thermal resistance and its general thickness (by 70 mm) at the expense of small thickness of the heat insulation of micromodules. The humidity regime calculations establish good acceptability of the enclosure service conditions in winter. The period will see no real water vapour condensation. The plotted diagrams of the cladding heat-and-humidity conditions demonstrate that condensation zones do not affect the layer of thermal insulation (micromodules). And the condensation zone with reduction of the heat-insulating layer appears only during ‘severe’ outside temperature conditions of a cold month. Reduced to 230 mm thickness of the wall construction allows utilizing ‘old’ stock of forms with prefabricated panels in parallel with energy saving during thermal treatment.Проведен анализ вариантов расположения теплоизоляционных слоев по отношению к несущим конструкциям наружных ограждений, показаны основные преимущества и недостатки трех вариантов. Отмечено, что с теплотехнической точки зрения предпочтителен вариант утепления с наружной стороны. Однако при использовании в качестве теплоизоляционного слоя микромодулей, разделенных экранами из алюминиевой фольги, необходимо производить учет отражательной способности экранов, которая позволяет снизить лучистую составляющую в общей величине теплопередачи через ограждение и таким образом повысить сопротивление теплопередаче конструкции или при равенстве этих величин привести к снижению толщины теплоизоляционного слоя. Для расчета суммарной теплопередачи использовали известные данные, с помощью которых было доказано, что величина общего теплового потока снизилась в 1,4 раза, а сопротивление теплопередаче – на 1,76 м2 град./Вт. Это позволяет уменьшить толщину теплоизоляционного слоя (с учетом двух экранов) на 0,07 м. Расчеты показали, что учет отражательной способности экранирования дает возможность снизить расчетный тепловой поток, проходящий через ограждение. Это в свою очередь позволяет уменьшить термическое сопротивление конструкции и ее общую толщину на 70 мм за счет малой толщины теплоизоляции из микромодулей. В результате расчета влажностного режима установлено, что условия эксплуатации ограждения в зимний период являются вполне приемлемыми и реальной конденсации водяного пара в этот период наблюдаться не будет. Построены графики тепловлажностного режима наружных ограждений, из которых видно, что зоны конденсации не затрагивают слой утеплителя (микромодули), а зона конденсации при уменьшении толщины теплоизоляционного слоя образовывается лишь при «жестких» условиях наружной температуры холодного месяца. Уменьшенная до 230 мм толщина стеновой конструкции позволит использовать «старый» парк форм при заводском изготовлении панелей с одновременной экономией энергоресурсов при тепловой обработке
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ СЛУЧАЙНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Get PDFThe paper presents comparison of different methods for identifying the dynamic characteristics of objects associated with thermal energy generation or the medium cooling in the cooling systems of internal-combustion engines. Reaction identification to the reference exposure is considered, videlicet – stepwise, impulse and harmonic. The study shows that on a number of occasions for the type of objects being involved their application is unacceptable. In those instances it is expediential to apply statistical characteristics of the input and output signals, i. a. to employ the data of so-called passive experiment. In which case the task is divisible into two stages – determination of statistical characteristics of the variates at the ins and outs of the object and calculation of the dynamic characteristics based on them. The statistical characteristics of the variates at the input and output are obtained through time averaging of values of the variates dependent on the ordinate of the processes. Inasmuch as stochastic processes occurring in the objects under examination possess ergodic property, their averaged values are constant. All the data required for calculating characteristics of the linear systems appears in their correlative functions. Heat generating objects as well as the cooling systems of internal-combustion engines are the objects fed back by the regulator. Therefore, in this instance cross-correlated functions are employed for determining their dynamic characteristics. The suggested random-input analytical method for dynamic characteristics constitutes a good match with the results of active experiments reported in a variety of sources. This allows recommending the random signals estimation method of dynamic characteristics for the involved type of objects. Выполнено сравнение различных методов идентификации динамических характеристик объектов, связанных с генерацией тепловой энергии или охлаждением теплоносителя в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания. Рассмотрены идентификация по реакции на стандартные воздействия – ступенчатое, импульсное и гармоническое. Показано, что в ряде случаев для рассматриваемого типа объектов их использование не приемлемо. Тогда целесообразно применять статистические характеристики сигналов на входе и выходе в процессе нормальной эксплуатации, т. е. использовать данные так называемого пассивного эксперимента. При этом задача состоит из двух этапов – определения статистических характеристик случайных сигналов на входе и выходе объекта и вычисления по ним динамических характеристик. Статистические характеристики случайных процессов на входе и выходе получены посредством осреднения по времени значений случайных величин, зависящих от ординат процессов. Поскольку случайные процессы, происходящие в рассматриваемых объектах, обладают свойством эргодичности, их средние значения являются постоянными. Вся необходимая информация для расчета характеристик линейных систем содержится в их корреляционной функции. Теплогенерирующие объекты и системы охлаждения двигателей внутреннего сгорания являются объектами, охваченными обратной связью через регулятор. Поэтому в этом случае для определения их динамических характеристик использованы взаимно коррелированные функции. Предложенный метод расчета динамических характеристик по случайным воздействиям дает хорошее совпадение с результатами активного эксперимента, приведенными в различных источниках. Это позволяет рекомендовать метод определения динамических характеристик для рассматриваемого типа объектов с помощью случайных сигналов.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЛОВ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ
Get PDFBoilers of KVGM and PTVM series are characterized by high values of NOx and CO content in the combustion products. Reduction of NOx and CO content can be achieved by two ways: by installing the condensing heat recovery unit at the boiler outlet and by improving the heat and mass transfer processes in boiler furnaces. Application of the condensing heat recovery units causes pollution of resulting condensate by low-concentration acids. The authors conducted a study in order to determine the effectiveness of the previously applied methods of suppressing the emission of nitrogen oxides in the boilers of these types. Equalization of the temperature field and, consequently, enhancement of heat transfer in the furnace by substitution the used burners by the more advanced ones, the design of which facilitates reduction the emission of nitrogen oxides, were applied to all the upgraded facilities. The studies fulfilled demonstrate that a reduction of NOx emissions in water-heating high power boilers is fairly possible by means of modernization of the latter. The authors have developed the project of the PTVM-30 boiler modernization, which was implemented at a large boiler plant in the city of Vinnitsa (Ukraine). The project included a number of technical solutions. Six burners were replaced by the two ones that were located in the hearth; also the hearth screen was dismantled. At the same time, reducing the total surface area of the heating caused by the exclusion of hearth screen was compensated by filling the locations of the six embrasures of staff burners on the side screens with straightened furnace tubes. Installing the burners separate from the screen made it possible to eliminate the transfer of vibration to the furnace tubes, and – via them – to the boilers setting. Automation provided “associated regulations”. Draught machines were equipped with frequency regulators. During commissioning of the boiler the studies were carried out that related to the identification of dependency of the emission level on the shape of the temperature field in the furnace, in particular, – on the intensity of twist of gas-air mixture at the exit from the burner. We studied two extreme cases, i.e. the case of the maximum achievable level of burner twist that is equal to 45° and the case of no twist. As a result of experiments, it was observed that if a decrease of the twist rate takes place the emission of nitrogen oxides is reduced. The methods of further reduction of emissions of nitrogen oxides have been determined, viz. the device recirculation of flue gases by mixing them in a blast air; conducting the process at low excess of air with controlled chemical underburning when complete oxidation of carbon to CO2 accomplishes outside the furnace at the initial section of the convection part; hydration of blowing air into the humidification amount of 1.5–2.0 % of the nominal output of the boiler.Для котлов серий ПТВМ и КВГМ характерны высокие значения выбросов NOx и CO в продуктах сгорания. Снижение содержания NOx и CO возможно двумя путями: устройством на выходе из котлов конденсационных теплоутилизаторов и совершенствованием процессов тепломассопереноса в топках котлов. Применение теплоутилизаторов порождает проблемы с загрязнением образующегося конденсата слабо концентрированными кислотами. Авторы провели исследования с целью выяснения эффективности примененных ранее методов подавления выбросов оксидов азота на указанных типах котлов. На всех модернизированных объектах использовался прием выравнивания температурного поля и соответственно интенсификации теплообмена в топке путем замены горелок на более совершенные, конструкция которых позволяет снижать эмиссию оксидов азота. Проведенные исследования показали, что снижение уровня эмиссии NOx в водогрейных котлах большой мощности вполне возможно путем их модернизации. Разработан проект модернизации котла ПТВМ-30, который реализован в крупной котельной в г. Винница (Украина). Проект включал несколько технических решений. Шесть горелок заменены на две, расположенные в поду, также демонтирован подовый экран. При этом уменьшение общей площади поверхностей нагрева за счет исключения подового экрана компенсировалось за счет заполнения мест расположения шести амбразур штатных горелок на боковых экранах выпрямленными экранными трубами. Установка горелок отдельно от экранов позволила исключить передачу вибрации на экранные трубы и через них на обмуровку котла. Автоматика предусматривала «связанное регулирование». Тягодутьевые машины оснащены частотными регуляторами. Во время пусконаладочных работ на котле проведены исследования, связанные с выявлением зависимости уровня эмиссии от формы температурного поля в топке, в частности от интенсивности крутки газовоздушной смеси на выходе из горелок. Исследованы два крайних случая – при максимально достижимой на горелке крутки 45° и без крутки. В результате экспериментов отмечено, что при уменьшении крутки уровень эмиссии оксидов азота снижается. Определены методы дальнейшего снижения выбросов оксидов азота: устройство системы рециркуляции дымовых газов путем их подмешивания в дутьевой воздух; ведение процесса при пониженных избытках воздуха с контролируемым химическим недожогом, когда полное окисление углерода до СО2 заканчивается вне топки на начальном участке конвективной части; увлажнение дутьевого воздуха в количестве 1,5–2,0 % от номинальной производительности котла
ВЕРОЯТНОСТНОЕ ПОТОКОРАСПРЕДЕЛЕНИЕ КАК РЕАКЦИЯ НА СТОХАСТИЧНОСТЬ НАГРУЗКИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ
Get PDFFor the analysis and control of power systems deterministic approaches that are implemented in the form of well-known methods and models of calculation of steady-state and transient modes are mostly use in current practice. With the use of these methods it is possible to obtain solutions only for fixed circuit parameters of the system scheme and assuming that active and reactive powers as well as generation in nodal points of the network remain the same. In reality the stochastic character of power consumption cause the casual fluctuations of voltages at the nodes and power flows in electric power lines of the power system. Such casual fluctuations of operation can be estimated with the use of probabilistic simulation of the power flows. In the article the results of research of the influence of depth of casual fluctuations of the load power of the system on the probability distribution of voltage at nodes as well as on the flows of active and reactive power in the lines are presented. Probabilistic modeling of flow under stochastic load change is performed for different levels of fluctuations and under loading of the mode of the system up to peak load power. Test study to quantify the effect of stochastic variability of loads on the probabilistic distribution parameters of the modes was carried out on behalf of the electrical network of the real power system. The results of the simulation of the probability flow distribution for these fluctuations of the load, represented in the form of discrete sample values of the active power obtained with the use of the analytical Monte-Carlo method, and real data measurements of their values in the network under examination were compared.В существующей практике для анализа и управления режимами энергосистем в основном используются детерминистические подходы, которые реализуются в виде известных методов и моделей расчета установившихся и переходных режимов. С помощью этих методов можно получить решения только при фиксированных параметрах схемы системы и при допущении, что задаваемые в узлах активные и реактивные мощности нагрузки и генерации сохраняются неизменными. В условиях реальной эксплуатации стохастический характер изменчивости потребления создают случайные флуктуации напряжений в узлах и перетоков мощности в линиях электрическoй сети энергосистемы. Такие случайные флуктуации режима могут быть оценены с помощью модeлирования вероятностного потокораспределения. В статье приводятся результаты исследования влияния глубины случайных флуктуаций мощности нагрузки системы на вероятности распределения напряжений в узлах и потоки активной и реактивной мощности в линиях. Моделирование вероятностного потокораспределения в условиях стохастического изменения нагрузки выполняется для разных уровней флуктуаций и при утяжелении режима системы, вплоть до пиковой мощности нагрузки. Тестовые исследования для количественной оценки влияния стохастической изменчивости нагрузки на вероятностное распределение параметров режимов проводили на примере электрической сети реальной энергосистемы. Сравнивали результаты моделирования вероятностного потокораспределения для данных флуктуаций нагрузки, представляемых в виде дискретных выборок величин активной мощности, получаемых аналитическим путем методом Монте-Карло и данных реальных замеров их значений в исследуемой сети
УСТАНОВИВШИЕСЯ РЕЖИМЫ И СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПРИ ПИТАНИИ ОТ ОДНОФАЗНОЙ СЕТИ
Get PDFA mathematical model is developed to study the operation of three-phase asynchronous motor with squirrel-cage rotor when the stator winding is powered from a single phase network. To create a rotating magnetic field one of the phases is fed through the capacitor. Due to the asymmetry of power feed not only transients, but the steady-state regimes are dynamic, so they are described by differential equations in any coordinate system. Their study cannot be carried out with sufficient adequacy on the basis of known equivalent circuits and require the use of dynamic parameters. In the mathematical model the state equations of the circuits of the stator and rotor are composed in the stationary three phase coordinate system. Calculation of the established mode is performed by solving the boundary problem that makes it possible to obtain the coordinate dependences over the period, without calculation of the transient process. In order to perform it, the original nonlinear differential equations are algebraized by approximating the variables with the use of cubic splines. The resulting nonlinear system of algebraic equations is a discrete analogue of the initial system of differential equations. It is solved by parameter continuation method. To calculate the static characteristics as a function of a certain variable, the system is analytically differentiated, and then numerically integrated over this variable. In the process of integration, Newton's refinement is performed at each step or at every few steps, making it possible to implement the integration in just a few steps using Euler's method. Jacobi matrices in both cases are the same. To account for the current displacement in the rods of the squirrel-cage rotor, each of them, along with the squirrel-cage rings, is divided in height into several elements. This results in several squirrel-cage rotor windings which are represented by three-phase windings with magnetic coupling between them.Разработана математическая модель для исследования работы трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при питании обмотки статора от однофазной сети. Для создания вращающегося магнитного поля одна из фаз питается через конденсатор. Вследствие несимметрии не только переходные процессы, но и установившиеся режимы являются динамическими, поэтому в любой системе координат описываются дифференциальными уравнениями. Их исследование не может быть с достаточной адекватностью осуществлено на основе известных схем замещения и требует использования динамических параметров. В математической модели уравнения состояния контуров статора и ротора составлены в неподвижной трехфазной системе координат. Расчет установившегося режима выполняется путем решения краевой задачи, что дает возможность получить зависимости координат на периоде, не прибегая к расчету переходного процесса. Для этого исходные нелинейные дифференциальные уравнения алгебраизируются путем аппроксимации переменных кубическими сплайнами. Полученная нелинейная система алгебраических уравнений является дискретным аналогом исходной системы дифференциальных уравнений. Ее решение выполняется методом продолжения по параметру. Для расчета статических характеристик как функции некоторой переменной данная система дифференцируется аналитически, а затем интегрируется численным методом по этой переменной. В процессе интегрирования на каждом шаге или через несколько шагов производится уточнение методом Ньютона, что дает возможность осуществить интегрирование методом Эйлера за несколько шагов. Матрицы Якоби в обоих случаях совпадают. Для учета вытеснения тока в стержнях короткозамкнутого ротора каждый стержень вместе с короткозамыкающими кольцами разбивается по высоте на несколько элементов. В результате на роторе получаем несколько короткозамкнутых обмоток, эквивалентирующихся трехфазными обмотками, между которыми существуют магнитные связи
ТЕХНОЛОГИЯ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УГЛЕВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
Get PDFThe paper considers modern approaches to usage of hydrocarbon-containing waste as energy resources and presents description of investigations, statistic materials, analysis results on formation of hydrocarbon-containing waste in the Republic of Belarus. Main problems pertaining to usage of waste as a fuel and technologies for their application have been given in the paper. The paper describes main results of the investigations and a method for efficient application of viscous hydrocarbon-containing waste as an energy-packed component and a binding material while producing a solid fuel. A technological scheme, a prototype industrial unit which are necessary to realize a method for obtaining multi-component solid fuel are represented in the paper. A paper also provides a model of technological process with efficient sequence of technological operations and parameters of optimum component composition. Main factors exerting significant structure-formation influence in creation of structural composition of multi-component solid fuel have been presented in the paper. The paper gives a graphical representation of the principle for selection of mixture particles of various coarseness to form a solid fuel while using a briquetting method and comprising viscous hydrocarbon-containing waste. A dependence of dimensionless concentration g of emissions into atmosphere during burning of two-component solid fuel has been described in the paper. The paper analyzes an influence of the developed methodology for emission calculation of multi-component solid fuels and reveals a possibility to optimize the component composition in accordance with ecological function and individual peculiar features of fuel-burning equipment. Special features concerning storage and transportation, advantages and disadvantages, comparative characteristics, practical applicability of the developed multi-component solid fuel have been considered and presented in the paper. The paper cites practical results pertaining to usage of hydrocarboncontaining waste for the equipment applied for production of multi-component solid fuel. Data on economic expediency for usage of the multi-component solid fuel with high thermo-technical characteristics in the boiler-houses operating on local solid fuel have been analyzed in the paper. The paper shows a perspective evaluation, applicability and practical significance of the solution of the problem on efficient usage of hydrocarbon-containing waste while producing the multi-component solid fuel. Рассмотрены современные подходы к использованию углеводородсодержащих отходов в качестве энергоресурсов. Представлены исследования, статистические материалы, выполнен анализ образования углеводородсодержащих отходов в Республике Беларусь. Отмечены основные проблемы применения отходов в качестве топлива, приведены технологии их использования. Изложены основные результаты исследований и способ эффективного применения вязких углеводородсодержащих отходов в качестве энергонасыщенного компонента и связующего вещества при производстве твердого топлива. Представлены технологическая схема, опытно-промышленная установка и оборудование, необходимые для реализации способа получения твердого многокомпонентного топлива. Приведены модель технологического процесса с эффективной последовательностью технологических операций и параметры оптимального компонентного состава. Отражены основные факторы, оказывающие существенное структурообразующее влияние на создание структурной композиции твердого многокомпонентного топлива. Дано графическое представление принципа подбора частиц смеси различной крупности при формировании твердого топлива методом брикетирования с учетом в составе вязких углеводородсодержащих отходов. Представлена зависимость безразмерной концентрации выбросов в атмосферу при сжигании двухкомпонентного твердого топлива. Проанализировано влияние разработанной методики расчета концентрации выбросов твердых многокомпонентных топлив, показана возможность оптимизации компонентного состава по экологической функции цели и индивидуальным особенностям топливосжигающего оборудования. Рассмотрены особенности хранения и транспортировки, отражены преимущества и недостатки, даны сравнительные характеристики, отмечена практическая применимость разработанного твердого многокомпонентного топлива. Приведены практические результаты использования углеводородсодержащих отходов на оборудовании по производству твердого многокомпонентного топлива. Проанализированы данные экономической целесообразности использования твердого многокомпонентного топлива с высокими теплотехническими характеристиками на котельных, работающих на местных видах твердого топлива. Дана перспективная оценка, отмечены актуальность и практическая значимость решения проблемы по эффективному использованию углеводородсодержащих отходов в производстве твердого многокомпонентного топлива.
НЕЧЕТКИЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ ПОТОКАМИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С НЕЛИНЕЙНОЙ НАГРУЗКОЙ
Get PDFOne of the important problems of efficient function of electric networks containing load nodes of nonlinear character of power consumption is reactive power compensation and maintaining voltage quality in a grid. The commonly used methods for compensation of harmonic currents by filtering devices make it possible to solve the problem in a narrow band of variation of current of a nonlinear load. In the reality stochastic character of power consumption of nonlinear load reveals itself in appropriate changes in harmonic components of voltage and their share in total load current. This could considerably change the magnitude and direction of reactive power flow in a grid and impair the existing processes of reactive power control. The scheme and the algorithm of control of capacitor banks in networks with non-linear load that are based on the use of fuzzy logic software are presented in the article. The results of model experiments analysis of the modes of the harmonic of the power flows on behalf of the 14-nodal scheme recommended by IEEE as well as the schemes of a real grid with powerful traction substation are presented. The mentioned results demonstrate that when harmonic components of voltages exceed normative magnitudes, the use of the proposed algorithm eliminates additional loading on the capacitor banks with higher harmonic currents whereas the control procedure acquires quality, the number of commutations is being reduced, the capacitor battery functions longer and the probability of its malfunction decreases.Важнейшими задачами обеспечения эффективности функционирования электрических сетей, содержащих узлы нагрузок с нелинейным характером электропотребления, являются компенсация реактивной мощности и поддержание качества напряжения в сети в целом. Существующие методы компенсации высших гармоник тока с помощью фильтрокомпенсирующих устройств позволяют решить задачу в рамках процесса изменчивости тока нелинейной нагрузки. В реальных условиях стохастический характер процессов потребления нелинейной нагрузки проявляется в соответствующих изменениях гармонического состава и их доли в общем токе нагрузки. Это может существенно повлиять на величину и направление потока реактивной мощности в сети и ухудшить процесс регулирования реактивной мощности существующими средствами. Предлагаются схема и алгоритм регулирования конденсаторными установками в сетях с нелинейной нагрузкой, построенных на использовании математического аппарата нечеткой логики. Приводятся результаты анализа модельных экспериментов режимов гармонического потокораспределения на примерах 14-узловой схемы IEEE и схемы реальной электрической сети с мощной тяговой подстанцией. Полученные результаты свидетельствуют о том, что при гармоническом составе, превосходящем нормативные значения, использование предложенного алгоритма позволяет устранить дополнительную нагрузку конденсаторов от токов высших гармоник, а само регулирование получается качественным, количество переключений снижается, конденсаторная батарея служит дольше и вероятность ее отказа уменьшается