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
Цифровые фильтры симметричных составляющих входных сигналов микропроцессорных защит электроустановок
Get PDFIn microprocessor protections, measuring bodies are used that react to individual symmetrical components of signals or a combination of them. This makes the corresponding protection devices more sensitive. Of all the varieties of digital filters of symmetrical components, filters of the negative and zero sequences are mainly used. As for the known algorithms of their software implementation, it is advisable to use filters that form orthogonal components of the required sequence from orthogonal components of phase or phase-to-phase values of signals. Digital Fourier filters, characterized by inertia, are used as formers of the latter. For this reason, their transient modes are accompanied by the appearance of a dynamic error, which can significantly affect the functioning of filters of symmetrical components, worsening their properties. A significant reduction in this effect can be achieved by using shapers with correction of dynamic errors to isolate the orthogonal components of the input signals. They are based on non-recursive digital Fourier filters, the orthogonal components of which are subjected to software correction processing in order to obtain equivalent components characterized by fast-fading dynamic amplitude errors. Correction of the dynamic phase error is realized in the process of obtaining the resulting orthogonal components, which are a combination of Fourier components and calculated ones that have been estimated according to them. Based on the information about the amplitudes and current phases of the signals contained in the equivalent and resultant components, respectively, the resulting orthogonal components are formed, differing in minimal amplitude and phase errors in transient modes. According to these components, the orthogonal components of the signal of the negative and zero sequences in the corresponding filter are calculated. In the dynamic modeling environment of MATLAB-Simulink-SimPowerSystems, a digital model is implemented, which includes a power system, a three-phase group of current transformers, a load, a short-circuit block, as well as models of negative and zero sequence filters. The study of the functioning of these filters was carried out using two types of test actions, viz. a three-phase system of sinusoidal signals and a three-phase system of signals close to real secondary currents in short circuits. The results of the research have demonstrated that the developed digital filters of the negative and zero sequences have 1.1–1.4 times higher performance as compared with similar Fourier filters accepted as reference and that they are distinguished by improved magnitudes of dynamic indicators.В микропроцессорных защитах применяются измерительные органы, реагирующие на отдельные симметричные составляющие сигналов или их комбинацию. Это позволяет выполнять соответствующие устройства защиты более чувствительными. Из всех разновидностей цифровых фильтров симметричных составляющих преимущественно используются фильтры обратной и нулевой последовательностей. Из известных алгоритмов их программной реализации целесообразно использовать фильтры, формирующие ортогональные составляющие требуемой последовательности из ортогональных составляющих фазных или междуфазных величин сигналов. В качестве формирователей последних применяются цифровые фильтры Фурье, отличающиеся инерционностью. По этой причине их переходные режимы сопровождаются возникновением динамической погрешности, которая может существенно влиять на функционирование фильтров симметричных составляющих, ухудшая их свойства. Значительное снижение указанного влияния может быть достигнуто за счет применения для выделения ортогональных составляющих входных сигналов формирователей с коррекцией динамических погрешностей. Их основой являются нерекурсивные цифровые фильтры Фурье, ортогональные составляющие которых подвергаются программной корректирующей обработке с целью получения эквивалентных составляющих, отличающихся быстрозатухающими динамическими амплитудными погрешностями. Коррекция динамической фазовой погрешности реализуется в процессе получения результирующих ортогональных составляющих, являющихся комбинацией составляющих Фурье и вычисленных по ним расчетных. На основе информации об амплитудах и текущих фазах сигналов, содержащейся соответственно в эквивалентных и результирующих составляющих, формируются итоговые ортогональные составляющие, отличающиеся минимальными амплитудными и фазовыми погрешностями в переходных режимах. По этим составляющим рассчитываются ортогональные составляющие сигнала обратной и нулевой последовательностей в соответствующем фильтре. В среде динамического моделирования MATLAB-Simulink-SimPowerSystems реализована цифровая модель, в состав которой входят энергосистема, трехфазная группа трансформаторов тока, нагрузка, блок короткого замыкания, а также модели фильтров обратной и нулевой последовательностей. Исследование функционирования указанных фильтров выполнялось с использованием двух видов тестовых воздействий: трехфазной системы синусоидальных сигналов и трехфазной системы сигналов, приближенных к реальным вторичным токам при коротких замыканиях. Результаты исследований показали, что разработанные цифровые фильтры обратной и нулевой последовательностей по сравнению с аналогичными фильтрами Фурье, принятыми за эталоны, имеют в 1,1–1,4 раза более высокое быстродействие и отличаются улучшенными динамическими показателями
Оперативное прогнозирование скорости ветра для автономной энергетической установки тяговой железнодорожной подстанции
Get PDFCurrently, the prospects of creating hybrid power assemblies using renewable energy sources, including wind energy, and energy storage systems based on hydrogen energy technologies are being considered. To control such an energy storage system, it is necessary to perform operational renewable sources generation forecasting, particularly forecasting of wind power assemblies. Their production depends on the speed and direction of the wind. The article presents the results of solving the problem of operational forecasting of wind speed for a hybrid power assembly project aimed at increasing the capacity of the railway section between Yaya and Izhmorskaya stations (Kemerovo region of the Russian Federation). Hourly data of wind speeds and directions for 15 years have been analyzed, a neural network model has been built, and a compact architecture of a multilayer perceptron has been proposed for short-term forecasting of wind speed and direction for 1 and 6 hours ahead. The model that has been developed allows minimizing the risks of overfitting and loss of forecasting accuracy due to changes in the operating conditions of the model over time. A specific feature of this work is the stability investigation of the model trained on the data of long-term observations to long-term changes, as well as the analysis of the possibilities of improving the accuracy of forecasting due to regular further training of the model on newly available data. The nature of the influence of the size of the training sample and the self-adaptation of the model on the accuracy of forecasting and the stability of its work on the horizon of several years has been established. It is shown that in order to ensure high accuracy and stability of the neural network model of wind speed forecasting, long-term meteorological observations data are required.В настоящее время рассматриваются перспективы создания гибридных энергетических установок с использованием возобновляемых источников энергии, в том числе энергии ветра, и систем накопления энергии на базе технологий водородной энергетики. Для управления такой системой накопления энергии необходимо оперативное прогнозирование генерации от возобновляемых источников, в частности ветровых энергетических установок. Их выработка зависит от скорости и направления ветра. В статье представлены результаты решения задачи оперативного прогнозирования скорости ветра для проекта гибридной энергетической установки, направленной на повышение пропускной способности железнодорожного участка между станциями Яя и Ижморская (Кемеровская область Российской Федерации). Проанализированы почасовые данные скоростей и направлений ветра за 15 лет, построена нейросетевая модель и предложена компактная архитектура многослойного перцептрона для краткосрочного прогнозирования скорости и направления ветра на 1 и 6 ч вперед. Разработанная модель позволяет минимизировать риски переобучения и потери точности прогнозирования из-за изменения условий работы модели со временем. Особенность данной статьи заключается в исследовании устойчивости модели, обученной на данных многолетних наблюдений, к долгосрочным изменениям, а также анализе возможностей повышения точности прогнозирования за счет регулярного дообучения модели на вновь поступающих данных. Установлен характер влияния размера обучающей выборки и самоадаптации модели на точность прогнозирования и устойчивость ее работы на горизонте в несколько лет. Показано, что для обеспечения высокой точности и устойчивости нейросетевой модели прогнозирования скорости ветра необходимы данные многолетних метеорологических наблюдений
Упрощенный метод механического расчета гибких проводников распределительных устройств без ограничений по числу отпаек
Get PDFThe purpose of the mechanical calculation of flexible conductors of switchgears and power lines is to determine the sag, tensions, and loads on support structures, minimum distances to adjacent live parts and some other parameters. Calculations should be made taking into account distributed and concentrated loads. Distributed loads directed vertically are determined by the weight of the wire, insulator strings, and possible ice deposits on them. Distributed loads in the horizontal plane should be calculated in climatic conditions with lateral wind pressure. Concentrated loads are created by such elements as taps to electrical devices, phase-to-phase insulating spacers, barrier balls, loops, etc. Concentrated loads mainly act in the vertical plane, and in the case of taps, they can have an almost arbitrary spatial direction. The most accurate methods of mechanical calculation of flexible conductors include methods based on the numerical solution of the equation of wires in the form of a flexible elastic thread. Such an algorithm is implemented in the author's computer program MR21. However, in many cases, simplified methods of mechanical calculation are preferable, as they are available to a wider range of users. The simplified method of mechanical calculation of flexible conductors proposed in the article is based on the equation of state of the wire and allows taking into account concentrated and distributed loads. Various climatic regimes and loads are taken into account using the horizontal and vertical load factors in the calculated and initial modes. Expressions are proposed for calculating the above coefficients for any number of taps in a span and with an accurate approach to taking into account their spatial arrangement. Formulas for calculating sag and horizontal deflections of conductors are given, too. The MR21 computer program, tested earlier, has been used in this work as a tool for checking the calculation results using the proposed simplified method. Целью механического расчета гибких проводников распределительных устройств и линий электропередачи является определение стрел провеса, тяжений, нагрузок на опорные конструкции, минимальных расстояний до соседних токоведущих частей и других параметров. Расчеты должны производиться с учетом распределенных и сосредоточенных нагрузок. Распределенные нагрузки, направленные вертикально, определяются весом провода, гирлянд изоляторов, возможных гололедных отложений на них. Распределенные нагрузки в горизонтальной плоскости должны рассчитываться в климатических режимах с боковым напором ветра. Сосредоточенные нагрузки создаются такими элементами, как отпайки к электрическим аппаратам, междуфазные изолирующие распорки, заградительные шары, шлейфы и т. п., и действуют преимущественно в вертикальной плоскости, а в случае отпаек могут иметь практически произвольное пространственное направление. К наиболее точным методам механического расчета гибких проводников относят методы, основанные на численном решении уравнения проводов в виде гибкой упругой нити. Такой алгоритм реализован в авторской компьютерной программе MR21. Однако во многих случаях предпочтительными оказываются упрощенные методики, доступные более широкому кругу пользователей. В статье представлена упрощенная методика механического расчета гибких проводников, базирующаяся на уравнении состояния провода, позволяющая учитывать сосредоточенные и распределенные нагрузки. Различные климатические режимы и нагрузки учитываются с помощью коэффициентов горизонтальной и вертикальной нагрузки в рассчитываемом и исходном режимах. Приведены выражения для расчета вышеуказанных коэффициентов для любого числа отпаек в пролете с точным определением их пространственного расположения, а также представлены формулы для расчета стрел провеса и горизонтальных отклонений проводников. Компьютерная программа MR21, апробированная ранее, в данной работе используется в качестве инструмента проверки результатов расчета по предлагаемой упрощенной методике
Ввод дополнительного выключателя в блок генератор-трансформатор для энергосбережения в схемах открытых распределительных устройств электростанций
Get PDFA need in finding of new ways of energy saving at open switchgears of power plants is substantiated. In order to increase energy saving efficiency, an auxiliary breaker is suggested to be inserted between a transformer of a block and its two high-voltage circuit breakers. The reasonability of such an insertion is proved on the basis of comparing of calculations resultsof under-discharge of electricity (UE) by the tabular-logical method (Yu. B. Guk) of the obtained schemes and of the traditional ones. For the calculations, the conditions that arose due to the change in the main circuit of a power plant are studied. Also, equations are given for calculation of a decrease in UE, damage due to it during reconstruction, and costs for the construction of a power plant (the costs are assumed to be the same in all options). Russian statistical data and the predicted failure rate λEV of a 750 kV SF6 circuit breaker are used. An option of the introduction of an SF6 circuit breaker with and without replacement of other circuit breakers with SF6 circuit breakers is considered. The results of calculations of UE, damage, and costs for the introduction suggested are tabulated, where changes in them due to the introduction of the circuit breaker are estimated for 18 ring circuits and 17 “3/2” and “4/3” circuits of 330–750 kV switchgears at condensation, nuclear, and hydroelectric power plants. It is demonstrated that the presence of a generator breaker in the blocks makes it possible to reduce these energy-saving efficiency indicators several times. A technique for determining the failure rate of a hypothetical circuit breaker, which, in the case of traditional replacement, is capable of producing the same effect as an SF6 circuit breaker inserted is proposed. An example of determining this frequency is given. Results of the calculated reduction of UE, damage and costs for the case of an air circuit breaker having been substituted to an SF6 circuit breaker are presented.Обосновывается необходимость отыскания новых путей энергосбережения на открытых распределительных устройствах электростанций. Предлагается для повышения эффективности энергосбережения вводить дополнительный выключатель между трансформатором блока и его двумя выключателями со стороны высшего напряжения. Целесообразность такого ввода доказывается на основе сравнения результатов расчетов недоотпуска электроэнергии (НЭ) по таблично-логическому методу (Ю. Б. Гук) полученных схем и традиционных. Для расчетов исследуются режимы, возникшие в связи с изменившейся главной схемой электростанции. При этом даются формулы, по которым рассчитываются уменьшения НЭ, ущерба от него при реконструкции и затрат при сооружении электростанции (считается, что издержки во всех вариантах одинаковы). Используются статистические данные России и спрогнозированная нами частота lэв отказов элегазового выключателя напряжением 750 кВ. Рассматривается использование в качестве вводимого выключателя элегазового с заменой и без замены остальных выключателей на элегазовые. Представляется таблица с результатами расчетов НЭ, ущерба и затрат при предлагаемом вводе, где определяется, насколько ввод выключателя изменяет их для 18 кольцевых схем и 17 схем «3/2» и «4/3» открытых распределительных устройств напряжением 330–750 кВ на КЭС, АЭС и ГЭС. Показывается, что наличие генераторного выключателя в блоках позволяет в несколько раз уменьшить эти показатели эффективности энергосбережения. Предлагается способ определения частоты отказов гипотетического выключателя, способного при традиционной замене принести такой же эффект, как вводимый элегазовый выключатель. Дается пример определения этой частоты. Приводятся результаты расчетного уменьшения НЭ, ущерба и затрат при замене воздушного выключателя на элегазовый
Исследование тепло- и массообмена в процессе топливоподготовки частицы биомассы с высокой влажностью
Get PDFCurrently, in a number of countries an urgent task for development of fuel and energy complexes is to increase the share of generation by involving solid fuels in circulation. Among such projects, those that allow the disposal of waste from various industries are particularly significant. Expired food products in this context are represented as a renewable local energy resource. However, such products require serious activities to prepare them for incineration or other type of high-temperature processing in order to obtain energy. The purpose of the present work is to improve methods of preparing fuel from recycled carrot fruits (unsuitable for use in the food sector). During the fuel preparation of carrots, the drying stage is limiting for the rational organization of its processing in boilers. In addition, the drying stage is extremely energy-consuming, so reliable prediction of its kinetics largely determines the efficiency of the entire technological process. In the course of the study, the following tasks were solved: a numerical method was developed for describing the processes of internal and external heat and mass transfer problems using an explicit difference approximation of differential equations of heat and mass transfer; parametric identification of the proposed one-dimensional mathematical model was performed using empirical dependencies known from literature sources; empirical verification of the proposed mathematical model was carried out by comparing the calculated forecasts obtained with the results of their own field experiments. The fact that the proposed mathematical model and the results of the full-scale experiment are independent, while the calculated forecasts and experimental data are in good agreement, makes us possible to consider the proposed calculation method as a reliable scientific basis for a computer method for calculating of heat and mass transfer processes when organizing the preparation of fuel from carrot fruits.В настоящее время актуальной задачей развития топливно-энергетических комплексов ряда стран является увеличение доли генерации за счет вовлечения в оборот твердого топлива. В ряду подобных проектов особенно значимыми являются те, которые позволяют утилизировать отходы различных производств. Пищевые продукты с истекшим сроком годности в таком контексте представляются возобновляемым местным энергетическим ресурсом. Однако такие продукты требуют серьезных мероприятий по их подготовке к сжиганию или другому виду высокотемпературной переработки с целью получения энергии. Целью настоящей работы является совершенствование методов подготовки топлива из утилизируемых плодов моркови (непригодных для использования в пищевой сфере). При топливоподготовке моркови стадия сушки является лимитирующей для рациональной организации ее переработки в котлоагрегатах. Кроме того, стадия сушки является крайне энергозатратной, поэтому надежное прогнозирование ее кинетики во многом определяет эффективность всего технологического процесса. В ходе исследования решены следующие задачи: разработан численный метод описания процессов внутренней и внешней задач тепломассообмена с использованием явной разностной аппроксимации дифференциальных уравнений тепломассопереноса; выполнена параметрическая идентификация предложенной одномерной математической модели с использованием известных из литературных источников эмпирических зависимостей; проведена эмпирическая проверка предложенной математической модели путем сравнения получаемых расчетных прогнозов с результатами собственных натурных экспериментов. Тот факт, что предложенная математическая модель и результаты натурного эксперимента являются независимыми, при этом расчетные прогнозы и экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии, позволяет рассматривать предложенный метод расчета как достоверную научную основу для компьютерного метода расчета тепломассообменных процессов при организации приготовления топлива из плодов моркови
Возможность использования водорода в газотурбинных установках
Get PDFImprovement of the efficiency of modern power systems requires the development of storage technologies, optimization of operation modes, and increased flexibility. Currently, various technical solutions are used for electricity storage. The results of a literary review with an analysis of existing energy storage systems are presented, their advantages and disadvantages are considered. One of the promising solutions is the use of hydrogen as an energy storage medium. The creation of corresponding energy complexes makes it possible to obtain hydrogen by electrolysis of water, and then use it to cover peak loads. Various schemes with hydrogen-fired gas turbines with a pressure up to 35 MPa and a temperature of 1500–1700 °C were considered. The new scheme of power plant with hydrogen-fired gas turbines was synthesized, which includes a power block, hydrogen generation blocks and hydrogen and oxygen preparation unit for burning. An atmospheric electrolyzer was considered as a hydrogen and oxygen generator. For the proposed scheme, parametric optimization was performed, where the storage efficiency factor has been used as a criterion. The influence of inlet temperature in the combustion chamber, the compression rate of hydrogen and oxygen, as well as the specific energy costs of the electrolyzer were analyzed. The results of the numerical experiment were approximated in the form of polynomial dependencies, and can be used in further research on the economic efficiency of proposed power plant.Повышение эффективности энергетических систем требует развития их аккумулирующих способностей, оптимизации управления режимами работы и улучшения маневренности генерирующего оборудования. В настоящее время применяются различные технические решения для аккумулирования электрической энергии. Представлены результаты литературного обзора с анализом различных способов аккумулирования энергии, рассмотрены их преимущества и недостатки. Одним из перспективных направлений является использование возможностей водородной энергетики, а именно создание энергетических комплексов, позволяющих получать водород методом электролиза воды и далее применять его для покрытия пиковых нагрузок. Рассмотрены различные схемы энергетических блоков с сжиганием водорода и использованием паровых и газовых турбин с давлением водяного пара до 35 МПа и температурой 1500–1700 °C. Для проведения исследований синтезирована схема энергетической установки по варианту электроэнергия – водород – электроэнергия, включающая силовой блок, блоки генерации водорода и подготовки водорода и кислорода к сжиганию. Функцию генератора водорода и кислорода выполнял электролизер атмосферного типа. Для предложенной схемы выполнена параметрическая оптимизация, где в качестве критерия применялся коэффициент эффективности процесса аккумулирования, а в качестве управляемых переменных – температура пара за камерой сгорания, степень сжатия в компрессоре водорода и кислорода, а также удельные затраты электроэнергии на привод электролизера. Полученные результаты численного эксперимента аппроксимированы в виде полиномиальных зависимостей и могут быть использованы в дальнейших исследованиях экономической эффективности рассмотренной энергетической установки.
Применение наблюдающего устройства в системе управления для электромеханической системы с распределенными параметрами в механической части
Get PDFA system with distributed parameters in its mechanical part is considered. Examples of such a system are given. The reason for taking into account the distribution of parameters in such systems is indicated. Existing methods of research and calculation of control systems are considered. The boundary value problem for a system with distributed parameters is presented. The use of a surveillance device as one of the ways to implement a control system for a system with distributed parameters is proposed. The necessity of using a closed control system and the complexity of its implementation are demonstrated. A block diagram of the control method being developed is presented. Also, transfer functions describing a system with distributed parameters are given; the mathematical calculation of the surveillance device is given as well. A method for implementing a closed control system along an intermediate coordinate for an electromechanical system with distributed parameters in the mechanical part using a surveillance device has been obtained. The surveillance device is in feedback and restores the output speed without measuring it directly. A general view of the transfer function is determined for the surveillance device. The advantages and disadvantages of the transfer function of the surveillance device and a graphical view of a simple implementation of the surveillance device with a dedicated auxiliary device in feedback are presented. An approximation that is used for systems with distributed parameters is described. Approximation conclusions are obtained. According to the parameters of the experimental installation, approximated transfer functions of the mechanical part of the system with distributed parameters without a surveillance device and with a surveillance device are obtained. The LACH of the mechanical part of the system with distributed parameters with a surveillance device and without a surveillance device for an experimental installation for the simplest case is presented, as well as a method for implementing a closed control system along an intermediate coordinate for an electromechanical system with distributed parameters in the mechanical part using a surveillance device.Рассмотрена система с распределенными параметрами в механической части. Приведены примеры таких систем. Указана причина учета распределенности параметровв таких системах. Рассмотрены существующие методы исследования и расчета систем управления. Представлена краевая задача системы с распределенными параметрами. Предложено применение наблюдающего устройства как одного из способов реализации системы управления для системы с распределенными параметрами. Показана необходимость использования замкнутой системы управления и сложности ее реализации. Представлена структурная схема разрабатываемого способа управления. Приведены передаточные функции, описывающие систему с распределенными параметрами. Представлен математический расчет наблюдающего устройства. Получен способ реализации замкнутой системы управления по промежуточной координате для электромеханической системы с распределенными параметрами в механической части с применением наблюдающего устройства, которое находится в обратной связи и восстанавливает выходную скорость без непосредственного измерения. Для наблюдающего устройства определен общий вид передаточной функции. Представлены преимущества и недостатки передаточной функции наблюдающего устройства, графический вид простой реализации наблюдающего устройства с выделенным вспомогательным устройством в обратной связи. Описана аппроксимация, которая применяется для систем с распределенными параметрами. Получены выводы аппроксимации. По параметрам экспериментальной установки получены аппроксимированные передаточные функции механической части системы с распределенными параметрами без наблюдающего устройства и с наблюдающим устройством. Представлена логарифмическая амплитудно-частотная характеристика механической части системы с распределенными параметрами с наблюдающим устройством и без наблюдающего устройства для экспериментальной установки для самого простого случая, а также способ реализации замкнутой системы управления по промежуточной координате для электромеханической системы с распределенными параметрами в механической части с применением наблюдающего устройства
Тепловой и материальный баланс гелиопиролизного устройства
Get PDFThe article proposes a technological scheme for the process of obtaining alternative fuels from local biomass by the method of heliopyrolysis. Besides, the temperature regime in the reactor of the pyrolysis device and the thermal energy savings consumed for the specific needs of the device, as well as the thermal performance of the device are analyzed. It is known that reducing energy consumption in pyrolysis technology is a major challenge because energy (heat) must first be supplied to maintain the reactor temperature regime. Typically, the processes carried out in a pyrolysis unit are carried out at the expense of coal, natural gas or electricity consumption. For the operation very large amount of thermal energy is required to decompose biomass waste, and additional heating of biomass requires excessive energy consumption. To prevent these technological problems, the article proposes a solar concentrator’s heliopyrolysis system to heat the pyrolysis reactor. Applying a solar concentrator to this type of pyrolysis device can achieve a temperature of 400–700 °C. A schematic diagram of the experimental pyrolysis unit of the solar concentrator was developed, and samples of alternative fuels (pyrogas, liquid, solid fuels) were obtained as a result of thermal processing of biomass. Based on the analysis of the material balance of a heliopyrolysis plant with a parabolic-cylindrical solar concentrator, it was found that about 20 % pyrogas, 60 % liquid fuel, 8–20 % solid alternative fuel were obtained during the pyrolysis of cotton stalks with an initial biomass load of 3.76 kg. In order to determine the consumption of thermal energy in the pyrolysis process, as well as for the replaced solar energy, an analysis of the heat balance of the proposed installation was carried out. It is shown that the use of a solar concentrator makes it possible to reduce the specific energy consumption for the pyrolysis process by up to 30 %. The proposed heliopyrolysis device makes it possible to reduce the consumption of thermal energy for own needs, increase the overall efficiency of the installation and ensure a stable temperature regime for pyrolysis.. Предложена технологическая схема процесса получения альтернативного топлива из местной биомассы методом гелиопиролиза. Проанализированы температурный режим в реакторе пиролизной установки, экономия тепловой энергии, расходуемой на конкретные нужды оборудования, а также тепловая производительность установки. Снижение энергопотребления в технологии пиролиза является серьезной проблемой. Это связано с необходимостью подвода энергии (теплоты) для поддержания температурного режима реактора, дополнительного нагрева биомассы, а также особенностями процесса разложения отходов, для которого требуется очень большая тепловая энергия. Обычно пиролиз осуществляется за счет потребления угля, природного газа или электроэнергии. В статье предложено использовать для обогрева пиролизного реактора гелиопиролизную систему с параболо-цилиндрическим солнечным концентратором, что позволяет достичь температуры 400–700 °C. Разработана принципиальная схема экспериментальной пиролизной установки солнечного концентратора и получены образцы альтернативных топлив. Так, термическая переработка стеблей хлопчатника дала около 20 % пирогаза, 60 % жидкого топлива, 8–20 % твердого альтернативного топлива при загрузке исходной биомассы 3,76 кг. Рассмотрен тепловой и материальный баланс установки. Показано, что применение солнечного концентратора позволяет уменьшить удельные энергозатраты на процесс пиролиза до 30 %. Предложенная гелиопиролизная установка снижает расход тепловой энергии на собственные нужды, повышает общий коэффициент полезного действия и обеспечивает стабильный температурный режим пиролиза
Тригенерационные турбоустановки на основе низкокипящих рабочих тел
Get PDFA program that allows modeling, thermodynamically optimizing and performing exergetic analysis of more than a hundred different variations of the schemes of trigeneration turbine units based on low-boiling working fluids. With the aid of the program that had been developed, an exergetic analysis of six schemes of trigeneration turbine units on the organic Rankine cycle was performed, viz. on an overheated steam with a steam compression refrigeration unit; with an intermediate overheating of the working fluid and a steam compression refrigeration unit; on an overheated steam with a refrigeration unit with carbon dioxide production; with an intermediate overheating of the working fluid and a refrigeration unit with carbon dioxide production; on an overheated steam with a refrigeration unit with production carbon dioxide and cooling of the turbine condenser with liquid carbon dioxide; with intermediate overheating of the working fluid, a refrigeration unit with carbon dioxide production and cooling of the turbine unit condenser with liquid carbon dioxide. A gas turbine unit was used as an energy source for the above-mentioned schemes. The possibility of using the resulting liquid carbon dioxide to cool the condenser of a turbine unit on an organic Rankine cycle has been studied. A comparative analysis of two methods of obtaining cold (using a steam compression refrigeration unit and a refrigeration unit with carbon dioxide production) for use in trigeneration schemes has been carried out. The research was based on the method of exergetic analysis, the results of which are presented in the form of enlarged Grassmann – Shargut diagrams. A technical and economic analysis of the use of intermediate overheating in the organic Rankine cycle has been carried out, ozone-safe freon R245FA was used as the working fluid. Recommendations for the application of the studied trigeneration schemes on the organic Rankine cycle are formulated. Представлено описание разработанной программы, позволяющей моделировать, термодинамически оптимизировать и производить эксергетический анализ более чем ста различных схем тригенерационных турбоустановок на основе низкокипящих рабочих тел. С помощью программы произведен эксергетический анализ шести схем тригенерационных турбоустановок на органическом цикле Ренкина: на перегретом паре с парокомпрессионной холодильной установкой; с промежуточным перегревом рабочего тела и парокомпрессионной холодильной установкой; на перегретом паре с холодильной установкой с производством углекислоты; с промежуточным перегревом рабочего тела и холодильной установкой с производством углекислоты; на перегретом паре с холодильной установкой с производством углекислоты и охлаждением конденсатора турбоустановки жидкой углекислотой; с промежуточным перегревом рабочего тела, холодильной установкой с производством углекислоты и охлаждением конденсатора турбоустановки жидкой углекислотой. В качестве источника энергии для перечисленных схем использована газотурбинная установка. Изучена возможность применения получаемой жидкой углекислоты для охлаждения конденсатора турбоустановки на органическом цикле Ренкина. Проведен сравнительный анализ двух методов получения холода (при помощи парокомпрессионной холодильной установки и холодильной установки с производством углекислоты) для использования в схемах тригенерации. Исследования базировались на методе эксергетического анализа, результаты которого представлены в виде укрупненных диаграмм Грассмана – Шаргута. Проведен технико-экономический анализ применения промежуточного перегрева в органическом цикле Ренкина, в качестве рабочего тела использовался озонобезопасный фреон R245FA. Сформулированы рекомендации по применению исследованных схем тригенерации на органическом цикле Ренкина.
Оценка эффективности сооружения ветроэнергетических установок на нужды теплоснабжения
Get PDFAs in the whole world, there are regions in Russia that experience heat supply difficulties, mainly due to the high cost of fossil fuel as well as to growth of energy resources cost and polluting emissions. In this regard, search for solutions which would provide energy saving with an increase of energy, commercial and ecological efficiency of modern heat supply systems is becoming vitally important today. One of them is the development and use of special types of energy including renewable energy sources, wind energy in particular. Accordingly, the paper presents one of the possible solutions to the heat supply problem which are directed at meeting the whole region’s heat demand through the joint use of wind power plants with a boiler room operating on fuel oil. The study assessed the efficiency of constructing of wind power plants with a total capacity of 1.7 MW for the heat supply needs of a settlement, which is located on the Barents Sea coast in Russia. The selected area is characterized by an average annual wind speed of 7.0 m/s and a long heating period (9–10 months a year). The assessment showed that the wind power plant construction is financially reasonable, as additional profit can be generated by the end of the wind power plants scheduled service life that make up the half of primary investments. The results obtained in the paper are expected to make up for the lack of information on the feasibility of wind power plants construction for the heat supply needs, which is very useful for other countries that have similar areas experiencing various heat supply difficulties.В России, как и во всем мире, имеются районы, испытывающие различные проблемы с теплоснабжением, главным образом обусловленные высокой стоимостью органического топлива, ростом тарифов и загрязнением окружающей среды. В связи с этим поиск путей, способствующих энергосбережению и повышению энергетической, экономической и экологической эффективности работы современных систем теплоснабжения, становится жизненно важным. Один из них заключается в освоении и вовлечении в топливно-энергетический баланс особых видов энергии, к числу которых относятся возобновляемые источники энергии, в частности энергия ветра. В статье рассмотрен способ решения проблемы теплоснабжения, направленный на удовлетворение потребности в тепловой энергии целого поселка, путем использования ветроэнергетических установок совместно с котельной, работающей на мазуте. Выполнена оценка эффективности сооружения ветроэнергетических установок общей мощностью 1,7 МВт на нужды теплоснабжения поселка Териберка, расположенного на побережье Баренцева моря в России. Выбранный район характеризуется среднегодовой скоростью ветра 7,0 м/с и длительным отопительным периодом (9–10 месяцев в году). Как показали исследования, с финансовой точки зрения сооружение ветроэнергетических установок является оправданным: к завершению их планового срока службы может быть сформирована дополнительная прибыль, достигающая половины суммы первоначальных инвестиций. Ожидается, что полученные результаты восполнят недостаток информации о целесообразности сооружения ветроэнергетических установок на нужды теплоснабжения, что весьма полезно для других стран, в которых имеются похожие районы, испытывающие различные проблемы с теплоснабжением