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
КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН НА БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ОТНОСИТЕЛЬНО ДЛИННОЙ ЦИКЛОННОЙ КАМЕРЫ
Get PDFThe high-turbulent swirling flows of heat carrier that are created by a cyclone chamber are used in industry. They make it possible to intensify processes of heat and mass exchange. The results of an experimental study of convective heat transfer on the lateral surface of the active volume of a relatively long cyclone chamber considerably exceeding the length of the chambers that were used in previously performed studies are presented and analyzed in the article. Air supply in the swirler of the chamber was performed tangentially from diametrically opposite sides of the two input channels. The gas outlet was implemented from the opposite end. The heat transfer by convection to the swirling air flow was studied by the method of changing the state of aggregation of a heating agent – condensation of slightly superheated steam. Collecting condensate from the working section was made through a water seal for maintaining a constant pressure calorimeter. The amount of heat transferred during experiment was determined by weight of the collected condensate. The specific features of influence of geometrical characteristics of cyclone chamber on intensity of heat exchange are considered. In the experiments we varied the relative diameter of the outlet port of the chamber dвых and the relative area of the input channels fвх. Segmental construction of the chamber made it possible to move a calorimeter on its length. The local heat transfer coefficient was determined for various values of the dimensionless longitudinal coordinate z coinciding with the axis of the chamber, and counted from the back end of the swirler. The estimated equations of heat transfer obtained during the research are presented and recommended for use in practice of engineering. The considered problem is of an interest from the point of view of further research of aerodynamics and of convective heat transfer in a highly swirling flow cyclone devices, in order to improve the methods of their thermal and aerodynamic calculations.В статье приводятся и анализируются результаты экспериментального исследования конвективного теплообмена на боковой поверхности рабочего объема относительно длинной циклонной камеры, значительно превышающей длину камер в ранее выполненных исследованиях. Подвод воздуха в закручиватель камеры осуществлялся тангенциально с диаметрально противоположных сторон двумя входными каналами. Вывод газа происходил с противоположного торца. Теплоотдачу конвекцией к закрученному потоку воздуха изучали по методу изменения агрегатного состояния греющего агента – конденсации слегка перегретого водяного пара. Сбор конденсата с рабочего участка производился через гидрозатвор, обеспечивающий поддержание постоянного давления в калориметре. Переданное за время опыта количество теплоты определяли по массе собранного конденсата. Рассмотрены особенности влияния геометрических характеристик камеры на интенсивность теплообмена. В опытах варьировались относительный диаметр выходного отверстия камеры dвых и относительная площадь входных каналов fвх Секционированная конструкция камеры позволяла перемещать калориметр по ее длине. Местный коэффициент теплоотдачи определяли при различных значениях безразмерной продольной координаты z¯, совпадающей с осью камеры и отсчитываемой от глухого торца закручивателя. Приведены полученные в процессе исследований расчетные уравнения теплоотдачи, которые рекомендуется использовать в инженерной практике. Рассматриваемая задача представляет интерес с точки зрения дальнейшего изучения аэродинамики и конвективного теплообмена в сильно закрученном потоке циклонных устройств, для совершенствования методик их теплового и аэродинамического расчетов
ВЛИЯНИЕ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ОТВЕРСТИЯ В ОРОСИТЕЛЕ НА ТЕПЛОВУЮ РАБОТУ БАШЕННОЙ ИСПАРИТЕЛЬНОЙ ГРАДИРНИ В УСЛОВИЯХ ВЕТРА
Get PDFVarious aerodynamic design elements and technics (wind deflectors, wind walls, etc.) are utilized for improvement of the thermal efficiency of the natural draft cooling towers, particularly in conditions of cross wind. One of the technical methods, proposed by engineers of Belarus Academy of Sciences, is installation of the ventilation window in the center of the fill. This method is substantiated by the fact that the flow of cooling gas obtains maximum temperature and humidity near the center of the under-fill space of cooling tower and, as a consequence, performs minimal heat exchange. The influence of the fill ventilation window and wind deflectors in the inlet windows of the cooling tower on its thermal performance in condition of cross-wind is investigated in the paper numerically. The cooling tower of the “Woo-Jin” power plant (China) 150 m of the height and 114 m of the base diameter was taken as a prototype. The analogy (equivalence) between the heat and mass transfer was taken into consideration, which enabled us to consider single-phase flow and perform complicated 3D simulation by using modern personal computers. Heat transfer coefficient for the fill and its hydrodynamic resistance were defined by using actual data on total flow rate in the cooling tower. The numerical model and computational methods were tested and verified in numerous previous works. The non-linear dependence of the thermal performance of the cooling tower on wind velocity (with the minimum in vicinity of Ucr ~ 8 m/s for the simulated system) was demonstrated. Calculations show that in the condition of the average wind speed the fill ventilation window doesn’t improve, but slightly decrease (by 3–7 %) performance of the cooling tower. Situation changes in the condition of strong winds Ucw > 12 m/s, which are not typical for Belarus. Utilization of airflow deflectors at the inlet windows of cooling tower, conversely, increases thermal performance of the cooling tower on 10–12 % for the wide range of winds exceeding 2 m/s. Results of the investigation may be helpful for optimal design of natural draft and perspective “hybrid” cooling towers.Для улучшения тепловой работы башенных испарительных градирен, особенно в условиях ветровых нагрузок, могут использоваться разнообразные аэродинамические элементы и конструктивные решения (дефлекторы, ветроперегородки и т. п.). Одним из предложений, впервые сформулированных сотрудниками Национальной академии наук Беларуси, было сооружение центрального вентиляционного отверстия в оросителе градирни. Данное конструкционное решение обосновывалось тем, что паровоздушный поток вблизи центра подоросительного пространства градирни имеет максимум температуры и влагонасыщенности и вследствие этого слабо участвует в теплообмене. В статье численно исследуется влияние центрального вентиляционного отверстия в оросителе совместно с ветронаправляющими дефлекторами во входном окне градирни на ее тепловую работу в условиях ветра. В качестве прототипа взята градирня ТЭС «Ву-Джин», Китай, высотой 150 м и диаметром основания 114 м. При расчетах используется аналогия теплои массопереноса, что позволяет моделировать аэродинамику однофазного потока и выполнять детальные трехмерные расчеты на современных персональных вычислительных машинах. Коэффициент теплоотдачи оросителя и его гидродинамическое сопротивление устанавливаются в соответствии с экспериментальными данными по общему расходу воздуха в градирне. Численная модель протестирована и верифицирована в ряде предыдущих исследований. Продемонстрирована нелинейная зависимость тепловой производительности БИГ от скорости ветра с минимумом при Ucr ~ 8 м/с для моделируемой системы. Расчет показал, что при средних скоростях ветра устройство центрального отверстия не увеличивает, а наоборот, несколько уменьшает (на 3–7 %) эффективность работы градирни. Ситуация изменяется при очень сильных ветрах, превышающих 12 м/с, не характерных для условий Беларуси. Использование ветронаправляющих дефлекторов во входном окне градирни, напротив, увеличивает производительность градирни на 10–12 % в широком диапазоне скоростей ветра, превышающих 2 м/с. Результаты исследования могут быть полезны для оптимизации конструкции градирен, в том числе и перспективных градирен гибридного типа
МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОАГРЕГАТОВ МАЛЫХ ГЭС С ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМЫМИ СИНХРОННЫМИ ГЕНЕРАТОРАМИ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ
Get PDFCurrently, the hydroelectric generating sets of small HPPs with Pelton turbines employ as their generating units conventional synchronous generators with electromagnetic excitation. To deal with the torque pulsatile behaviour, they generally install a supplementary flywheel on the system shaft that levels the pulsations. The Pelton turbine power output is adjusted by the needle changing water flow in the nozzle, whose advancement modifies the nozzle area and eventually – the flow. They limit the needle full stroke time to 20–40 sec. since quick shutting the nozzle for swift water flow reduction may result in pressure surges. For quick power adjustment so-called deflectors are employed, whose task is retraction of water jets from the Pelton turbine buckets. Thus, the mechanical method of power output regulation requires agreement between the needle stroke inside the turbine nozzles and the deflector. The paper offers employing frequency-controlled synchronous machines with permanent magnets qua generating units for the hydroelectric generating sets of small HPPs with Pelton turbines. The developed computer model reveals that this provides a higher level of adjustability towards rapid-changing loads in the grid. Furthermore, this will replace the power output mechanical control involving the valuable deflector drive and the turbine nozzle needles with electrical revolution rate and power output regulation by a frequency converter located in the generator stator circuit. Via frequency start, the controllable synchronous machine ensures stable operation of the hydroelectric generating set with negligibly small amount of water (energy carrier). Finally, in complete absence of water, the frequency-relay start facilitates shifting the generator operation to the synchronous capacitor mode, which the system operating parameter fluctograms obtained through computer modeling prove. В настоящее время в гидроагрегатах малых ГЭС, содержащих ковшовые гидротурбины, в качестве генераторов используются «классические» синхронные генераторы с электромагнитным возбуждением. Из-за пульсирующего характера изменения вращающегося момента на валу системы, как правило, размещается дополнительный маховик, позволяющий сгладить эти пульсации. Мощность, развиваемая ковшовой турбиной, регулируется за счет изменения расхода воды в сопле при помощи иглы, выдвижение которой изменяет проходное сечение сопла, а в итоге и расход. Быстрое закрытие сопла для резкого уменьшения расхода воды может привести к гидравлическим ударам. Поэтому время полного хода иглы ограничивают 20–40 с. Для быстрого регулирования мощности применяют так называемые дефлекторы, назначение которых – отвод струи от лопастей ковшовой турбины. Поэтому для регулирования мощности механическим путем требуется согласование управления ходом иглы в соплах турбины и дефлектора. Предлагается в гидроагрегатах малых ГЭС, содержащих ковшовые турбины (турбины Пелтона), в качестве генераторов использовать частотно-управляемые синхронные машины с постоянными магнитами. На разработанной компьютерной модели выявлено, что при этом обеспечивается высокий уровень приспособляемости к быстроизменяющимся нагрузкам в сети. Кроме того, механическое регулирование выходной мощности с участием дорогостоящего привода дефлекторов и игл сопел турбины заменяется электрическим регулированием частоты вращения и выходной мощности посредством частотного преобразователя, расположенного в статорной цепи генератора. Управляемая синхронная машина позволяет с помощью частотного пуска обеспечить устойчивую работу гидроагрегата при весьма незначительных расходах воды (энергоносителя). Наконец, при полном отсутствии воды частотный пуск способствует переводу работы генератора в режим синхронного компенсатора. Это подтверждено на флуктограммах изменения режимных параметров системы, полученных при компьютерном моделировании.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМОГО СИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Get PDFIn order to improve the power indices and to simplify the system of frequency speed control the scope of application of synchronous variable-frequency electric drives with independent frequency setting is being expanded. The synchronous motors with electromagnetic excitation and permanent magnet excitation in various industrial settings, including load-lifting machines and mechanisms, are used. As compared with the asynchronous frequency-regulated electric drives the synchronous ones have lower power loss, harder mechanical characteristic without feedback for speed and the simplest law of frequency control, i. e., a proportional one that, however, provides the maximum electromagnetic torque of the motor constant at all frequencies, due to the constant magnetic flux. The article concerns an analytical study of transient processes of synchronous electric drive with consideration of the influence of damping winding when the motor supply voltage frequency varies linearly during the transient time. As a result of the analysis the formulas have been obtained that make it possible to calculate the angular velocity of the rotor and the electromagnetic torque of the motor at start-up, braking, and impingement and discharge of loads, evaluating the quality of the transition process and tracking the maximum value of the electromagnetic torque, that must not exceed the permissible value. Validation of the developed technique of calculation of transient processes of synchronous electric drive has been obtained by comparison of calculations according to the formulas with the simulation results of the electric drive on the basis of the synchronous motor of the SD3 13-34-6 type (power of 500 kW and voltage of 6 kV).С целью улучшения энергетических показателей и упрощения системы частотного регулирования скорости расширяется область применения синхронных частотнорегулируемых электроприводов с независимым заданием частоты. Используются синхронные двигатели с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов в различных промышленных установках, включая грузоподъемные машины и механизмы. По сравнению с асинхронными частотно-регулируемыми электроприводами синхронные имеют меньшие потери мощности, жесткие механические характеристики без обратной связи по скорости, самый простой закон частотного управления – пропорциональный, который, однако, обеспечивает максимальный электромагнитный момент двигателя неизменным при всех частотах благодаря постоянному магнитному потоку. В статье рассмотрено аналитическое исследование переходных процессов синхронного электропривода с учетом влияния демпферной обмотки при линейном изменении частоты питающего напряжения в переходном процессе. В результате анализа получены формулы, позволяющие рассчитывать угловую скорость ротора и электромагнитный момент двигателя при пуске, торможении, набросе и сбросе нагрузки, оценивая качество переходного процесса и отслеживая максимальную величину электромагнитного момента, который не должен превышать допустимой величины. Подтверждение правильности разработанной методики расчета переходных процессов синхронного электропривода получено сопоставлением расчетов по формулам с результатами имитационного моделирования электропривода на основе синхронного двигателя типа СД3 13-34-6 мощностью 500 кВт и напряжением 6 кВ.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ СВЕТОДИОДНЫХ СВЕТОВЫХ ПРИБОРОВ И ИХ УЧЕТ ПРИ РАСЧЕТЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
Get PDFThe indicators of power consumption of lighting devices based on LEDs are studied depending on the supplied voltage. For the lamp and floodlight with LEDs active and reactive power, current and power factor as a function of voltage (which value changed in the range 200–245 V) were experimentally determined. The analysis of experimental data demonstrated that due to the drivers in the specified voltage range the active power consumed by light devices remains practically unchanged. The reactive power of LED devices depends on the supplied voltage and is capacitive in its nature. In contrast with gas-discharge light sources the LED devices under study do not consume reactive power, but generate it. With the change of the supplied voltage from 200 to 245 V the value of the generated reactive power increases to 60 % for the floodlight and 50 % for the lamp. The LED floodlight has a low coefficient of active power. The current consumed by the floodlight has increased by 22 %, and by the lamp – by 13 %. The formulas for determining the maximum value of the length of the calculated section of single-phase group lines were developed, taking into account specific source data. LED light sources tend to feed by electric power by single-phase group lines. The number of lamps connected to single-phase lines is regulated by normative documents. Bearing this in mind as well as the small power of LED sources single-phase group lines are usually performed with conductors of the smallest possible cross section. The limit values of the length of the calculated section that correspond to a predetermined loss of voltage in line with ambient temperature from 15 to 60 °С were determined for them. The calculations demonstrated that for group lines that feed the LEDs, the choice of conductor cross-sections in accordance with permissible voltage loss is not critical. The determinant factor for the choice of the cross-section of the conductors of group electrical networks is the calculation of acceptable heat with respect to temperature of the environment.Исследованы показатели электропотребления световых приборов на основе светодиодов в зависимости от подведенного напряжения. Для светильника и прожектора со светодиодами экспериментально определялись активная и реактивная мощности, ток и коэффициент мощности в функции напряжения, величина которого изменялась в диапазоне 200–245 В. Анализ экспериментальных данных показал, что благодаря применяемым драйверам в указанном диапазоне напряжения потребляемая световыми приборами активная мощность остается практически неизменной. Реактивная мощность светодиодных приборов зависит от подведенного напряжения и носит емкостный характер. В отличие от газоразрядных источников света исследованные светодиодные приборы не потребляют, а генерируют реактивную мощность. С изменением подведенного напряжения от 200 до 245 В генерируемая реактивная мощность увеличивается на 60 % у прожектора и на 50 % – у светильника. При этом светодиодный прожектор имеет низкие значения коэффициента активной мощности. Ток, потребляемый прожектором, возрастает на 22 %, а светильника – на 13 %. Получены формулы для определения предельного значения длины расчетного участка однофазной групповой линии с учетом конкретных исходных данных. Светодиодные источники света, как правило, питаются по однофазным групповым линиям. Количество ламп, подключаемых к однофазным линиям, регламентируется нормативными документами. С учетом этого и небольшой мощности светодиодных источников света однофазные групповые линии обычно выполняются проводниками, имеющими минимально возможное сечение. Для них определены предельные значения длины расчетного участка, соответствующие заданной потере напряжения в линии при температуре окружающей среды от 15 до 60 °С. Расчеты показали, что для групповых линий, питающих светодиодные световые приборы, выбор сечений проводников по допустимой потере напряжения не имеет определяющего значения. Определяющим при выборе сечений жил проводников групповых электрических сетей является расчет по допустимому нагреву с учетом температуры окружающей среды
РЕАЛИЗАЦИЯ ЦИФРОВЫХ ФИЛЬТРОВ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ УСТРОЙСТВАХ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Get PDFThis article presents the implementation of digital filters used in digital relay protection current measuring elements. Mathematical descriptions of the considered digital filters as well as the computer programs for their coefficients calculation are described. It has been shown that in order to reliable estimate the digital filter performance its input signals waveforms must be close to the actual secondary current waveform of the current transformer to which the digital protection with the estimated digital filter is connected. For these purposes in MatLab–Simulink dynamic simulation environment the power system and the current measuring element models were developed. Performed calculations allowed to reveal that the exponentially decaying DC component which in some cases contains in primary fault current drives the current transformer core into saturation even when its nominal parameters are not exceeded. This results in distortion of the current transformer secondary current which in this case contains higher and inter-harmonics. Moreover, such harmonic content is not completely taking into account during coefficients calculation of the considered digital filters what results in signal magnitude estimation inaccuracy. Comparison of the digital filters response to the above-mentioned input signals allowed to find out such digital filter implementations which enable signal magnitude estimation with a minimum error. Ways of filtering quality improvement concerned with the window functions are proposed. Thus, the joint usage of digital filter and Hamming window allows to achieve the zero value of the signal magnitude gain factor in high-frequency range and substantially suppress all spectral components above 100 Hz. The increasing of the signal magnitude settling time in this case can be reduced by choosing the most optimal parameters of the all components of the current measuring element.Рассмотрена реализация цифровых фильтров, используемых в измерительных органах тока микропроцессорных устройств релейной защиты. Приведены математические описания данных фильтров, а также программы для расчета их коэффициентов. Показано, что достоверно оценить функционирование цифровых фильтров можно только при входных воздействиях, приближенных по виду к реальным формам вторичного тока трансформатора тока, к которому подключена защита, использующая оцениваемый фильтр. Для этих целей в среде динамического моделирования MatLab–Simulink воспроизведена структурная модель энергосистемы и измерительного органа тока микропроцессорной (цифровой) защиты. Расчеты позволили установить, что при наличии в первичном сигнале тока экспоненциально затухающей апериодической составляющей магнитопровод трансформатора тока входит в насыщение даже при допустимой кратности первичного тока и номинальной вторичной нагрузке. Следствием этого являются искажение вторичного тока трансформатора тока и появление в нем высших гармоник, а также гармоник, не кратных основной. Сравнение реакций фильтров на указанные воздействия позволило выявить такие реализации фильтров, которые дают возможность определять амплитуду входного сигнала с наименьшими погрешностями. Предложены пути повышения качества фильтрации, связанные с применением оконных функций. Так, совместное использование цифровых фильтров и окна Хэмминга позволяет достичь близкого к нулю значения коэффициента усиления амплитуды сигнала в области высоких частот и практически подавить все спектральные составляющие, начиная с частоты 100 Гц. Происходящее при этом увеличение времени установления амплитуды сигнала может быть уменьшено за счет выбора наиболее оптимальных параметров всех элементов измерительного органа тока микропроцессорной защит
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТЕПЛОПОСТУПЛЕНИЙ ЧЕРЕЗ СВЕТОПРОЗРАЧНЫЕ КОНСТРУКЦИИ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ УМЕНЬШЕНИЮ
Get PDFThe article considers the ways of optimizing the existing calculation procedure for the heat input through infilling the area lights. While maintaining public buildings with large areas of translucent structures during the warm season, it is possible to encounter the premises overheat due to a large volume of incorrectly accounted in the heat balance heat input from the solar irradiation. The calculation procedure presently in use in the Republic of Belarus does not account for diversity of the existing forms of glazing employed in construction and needs revision. The authors adduce and analyze the heat-input calculation principles from solar irradiation through translucent structures applied in designing ventilation and air-conditioning systems in Belarus, FRG and USA, and make comparisons between them. Based on the analysis, they establish the ways of optimizing the existing heat-input calculation procedure. Firstly, on account of small geographical latitude difference it is possible to average the flows of direct and dispersed solar irradiation over the territory of Belarus. Secondly, in calculation it is proposed to discard use of heat fluxes of the solar irradiation that passed through the single glazing and to utilize the fluxes falling onto the surface. Therefore, the paper considers the notion of the solar factor of glazing and offers an expression for determining the radiative heat-input component from the solar irradiance appreciating the heat fluxes falling onto the surface. The authors consider the variants of decreasing amount of heat entering the premises through the area lights: glazing type optimal choice, engineering apertures with certain ratio of dimensions, and the use of out-of-door solar protection. Рассмотрены пути оптимизации существующей методики расчета теплопоступлений через заполнения световых проемов. При эксплуатации общественных зданий с большой площадью светопрозрачных конструкций в теплый период года можно столкнуться с перегревом помещений из-за неверно учтенной в тепловом балансе значительной величины теплопоступлений от солнечной радиации. Используемая в настоящее время в Республике Беларусь методика расчета не учитывает разнообразие существующих видов остекления, применяющихся в строительстве, и нуждается в переработке. Приведены и проанализированы принципы расчета теплопоступлений от солнечной радиации через светопрозрачные конструкции, используемые при проектировании систем вентиляции и кондиционирования воздуха в Беларуси, ФРГ и США, произведено их сравнение. На основании анализа установлены пути оптимизации существующей методики расчета теплопоступлений. Во-первых, для территории Беларуси ввиду небольшой разности географических широт возможно осреднение удельных тепловых потоков прямого и рассеянного солнечного излучения. Во-вторых, при расчете теплопоступлений предлагается отказаться от использования удельных тепловых потоков прошедшей через одинарное остекление солнечной радиации, а использовать тепловые потоки, падающие на поверхность. Ввиду этого рассмотрено понятие солнечного фактора остекления и представлено выражение для определения радиационной составляющей теплопоступлений от солнечного излучения с учетом падающих на поверхность удельных тепловых потоков. Рассмотрены варианты снижения количества теплоты, поступающей в помещение через световые проемы: выбор оптимального вида остекления, проектирование проемов с определенным соотношением размеров и применение наружных солнцезащитных устройств.
АНАЛИЗ РАБОТЫ КОМБИНИРОВАННОГО АКТИВНОГО ФИЛЬТРА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ТИПА С СЕЛЕКТИВНЫМИ ЗВЕНЬЯМИ ДЛЯ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Get PDFThe results of the studies of the combined active filter of a sequential type with a continuous control system for direct current traction substation traction are presented. In the structure under consideration the aperiodic passive LC-filter operates in conjunction with the active one, the operation principle of the latter is being based on the formation of the channel feedback system of automatic voltage regulation of compensation of the variable component of the output voltage of the substation. The structure of a control system of a combined active filter of the series type has been proposed, which specific feature is the use of two parallel running circuits of feedback. The first one generates a signal for compensation of the variable component in a wide range of frequencies. The second one is built with the use of selective links that are configured to low frequency, including the non-canonical harmonic voltage with large amplitude. As a result of analytical studies the expression of the transfer function of the control system of the active filter of the series type with selective link has been obtained. The logarithmic amplitude-frequency characteristics of the combined active filter with and without selective link that had been determined clearly demonstrated the higher efficiency of suppression of the non-canonical harmonics in the second case. In order to confirm the reliability of the analytical results of the control system of the active filter a simulation model in MatLab has been developed. The analysis of the combined active filter of the series type with selective links demonstrated that its use is expedient for quality improvement of the supply the electric rolling stock with direct current energy, also achieving the desired level of electromagnetic compatibility of traction network with systems of railway automatics and communications.Приведены результаты исследований комбинированного активного фильтра последовательного типа с непрерывной системой управления для тяговых подстанций постоянного тока. В рассматриваемой структуре пассивный апериодический LC-фильтр работает совместно с активным, принцип действия которого основан на формировании по каналу обратной связи системы автоматического регулирования напряжения компенсации переменной составляющей выходного напряжения подстанции. Предложена структура системы управления комбинированного активного фильтра последовательного типа, особенностью которой является использование двух параллельно работающих цепей обратной связи. Первая формирует сигнал для компенсации переменной составляющей в широком диапазоне частот. Вторая построена с применением селективных звеньев, которые настроены на низкочастотные, в том числе неканонические, гармоники напряжения с большими амплитудами. В результате аналитических исследований получено выражение передаточной функции системы управления активного фильтра последовательного типа с селективным звеном. Построенные логарифмические амплитудно-частотные характеристики комбинированного активного фильтра без селективного звена и с ним наглядно показали более высокую эффективность подавления неканонических гармоник во втором случае. Для подтверждения достоверности результатов аналитических исследований системы управления активного фильтра разработана его имитационная модель в среде MatLab. Проведенный анализ комбинированного активного фильтра последовательного типа с селективными звеньями показал, что его применение целесообразно на тяговой подстанции для улучшения качества питающей электрический подвижной состав энергии постоянного тока, при этом также достигается необходимый уровень электромагнитной совместимости тяговой сети с системами железнодорожной автоматики и связи
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ВОДООТВЕДЕНИЯ И МЕТОДЫ ЕЕ ОЦЕНКИ
Get PDFThe existing methods for assessing the energy efficiency of technological systems of water supply and water disposal are examined. The main tool of the existing methods is a settlement-and-analytical method, and, in accordance with the mentioned one, the determining of general and specific electric power consumption is based on actual consumption evaluation, evaluation of pressure and efficiency of the pump unit. However, in practical terms a lot of factors influence on those characteristics therefore affecting the resulting magnitude of energy efficiency and leading to errors in the calculation. These factors include the technical condition of the equipment and piping systems, alterations in the modes of operation of pumping units over time, a significant impact of the ambient temperature on the power consumption, amount of precipitation and the chemical composition of the effluent. As an object of management water supply and water disposal systems are considered as a totality; therefore the assessment of the energy efficiency of pipeline enterprises ought to be based on a systematic approach, whereas the existing methods are mainly based on an analysis of operating modes of individual electrical equipment, not on the whole technological system. The article describes the management system of energy efficiency of pipeline water supply and water disposal systems. The management system is based on information base of statistic data of power, hydraulic and industrial indexes of wastewater management. The original basic mathematical models of common costs and unit costs of electrical power in the water supply and water disposal systems, which are the basis for the solution of the problems of forecasting and the current state assessment of energy efficiency of enterprises, the selection of priority areas of energy efficiency and finding the ways to save energy resources, are presented.Рассмотрены существующие методы оценки энергетической эффективности технологических систем водоснабжения и водоотведения. Основной инструмент существующих методик – расчетно-аналитический метод, в соответствии с которым определение общих и удельных расходов электрической энергии базируется на оценке фактического расхода, напора и коэффициента полезного действия насосного агрегата. Однако в практических условиях на эти характеристики воздействует множество факторов, которые оказывают влияние на результирующее значение энергетической эффективности и приводят к погрешностям в расчетах. К таким факторам относятся техническое состояние оборудования и трубопроводных сетей, изменение режимов работы насосных агрегатов с течением времени, заметное влияние на электропотребление температуры окружающей среды, объема атмосферных осадков и химического состава стоков. Как объект управления системы водоснабжения и водоотведения обладают свойством целостности, в связи с чем оценка показателей энергоэффективности трубопроводных предприятий должна базироваться на системном подходе, тогда как существующие методы основаны главным образом на анализе режимов работы единичного электрооборудования, а не всей технологической системы. Приведена система управления энергетической эффективностью трубопроводных систем водоснабжения и водоотведения, которая основывается на информационной базе статистических данных энергетических, гидравлических и производственных показателей водоканализационного хозяйства. Представлены разработанные базовые математические модели общих и удельных расходов электрической энергии в системах водоснабжения и водоотведения, которые являются основой для решения задач прогнозирования и оценки текущего состояния энергетической эффективности работы предприятий, выбора приоритетных направлений энергосбережения и поиска резервов экономии топливно-энергетических ресурсов
О ПОВЫШЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ БЕЛАРУСИ
Get PDFEnergy security is provided by the minimum required ratio of domestic and imported energy resources. Therefore, in the energy sector energy efficiency should be increased through the use of its own energy resources. Over the last hundred years of development of geological science a preferential distribution of oil and gas fields to areas (blocks) of geological faults, many of which reach the surface of the foundation of our planet, has been determined. The complex process of oil and gas formation is predetermined by geological, geochemical, hydrogeological and other factors. The concepts of organic and inorganic origin of oil and gas are also relevant in the context under consideration. The formation of sufficient oil and gas fields is possible in the presence of highly porous and fractured rocks (for oil) or so-called gas traps. Promising for the discovery of sufficient oil and gas fields are the central and southern areas of the Pripyat trough and the areas on the borders Mikashevichsi-Zhitkovichi ledge. The geological conditions of the areas in the Southern part of the Podlaska-Brest and the North-Eastern part of the Orsha troughs require most thorough investigations. In the area of the Belarusian anteclise, especially near the Baltic syneclise, at great depths in porous rocks the presence of oil and gas deposits of inorganic origin is possible. The use of plasma-pulse impact (that is a very effective one) on the oil and gas underground reservoirs requires a study of the feasibility of their use in new and existing waste deposits. In the exploration of minerals such “exotic” methods, as the assessment of the discharge of helium, radon, radioactive analysis, etc. should also be applied. It is necessary to detect a possible fault zones and prospective search of hydrocarbon energy resources. To ensure energy security of Belarus, the evaluation of the possibility of using associated gas to supply with it a significant part of the country should be fulfilled. The reputed natural deposits of hydrocarbons in the near future will allow us to achieve energy security of the Republic of Belarus in the near future.Энергетическая безопасность государства обеспечивается минимально необходимым соотношением собственных и импортируемых энергоресурсов. Поэтому в энергетической отрасли следует увеличить энергосбережение с помощью использования собственных энергоресурсов. За последние сто лет развития геологической науки установлена преимущественная приуроченность нефтегазовых месторождений к зонам (блокам) геологических разломов, многие из которых достигают поверхности фундамента нашей планеты. Сложный процесс нефтегазообразования определяется геологическими, геохимическими, гидрогеологическими и другими факторами. При этом существуют концепции органического и неорганического происхождения нефти и газа. Образование существенных нефтегазовых месторождений возможно при наличии высокопористых и трещиноватых пород (нефть) или так называемых газовых ловушек. Перспективными для открытия существенных нефтегазовых месторождений являются центральные и южные районы Припятского прогиба и районы на границах Микашевичско-Житковичского выступа. Требуют внимательного изучения геологические условия районов в южной части Подлясско-Брестской и северо-восточной части Оршанской впадин. В области Белорусской антеклизы, особенно вблизи Балтийской синеклизы, на больших глубинах в пористых породах возможно наличие нефтегазовых месторождений неорганического происхождения. Применение весьма эффективного плазменноимпульсного воздействия на нефтегазовые подземные коллекторы требует изучения целесообразности их использования на новых и ранее отработанных месторождениях. При разведке полезных ископаемых следует также применять такие «экзотические» методы, как оценка выделений гелия, радоновый радиоактивный анализ и др. Это нужно для обнаружения возможных разломных зон и перспективного поиска углеводородных энергоресурсов. Чтобы обеспечить энергетическую безопасность Беларуси, следует оценить возможность использования попутных газов для газоснабжения значительной части страны. Известные природные запасы углеводородов уже в ближайшем будущем позволят добиться энергетической безопасности республики