ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ

АКТУАЛЬНОСТЬ данного исследования заключается в использовании искусственной нейронной сети для прогнозирования объема воды в водохранилище Кока (гидроэлектростанция Кока в Эфиопии). Как известно, гидроэнергетика, являясь возобновляемой энергией, относится к числу технологий, которые производят электроэнергию с наименьшим воздействием на глобальное изменение климата. За это время Эфиопия получала около 87% (4674 МВт) электроэнергии от гидроэнергетики. Это одна из стран, затронутых проблемами климатических явлений, таких как наводнения, засухи и ураганы, которые влияют на потенциал гидроэнергетики.

ЦЕЛЬ. Для поддержания безопасной эксплуатации, хорошей эффективности производства, лучшего управления водными ресурсами, эффективного принятия решений, предотвращения аварий и обеспечения раннего предупреждения и ограничений на производство электроэнергии необходимо прогнозирование объема воды. Что, в свою очередь, является нелинейной задачей, и для этой цели подходит нейронная сеть типа мультилинейного персептрона (MLP).

МЕТОДЫ. В этом исследовании были определены различные модели с различным выбранным количеством узлов и слоев, поскольку не существует конкретного правила для определения архитектуры искусственной нейронной сети. Статистический анализ (среднеквадратичная ошибка (MSE) и R- квадрат (R2)) использовался для проверки достоверности модели путем сравнения фактических значений притока воды с прогнозируемыми значениями.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Было проведено предсказание притока с использованием метода ANN, основанного на многослойном персептроне (MLP). Производительность каждой модели была оценена с использованием среднеквадратичной ошибки (MSE) и коэффициента эффективности (R2), которые являются одними из наиболее часто используемых статистических методов в гидрологическом моделировании.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Полученные результаты показывают, что модели успешно предсказали паводковый сток над водохранилищем.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в разработке алгоритма управления преобразователем постоянного напряжения, обеспечивающего качественный переходной процесс при широком изменении входных параметров объекта управления, влияющих на его нелинейные свойства. ЦЕЛЬ. Рассмотреть методы разработки непрерывных и дискретных систем управления повышающим преобразователем постоянного напряжения и получить аналитическую зависимость учета нелинейных свойств объекта управления, влияющих на качество регулирования выходного напряжения стабилизатора напряжения.

МЕТОДЫ. В качестве метода расчёта коэффициентов системы управления преобразователем постоянного напряжения был выбран метод разделения движения, причем контур тока настраивается на технический оптимум, а контур напряжения на симметричный оптимум. Сравнение полученных аналитических решений математических моделей и имитационных моделей производилось в программной среде SimInTech.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты моделирования показывают, что аналитическое решение математической модели системы стабилизации напряжения имеет меньшее время переходного процесса, чем результаты имитационного моделирования. Это объясняется тем, что в математической модели, по которой синтезировался непрерывный алгоритм управления, не учитывается наличие силового входного фильтра, а также степень предзаряда силовых конденсаторов. Из-за чего время переходного процесса в имитационных моделях протекает медленнее, примерно в 4 раза, чем в математической модели.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. При сравнении алгоритмов управления между собой видно, что алгоритм, полученный путем переоборудования непрерывного алгоритма методом Тустена имеет наименьшее время переходного процесса, чем остальные разработанные алгоритмы. Непрерывный алгоритм и алгоритм, полученный методом обратного преобразования Эйлера, имеют близкое к друг другу быстродействие, а самым медленным является алгоритм, полученный прямым преобразованием Эйлера.

АКТУАЛЬНОСТЬ работы заключается в исследовании новых пористых материалов для применения в компактных высокоэффективных теплообменных устройствах.

ЦЕЛЬ. Изучить гидро-аэродинамические свойства потоков, проходящих через пористые вставки на основе топологий трижды периодических минимальных поверхностей (ТПМП). Разработать методику исследования пористых материалов с упорядоченной пространственной структурой. Определить потенциально пригодные для применения в теплообменном оборудовании пористые материалы на основе ТПМП.

МЕТОДЫ. При решении поставленных задач были использованы численные (CFD) и экспериментальные методы. Для численного моделирования использовалось программное обеспечение Ansys Fluent 2019 R3. Опытные образцы для натурного эксперимента, проводимого на лабораторной установке ВЕНТ-08-7ЛР-01, были изготовлены при помощи аддитивных технологий SLA. Пористость образцов вирировалась от 0,73 до 0,89. Эксперимент проводился при скорости на входе в трубку от 0.3 до 4,5 м/с. РЕЗУЛЬТАТЫ. По результатам исследования получены новые эмпирические зависимости потерь давления от скорости потока для вставок на основе поверхностей: Primitive (P), Fischer Koch S (FKS), Neovius (N), Schoen’s I-WP (IWP). Воздушный поток при прохождении через структуру N демонстрировал наибольшие потери давления, в то время как через структуру P потери при той же скорости были меньше в 8 раз. В пористых вставках выявлены застойные области, которые могут оказывать отрицательное воздействие на теплопередачу. Определены изменения локальной скорости потока в пористых вставках, коррелирующие с просветностью вставки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты исследования могут быть использованы для проектирования систем охлаждения с оребрением на основе ТПМП. Исходя из проведенного анализа распределения векторного поля скоростей и потерь давления, структуры FKS и IWP могут потенциально быть использованы в теплообменном оборудовании.

ЦЕЛЬ. Статья посвящена актуальной для отечественного централизованного теплоснабжения проблеме. Рассмотрена широко распространенная ситуация, когда к открытой системе теплоснабжения от ТЭЦ переключаются потребители от систем теплоснабжения с закрытой схемой подключения установок горячего водоснабжения.

МЕТОДЫ. Выполнено исследование режимов работы действующих систем теплоснабжения. Сбор данных осуществлялся при помощи онлайн-системы контроля и коммерческого учета энергоресурсов. Предложена методология расчета сравниваемых режимных параметров.

РЕЗУЛЬТАТЫ. На примере действующей системы теплоснабжения показано, что эффект от мероприятия по переключению абонентов неэкономичных котельных на теплоисточники с комбинированной выработкой тепловой и электрической энергией нивелируется законодательными ограничениями по развитию открытых систем теплоснабжения, а также нормативным методом определения потребления теплоты в системах горячего водоснабжения. Выбраны основные технико-экономические показатели для сравнительного анализа работы централизованной системы теплоснабжения в условиях полного переключения установок горячего водоснабжения по открытой схеме и при наличии некоторого количества установок горячего водоснабжения с закрытой схемой подключения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Определен период неэффективной работы централизованной системы теплоснабжения и рассчитан размер годового экономического ущерба, что позволило доказать необходимость приведения всех схем подключения установок горячего водоснабжения в одной системе теплоснабжения к единому типу.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования заключается в рассмотрении и корректировке результатов расчетов тока однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ, получаемых с использованием существующих физических, компьютерных и математических методов, которые дают разные результаты.

ЦЕЛЬ. Разработка корректировочных коэффициентов для разных методов расчета тока однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В ходе расчетов тока однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ с использованием разных методов были заданы общие исходные условия: питание осуществлялось от трансформатора ТМ-250 и с использованием провода А-35.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Выявлено, что погрешность между результатами, полученными с использованием разных методов, достигает 35,9%. В работе были предложены корректировочные коэффициенты со значениями от 0,93 до 1,47 относительных единиц с целью повышения достоверности расчетов. Данные коэффициенты позволили повысить достоверность рассмотренных методов определения тока однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ в 2,9-6,1 раза по сравнению с исходными значениями.

АКТУАЛЬНОСТЬ. Современное техническое состояние электрических сетей на данный момент времени является в целом неудовлетворительным со средним уровнем физического износа около 60-70 %, поэтому разработка принципиально новых методов оценки их технического состояния на данный момент является актуальной задачей. Анализируемые в статье методики оценки технического состояния электрических сетей базируются в большей степени на субъективном и недостаточно точном методе экспертных оценок, который фактически не учитывает данные его технической диагностики, а также статистику дефектов и отказов.

ЦЕЛЬ. Разработать методику оценки технического состояния электрических сетей, которая бы базировалась на вероятностных моделях, характеризующих физические процессы, происходящие в электрических сетях, а также данных их технической диагностики, статистики дефектов и отказов.

МЕТОДЫ. Для оценки технического состояния электрических сетей использовался вероятностный метод оценки. При этом методика предполагает последовательное определение вероятностей проявления выделенных групп аварийных режимов, вероятность выхода из строя элемента сети в целом, а также вероятности выхода из строя объекта и группы объектов электросетевого хозяйства.

РЕЗУЛЬТАТЫ. По результатам исследований получены вероятностные модели выхода из строя электрических сетей, которые, в отличии от рассмотренных в статье методик оценки, базируются на данных технической диагностики и осмотров электрооборудования. Приведен пример реализации разработанной методики на реальных объектах электрических сетей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Разработанная методика позволяет более обоснованно производить расстановку приоритетов технических воздействий на электросетевое оборудование, что позволит заменять или производить ремонты того оборудования, которое реально исчерпало свой физический ресурс, что снизит частоту возникновения аварийных режимов и уменьшит ущербы от перерыва электроснабжения.

АКТУАЛЬНОСТЬ исследования определяется тем, что на сегодняшний день отсутствует методика оценки состояния изоляторов и их гирлянд по характеристикам частичных разрядов (ЧР). В настоящее время в эксплуатации находится большое количество опорных и проходных фарфоровых изоляторов. ЦЕЛЬ. Распознавание ЧР в твердой изоляции, исследование характеристик ЧР в предпробойной ситуации, распознавание дефектных изоляторов по характеристикам ЧР. МЕТОДЫ. При решении поставленной задачи осуществлялись регистрация и сравнительный анализ характеристик ЧР для дефектного и работоспособного фарфорового изолятора. Для исследования характеристик различных типов ЧР, в том числе в предпробойной ситуации применялась система образцовых ЧР поверхность-игла. РЕЗУЛЬТАТЫ. В статье сопоставлены характеристики ЧР, полученные стандартным прибором R-400 производства «Димрус» с применением стандартного датчика. Разработана методика распознавания развития предпробойной ситуации разрядного промежутка поверхность- игла и фарфорового изолятора. Разработана методика распознавания дефектного фарфорового изолятора по амплитудно-фазовым диаграммам (АФД) ЧР, разработан метод оценки пробивного напряжения фарфоровых изоляторов по характеристикам частичных разрядов. ВЫВОДЫ. В момент перехода в предпробойную стадию, обнаружены ЧР для которых характерно резкое нарастание встречного движения зарядов. Эти разряды приводили к увеличению тока утечки и регистрировались в фарфоровых изоляторах с применением прибора «Димрус» со стандартным набором датчиков. На основе анализа характеристик этих разрядов был сделан вывод относительно пробивного напряжения изоляторов.

АКТУАЛЬНОСТЬ данного исследования заключается в решении проблемы надёжного функционирования элементов систем энергетики и обеспечение их эффективной эксплуатации при ведении открытых горных работ. В работе представлен методический подход, который позволяет оценить уровень надёжности низковольтных асинхронных электродвигателей в условиях угольного разреза со сложными горно-геологическими и климатическими условиями добычи.

ЦЕЛЬ работы состоит в количественной оценке эксплуатационных факторов, воздействующих на срок службы асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором. Сосредоточено внимание, как разные по физической основе воздействующие факторы, среди которых выделены электрические параметры – коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициенты гармонических составляющих напряжения и параметры окружающей среды – температура, влажность воздуха и запылённость, влияют на динамику изменения срока службы асинхронного электродвигателя. В качестве объекта исследования рассмотрены асинхронные электродвигатели, применяемые на одном из предприятий компании АО «СУЭК» Забайкальского края.

МЕТОДЫ. Основным инструментом, для реализации задач исследования, использовано компьютерное моделирование на основе программного комплекса Matlab. РЕЗУЛЬТАТЫ. Исследования выполнены на асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором с Рн = 3 кВт, номинальной частотой вращения 1500 об/мин. Моделирование режима работы, исследуемого электродвигателя, выполнено путём изменения параметров эксперимента: величины суммарного коэффициента гармонических составляющих напряжения (KU) – от 4 до 12% с диапазоном в 2%; величины коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности (K2U) – от 0 до 4% с диапазоном в 1%; величины температуры окружающей среды (∆Tокр ) – от -30°С до + 30°С с диапазоном в 10°С; величины влажности воздуха (Vc) – 20% и 60%; величины коэффициента теплопроводности пыли (Kт) – 0,12 и 0,28. Основываясь на полученные результаты исследования, построены диаграммы, наглядно иллюстрирующие динамику изменения срока службы асинхронного электродвигателя в зависимости от совокупности воздействующих факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Тенденции решения вопросов надёжного функционирования угледобывающего предприятия с наличием асинхронных электродвигателей и обеспечение их эффективной эксплуатации являются наиболее приоритетными, главным образом, ориентированными на поддержание стабильности технологических процессов и сохранения объёмов добычи угледобывающего предприятия. Оценена устойчивость электродвигателя к определённым воздействующим факторам и установлены их критические значения. Сформулированы рекомендации по использованию асинхронных электродвигателей с учётом условий их эксплуатации.