Научный архив: статьи

В статье рассмотрена проблема энергоэффективности в цепочке от производства удобрений до их логистики, применения, производства и утилизации отходов на основании накопленного за последние годы огромного массива данных о выбросах парниковых газов (ПГ), в первую очередь CO2 и метана. Показано, что выбросы углекислого газа происходят, прежде всего, при сжигании топлива, а также при использовании метана и CO2 в качестве прекурсоров для азотных удобрений. При этом выбросы ПГ можно рассматривать как меру энергоэффективности при оценке жизненного цикла минеральных удобрений. Соответствующие примеры приведены в тексте статьи.

Сегодня эффективная промышленная добыча полезных ископаемых в Российской Федерации напрямую зависит от надежной работы электроприводов горных машин и их вспомогательного оборудования. Ввиду непрекращающегося роста спроса на уголь и ценные металлы, жестких экологических требований для их получения ставятся задачи рационального потребления электроэнергии, повышения производительности добычи полезных ископаемых, анализа и разработки новых технико-технологических методик исполнения электроприводов горных машин.

Организация потребления тепловой энергии в жилых зданиях довольно затратна, поэтому тема рационального использования тепловой энергии и энергосбережения не теряет актуальности для всех регионов страны. На примере изучения динамики теплопотребления в энергоэффективных многоэтажных домах городов Томска и Будённовска показана необходимость скорейшего внедрения энергосберегающих мероприятий. В связи с возрастанием потребностей и ураганным ростом цен на тепловую энергию в сфере жилищно-коммунального хозяйства требуется усиление активной деятельности в области автоматического регулирования теплоснабжения, поскольку оно даёт наибольшую экономию энергии по сравнению с теплозащитой.

Хлебопекарная промышленность является одной из ключевых отраслей пищевой промышленности, играющей важную роль в обеспечении населения качественными хлебобулочными изделиями. Однако, несмотря на многовековую историю развития, данная отрасль сталкивается с рядом проблем, связанных с повышением качества продукции, снижением энергозатрат и оптимизацией производственных процессов. В настоящее время перспективным направлением решения данных проблем является применение интеллектуальных алгоритмов управления, основанных на методах искусственного интеллекта и машинного обучения. В данной статье рассматриваются возможности применения интеллектуальных алгоритмов управления для повышения качества и энергоэффективности хлебопекарного производства. Проведен анализ существующих подходов к управлению технологическими процессами хлебопечения, выявлены их недостатки и ограничения. Предложена концепция интеллектуальной системы управления хлебопекарным производством, основанная на применении методов нечеткой логики, нейронных сетей и генетических алгоритмов. Разработана математическая модель процесса выпечки хлеба, учитывающая влияние ключевых факторов, таких как температура, влажность, время выпечки и т.д. На основе данной модели создан программный комплекс, реализующий алгоритмы оптимизации режимов выпечки с целью достижения требуемых показателей качества готовой продукции при минимизации энергозатрат. Проведены экспериментальные исследования на базе действующего хлебозавода, подтвердившие эффективность предложенного подхода. Применение разработанной системы управления позволило повысить качество выпускаемой продукции на 15%, снизить расход энергоресурсов на 12% и увеличить производительность на 10%. Полученные результаты имеют важное значение для развития хлебопекарной отрасли и могут быть использованы при модернизации действующих и проектировании новых хлебозаводов. Дальнейшие исследования будут направлены на расширение функциональных возможностей разработанной системы, в частности, на реализацию адаптивных алгоритмов управления, учитывающих изменение характеристик сырья и условий внешней среды в реальном времени.

Цифровые двойники представляют собой перспективный инструмент для оптимизации производственных процессов, в том числе в хлебопекарной промышленности. Целью данного исследования является разработка и апробация методики создания цифровых двойников хлебопекарных линий для повышения эффективности их функционирования. В работе использован комплекс методов математического моделирования, компьютерного симулирования и машинного обучения. На основе детального анализа технологических процессов и оборудования хлебозавода «ТОНОЯН» построены динамические модели ключевых производственных участков. Проведена серия экспериментов по оптимизации параметров работы жиловочного и тестоприготовительного отделений. Внедрение цифровых двойников на предприятии позволило: 1) снизить расход муки на 2,5% при сохранении качества готовой продукции; 2) повысить производительность линий на 5,7% за счет минимизации простоев; 3) сократить удельное энергопотребление на 4,1%. Предложенный подход может быть масштабирован на хлебопекарные производства различного типа. Для достижения максимального эффекта требуется адаптация моделей к специфике конкретных предприятий и активное вовлечение персонала в процесс цифровой трансформации.

В статье представлены инновационные методы адаптивного скользящего режима управления вентильными двигателями, нацеленные на минимизацию энергопотребления и повышение производительности в хлебопекарной индустрии. В основе предложенных решений лежит динамическая корректировка параметров управления в зависимости от условий нагрузки и термодинамического состояния установок. Применение методов верифицировалось на репрезентативной выборке промышленного хлебопекарного оборудования (n=120) с фиксацией энергопотребления и ключевых показателей эффективности. Результаты демонстрируют снижение удельного расхода электроэнергии на 14,7% (p<0,01) при сохранении заданной производительности. Интегральный коэффициент эффективности использования установленной мощности повысился на 11,2% (р<0,05). Предложенные решения открывают перспективы масштабной оптимизации энергоэффективности в хлебопечении за счет интеллектуализации систем управления core-оборудованием. Дальнейшие исследования должны быть направлены на комплексное моделирование термодинамических процессов в печах с адаптивно- управляемыми вентильными двигателями.

В статье рассматриваются теоретические основы теории энергоэффективного генерирования высоконаправленных механических колебаний, основанной на преобразовании силы инерции. Проведен кинематический и динамический анализ сформулированного в работе основного принципа генерирования периодической силы, сосредоточенной преимущественно в одном направлении. В качестве примера приложения предложенного принципа в работе приведена конструкция устройства, порождающего высоконаправленную силу инерции. Проведен подробный статический и динамический анализ устройства и предложены перспективы его практического приложения.

В представленной работе на основании данных температурного мониторинга состояния ледопородного ограждения (ЛПО) скипового ствола строящегося калийного рудника параметризована теплофизическая модель замораживаемого массива пород. Она использована для оценки энергоэффективности работы системы замораживания. Показано, что в условиях достаточно большого интервала замораживания пород для верхних слоев наблюдаются существенные превышения фактической толщины ЛПО над требуемой толщиной, а также имеется высокая доля неэффективно используемой тепловой энергии, затраченной на замораживание пород.

Представлены теоретические основы построения алгоритма однопедального управления движением электробуса и результаты виртуального исследования, подтверждающего его энергоэффективность. Методом имитационного математического моделирования исследованы закономерности определения уставок крутящего момента тягового электропривода с помощью только педали хода. Для этого формируются уставки запрашиваемого момента электродвигателя с учетом скорости движения, а также других условий и характеристик транспортного средства. Реализация такого закона позволяет водителю снизить энергопотребление за счет управления машиной, позволяющего двигаться по инерции (накатом) и максимально использовать рекуперативное торможение с минимальным задействованием рабочей тормозной системы. Исследование выполнено в программном комплексе Matlab Simulink. Предложенный закон тягового и рекуперативного крутящего момента тягового электропривода, режима выбега для разработки системы управления тягового привода может быть использован для повышения энергоэффективности электротранспорта.

Экономика России характеризуется значительными масштабами производства и потребления тепловой энергии, доля которых составляет 37% от общемирового потребления, что отражается на состоянии экономики страны. Повышение энергетической эффективности индивидуального и централизованного теплоснабжения в России является важнейшей задачей современного столетия, обеспечивающей стабильное развитие и конкурентоспособность всей национальной экономики, что подчеркивает высокую актуальность представленного научного исследования. Целью работы является исследование возможностей систем теплоснабжения в регионах России с оценкой резервов повышения экономической эффективности на основе применения механизмов гибридного объединенного теплоснабжения. Проводится эмпирическое исследование тарифных параметров на поставку газа и электроэнергии в Российской Федерации и странах мира, анализ параметров структуры выработки электроэнергии из ископаемых топлив, структурные особенности некоторых экономических показателей энергопотребления в федеральных округах Российской Федерации, в контексте развития экономики страны. Представлены объемы потребления природного газа регионами России, количество и структура источников теплоснабжения в регионах России по мощности, разработанные авторская диаграмма показателей ВРП и общего электропотребления в регионах, карта электроемкости ВРП регионов России, величина резервируемой мощности в электрических сетях ЕНЭС в регионах, объема свободной для технологического присоединения потребителей трансформаторной мощности в СФО, ДВФО и УрФО. В результате исследования делается вывод, что одним из ключевых направлений повышения уровня экономической и энергетической эффективности и экологичности теплоснабжения в отдельных территориях России является использование комбинированных систем централизованного теплоснабжения, основанных на одновременном использовании источников традиционной выработки тепловой энергии, работающих на углеводородном сырье. Возможности электроэнергетического комплекса России позволяют обеспечить теплоснабжение территорий России, в первую очередь характеризующихся низкой степенью газификации, высокой долей потребления дорогостоящего и менее экологичного топлива, а также имеющих низкую степень экономической эффективности потребления тепловой энергии.

В этой статье мы расскажем об основных способах повышения энергоэффективности в новом строительстве. Представлены варианты решения проблемы снижения энергопотребления новых объектов при разумном использовании. Предложены методы решения проблемы внедрения энергоэффективных технологий при строительстве домов

В статье рассматриваются результаты экспериментальной оценки производительности и энерго-эффективности многоядерных процессоров MALT в задачах обработки изображений на примере фильтрации изображения с помощью оператора Собеля. Измерения осуществлялись с использованием низкоуровневого эмулятора MALTemu, прототипа процессора в ПЛИС и экспериментальной СБИС модели MALT-Cv2 Rev1. Полученные результаты сравниваются с аналогичными результатами для процессоров общего назначения (последовательная реализация) и графических процессоров с поддержкой технологии CUDA.