Целью исследования является изучение влияния температуры полиамидной детали и содержания гексана в технологической жидкости, пропитывающей поверхностный слой этой детали при маслонаполнении, на скорость ее абразивного изнашивания. В исследовании применен метод испытаний на абразивный износ, описанный в ГОСТ 11012–2017 «Пластмассы. Метод испытаний на абразивный износ». Для эксперимента использовано оборудование, работающее по схеме истирания «плоскость–диск» при высоких скоростях вращения диска (610 об/мин). Объектом исследований служили изготовленные из полиамида марки ПА6 образцы размерами Ø10х10 мм. В качестве абразивного материала была выбрана шкурка 6 марки CK19XW по ГОСТ 344–79. В результате экспериментальных исследований была определена скорость абразивного изнашивания полимерного образца из полиамида марки ПА6, находящаяся в интервале от 0,016 до 0,029 мм/мин. Также были получены зависимости глубины абразивного изнашивания (до 2 мм) от времени износа для ненаполненных и маслонаполненных образцов при различных режимах и условиях обработки. Результаты эксперимента подтвердили влияние температуры полиамидного образца и содержания гексана в технологической жидкости пониженной вязкости при маслонаполнении на скорость абразивного изнашивания полиамидных образцов. Так, при температуре образца 75°С и содержании гексана в технологической жидкости 40% при маслонаполнении достигнуто максимальное повышение износостойкости полиамидных образцов – на 54,5%. Полученные результаты исследования необходимы для разработки технологического обеспечения процесса маслонаполнения на заданную глубину поверхностного слоя полиамидных деталей, применяемых в узлах трения, которые эксплуатируются в условии абразивного изнашивания под высокой нагрузкой.

Цель работы – провести исследование, сравнительный анализ и оценку прочностных характеристик термопластичных изделий, изготовленных с использованием технологии 3D-печати методом Fused Deposition Modelling (моделирование методом послойного наплавления). Экспериментальные исследования проводились на образцах, изготовленных из различных термопластичных материалов, в частности PLA+ (Polylactic Acid), TPU E95A (Thermoplastic Polyurethane) и TPU 60D CFF (Thermoplastic Polyurethane with Carbon Fiber Fill). Испытания 15 образцов осуществлялись на электромеханической универсальной испытательной машине WDW-100E (Китай). Рассматривались механические свойства, такие как прочность, пластичность и упругость при растяжении неметаллических термопластичных материалов. Выявлено, что образцы, изготовленные из различных термопластичных материалов, показывают разнообразие механических свойств (прочность, пластичность и упругость) при растяжении и поведении при максимальной нагрузке до 1,39 кН. Это позволило предложить рекомендации по настройке параметров печати для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик деталей, изготовляемых из рассматриваемых типов пластика, и использованию изучаемых материалов в машиностроении, автомобилестроении, медицине и др. По результатам проведенных исследований сформирована сравнительная таблица образцов. Показано, что важным параметром, дополняющим выбор структуры заполнения изделия, является ориентация модели при печати. Слои, уложенные в плоскости печатного стола, обеспечивают прочность при разрыве до 60 МПа, тогда как в перпендикулярном положении этот показатель снижается в несколько раз. Ориентация детали на платформе должна выбираться с учетом направления предполагаемых эксплуатационных нагрузок. Результаты работы будут полезны для таких отраслей, как машиностроение, автомобилестроение и судостроение, где изделия подвергаются высоким механическим нагрузкам. Полученные данные помогут улучшить долговечность и надежность изделий, а также повысить эффективность и экономическую обоснованность производства.

Цель – разработка проекта гибридного гусеничного мобильного робота для замены человека в условиях повышенного риска: при воздействии химических веществ, на объектах хранения газа, в зонах с высокой температурой, а также в огнеопасных и взрывоопасных средах. Объектом исследования является конструкция мобильного робота с комбинированным движителем. Проектирование и моделирование выполнялись в среде Solidworks. В ходе работы проводились расчеты компоновки, устойчивости при преодолении препятствий, подвижности и подъема по склонам, а также подбор сенсорного и вспомогательного оборудования. В результате проведенных работ получена модель робота RoSafe, разработанная в рамках министерского проекта DTAV.04/25-NN. Робот имеет гибридную конструкцию ходовой части, включающую две основные гусеницы и четыре вспомогательные гусеничные ноги. Получены полные 3D- и 2D-проекты с габаритными размерами 1311×649,2×350,3 мм и расчетной массой 130 кг, а также составлена таблица технических характеристик. Показано, что разработанная модель оснащена газовыми датчиками (O₂, CO, CO₂, CH₄, H₂S), температурными датчиками и датчиками дыма, камерами наблюдения, системой построения карт местности, двухсторонней связью с центром управления и манипуляторными механизмами. Отмечено, что особое внимание при проектировании уделено способности преодолевать препятствия, устойчивости при движении по наклонным поверхностям, компактности и удобству эксплуатации, что обеспечивает высокую прикладную эффективность устройства. Выполненная работа представляет собой начальный этап исследований, результаты которого являются основой для последующего запуска опытного производства и проведения испытаний с целью практической реализации модели робота RoSafe.

Цель – формирование закона и представление методики расчета параметров арктангенциального частотного пуска синхронной машины с маховичным накопителем энергии. Объектом исследования является электротехнический комплекс с маховичным накопителем энергии в составе трансформаторной подстанции непромышленных потребителей. Данный комплекс состоит из маховичного накопителя, синхронной машины, преобразователя частоты и системы управления. Анализ протекающих при пуске процессов выполнен в относительных единицах в dq-координатах. Для описания начального этапа пуска изменение частоты и напряжения представлены линейной, изменение электромагнитного момента синусоидальной, а изменение угла нагрузки квадратичной зависимостью от времени. Для проверки результатов проведено имитационное моделирование в среде SimInTech на основании системы дифференциальных уравнений Парка–Горева для синхронной машины. Представлено краткое описание и предложена методика расчета параметров закона частотного пуска c изменением частоты по арктангенциальной зависимости для синхронной машины с маховичным накопителем энергии. Эту зависимость можно характеризировать параметром σ, определяющим максимум ускорения, и продолжительностью пуска Tп. Показано, что ускорение ротора и потребляемый ток достигают наибольших значений к середине продолжительности пускового режима. Сравнение результатов расчета параметров частотного пуска для синхронной машины с маховичным накопителем и имитационного моделирования показало наибольшее отклонение параметров до 13%. Предложенный закон управления частотного пуска и методика расчета его параметров для синхронной машины с маховичным накопителем энергии позволяют обеспечить регулируемый пуск с заданным пиковым значением пускового тока и расчетной продолжительностью пуска. Результаты работы могут способствовать стандартизации и распространению маховичных накопителей энергии на действующих и вновь вводимых объектах.

Цель – обоснование эффективности использования солнечных электростанций в системах резервного электроснабжения нефтегазодобывающих комплексов, расположенных в удаленных и труднодоступных регионах. Объект исследований расположен вдоль участка строящегося газопровода-подключения к магистральному газопроводу «Сила Сибири» в Казачинско-Ленском районе Иркутской области. В работе использовали метод комплексной оценки возможности электроснабжения объектов магистральных газопроводов и структурирование профиля нагрузки кранового узла по категориям надежности электроприемников. Для оценки солнечного потенциала в заданном регионе использовался метод вычисления инсоляции исходя из геолокационных и погодных условий, отличающийся комплексным учетом условий функционирования солнечной электростанции. Проведенный анализ требований потребителей к качеству электроэнергии позволил провести структурирование профиля нагрузки кранового узла газопровода, заключающееся в определении установленных мощностей по категориям электроприемников. Показано, что особая группа потребителей имеет установленную мощность 5,3 кВт; потребители I категории – 0,01–50 кВт; потребители II категории – 25–320 кВт; потребители III категории – 0,3–58,4 кВт. Установлено, что возможность применения автономных источников питания имеется у 99,2% вдольтрассовых потребителей, как в качестве основных, так и резервных. При этом для 55% таких потребителей допускается использование автономного источника в качестве единственного. Предложен вариант выбора фотоэлектрических модулей для солнечной электростанции на базе монокристаллических фотоэлектрических элементов, обеспечивающих максимальную производительность в условиях ограниченной солнечной радиации. Выявлено, что с марта по сентябрь выработка электроэнергии солнечными панелями сопоставима или превосходит энергопотребление кранового узла, тогда как в ноябре-январе потребление электричества превышает выработку. Таким образом, установлено, что солнечная инсоляция в рассматриваемом районе допускает эффективно использовать фотоэлектрические панели в комбинации с накопителями энергии в системах резервного и основного электроснабжения объектов магистральных газопроводов в условиях удаленной инфраструктуры и ограниченного доступа к централизованным сетям.

Цель – провести анализ потребления электроэнергии и стратегии интеграции солнечной фотоэлектрической системы в электрическую сеть с целью повышения ее эффективности и уровня электрификации сельских регионов в Нигере. Анализ потребления электроэнергии в Нигере с 2010 по 2022 год осуществляли с помощью программы «Система энергетической информации SIE-UEMOA». Прогнозирование количества энергии, вырабатываемой фотоэлектрическими установками мощностью 11 МВт, подключенными к электрической сети в Нигере во всех 8 регионах страны, проводили с одновременным использованием трех различных программ: PVsystem, PVGIS и PVWatts. При прогнозе были учтены все параметры (используемая технология, потери и выбор типа системы), влияющие на выработку энергии системой. С помощью программного обеспечения PVsystem создана модель изучаемой системы. Согласно проведенному моделированию системы установлено, что подключение 8 фотоэлектрических установок к электрической сети в Нигере позволит увеличить среднегодовую выработку электроэнергии на 130,91784 ГВт·ч и сократить на 5,99% импорт электроэнергии из соседней страны Нигерии. Выяснилось, что предложенное подключение сможет увеличить национальный уровень электрификации еще на 1,80% (на 21,80% по сравнению с 20% в 2022 г.) и поможет избежать выбросов CO2. Результаты моделирования, полученные с помощью программного обеспечения PVSystem, показали, что количество предотвращенных выбросов CO2 составляет 3763,016 т в одном регионе, а установка этой системы в 8 регионах страны даст возможность сократить выбросы в 8 раз. Установлено, что оптимизация угла наклона при проектировании системы также позволяет генерировать больше энергии. Таким образом, проведенный анализ подтвердил необходимость подключения дополнительных фотоэлектрических установок к электрической сети, что обеспечит повышение ее эффективности.

Цель – изучение потенциала эффективного использования распределенной генерации в системе электроснабжения малого городского района и научное обоснование ее применения в рамках современных микросетей городов. В работе были использованы статистический анализ данных, математическое моделирование с использованием программного комплекса PSCAD и имитационное моделирование объекта распределенной генерации на основе накопителя электрической энергии аккумуляторного типа и фотоэлектрической установки. В качестве объекта исследования принята электрическая сеть объекта, расположенного в небольшом микрорайоне города Коканд, Республика Узбекистан. Расчетные результаты, полученные на основе разработанной имитационной модели городской электрической сети, показывают, что использование различных источников распределенной генерации повышает надежность электроснабжения и снижает нагрузку на электрические сети среднего и высокого напряжения. Кроме того, данное мероприятие в представленном примере способствует выравниванию графика нагрузки в сетях низкого напряжения: снизило потери электроэнергии в сетевых элементах на 5%, а также на 2,9% уменьшило уровень падения напряжения. Таким образом, выполнено научное обоснование использования распределенной генерации в городской системе электроснабжения на примере реальной микросети, расположенной в городе Коканд. Выполнен подробный математический анализ технико-экономических показателей системы электроснабжения города, в результате чего была сформулирована комплексная модель состояния системы. Параллельно разработана имитационная модель с использованием детальных моделей, отражающая конфигурацию рассматриваемой электрической сети и динамику работы объекта распределенной генерации. Дальнейшие исследования будут направлены на технико-экономическое обоснование применимости микросетей на постоянном токе для электроснабжения городов с учетом активного внедрения возобновляемых источников энергии.

Цель наших исследований заключается в предложении организационно-технических мероприятий по сокращению потерь электроэнергии при ее транспортировке в распределительных электрических сетях. Объектом исследований явились режимы работы электрических сетей, в которых оптимальный режим достигается перераспределением потоков реактивной мощности. Перераспределение создается при регулировании напряжений определенной методикой группового переключения коэффициентов трансформации силовых трансформаторов с помощью электронных ключей в переключателях регулирования под нагрузкой и переключения без возбуждения. Суть технических мероприятий заключается в замене электромеханических устройств переключателей устройствами с электронными ключами. В качестве технологического метода исследования применялось моделирование и последующий расчет режимов участка действующей электроэнергетической системы Республики Бурятия в программном комплексе RastrWin3. Оценка эффективности применения предлагаемых мероприятий по переключению проводилась путем сравнения оптимальных по критерию минимума потерь мощности в электрических режимах с использованием предлагаемых устройств и без них. Установлено, что суммарные потери активной мощности при номинальных коэффициентах трансформации составляют 1,22 МВт. Расчетами показано, что при оптимальных по минимуму потерь коэффициентах на трансформаторах с регулированием под нагрузкой потери составляют 1,17 МВт, а при оптимальных коэффициентах на трансформаторах с регулирования под нагрузкой и переключения без возбуждения – 1,09 МВт. Применение предлагаемых мероприятий позволит сократить технические потери электроэнергии при ее транспортировке за счет группового регулирования коэффициентов трансформации, в том числе и в режиме реального времени (по изменению нагрузки в течение суток).

Целью работы является разработка структуры и алгоритмов управления энергосистемой с распределенной генерацией на основе искусственного интеллекта, обладающей гибкостью в задании и изменении логики управления. В качестве центра принятия решений для выдачи управляющих воздействий используется большая языковая модель, применяются методы промт-инжиниринга и программирования на языках Python, SQL и Matlab. Для ускорения выполнения расчетов и снижения необходимого количества передаваемой информации в предлагаемой структуре задействуются элементы теории нечетких множеств, что позволяет использовать в алгоритме управления большую языковую модель. Разработан алгоритм проверки решений модели, позволяющий снизить вероятность ее ошибок за счет повторных независимых обработок результатов работы искусственного интеллекта и выявления несовпадений. Показано, что данный подход позволил преодолеть известную проблему, возникающую при применении технологии обработки естественного языка, связанную с непостоянством ответов. Предложенная в работе структура проверяется и оценивается с помощью серии испытаний на модели энергосистемы с малой распределенной генерацией по пяти сценариям: переход из островного режима на параллельную работу с внешней системой и наоборот; переход от сбалансированной изолированной работы двух секций на собственную нагрузку к изолированной же, но не сбалансированной по первой секции; переход от сбалансированной изолированной работы секций на собственную нагрузку к изолированной синхронной работе секций. Перечисленные испытания продемонстрировали гибкость разрабатываемой системы, ее способность принимать во внимание команды пользователя и адаптироваться к различным режимам энергосистемы. Таким образом, результаты исследования иллюстрируют возможность управления энергосистемой с малой распределенной генерацией на основе генеративного искусственного интеллекта. Возможность принятия решений и адаптивность к изменяющимся условиям делают предлагаемую систему ценным инструментом для обеспечения эффективной работы сети.

Цель – изучение закономерностей сорбции Au, Ag, Hg, Cu, Ni углистым сырьем и поиск эффектов подавления его сорбционной активности для повышения извлечения Au. Объектами исследования явились хвосты цианирования трех сорбционно-активных продуктов с массовой долей органического углерода 0,34–0,60%. Изотермы сорбции металлов определяли методом переменных концентраций при варьировании концентрации NaCN в пределах 0,7–2,0 г/дм3 и температуры 20–80°С. Рассмотрен альтернативный подход к снижению сорбционной активности углистого сырья, заключающийся в использовании цианидных комплексов Ag, Cu, Ni. Установлено, что наибольшее значение коэффициента изотерм Фрейндлиха достигается по Au (1,70– 1,82), следующими в ряду селективности стоят Hg (0,47–1,81) и Ag (0,37–0,55). Показано, что Cu и Ni сорбируются на порядок хуже (коэффициент – 0,022–0,067). Выявлено, что сорбция Au и Ni практически не зависит от концентрации NaCN; для Ag, Hg, Cu наблюдается снижение сорбции при увеличении концентрации реагента. Сорбция Au, Ag, Hg, Cu, Ni углистым сырьем в 5–12 раз снижается с увеличением температуры; изостерические теплоты сорбции металлов составили 14–22 кДж/моль, что характерно для физической сорбции. Установлено, что изученные закономерности сорбции металлов углистым сырьем полностью совпадают с аналогичными для активных углей. Показано, что из изученных металлов для подавления сорбционной активности исследуемого сырья может быть успешно применено Ag, которое хорошо сорбируется природным углистым веществом и не требует специальной технологии очистки образующихся отходов. В проведенных бутылочных тестах по цианированию при количестве сорбированного Ag 0,08–0,10 г/т количество дополнительно извлеченного Au составило 0,06–0,11 г/т, прирост извлечения Au – 2,5–8,0%. Обнаруженный эффект подавления сорбционной активности может быть применен на золотодобывающих предприятиях, цианирующих сорбционно-активное сырье.

Цель – обобщить современные представления о влиянии флюсования на структурно-реологические свойства шлаковой фазы в процессе пирометаллургической плавки отработанных автомобильных катализаторов на коллектор. Методологию работы составляют аналитический обзор и оценка отечественных и зарубежных исследований в области переработки автомобильных катализаторов, содержащих металлы платиновой группы. Проанализированы механизмы воздействия флюсовых добавок (оксидов кальция, натрия, бора, фторида кальция) на микроструктуру расплава, в частности, на степень полимеризации силикатных и алюмосиликатных сетей при изменении соотношения форм химически связанного кислорода. Установлено, что управление пирометаллургическим процессом плавки сводится к контролю баланса между полимеризованными и деполимеризованными структурными составляющими в шлаке. Показано, что основные оксиды эффективно снижают вязкость расплава, разрывая мостиковые связи, но одновременно повышают активность свободного кислорода, что способствует окислению платины, палладия и родия и их потерям. Обоснована необходимость применения комплексных флюсовых композиций для корректировки свойств расплава и минимизации окислительного потенциала. Выявлено, что ключевой задачей для повышения извлечения платиноидов из исследуемого вторичного сырья является создание количественных моделей, связывающих состав флюсовой добавки, структуру шлака и его окислительный потенциал. Полученные выводы позволяют прогнозировать поведение многокомпонентных систем и формируют основу для оптимизации технологических режимов пирометаллургической переработки отработанных автомобильных катализаторов, обеспечивающих максимальное концентрирование ценных металлов в коллекторе при минимальных энергетических затратах и эксплуатационных расходах. Дальнейшие исследования должны быть сосредоточены на разработке таких моделей с применением современных термодинамических программных комплексов.

Цель работы – усовершенствование конструкции наконечника пробойника системы автоматической подачи глинозема, действующей на электролизерах РА-550 с предварительно обожженными анодами. Объектом исследования являлся термостабилизатор, изготовленный в виде полого штока с наконечником и спиральным оребрением, частично заполненным водой в качестве теплоносителя. Испытания объекта производились с использованием тепловизора Flir с применением программы анализа изображений Flir Tools. Корректировка коэффициента излучения поверхности объекта осуществлялась путем поверки значений температур контактной термопарой типа К. Построение экспериментальных зависимостей и расчет полученных закономерностей производились с использованием пакетов прикладных программ Matlab и Microsoft Excel. Опытно-промышленные испытания шести образцов термостабилизатора выполнялись на производственной площадке АО «РУСАЛ Саяногорск». Установлено, что максимальное время нахождения наконечника пробойника в расплаве электролита составляет не более двух минут. Показано, что средняя скорость изменения температуры наконечника как при нагреве, так и при охлаждении составляет 45°C в минуту. Установлено, что при температуре наконечника ниже 250°C отсутствует эффект налипания сырья, что значительно улучшает поступление глинозема в электролит. Направлением дальнейшей работы по усовершенствованию конструкции наконечника пробойника являются внедрение цифрового датчика контроля температуры теплоносителя в термостабилизаторе и разработка алгоритма корректировки цикла срабатывания пробойников. Для обеспечения требований промышленной безопасности и увеличения срока службы термостабилизотора разрабатывается регламент периодического контроля состояния и герметичности сварных швов с применением неразрушающих методов контроля. Вышеперечисленные условия позволят в совокупности обеспечить стабильную и надежную работу всей системы автоматического питания электролизеров глиноземом.