Проведение экспериментальных исследований качества электроэнергии в автономной системе электроснабжения одного из предприятий нефтегазодобывающей отрасли на шинах 0,4 кВ подстанции 6/0,4 кВ, оценка гармонического состава тока и напряжения в различных узлах электрической сети. Численный анализ степени искажения синусоидальности напряжения и тока в распределительной сети выполняется посредством инструментального замера: анализатором качества электроэнергии «Ресурс-UF2M» и цифровым осциллографом Hantek DSO 1102B. Проведен анализ нарушений технологического процесса, вызванных наличием гармонических искажений в системе электроснабжения. По полученным эксплуатационным данным собрана статистика аварийных событий различного рода электрооборудования подверженного влиянию высших гармоник. Высшие гармоники тока и напряжения существенно ухудшают условия эксплуатации основных элементов силового оборудования энергосистем, негативно влияют на устройства релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи, что в итоге, исходя из представленной статистики аварийных событий, приводит к серьезным технологическим сбоям и значительным экономическим издержкам.

В настоящее время в мире происходит рост числа объектов распределенной генерации в основном за счет возобновляемых источников энергии. Однако интеграция большого объема распределенной генерации (на базе ветровых электростанций) в существующих электроэнергетических системах сопряжена с рядом существенных проблем. Для всестороннего исследования и абсолютного решения этих проблем необходимо проведение детального моделирования реальных электроэнергетических систем, что неосуществимо при использовании существующих средств. Поэтому для подобной цели в статье предложено использовать альтернативное решение - всережимный моделирующий комплекс реального времени электроэнергетических систем. При проведении экспериментальных исследований производилось сравнение результатов моделирования небольшой тестовой схемы электроэнергетических систем, полученных с помощью всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем и широко используемого цифрового программно-аппаратного комплекса RTDS. В статье частично представлены результаты комплексного сравнения при воспроизведении аналогичных моделей электроэнергетических систем в обоих комплексах, которые подтверждают адекватность получаемой с помощью всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем информации о процессах в оборудовании и электроэнергетических систем в целом. Доказано, что дальнейшее применение всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем в качестве инструмента для детального и адекватного моделирования реальных электроэнергетических систем с распределенной генерацией позволит обеспечить получение полной и достоверной информации о нормальных и анормальных квазиустановившихся и переходных процессах в электроэнергетических системах с распределенной генерацией, которая необходима для надежного и эффективного решения задач проектирования, исследования и последующей эксплуатации электроэнергетических систем с распределенной генерацией.

Предложена методика прогнозирования распределения гармонических составляющих напряжений и токов в линиях электропередачи трехпроводного исполнения, работающих в режиме передачи электрической энергии потребителю. Показано, что передача электрической энергии потребителю обеспечивается тремя парами волн электромагнитного поля, а скорость передачи этой энергии определяется первичными параметрами соответствующей линии электропередачи. Скорость передачи электрической энергии по линейным проводам линии электропередачи определяется скоростью распространения волн электромагнитного поля в материальной среде. Показано, что длина волны электромагнитного поля и скорость его распространения по линейным проводам линии электропередачи заметно меньше, чем длина волны и скорость распространения этого поля в вакууме. Приведен пример расчета и визуального определения длины волны электромагнитного поля в линейных проводах линии электропередачи трехпроводного исполнения. Представлена схема распространения амплитудных значений волн электромагнитного поля по линейному проводу линии электропередачи трехпроводного исполнения. Передача электрической энергии по линии электропередачи трехпроводного исполнения представляет собой сложный колебательный процесс. Это подтверждено графической интерпретацией распределения фазного напряжения вдоль линии электропередачи трехпроводного исполнения. Отмечен тот факт, что передача электрической энергии по линейному проводу однородного участка линии электропередачи трехпроводного исполнения может быть представлена как распространение результирующей волны, полученной в итоге наложения трех падающих и трех отраженных волн электромагнитного поля. Представлены иллюстрации амплитудно-частотных характеристик по напряжению и току.

Исследован вектор нормали гиперповерхности мощностей установившихся режимов электрической системы. Установлена взаимосвязь компонент вектора нормали через относительные приросты потерь активной мощности. Анализ компонент вектора нормали показал, что в предельном режиме электрической системы компонента вектора нормали активной мощности балансирующего узла равна нулю, а относительный прирост потерь активной мощности балансирующего узла - единице. Поэтому в предельном режиме любые попытки балансирующего узла поддержать баланс активной мощности в электрической системе полностью блокируются возникающими при этом потерями. В реальных электрических системах изменение месторасположения балансирующего узла делает этот установившийся режим непредельным. Только в консервативной электрической системе предельный режим останется предельным безотносительно выбора балансирующего узла.

В данной работе проведены оптимизационные исследования угольного энергоблока на повышенные параметры пара, мощностью 660 МВт по критерию максимума коэффициента полезного действия нетто, минимума удельных капиталовложений, а также построена зависимость между коэффициентом полезного действия энергоблока и минимальными удельными капиталовложениями. Принимая во внимание необходимость учета большого числа параметров угольного энергоблока, оптимизационные исследования проводились с использованием градиентных методов нелинейного математического программирования. В связи с большим объемом вычислений, использована программная среда ПВК-СМПП. Максимальный коэффициент полезного действия, полученный в результате оптимизационных расчетов, равен 47,74%, соответствующие ему удельные капиталовложения - 3545,7 долл/кВт и начальные параметры пара - 35,4 МПа, 657/613^оС. Минимальные удельные капиталовложения равны 1884,6 долл/кВт, соответствующий им коэффициент полезного действия равен 42,08% и начальные параметры пара - 15,5 МПа, 613/540^оС. Проведена оптимизация угольного энергоблока на повышенные параметры пара, мощностью 660 МВт по критерию максимума коэффициента полезного действия нетто, и минимума удельных капиталовложений. Получена зависимость минимальных удельных капиталовложений от коэффициента полезного действия нетто энергоблока. Показано, что минимальные удельные капиталовложения были получены при низком давлении и довольно высокой температуре острого пара.

Использование угля в качестве основного топлива на тепловых электростанциях, значительный износ котельного оборудования на многих из них обусловливают актуальность учета экологических аспектов при организации рационального энергоснабжения потребителей. Отсюда цель настоящей работы - предложить методический подход для планирования развития тепловых электростанций региона с позиции экологически чистого энергоснабжения. Предлагаемый подход ориентирован на использование наилучших доступных технологий, основан на экспертных оценках и методике оценки эффективности инвестиционных проектов. Дана характеристика объекта исследования. Изложен многоэтапный алгоритм планирования развития ТЭС региона с позиций экологически чистого энергоснабжения в перспективе, встраиваемый в систему экономико-математических моделей для прогнозирования развития топливно-энергетического комплекса. Предложен методический подход к планированию развития тепловых электростанций региона, обеспечивающий экологически чистое энергоснабжение в перспективе.

В статье рассмотрены возможности использования термодинамических показателей идеальных (подобных идеальной машине Карно) и идеализированных аналогов для исследования реальных процессов в различных отраслях экономики. К таким показателям относятся идеальные и идеализированные коэффициенты полезного действия, теоретические и минимально необходимые затраты энергии (эксергии) на реализацию процесса. Приведена методика их определения, а также показано, как они могут быть использованы для оценки термодинамической эффективности процесса, теоретического потенциала и резервов энергосбережения при его совершенствовании, для прогнозирования энергетических затрат на долгосрочную перспективу (более 20 лет). Разработанные методы проиллюстрированы примерами исследования производств металлов и некоторых неорганических и органических веществ. Выполнен анализ тенденций в изменении удельных затрат энергии на производство алюминия методом Холла-Эру за весь период его освоения и использования. Приведенные графики подтверждают, что энергетические затраты процесса в настоящее время асимптотически приближаются к затратам его идеального аналога (реальный коэффициент полезного действия - к коэффициенту полезного действия идеального процесса). Это означает, что процессу следует искать замену, т.е. переходить к новой технологии получения алюминия. Процедура расчета минимально необходимых и предельных (максимальная степень идеализации процесса) затрат энергии (эксергии) на продукт показана на примере производства металлов по разным технологиям ряда химических веществ. Последующая экстраполяция коэффициента полезного действия этих процессов дает возможность прогнозировать объем и структуру их энергопотребления на долгосрочную перспективу без наличия достоверных статистических данных. Такие прогнозы дают достаточно точные результаты, поскольку базируются на фундаментальных законах термодинамики. Привлечение второго начала термодинамики с использованием понятия «эксергия» в эти исследования еще более повышает уровень достоверности и значимости полученных результатов.

Монголия обладает значительными ресурсами высококачественного угля, добыча которого направлена на внутреннее потребление страны (нужд энергетики, экспорта угля и электроэнергии). Высокая обеспеченность запасами углей позволяет рассматривать уголь как надежный источник топлива на длительную перспективу. Среди источников энергии уголь является наиболее важным видом топлива в Монголии. Его доля в потреблении первичных энергоресурсов составляла в ретроспективе от 60 до 80%. Основными потребителями угля являются объекты энергетики. В исследованиях использованы официальные статистические данные и документы официальных монгольских и международных органов. Исследования проведены с применением методов системного анализа. В статье дан обзор состояния энергетики Монголии. Показана ведущая роль угля в обеспечении топливом электростанций. Выполнена оценка запасов угля, пригодных для использования на электростанциях Монголии. Приведены основные качественные характеристики углей месторождений: калорийность, содержание золы, серы, влаги. Представлены проекты строительства угольных электростанций. На перспективу уголь будет продолжать оставаться одним из основных топливно-энергетических ресурсов в топливно-энергетическом балансе Монголии. Дальнейшее развитие угольной энергетики Монголии зависит от возможностей увеличения объемов геологоразведочных работ, развития транспортной и производственной инфраструктур, развития внутреннего и внешнего рынков электроэнергии и минеральных ресурсов. Пространственное расположение Монголии, наличие значительных ресурсов угля для развития энергетики, необходимость и заинтересованность в наращивании внутреннего энергопотребления создают благоприятные условия для участия Монголии в межгосударственном энергетическом объединении в Северо-Восточной Азии, которое носит название «Азиатское суперкольцо». Международные компании участвуют в разработке и реализации различных проектов, связанных с углем, что значительно повышает возможности развития угольной энергетики Монголии.

В данной работе проведено изучение математической модели полуволновой линии электропередачи с промежуточным отбором мощности. Для разработки математической модели полуволновой линии электропередачи использовались методы прямого вычисления параметров схем замещения и эквивалентного четырехполюсника. Расчеты производились с помощью математического редактора MathCAD. Представленные результаты раскрывают особенности учета отдельных элементов математической модели полуволновой линии (которые включаются в соответствующие узлы электропередачи) и их влияние на расчеты параметров режима. Показано, что для полного и достоверного расчета параметров режима в любой точке полуволновой электропередачи необходимо иметь в виду волновой характер изменения параметров линии. В противном случае результаты расчетов принимают противоречащий характер. Наряду с этим для расчета параметров режима в промежуточных точках следует учитывать, что параметры протяженных линий электропередач имеют распределенный характер, а параметры включаемых элементов - сосредоточенный.

Цель работы - экспериментальное сравнение эффективности использования многодисковых шлифовальных головок, формирующих и восстанавливающих уплотнительные поверхности запорной трубопроводной арматуры на примере детали, имитирующей «седло» клапана низкого давления DN 65. Эксперименты по уплотнению контактных поверхностей в затворном узле клапана осуществлены с помощью шлифовальных головок с тремя и пятью рабочими дисками. Увеличение числа рабочих дисков в многодисковых шлифовальных головках с 3-х до 5-ти повысило качество обработанной поверхности за счет снижения отклонения от плоскости для абразивного инструмента фирмы EFCO с 6,57 до 5,14 мкм; для шлифовальной шкурки Л251СМ40 - с 8,14 до 7,14 мкм, а также снижения усредненного значения параметра шероховатости Ra с (0,226-0,277 мкм) до (0,087-0,148 мкм) в зависимости от типа абразивной шкурки. Увеличение градиента коэффициента трения при многодисковой обработке способствует улучшению качества обработки уплотнительных поверхностей. Поскольку после обработки показатель отклонения от номинальной плоскости является определяющим, то для притирки уплотнительных поверхностей рекомендуется применять 5-дисковую шлифовальную головку с использованием абразивной шкурки EFCO, что подтверждается формированием замкнутой зоны контактных пятен на уплотнительных поверхностях деталей-свидетелей, обеспечивающих герметичность затворного узла запорной трубопроводной арматуры. Для притирки уплотнительных поверхностей рекомендуется применять 5-дисковую шлифовальную головку с использованием абразивной шкурки EFCO, обеспечивающей герметичность затворного узла запорной трубопроводной арматуры.

Развивается методологический базис процессов оценки, корректировки, контроля и изменения динамических состояний механических колебательных систем. Цель предлагаемых исследований заключается в разработке метода оценки и изменения динамических свойств технических объектов на основе введения в базисные механические колебательные структуры дополнительных связей. Показано, что такие связи могут быть реализованы рычажными механизмами, вводимыми в исходную структуру. Используются методы структурного математического моделирования, в рамках которых механическая колебательная система интерпретируется как эквивалентная в динамическом отношении система автоматического управления. Разработан метод построения математических моделей, предложены технологии построения передаточных функций системы. Введено понятие передаточных функций межпарциальных связей, на основе которых построена технология определения аналитических соотношений, определяющих возможности получения вибрационных полей с заданными свойствами. Предложены варианты выбора настроечных параметров вибрационных полей, изучены особенности динамических свойств и новых динамических эффектов, отражающих специфику динамических взаимодействий элементов системы. Приводятся результаты численных экспериментов.

Сравнение качества поверхностного слоя образцов, обработанных новыми способами упрочнения с традиционной обкаткой роликом. Результаты работы получены на основе выполнения экспериментальных исследований. Экспериментальными исследованиями установлено, что качество поверхностного слоя, полученного при осциллирующем выглаживании, выше, чем при обкатке роликом, но ниже, чем при поперечной обкатке плоскими плитами. Шероховатость, полученная при осциллирующем выглаживании, меньше, чем при обкатке роликом, но больше, чем при поперечной обкатке плоскими плитами. Изменение размеров зерен происходит только в поверхностном слое, центральная область практически не претерпевает пластических деформаций, и зерна не изменяют своих размеров. Область значительного искажения зерен распространяется на глубину 0,1-0,2 мм при поперечной обкатке плоскими плитами и осциллирующем выглаживании, и на 0,1 мм - при обкатывании роликом. Микротвердость и твердость, полученная при осциллирующем выглаживании больше, чем при обкатке роликом, но меньше, чем при поперечной обкатке плоскими плитами. Наименьшее отклонение от круглости цилиндрических деталей получено при поперечной обкатке плоскими плитами (2,9 раза), а при обкатке роликом (2,1 раза). Максимальное осевое остаточное напряжение получено при осциллирующем выглаживании, далее при обкатывании роликом и поперечной обкатке плоскими плитами (в 1,8 раза). Однако наибольшее тангенциальное напряжение формируется при поперечной обкатке плоскими плитами, а минимальное - при осциллирующем выглаживании (в 1,3 раза). Износостойкость упрочненных образцов в несколько раз выше износостойкости образцов без упрочнения. Максимальная износостойкость наблюдается у деталей, упрочненных поперечной обкаткой плоскими плитами, а минимальная - у деталей, упрочненных обкатыванием роликом.

Исследование процессов теплопереноса в рабочем пространстве модулей обжига электрической печи для выявления дополнительных возможностей снижения энергоемкости обжига сыпучих материалов, при новой нагревательной системе. В ходе исследования проводилось моделирование процесса переноса лучистой энергии от нагревательных элементов на термообрабатываемую среду по методу сальдо-потоков. Кроме того, проводился сравнительный анализ новых данных, а также полученных ранее на прежних модификациях нагревательных систем аналогичных печей при обжиге вермикулита. Разработана конструкция новой подвесной нагревательной системы модулей обжига электрических модульно-спусковых печей, обеспечивающая качественное вспучивание вермикулита при сниженной на 22,1% удельной энергоемкости. Расчетным путем определена температура поверхности зерен вспучивающегося вермикулита, получено уравнение связи температур нагревателей и поверхностей зерен при установившемся температурном режиме. Проведенные исследования доказали эффективность новой конструкции подвесной нагревательной системы модулей обжига электрических модульно-спусковых печей. Расчеты показали, что при прочих равных условиях применение подвесной нагревательной системы в модулях печи обеспечивает полноценный обжиг вермикулита при пониженном до 79,3 кВт потреблении электрической мощности.

При механической обработке неизбежно возникают колебания, которые при совпадении с собственными частотами одного из элементов, образующих эту систему, могут вызвать резонанс, вызывающий преждевременный износ дорогостоящего оборудования, инструмента и оснастки, что снижает качественные характеристики деталей или может привести к браку. Поэтому ставится вопрос о контроле собственных частот колебаний элементов станочной системы, инструмента и заготовки. На основе конечно-элементной модели колебаний системы: станок-приспособление-инструмент-заготовка разработаны рекомендации по выбору нерезонансных частот вращения шпинделя фрезерного станка. Исследования проводились экспериментальными, аналитическими и методами конечно-элементного моделирования с использованием автоматизированной инженерной системы расчетов Femap. При проведении экспериментов использовано измерительное оборудование фирмы Polytec и пакет программного обеспечения National Instruments LabVIEW, модуль Sound and Vibration. Получены конечно-элементные модели колебаний системы приспособление-инструмент-заготовка, на основании которых выданы рекомендации по назначению допустимых частот вращения шпинделя. Подход может быть применен для корректировки режимов резания при фрезеровании, например, корпусных деталей, панелей, имеющих значительные отличия между геометрической формой и массой заготовки в сравнении с готовой деталью.

Цель - изучение сорбционных свойств красного шлама - отхода глиноземного производства. В процессе переработки на участках припечной грануляции шлака происходит повышенное выделение сероводорода в атмосферу, отравляя воздух. Применение этого красного шлама в качестве поглотителя токсичных соединений серы, содержащихся в промышленных газах, может составить альтернативу дорогостоящим извести и известняку. Для изучения сорбционных свойств красного шлама была собрана лабораторная установка гран-бассейна. В качестве охлаждающей жидкости использовалась пульпа красного шлама с соотношением Т:Ж = 1:5. Для расплавления доменного шлака использовалась высокотемпературная печь с открытым дном. При достижении критической температуры расплавленный материал, попадая в воду, гранулировался. Для определения содержания вредных соединений в атмосфере пространства установки использовался портативный прибор ПГА-200. Установлено оптимальное соотношение компонентов состава красного шлама для максимальной степени улавливания соединений серы, что подтверждается его поглотительной активностью. Изучены сорбционные свойства материала. Высокая его поглотительная способность обусловлена отношением оксидов кальция, магния и алюминия к оксиду кремния. Установлено, что модифицированный граншлак, по сравнению с обычным граншлаком, обладает повышенными техническими свойствами (скорость сушки и затраты энергии на размол). На основе проведенных лабораторных исследований установлено, что красный шлам может применяться в качестве нового сорбента как для систем очистки атмосферного воздуха, так непосредственно и на рабочем участке. Применение красного шлама в качестве модификатора при грануляции шлака имеет большое преимущество по сравнению с другими способами грануляции, использующими оксид и гидроксид кальция. Добавка является не только десульфуратором, но и служит ценной составляющей для переработки шлака с дальнейшим применением его в строительной индустрии - производстве цемента, керамзита и т.д., что улучшает технические характеристики этого продукта.

Цель - изучение влияния формы рабочего пространства (в частности, длины подовой настыли) электролизера на магнитогидродинамические параметры ванны при получении алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов. Для анализа влияния длины настыли на запас магнитогидродинамической стабильности работы электролизной ванны и максимальную плотность горизонтальных токов, возникающих в расплаве металла, использовались методы математического моделирования с помощью программ «Blums v5.07» и «MHD-Valdis». Построены модели электролизера С-8БМ, выполненные в программе «Blums v5.07», с различной длиной подовой настыли (в зависимости от срока службы электролизера). Было рассчитано 13 вариантов распределения горизонтальных токов для ванн, с длиной настыли от 30 см до 150 см с шагом в 10 см. Полученные результаты представлены в виде зависимостей запаса магнитогидродинамической стабильности и максимальной плотности горизонтальных токов от длины настыли, образующейся в электролизере в процессе эксплуатации. По результатам рассчитанных вариантов распределения горизонтальных токов было установлено, что высокие горизонтальные токи могут образовываться, как в случае уходящей под анод настыли, так и в случае небольшой, т.е. только что зарождающейся настыли; получены зависимости влияния длины настыли на запас магнитогидродинамической стабильности и величины максимальной плотности тока в расплаве металла. Определено, что для электролизеров С-8БМ вероятность возникновения магнитогидродинамической нестабильности в период зарождения подовой настыли намного ниже (разница в значениях запаса магнитогидродинамической стабильности составляет 500 мВ), чем в тот период, когда электролизер имеет длинные, уходящие за проекцию анода настыли.

Цель - изучение возможности переработки упорного золотосодержащего мышьяковистого флотоконцентрата месторождения «Иккижелон» (Республика Таджикистан) с использованием арсенатизирующего обжига. При исследовании химического состава исходных проб и продуктов переработки использовались оптико-эмиссионный, атомно-абсорбционный, рентгенофазовый, гравиметрический, титриметрический, фотометрический метод анализа, а также метод ИК-спектроскопии. Содержание золота и серебра определяли пробирным атомно-абсорбционным анализом. Извлечение драгоценных металлов из флотоконцентрата и полученного огарка проводилось методом сорбционного цианирования в агитационном режиме. Полученные результаты по цианированию показали, что исходный флотоконцентрат является упорным к цианистому процессу: сорбционным цианированием извлекается 55,1% золота и 75,8% серебра. Извлечение золота и серебра при цианировании огарка, полученных в результате окислительно-арсенатизирующего обжига в оптимальных условиях, составило 68,3% и 49,1%, соответственно. Исследования показали, что извлечение золота после переработки золотомышьяковистых флотоконцентратов, по технологии «арсенатизирующий обжиг - цианирование», выросло на 13,2% по сравнению с применением цианирования исходного флотоконцентрата. Предложены направления дальнейших технологических исследований для изыскания рациональных способов переработки упорного золотосодержащего мышьяковистого флотоконцентрата месторождения «Иккижелон».

Цель - изучение процесса получения лигатур Mg-Zn-РЗМ и определение перечня факторов магниетермического процесса для выявления оптимальных технологических режимов. В работе использованы различные современные методы анализов. Рентгенофлуоресцентный анализ проведен с помощью последовательного рентгенофлуоресцентного спектрометра XRF-1800 (Shimadzu). Идентификация фаз выполнялась с применением рентгеновского порошкового дифрактометра XRD-6000 (Shimadzu). Комплексный термический анализ проводился на установке STA 429 CD (NETZSCH) в алундовых тиглях с крышками, в потоке аргона (с использованием держателя тиглей типа «TG+DTA»). В результате металлотермического восстановления неодима, гадолиния и иттрия из фторидно-хлоридных расплавов магнием в присутствии цинка получены лигатуры Mg-Zn-РЗМ с различным процентным содержанием легирующих элементов. Предлагаемый способ восстановления РЗМ из фторидно-хлоридных расплавов позволяет извлекать неодим, гадолиний и иттрий в процентном соотношении до 99,6%. Полученные лигатуры характеризуются однородностью и жидкотекучестью, что способствует их равномерной разливке по изложницам.