Цель - разработка метода пассивной непараметрической идентификации математической модели установки распределенной генерации на основе экспериментальных данных для определения оптимальных коэффициентов настройки регуляторов генераторов, работающих в различных режимах. Для достижения цели использовались методы цифровой обработки сигналов: вейвлет-преобразование для выделения шума регуляторов, дискретное быстрое преобразование Фурье для получения спектральных характеристик системы и весовые окна для сглаживания эмпирических оценок комплексных передаточных коэффициентов. Для анализа состоятельности экспериментальной модели использовалась функция спектра квадрата когерентности, на основе которой рассчитывалась средняя квадратичная случайная ошибка в определении модуля комплексного передаточного коэффициента. Также использовалось моделирование электроэнергетических систем с регулируемыми установками распределенной генерации в программной среде MATLAB с применением пакетов Simulink, SimPowerSystems и специализированного программного комплекса для расчета оптимальных коэффициентов регуляторов на основе генетического алгоритма. Результаты компьютерного моделирования показывают, что разработанный метод пассивной непараметрической идентификации модели установки распределенной генерации и созданный на его основе программный алгоритм позволяют получить достоверную математическую модель, которая в дальнейшем может использоваться для определения оптимальных коэффициентов настройки регуляторов синхронного генератора и оценки запаса устойчивости. На основе проведенных исследований и компьютерного моделирования может быть сформулирован вывод о том, что представленный алгоритм метода идентификации математической модели замкнутой регулируемой установки распределенной генерации позволяет определять оптимальную настройку регуляторов синхронного генератора, улучшающую демпферные свойства системы, делая управление частотой и напряжением более быстрым и плавным.

Цель работы - применение медианной фильтрации для повышения точности оценки состояния электроэнергетических систем в условиях кибератак. Медианная фильтрация - метод нелинейной обработки информации, нашедший широкое применение в цифровой обработке изображений. Она осуществляется посредством движения некоторой апертуры вдоль дискретизированной последовательности и замены значения элемента последовательности в центре апертуры медианой исходных значений отсчетов внутри апертуры. Достоинствами предлагаемого метода является его способность «отбрасывать» значения с большой погрешностью, исключая их влияние на общую оценку состояния энергосистем. Следует отметить простоту реализации метода. Обоснование преимуществ метода медианной фильтрации производилось путем моделирования участка электрической сети в программном комплексе PSCAD. Имитировались измерения токов и напряжений в каждом узле энергосистемы с использованием устройств синхронизированных векторных измерений. На основе полученных измерений производилась оценка состояния методом наименьших квадратов с дополнительной одномерной или двумерной медианной фильтрацией. Результаты оценки состояния указанными способами показали, что метод наименьших квадратов в условиях кибератак на каналы связи является недостаточно эффективным, так как одна грубая ошибка искажает результаты оценки состояния, в то время как медианная фильтрация обеспечивает высокую точность. Предложенный метод медианной фильтрации в отличие от оценки состояния методом наименьших квадратов позволяет снизить воздействие кибератак на энергосистему. Медианная фильтрация является перспективным инструментом для решения задач оценки состояния электрической сети, применение которого приведет к большей надежности электрических сетей в условиях кибератак.

Цель - рассмотреть задачу принятия решений по размещению тепловой электростанции. Традиционно задача выбора места размещения любой электростанции состоит из двух основных этапов - выбора пункта размещения и варианта мощности станции; первый из перечисленных наиболее сложен ввиду таких факторов как многокритериальность, высокая степень неопределенности информации, слабая структурированность. Особенно усложняет выбор пункта размещения необходимость предварительного принятия решений по дальнейшим аспектам задачи, таким как выбор площадки и мощность станции. Для определения лучшего пункта размещения электростанции формулируется многокритериальная задача с выделением двух уровней альтернатив - пунктов размещения и вариантов реализации электростанции. Ввиду того, что условия анализа альтернатив двух уровней отличаются, предложено применить два метода многокритериального анализа. Предложена методика двухуровневого многокритериального анализа альтернатив с использованием метода многокритериальной теории полезности и метода анализа иерархий. Приводится пример выбора пункта размещения тепловой электростанции в районе с децентрализованным электроснабжением. С этой целью определяются критерии задачи выбора на двух уровнях анализа. Также внимание уделено применению метода многокритериальной теории полезности для случая определения однокритериальной функции ценности немонотонного вида в контексте поиска «оптимальной» мощности тепловой электростанции.

Цель статьи - выявить ключевые проблемы перевода действующих дизельных электростанций на другие, менее затратные по вложениям и более доступные виды топлива. Для обеспечения изолированных удаленных районов Крайнего Севера электроэнергией используются дизельные электростанции, для которых традиционным является дизельное топливо. Его доставляют издалека в эти районы, что требует высоких материальных вложений, цена производимой на нем электроэнергии колеблется от 10 до 20 руб./кВт*ч. В связи с освоением мест добычи полезных ископаемых (таких как нефть и природный газ) в районах Крайнего Севера России целесообразно переводить местные дизельные электростанции на альтернативные виды топлива. В исследованиях использованы официальные статистические данные и методы сравнительного анализа. Дана характеристика современного состояния действующих дизельных электростанций, приведены примеры перевода на альтернативные виды топлива: природный газ, нефть, мазут. Показано, что дизель не является основным топливом для электростанций. Представлены основные проблемы перевода дизельных электростанций на другие виды топлива. Одним из путей реализации энергосберегающей политики предлагается постепенный перевод действующих дизельных электростанций на альтернативные виды топлива (экономически и технически более выгодные в тех или иных условиях) удаленных территорий Крайнего Севера.

Целью данной статьи является исследование типовой силовой электрической цепи электровоза переменного тока серии «Ермак», работающего в режиме рекуперативного торможения, с выявлением ее недостатков. Для устранения недостатков разработана и предложена усовершенствованная силовая схема с заменой типового выпрямительно-инверторного преобразователя на современный, выполненный на базе IGBT-транзисторов, а также предложено исключить блоки балластных резисторов из якорной цепи тяговых электродвигателей. Применено математическое моделирование штатной системы рекуперативного торможения электровоза переменного тока. В ходе математического моделирования были получены кривые тока и напряжения контактной сети, тока генератора, напряжения инвертора и значение коэффициента мощности. Был предложен способ реализации рекуперативного торможения без применения блоков балластных резисторов. В результате анализа электромагнитных процессов работы штатной силовой схемы электровоза переменного тока в режиме рекуперации выявлен ряд недостатков, оказывающих негативное воздействие на эффективность рекуперативного торможения; предложено техническое решение по усовершенствованию его силовой электрической цепи, позволяющее значительно повысить энергоэффективность данного режима работы электровоза.

Цель - провести анализ напряженно-деформированного состояния цилиндра тихоходной ступени длинноходового поршневого компрессорного и насосного агрегата при нагружении внутренним давлением (учитывая температуру его стенок). Проанализирован характер рабочего процесса для обоих агрегатов с учетом особенностей работы того и другого. Подтверждена актуальность определения зазоров длинноходовых агрегатов, поскольку возникающие при этом зазоры существенно влияют на рабочий процесс и эффективность работы агрегата в целом. Сравнительный анализ показал, что основной вклад в деформированное состояние при работе данных агрегатов вносит именно температурное воздействие. Проведенные расчеты дают возможность оптимального проектирования конструкции поршневых ступеней в условиях температурных нагрузок с учетом реальных зазоров в цилиндропоршневом уплотнении, возникающих при деформированном состоянии.

Цель - разработка типоразмерного ряда одиночных однофазных модулей на основе экспериментальных данных (по испытаниям опытного изделия) для построения на их базе различных компоновочных решений промышленных печей разной производительности. Работа основана на применении экспериментальных данных, полученных методом испытаний опытного изделия, принятых за основу при типизации модуля первого типоразмера. В результате исследований, на основе ранее полученных экспериментальных данных, разработан типоразмерный ряд одиночных однофазных модулей с механической подовой платформой как базовых элементов для конструирования промышленных печей обжига различной производительности. Разработано три типоразмера одиночных модулей с механической подовой платформой для создания промышленных печей различных компоновочных решений вертикального, горизонтального или «лепесткового» типа.

Цель - рассмотреть особенности динамических свойств, связанные с формированием вибрационного поля рабочего органа вибростенда при различных условиях внешнего динамического нагружения, а также разработать метод динамического синтеза механических колебаний системы, обеспечивающей заданное распределение амплитуд колебаний точек рабочего органа. Используются методы структурного математического моделирования, основанные на применении аналитического аппарата теории автоматического управления. Получены аналитические соотношения, которые позволяют определять граничные условия реализации необходимых режимов. Предлагаются технологии построения математических моделей для настроечных процессов рабочих органов с учетом особенностей и взаимного влияния при действии нескольких динамических факторов. Авторами предлагается использование рычажных связей, создаваемых работой различных механизмов в структуре вибростендов.

Цель - разработать математическую модель регулятора аксиально-поршневого насоса HPV102GW-RH23A фирмы Hitachi для определения влияния параметров регулятора на выходные характеристики насоса; математическое моделирование рабочего процесса регулятора. Разработана математическая модель регулятора, предложена схема ее решения в среде «Matlab-Simulink», определены перемещения золотника (х₁), сервопоршня (х₃) и изменение давления со стороны большой площади сервопоршня (р₃) во времени при номинальном давлении в системе и при р>р_ном , получена зависимость перемещения сервопоршня (х₃) от жесткости пружины золотника. Разработанная математическая модель регулятора дает возможность установить причины неисправностей в работе регулируемого аксиально-поршневого насоса. Так, при увеличении жесткости пружины золотника 1 на величину 5000 Н/м перемещение сервопоршня, а, следовательно, и подача насоса уменьшаются на 20%. Это приводит к снижению загрузки двигателя базовой машины и потере производительности экскаватора в целом. Увеличение суммарной жесткости пружин золотника 6 по сравнению с паспортными данными может привести к перегрузке двигателя экскаватора вплоть до полного его останова.

Целью работы является выбор наиболее рационального покрытия для заданных условий эксплуатации металлорежущего инструмента. Рациональность оценена по времени работы до достижения износа по задней поверхности не более 0,5 мм. Проведено исследование влияния покрытий на износостойкость твердосплавных сменных пластин токарных резцов при наружной обработке заготовок деталей, выполненных из нержавеющей специализированной труднообрабатываемой стали марки 09Х17Н7Ю. Область применения этой стали существенно расширилась, а рекомендации по ее обработке устарели. В качестве базы для отсчета рациональности принято время работы отечественных твердосплавных пластин, выполненных из сплава марки ВК8. Рассмотрены только квадратные сменные твердосплавные пластины с центральным базирующим отверстием, длина стороны квадрата 12,7 мм. Необходимость исследования вызвана тем, что имевшиеся ранее рекомендации по режимам обработки и по выбору инструментального материала для такой обработки указанной нержавеющей стали физически устарели (отсутствуют станки тех моделей и инструментальные материалы), требуются новые рекомендации для современных условий. Использован экспериментальный метод исследования работоспособности различных инструментальных материалов (субстрат ВК8 + то или иное покрытие) путем оценки прироста во времени величины износа инструмента по задней поверхности. Для заданных условий эксплуатации создан задел для формирования базы данных по подбору режимов резания и инструментальных материалов. Показано влияние выбора покрытия на прирост износостойкости инструмента. В результате выявлены предпочтительные покрытия, позволяющие вести длительную обработку без замены режущей кромки. Установлено, что рассмотренные инструментальные материалы существенно неравноценны по износостойкости; предпочтительным инструментальным материалом является ВК8 + Тi(до 1мкм) + TiN(1мкм) + (NbZrTiAl)N(2,5 мкм), в котором нанесение слоев покрытия осуществлено методом конденсации ионной бомбардировкой с фильтрацией капельной фазы и при ассистировании ускоренными ионами.

Цель - проанализировать достоинства и недостатки современных лопастных двигателей внутреннего сгорания, провести их модернизацию. Дано понятие о цепных химических реакциях. Приведена историческая справка развития двигателей внутреннего сгорания. Представлены результаты аналитических исследований влияния параметров камеры сгорания на индикаторные показатели двигателя внутреннего сгорания. Осуществлено патентование модернизированного лопастного двигателя внутреннего сгорания. При оптимизации процесса сгорания в нем использованы методы аналитического анализа. Сравнительная оценка технических показателей поршневых и лопастных двигателей внутреннего сгорания проведена на основании изучения литературных источников. Результаты аналитических исследований показали, что модернизированные лопастные двигатели внутреннего сгорания обладают повышенными мощностными и экономическими индикаторными показателями. Установлено, что модернизированные лопастные двигатели внутреннего сгорания имеют более высокие, по сравнению с существующими лопастными двигателями внутреннего сгорания, технические показатели, а конструкция этих двигателей характеризуется патентной чистотой, что позволяет констатировать целесообразность их практического применения.

Проведено исследование режимов работы длинноходового электромагнитного двухкатушечного молота с увеличенной скоростью бойка и энергией удара. Теоретические исследования проводились с применением методов теории поля и систем линейных, а также нелинейных дифференциальных уравнений. Экспериментальные исследования проводились методами моделирования и натурными испытаниями. Математическая модель длинноходового молота получена с использованием экспериментально снятых статических характеристик потокосцепления и силы тяги для каждой из обмоток. Получены осциллограммы тока обмоток, скорости и хода бойка. Установлена величина потребляемой из сети энергии, мощность потерь в меди и энергии удара, а также коэффициент полезного действия за цикл работы молота. Длинноходовой режим работы обычного молота может быть использован для повышения эффективности его работы. При этом значения энергии ударов и коэффициента полезного действия длинноходового молота существенно возрастают, частота ударов снижается, а нагрев машины практически не изменяется.

Цель - обосновать аналитическим путем и подтвердить экспериментально эффективность и технологичность бесшовного кольцевого соединения с трением многослойных цилиндрических компонентов (царг) корпусов для сосудов давления и реакторов. Использованы аналитические методы теории упругости деформируемых оболочек, а также многослойных и монолитных цилиндрических тел. Предложен метод определения достаточной ширины соединения двух многослойных цилиндрических элементов (царг) для обеспечения технологичности и работоспособности соединения, а также получена математическая модель для оценки параметров условия его прочности. Показано, что расчетный коэффициент трения полностью зависит от плотности навивки смежных (соединяемых) многослойных цилиндрических элементов. Полученный метод опробован на промышленном сосуде высокого давления, в результате этого получено условие кольцевой прочности. Определено очевидное преимущество кольцевого соединения с трением перед сварочными кольцевыми соединениями.

Цель - рассмотреть использование модернизации устаревшего металлорежущего оборудования под современные технологические задачи как одного из экономически обоснованных вариантов, альтернативных покупке нового дорогостоящего оборудования. Использование агрегатирования позволяет в процессе модернизации создавать технологическое оборудование под конкретную группу изделий с реализацией оптимального технологического процесса. Одновременное оснащение станка современной системой управления, а также узлами и оборудованием для САМ-технологий и НSМ-технологий позволяет получить качественно новое оборудование. В статье показан практический опыт проведения модернизации продольно-фрезерного станка 6М610Ф11-23 для обработки литейной оснастки. Описано проведение глубокой модернизации с полной заменой всех приводов, электроавтоматики и системы управления. Разработана и адаптирована технологическая оснастка, позволяющая получать несколько изделий на одном станке по оптимальной технологии, что гарантирует высокое качество и производительность. Исключение дополнительных переустановок позволило значительно повысить точность обработки. Использование модернизации дает экономически обоснованную альтернативу организации на базе имеющегося оборудования современного высокотехнологичного производства.

Цель - исследование процессов электроосаждения бора, титана и алюминия на углеграфитовых катодах; определение возможных путей преодоления существующих ограничений применения твердых катодов для электролиза криолитоглиноземных расплавов. Рентгенофазовый анализ проводился на автоматизированном рентгеновском дифрактометрическом оборудовании фирмы Shimadzu XRD-6000 (излучение CuK_α, графитовый монохроматор). Микроструктура поверхности образцов исследовалась на растровом электронном микроскопе JEOL JSM 7001F (Япония). Рентгеноспектральный микроанализ, энергодисперсионный микроанализ электродвижущей силы (SEM-EDS анализ) и ЭДС-картирование (EDS-mapping) выполнены на энергодисперсионном спектрометре Oxford Instruments (Великобритания). По результатам реализации электрохимического синтеза диборида титана TiB₂ при температуре ~975°С, плотности тока 0,82 А/см² с последующим осаждением алюминия на углеродном катоде и исследованием поверхности методами рентгенофлуоресцентного анализа, а также электронной микроскопии предположены причины нестабильного течения процесса электролиза и неудовлетворительного качества покрытий. Такими причинами могут выступать химическая неоднородность и физическая микродефектность поверхности, которые инициируют концентрацию тока на микроплощадках дефектов с одновременным увеличением скорости процессов электролиза. Последующий дефицит электроактивных ионов в прикатодном пространстве приближает, а затем достигает плотности тока выше предельной диффузионной последовательно для разряда бора, титана и алюминия с возрастанием напряжения до потенциалов разложения фона - криолита, фтористых натрия и алюминия. Последствиями этих процессов являются: взаимодействие собственных и примесных агрессивных элементов с материалом поверхности, прогрессирующее развитие физической микродефектности и пассивация катода тугоплавкими осадками, а также составляющими электролита. В конечном итоге нормальный процесс электролиза нарушается с последующей необходимостью остановки. Одна из причин отсутствия прогресса в развитии технологии электролиза с применением «инертных» электродов заключается в специфических электрохимических процессах на твердой поверхности поликристаллических катодов. Установленная причинно-следственная связь между неоднородностью электродной поверхности, нестабильностью процесса электролиза и пассивацией катода позволяет определить условия применения твердых катодов. Для решения этих проблем предложено воспользоваться разработанными в лабораторных условиях технологиями борирования композитных катодов и низкотемпературного синтеза диборида титана.

Целью данной работы является формирование конкретных подходов и направлений области получения цинковых порошков с заданными свойствами из щелочных электролитов. Проанализированы результаты исследований множества авторов (86 источников) о влиянии различных условий электроэкстракции цинковых порошков из щелочных электролитов. До настоящего времени не получено всеобъемлющего теоретического объяснения механизма формирования порошка при электролизе цинка из щелочных растворов. Несмотря на множественность и разнообразие опубликованных данных, невозможно определить условия получения цинковых порошков с заданными свойствами из цинкатных электролитов без собственных систематических исследований. Рассмотрены методы исследования электроосаждения цинка в растворах гидроксида натрия на катоде из нержавеющей стали методами циклической вольтамперометрии, хроноамперометрии и хронопотенциометрии. В условиях лабораторного электролиза изучено влияние состава электролита, концентрации примесей, плотности тока, температуры, введения присадок на выход по току и морфологию получаемых порошков. Выявлено, что среди авторов нет единого мнения о влиянии условий электролиза с точки зрения выхода по току и расхода электроэнергии. Установлено, что достоинствами электролиза щелочных цинкатных растворов являются: высокая чистота получаемого металла, возможность получения порошков заданной крупности, хорошая прессуемость и спекаемость, возможность применения некислотостойких конструкционных материалов.

Цель - изучение поведения бокситового концентрата, полученного по способу термохимия-Байер на стадии автоклавного выщелачивания; исследование влияния дозировки оксида кальция, подаваемого на автоклавное выщелачивание бокситового концентрата по способу Байера, и определение его оптимального количества. Отработка методики контроля вскрываемости бокситовых концентратов с использованием химического анализа твердой и жидкой фаз. Получение термоактивированного продукта за счет обжига исходного боксита при температуре 1000°С, его обескремнивания щелочными растворами и последующей переработкой бокситового концентрата по способу Байера в автоклавных условиях. Проведение полного силикатного анализа твердой фазы (красного шлама) и определение содержания в жидкой фазе общей, каустической и карбонатной щелочи, а также количества Al₂O₃ и SiO₂._{Термическая активация боксита позволила получить продукт с кремниевым модулем (μSi) равным 11,6 из высокремнистого боксита одного из месторождений Российской Федерации. Проведено изучение влияния дозировки CaO на вскрываемость бокситового концентрата, а также анализ твердой и жидкой фаз, который показал возможность определения вскрываемости бокситового концентрата при автоклавном выщелачивании. Определена оптимальная дозировка оксида кальция. На основе проведенных лабораторных исследований установлено, что температурный режим обжига (1000°С) с последующей выдержкой в течение 1 часа позволяет, с одной стороны, получить качественный концентрат, а с другой - при дальнейшей традиционной гидрометаллургической переработке достичь теоретически возможного извлечения глинозема. Определено, что для данного типа бокситового концентрата оптимальная дозировка оксида кальция составляет 2,5% от навески концентрата. Химический анализ продуктов автоклавного выщелачивания показал возможность определения извлечения глинозема из бокситового концентрата в алюминатный раствор (не только по составу твердой, но и жидкой фазы). Разработана методика экспресс-анализа по составу жидкой фазы, позволяющая определить не только возможность получения бокситового концентрата с высоким кремниевым модулем, но и его вскрываемость на стадии байеровского выщелачивания.}

Цель - изучение влияния флокулянтов на кинетику процессов сгущения и промывку красных шламов, полученных из низкокремнистых бокситов при производстве глинозема. Для исследования кинетики процесса сгущения пульп красных шламов использовалась методика контроля уровня пульпы в ходе процесса отстаивания. В ходе исследования декантационной противоточной промывки была применена методика декантов с убывающими концентрациями. Приготовление растворов флокулянтов проводилось по определенной методике, позволяющей получать рабочие растворы флокулянтов, оказывающих максимальный эффект на процесс осветления пульп красных шламов (высокое значение скорости осветления, низкое содержание дисперсных частиц в сливе). Изучено влияние флокулянтов на кинетику процессов сгущения и промывки красных шламов, полученных из низкокремнистых бокситов. Установлено, что флокулянты влияют на процесс формирования зон сгущения. Замечено, что в равной степени как для пульп обработанных, так и необработанных реагентами, изоэлектрическое состояние наблюдается при определенной концентрации щелочного алюминатного или щелочного раствора, соответствующего максимальной скорости осветления (максимальной производительности сгустителя и сгустителя-промывателя). Применение флокулянтов на стадии сгущения обеспечивает в последующем рост производительности промывателей по ступеням промывки. При этом максимальная производительность отмечается для того промывателя, в котором концентрация растворенного ценного вещества соответствует или близка к концентрации изоэлектрического состояния. При этом сгуститель-промыватель обеспечивает осветленный раствор с минимальным содержанием дисперсных частиц. Установлено, что применение флокулянтов влияет на процесс формирования, протяженность основных зон сгущения. В статистических условиях осаждения сфлокулированных пульп наблюдается уменьшение глубины осветленной зоны, значительное развитие получает переходная зона. Аналогичное влияние флокулянтов отмечено для всех ступеней противоточной декантационной промывки красных шламов в условиях, когда наблюдается уменьшение концентрации растворенного ценного вещества (алюминатного раствора) от первой к последней ступени промывки.

Цель работы - оценить перспективы использования глины Молоковского месторождения (Забайкалье) в металлургической практике. Определена механическая прочность склеивания шамотных брусков пастами из глины и шамотной крошки. Полученные результаты свидетельствуют об аналогии адгезионных взаимодействий, которые обеспечены близостью кристаллохимического состава. Несмотря на то, что в составе глины Молоковского месторождения кроме оксидов алюминия и кремния находится до 20% оксидов других элементов, участие их в процессах конструирования структуры прослойки не приводит к заметному понижению прочностных характеристик. При изучении свойств паст из глины и шамотной крошки использованы традиционные физико-химические и теплотехнические методы исследования: гравиметрия, химический анализ ориентированного образца минерального сырья. Для определения механической прочности применена экстензометрия на испытательной машине «Shimadzu Autograph AGS-X». Установлен химический и минеральный состав глины Молоковского месторождения и показано, что около 80% состава - это оксиды алюминия (18%) и кремния (61%), присутствуют также оксиды натрия и калия, кальция, титана, железа, магния и марганца. Минеральные проявления обнаруживаются в виде кальцита, щелочных полевых шпатов, мусковита, смектита и слюды-смектита. На основе проведенных лабораторных исследований установлено, что использование глины Молоковского месторождения (Забайкалье) возможно в металлургической практике и может быть рекомендовано для футеровочных масс, обмазки и скрепления огнеупорных кладок, обработки вспомогательных инструментов - изложниц, пробоотборников, черпаков для расплава.