Цель - защита электроэнергетической системы, являющаяся одной из наиболее сложных и актуальных задач, поскольку от правильности функционирования релейной защиты и автоматики во многом зависит устойчивость работы электроэнергетической системы в целом. Главная трудность заключается в определении настроек, обеспечивающих корректное функционирование релейной защиты в энергосистемах. Причиной этого является отсутствие методов и средств, позволяющих адекватно учесть динамику изменения режима электроэнергетической системы во время аварии. Сказанное подтверждается применением для расчета токов коротких замыканий, используемых при формировании настроек релейной защиты, максимально упрощенных моделей оборудования электроэнергетической системы и соответствующих математических методов, позволяющих весьма грубо оценить действующее значение токов коротких замыканий в момент времени t = 0 с только для одной фазы. Для расчета токов остальных фаз применяется метод симметричных составляющих. Существенное несоответствие в некоторых случаях таких настроек фактическим условиям функционирования защиты подтверждается статистикой аварийности в электроэнергетической системе, а также статистическими данными неправильных действий релейной защиты. Авторами предложен новый подход настройки релейной защиты. Его особенностью является использование детализированных математических моделей, описывающих процессы одновременно во всей совокупности элементов в схеме релейной защиты, включая первичные преобразователи, в комбинации с гибридным симулятором энергосистем всережимного моделирующего комплекса реального времени электрооборудования электроэнергетических систем, реализующего методически точное аналого-цифровое решение математических моделей оборудования электроэнергетической системы. Используя данный подход, выполнена настройка цифровой дифференциальной защиты трансформатора с применением стандартной четырехзонной характеристики срабатывания. Также авторами предложен новый подход по формированию гибкой многозонной характеристики срабатывания, огибающей аварийные характеристики I д = f ( I т) тех режимов, в которых цифровая дифференциальная защита трансформатора не должна срабатывать. Внедрение данной методики позволит определить настройки релейной защиты в конкретных условиях ее функционирования, отказаться от излишнего загрубления уставок, что в совокупности обеспечит надежное всережимное функционирование защиты.

Целью является исследование влияния установок распределенной генерации на базе возобновляемых источников энергии с использованием инверторов на явление резонанса на гармонических частотах. Функция инвертора заключается в преобразовании постоянного напряжения в переменное. Инвертор использует широтно-импульсную модуляцию для генерации синусоидального выходного тока. Анализ выполнен для установок распределенной генерации с инверторной системой, подключенной к тестовой модели распределения шин IEEE 13 (IEEE 13 Node Test Feeder) в графической среде имитационного моделирования Simulink. Для исследования явления резонанса замеры частоты проводились во время анализа разложения в ряд Фурье с целью измерения искажения напряжения и тока в точке общей связи сети и распределенной генерации. Проведен анализ влияния гармоник на взаимодействие между распределительной системой и установкой распределенной генерации с инвертором, связанным с пассивным LCL-фильтром. Для изучения влияния интеграции распределенной генерации в распределительную сеть было принято рассмотреть два сценария подключения генерирующих установок. В первом сценарии изучался эффект влияния нескольких установок распределенной генерации, подключенных к разным шинам распределительной сети. Во втором сценарии изучался эффект влияния нескольких установок данного типа, подключенных к одной шине распределительной сети расчетной схемы. При этом каждый из сценариев содержит четыре замера, с равномерным наращиванием числа генерирующих блоков в каждом замере. Максимально допустимый уровень интеграции блоков распределенной генерации, подключенных к сети, принимался равным 40% от общей подключенной нагрузки. Он основан на нарушении пределов стандартного гармонического искажения напряжения. В данном исследовании также анализируется влияние нескольких установок распределенной генерации при интеграции и резонансе на частотах гармоник. Анализ влияния установок распределенной генерации, интегрированных в распределительную сеть, выполнен с использованием аналитического сравнения полученных (вычисленных) параметров коэффициентов нелинейных искажений по напряжению при моделировании работы установки распределенной генерации в сети с допустимыми пределами этих коэффициентов нелинейных искажений по напряжению в соответствии с ГОСТ в части сетей низкого напряжения. Приводятся результаты численных экспериментов.

Цель - разработка методики координации настроек автоматических регуляторов возбуждения и скорости вращения ротора генератора паротурбинной установки распределенной генерации. Для достижения цели использовались методы цифровой обработки сигналов при выделении шума регуляторов и получение спектральных характеристик для расчета комплексных передаточных коэффициентов. В качестве инструмента оптимизации коэффициентов настройки автоматических регуляторов возбуждения и скорости применялся генетический алгоритм. Моделирование системы электроснабжения с регулируемой паротурбинной установкой распределенной генерации осуществлялось в программной среде MATLAB с применением пакетов Simulink, SimPowerSystems и специализированного программного комплекса для координации коэффициентов настройки регуляторов. Результаты исследования показывают, что координация настроек регуляторов и применение прогностических алгоритмов улучшают демпферные свойства системы, делая управление частотой и напряжением более быстрым и плавным. На основе проведенных исследований и компьютерного моделирования могут быть сформулированы следующие выводы: малая постоянная инерции роторов генераторов установок распределенной генерации требует координации настроек автоматических регуляторов возбуждения и скорости; применение автопрогностического автоматического регулятора скорости позволяет значительно улучшить демпферные свойства системы при управлении турбогенераторами установок распределенной генерации, подключаемых к статической и динамической нагрузке; автопрогностический автоматический регулятор скорости синхронного генератора может быть рекомендован для повышения эффективности регулирования частоты вращения ротора и управления регулирующими клапанами паровой турбины. Практическое использование предложенных алгоритмов настройки автоматических регуляторов возбуждения и скорости позволит повысить надежность работы установок распределенной генерации и качество процессов управления.

Цель - анализ динамики субсидирования теплоснабжения Арктической зоны Республики Саха (Якутия). Для достижения цели использованы методы статистического, сравнительного и факторного анализов себестоимости производства теплоэнергии на основе статистических данных и сведений энергоснабжающих организаций Якутии. Были собраны и проанализированы сведения о выработке тепловой энергии, структуре стоимости топлива, используемого для производства тепла, в т.ч. стоимости закупки у поставщиков, доставки по магистральному, внутриулусному транспорту, а также о затратах на хранение. Были выделены районы с наиболее сложной схемой доставки топлива - Верхоянский, Усть-Янский, Момский улусы. Рассчитаны необходимые среднегодовые объемы субсидирования по всем Арктическим улусам с учетом площади и этажности жилого фонда с центральным отоплением. Проведен факторный анализ структуры себестоимости производимой теплоэнергии. Выявлена динамика изменения субсидируемой части тарифов теплоснабжения, на основе которого выполнен прогноз изменения тарифов на теплоэнергию до 2023 г. Оценены объемы субсидирования. Определено, что при наблюдаемом среднегодовом увеличении транспортных затрат топливоснабжения на 13% себестоимость производства теплоэнергии в Арктической зоне Якутии повышается на 6%. В результате ежегодно ожидаемый темп роста субсидий составит 4,4%, и к 2030 г. объем субсидирования теплоэнергии по сравнению с 2018 г. повысится в 1,5 раза. При изменении большинства факторов, влияющих на рост тарифов на тепло, охват субсидируемой части населения, а также сам объем могут увеличиться. Это обусловлено низким уровнем среднедушевого дохода населения на Севере и косвенно - ежегодным удорожанием конечной стоимости топлива.

Цель - контроль и повышение эффективности и надежности работы низковольтных распределительных сетей как важнейших задач современной энергетики, поскольку на такие сети приходится значительная доля потерь и затрат при передаче электроэнергии. Распределительные сети следует моделировать как трехфазную, а информацию об энергопотреблении, потерях и потокораспределении определять для каждой фазы независимо. В таком случае кроме информации о параметрах схемы замещения фидеров необходимы данные об активных и реактивных нагрузках, представляемых в виде узловых мощностей или токов, а также знание распределения этих нагрузок по фазам. Необходимую информацию о нагрузках низковольтного фидера, на основе которой предлагается решать задачу идентификации фаз, можно получить от устанавливаемых в низковольтной сети интеллектуальных счетчиков, данные замеров которых регистрируются в отчетах автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии. Знание фазы подключения нагрузок необходимо для дальнейшего анализа топологии сети, параметров ветвей, расчета потокораспределения, потерь мощности, а при достаточном числе измерений и при условии их синхронизации - для оценивания состояния распределительных сетей. В работе проблема идентификации фаз решается для одного из фидеров низковольтной распределительной сети Иркутской области с использованием измерений мгновенных и средних значений модулей напряжений, получаемых из интеллектуальных счетчиков и регистрируемых в протоколах автоматизированной информационно-измерительной системы коммерческого учета электроэнергии. Результаты идентификации фаз подключения трехфазных и однофазных счетчиков получены на основе оценки взаимной корреляции напряжений в узле питания с известными фазами и в нагрузочных узлах сети в течение некоторого промежутка времени. Определение фазы подключения нагрузок производится по максимальным положительным значениям коэффициентов взаимной корреляции для ряда выборок измерений. Совпадение результатов по идентификации фаз для всех выборок измерений служит подтверждением достоверности полученного решения и доказывает эффективность использования корреляционного анализа.

Цель данной статьи - представить анализ современного методического и программного обеспечения для оценки ветроэнергетического потенциала и рассмотреть особенности разработанной программы Wind-MCA. В статье представлен краткий обзор современного состояния и перспектив развития ветроэнергетики в мире и России. Изложены методические подходы и существующее программное обеспечение для оценки ветроэнергетического потенциала. Рассматриваются преимущества и недостатки источников исходной информации для оценки ветроэнергетического потенциала - данные спутниковых наблюдений, наземных метеостанций и климатических справочников. Приводятся характеристика и описание возможностей для оценки ветроэнергетического потенциала программы Wind-MCA, которая использует в качестве исходных данных статистически необработанные данные наземных метеостанций. Это позволяет обеспечить решение ряда задач, в которых требуется оценка ветроэнергетического потенциала с дифференциацией по направлениям ветра, часового ветроэнергетического потенциала во взаимосвязи с другими климатическими данными. Рассматривается применение Wind-MCA для решения такого вида задач. Представлена методика учета влияния рельефа местности на скорость ветра в зависимости от его направления, приведены результаты оценки ветроэнергетического потенциала для района с. Аян Хабаровского края. Изложен подход к оценке вариантов распределенного размещения сетевых ветроэлектростанций для уменьшения влияния краткосрочной изменчивости скорости ветра на колебания мощности станций. Приведены результаты моделирования выработки электроэнергии ветроэлектростанциями при их концентрированном и распределенном размещении в Кабанском районе Республики Бурятия. Представлен реализованный в Wind-MCA новый подход к учету влияния обледенения лопастей на выработку электроэнергии ветроэнергетическими установками. Приведены результаты расчета ветроэнергетического потенциала для различных районов востока России. Среднегодовые потери электроэнергии из-за обледенения варьируются в исследованных районах от 6,2 до 23,7%.

Цель - разработка методики выбора параметров основных компонентов автономной фотоэлектрической станции: преобразователя напряжения понижающего типа и контроллера поиска точки максимальной мощности, обеспечивающих максимально эффективное преобразование и использование солнечной энергии. Проведен анализ режимов и энергетических характеристик солнечных батарей при различных условиях освещения и температуры по уравнениям, описывающих физические процессы в эквивалентной электрической схеме замещения фотоэлектрического преобразователя. Выполнено имитационное моделирование динамических режимов автономной фотоэлектрической станции в программном комплексе MATLAB/Simulink. Проведен анализ основных энергетических характеристик и разработаны математические модели компонентов автономной фотоэлектрической станции для исследования режимов отслеживания точки максимальной мощности. Определены необходимые условия согласования параметров солнечной батареи и преобразователя напряжения для отслеживания точки максимальной мощности. Разработана оригинальная методика и алгоритм расчета и выбора параметров основных элементов фотоэлектрической станции. Рассмотрен практический пример расчета и выбора параметров преобразователя напряжения и цифрового контроллера максимальной мощности автономной фотоэлектрической станции. Результаты имитационного моделирования динамических режимов фотоэлектрической станции показали, что преобразователь напряжения и контроллер максимальной мощности со значениями параметров, выбранными по предложенной методике, обеспечивают надежное и эффективное отслеживание точки максимальной мощности во всех пяти рассмотренных тестовых вариантах внезапного изменения освещенности солнечных батарей. Точность отслеживания составляет не менее 98,2%, а коэффициент полезного действия преобразователя во всех рассмотренных режимах - не ниже 93,2%. Рабочие диапазоны изменения энергетических характеристик основных элементов фотоэлектрической станции соответствуют расчетным значениям, полученным при их проектировании.

Цель - гибридное моделирование ветроэнергетических установок 4 типа, позволяющее получить достаточно полную и достоверную информацию о процессах в ветроэнергетических установках указанного типа, а также оценить влияние их внедрения в электроэнергетические системы в целом. В настоящее время в мире быстрыми темпами развивается возобновляемая энергетика преимущественно с использованием ветроэнергоустановок. Для решения большинства задач исследования, проектирования и эксплуатации ветроэнергетических установок в составе электроэнергетических систем необходима полная и достоверная информация о едином непрерывном спектре нормальных и анормальных квазиустановившихся и переходных процессов в исследуемом оборудовании и электроэнергетической системе в целом. Единственным путем получения такой информации становится преимущественно математическое моделирование ввиду недопустимости натурных экспериментов в реальных электроэнергетических системах, особенно экспериментов аварийного характера, а также значительной ограниченности физического моделирования подобных систем. В то же время существует определенная проблема получения достоверной информации путем математического моделирования вследствие необходимости решения жестких систем дифференциальных уравнений большого порядка, описывающих процессы в элементах ветроэнергетических установок и электроэнергетических системах в целом. Данная проблематика присуща всем программно-вычислительным и программно-аппаратным комплексам для расчета режимов и процессов в электроэнергетических системах, которые неизбежно используют методы численного интегрирования, в результате чего достоверность подобных расчетов нередко оказывается низкой или неудовлетворительной. В статье представлено описание альтернативного комплексного подхода к моделированию ветроэнергетических установок 4 типа. Средством реализации данного подхода является разработанный специализированный гибридный процессор ветроэнергетических установок 4 типа, который предназначен для работы в составе Всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем. Также в статье приведены фрагменты тестовых исследований произведенного специализированного гибридного процессора, подтверждающие его правильную работу. Предложенное в статье решение вопроса адекватного моделирования ветроэнергетических установок 4 типа является новым и актуальным, позволяющим (применительно к конкретной электроэнергетической системе, ее составу и топологии) получить достаточно достоверную всережимную информацию о протекающих в ней процессах для дальнейшего планирования режимов, настройки систем автоматического управления, средств релейной защиты, автоматики и др.

Цель - повышение эффективности механической обработки деталей из труднообрабатываемых материалов, таких как сплавы на основе титана и высокопрочные нержавеющие стали типа ВНС, путем применения специальных конструкций концевых фрез, оснащенных неперетачиваемыми пластинками твердого сплава или быстрорежущих сталей. В работе был применен теоретически обоснованный и экспериментально подтвержденный способ повышения работоспособности специальных конструкций концевых фрез путем управления формой поперечного сечения среза, что позволяет снизить нагрузки на технологическую систему и тем самым обеспечить интенсификацию режимов обработки. Наиболее просто управление формой поперечного сечения среза реализуется применением переменных схем резания. Предложенная схема расположения неперетачиваемых пластинок из твердых сплавов и быстрорежущих сталей на одной вспомогательной технологической винтовой линии позволила формализовать проектирование специальных концевых фрез и тем самым обеспечить интенсификацию режимов фрезерования на стадии их проектирования. Это позволило разработать методику проектирования специальных конструкций концевых фрез с неперетачиваемыми пластинками твердых сплавов для фрезерования труднообрабатываемых материалов. Применение расчетных методов исключило влияние субъективных факторов инженерно-технических работников на качество проектирования инструмента и снизило трудоемкость конструкторских работ. Создание специальных концевых фрез с неперетачиваемыми пластинками твердых сплавов и быстрорежущих сталей для чернового фрезерования заготовок деталей из труднообрабатываемых материалов обеспечило интенсификацию съема металла от 2 до 5 раз, значительное снижение расхода инструментальных материалов по сравнению с монолитными конструкциями инструмента и многократное использование корпусов инструмента.

Цель - определение ограничений при выборе материалов для изготовления деталей коаксиальных радиокомпонентов для сверхвысокочастотной микроэлектроники, выявление особенностей и проблем при их изготовлении, исследование применяемых способов решения проблемы возникновения и удаления заусенцев, выбор перспективных методов удаления заусенцев для осуществления экспериментов и оценки эффективности их применения. Проведены описание особенностей технологии изготовления деталей радиокомпонентов для сверхвысокочастотной электроники, классификация номенклатуры деталей по геометрии и используемым материалам для выбора метода борьбы с заусенцами, описание и сравнение результатов применения опробованных методов удаления заусенцев с деталей, изготавливаемых из материалов 29НК и бериллиевой бронзы на токарных автоматах продольного точения, а также сделан подбор перспективных методов удаления заусенцев для дальнейшего исследования. Качественное удаление заусенцев с деталей, изготавливаемых из материалов 29НК и бериллиевой бронзы на токарных автоматах продольного точения (не имеющих труднодоступных поверхностей), достигается применением «галтовки с подбором абразивной среды». Качественное удаление заусенцев с деталей, изготавливаемых из материалов 29НК и бериллиевой бронзы на токарных автоматах продольного точения, имеющих труднодоступные поверхности (пазы, карманы, боковые отверстия, канавки, резьбы и т.п.) можно получить при помощи робота для зачистки, устанавливаемого на каждый станок, галтовки с подбором абразивной среды с последующей ручной слесарной операцией, термическим устранением заусенцев, а для материала 29НК - посменной заменой подобранного режущего инструмента для чистовой обработки. Недостаточно исследованы такие перспективные методы удаления заусенцев на данном производстве как автоматизация слесарной обработки с применением робота, термическое устранение заусенцев, подбор инструмента и режимов обработки по каждому виду материалов с учетом конструкции деталей.

Цель - проанализировать контактные взаимодействия при обработке абразивным потоком средой высокой вязкости, выявить ряд общих явлений, характерных и для других методов обработки заготовок из сплавов порошкового молибдена, зафиксировать некоторые особенности этого процесса. Одной из проблем современного производства является механическая обработка деталей из труднообрабатываемых материалов, таких как сплавы молибдена. Для финишной обработки заготовок из молибденовых порошковых сплавов предложена обработка абразивным потоком высоковязкой рабочей средой. Для этого уточнена модель удаления материала единичным абразивным зерном. В этой модели абразивное зерно представляет собой многолезвийный инструмент, воздействующий на обрабатываемую поверхность как по фактической площади контакта, так и по контурной. Подтверждено, что появление составляющих силы резания, действующей на единичное абразивное зерно, обусловлено касательными и нормальными напряжениями потока рабочей средой. Проанализированы особенности контактных взаимодействий при обработке абразивным потоком заготовок из порошковых молибденовых сплавов. Для оценки исходного состояния поверхности перед финишной обработкой описан поверхностный слой заготовок из порошкового молибдена после токарной обработки и электроэрозионной вырезки проволокой с точки зрения исходного состояния. Обосновано проведение обработки абразивным потоком в два этапа с варьированием вида абразива и его зернистости. Экспериментально подтверждена возможность применимости обработки абразивным потоком высоковязкой средой для финишной обработки заготовок из порошкового молибдена. Выявлены особенности процесса обработки абразивным потоком с использованием рабочей среды высокой вязкости. Предложены рекомендации по использованию режимов обработки абразивным потоком для конкретных размеров отверстий в заготовках из порошкового молибдена.

Цель - провести исследования по оценке возможности повышения твердости поверхностного слоя стали марки Ст3 при плазменном нагреве нанесенной поверхностной обмазки, содержащей порошковый сплав ПР-Н80Х13С2Р. Методы исследования заключались в измерении макротвердости на стационарном приборе HBRV-187,5. Измерение микротвердости на приборе DuraScan G5 проводилось с системой автоматического считывания отпечатков. Теоретические методы заключались в анализе химического состава обмазок, в результате которого они были разделены на 2 группы: для печной химико-термической обработки и плазменного поверхностного оплавления. Расчетные методы включали статистическую обработку результатов экспериментов и построения зависимостей. Глубина модифицирующего слоя (в зависимости от способа обработки) при химико-термической обработке - 1 мм, плазменном оплавлении - 2 мм. Результаты измерения макротвердости поверхности показали, что полученное покрытие из смеси ПР-Н80Х13С2Р+Cr₂O₃+NH₄Cl обладает более равномерным распределением высокой твердости поверхности (31-64 HRC (метод Роквелла - метод неразрушающей проверки твердости материалов)); при использовании в качестве покрытия только сплава ПР-Н80Х13С2Р твердость поверхности изменяется в большом диапазоне (15-60 HRC). Исследования микротвердости поперечного сечения поверхностного слоя показали, что диффузионная область из смеси порошка ПР-Н80Х13С2Р+Cr₂O₃+NH₄Cl обладает равномерной твердостью (450-490 HV); при нанесении сплава ПР-Н80Х13С2Р - твердость увеличивается в глубине оплавленной области (от 300 до 600 HV) и резко снижается в зоне термического влияния (210-170 HV). Использование порошкового сплава ПР-Н80Х13С2Р как основного компонента в составе обмазки, нанесенной на поверхности Ст3 при плазменной обработке, приводит к образованию модифицированного поверхностного слоя с высокой твердостью.

Цель - разработка тепловой модели тормозного диска фрикционного узла тормоза дисково-колодочного типа, представленной в качестве многослойного объекта. В процессе разработки тормозного диска необходимо спрогнозировать эксплуатационные параметры его конструкции в различных режимах работы. Периодически проводятся различные испытания, в которых критерием, определяющим параметром тормозного диска является максимальная достигнутая рабочая температура на поверхности металлического фрикционного элемента. Но тепловое состояние модели проектируемого диска не учитывает изменений, которые происходят в процессе эксплуатации, а именно - появление приповерхностных слоев на рабочей поверхности тормозного диска и на матовой поверхности вентиляционного аппарата. Процессы, происходящие в результате эксплуатации на рабочих поверхностях, приводят к изменению структуры в самом материале рабочей поверхности тормозного диска. В результате циклического нагрева на матовых поверхностях вентиляционного аппарата тормозного диска появляются окисление и ржавчина, что является фактором для пересмотра существующей тепловой модели расчета тормозного диска. На основании двух этих показателей тепловая модель тормозного диска рассматривалась в виде многослойного элемента. После разработки необходимых теоретических исследований использовали способ компьютерного моделирования (с помощью метода конечных элементов) на основе программного продукта ANSYS. Результатом исследований являются зависимость температуры в различных точках тормозного диска (рабочей поверхности металлического фрикционного элемента на матовой поверхности вентиляционного аппарата) и оценка эффективности работы вентиляционного аппарата тормозного диска. Из данных исследований можно делать вывод об эффективности отвода тепловой энергии от рабочих поверхностей тормозного диска посредством вентиляционного аппарата.

Цель - исследование параметров микро- и макрогеометрии поверхности быстрорежущих пластин Р9М4К8 при шлифовании высокопористыми кругами из кубического нитрида бора. Для оценки качества шлифованной поверхности выбраны параметры Ra (среднее арифметическое отклонение профиля), Sm (средний шаг неровностей профиля) (микроотклонения) и EFE_max (отклонение от плоскостности) (макроотклонения). Оценка качества велась с использованием ожидаемых медиан вместе с категориальными величинами для параметров шероховатости и степенью точности для макроотклонений. Выполнен анализ стабильности формирования этих параметров. Оценка стабильности велась с использованием квартильных широт непраметрического метода статистики. Обосновано применение высокопористых кругов из кубического нитрида бора для шлифования сложнолегированных быстрорежущих сталей. Данные круги позволяют снизить температуру в зоне резания и увеличить производительность процесса шлифования. Показана целесообразность применения теоретико-вероятностных методов при оценке процесса шлифования быстрорежущих пластин. В принятых технологических условиях выбран непараметрический метод статистики, для которого наблюдения оказались «своим полем». Для оценки качества шлифованных пластин выбран непараметрический метод статистики. Подтверждено влияние проницаемости высокопористых кругов из кубического нитрида бора на стабильность процесса. Даны технологические рекомендации по выбору размеров пор высокопористых кругов из кубического нитрида бора. Порообразователь КФ40 превосходит по воспроизводимости процесса порообразователь КФ25. Наилучшее качество быстрорежущих пластин Р9М4К8 и высокая стабильность его формирования установлены при шлифовании кругом CBN30 B126 100 L V K27 KФ40. При шлифовании данным инструментом достигаются следующие параметры качества поверхности: Ra 0,29(0,32), Sm 79,00(80), EFE_max 11,50(7).

Цель - изучение химико-физических свойств твердого сплава, полученного из вольфрамсодержащего многокомпонентного минерального сырья Дальневосточного региона, методом локального высокоэнергетического воздействия - потоком ионизированной плазмы, удельная мощность которой > 10⁴ - 10⁵ Вт/см². Для изучения химического состава проб сплава системы W-C использовались методы рентгенофазового и спектрального микроанализов, а также сканирующая электронная микроскопия. Для определения микротвердости использовался микротвердомер ПМТ-3М, а для определения нанотвердости фаз сплава применялся модульный атомно-силовой микроскоп Ntegra Prima. Проведены исследования химического элементного и фазового составов проб сплава системы W-C, полученного методом локального высокоэнергетического воздействия на шихту, состоящую из шеелитового концентрата и графита. Рассмотрены экспериментальные зависимости количества полученных карбидов вольфрама от температуры плазменного потока T_p и времени его воздействия τ в камере синтеза , а также от количества введенного графита. Рассмотрены результаты спектральной и сканирующей электронной микроскопии образцов сплава, определены значения микротвердости и нанотвердости полученного сплава системы W-C. В ходе лабораторных испытаний проб экспериментального сплава выявлено, что сплав представляет собой твердый раствор, состоящий преимущественно из двух фаз - WC и W₂C. Полученный твердый раствор системы W-C обладает высокими показателями твердости (13…20 ГПа по Виккерсу) и износостойкости. Результаты исследований фазового состава твердого раствора системы W-C и его структуры позволяют предположить, что сплошной «скелет» карбидной фазы WC переплетается со «скелетом» фазы W₂C. Рассмотрена перспективность метода плазмохимического синтеза карбидов вольфрама из шеелитового концентрата для получения твердого раствора системы W-С.

Исследование и разработка технологии выплавки ферросиликоалюминия с использованием углистого сырья Куу-Чекинского угольного месторождения (Карагандинская область, Казахстан) преследует цель расширения сырьевой базы для выплавки нового вида комплексного сплава с всесторонним исследованием опытного сырья и его поведения в высокотемпературных условиях. Повышение спроса на рынке качественной металлопродукции заставляет искать новые виды ферросплавов и раскислителей, представляющих собой комплексные сплавы. Одним из эффективных комплексных сплавов является ферросиликоалюминий, использование которого при обработке стали способствует повышению ее качественных характеристик и снижению себестоимости. В статье приведены результаты исследования по определению влияния режима обработки стали ферросиликоалюминием марок ФС55А20 и ФС55А15 на металлургические свойства образцов стали. Плавку опытных образцов стали проводили в индукционной лабораторной печи УИП-25 с модернизированной системой охлаждения в слабоокислительной среде методом переплава. Изучалось влияние природы раскислителя на такие показатели металлургического качества стали как индекс загрязненности по неметаллическим включениям, природа неметаллических включений, степень химической ликвации, балл зерна. Использовались химический, микрорентгеноспектральный, микроструктурный анализы. Сравнение экспериментальных образцов позволяет утверждать, что при прочих равных условиях сплав марки ФС55А20, используемый при раскислении, оказывает более благоприятное влияние, чем сплав ФС55А15, на металлургическое качество стали по оцениваемым параметрам: средний балл зерна, степень ликвации, индекс загрязненности. Индекс загрязненности в случае раскисления сплавом ФС55А15 возрастает на 17%. Методом микрорентгеноспектрального анализа установлена природа неметаллических включений, которые представлены 4 группами: оксиды, сульфиды, силикаты и неидентифицированная фаза, доля которой колеблется в пределах 10-15%.

Цель - разработать и обосновать принципы энергетической модели промышленной отражательной печи с учетом химического состава и свойств природного газа, широко используемого в качестве топлива в металлургических процессах для обеспечения эффективной работы газопламенных печей в производстве чернового никеля. При сгорании природного газа в горелках газовых марок ГГСБ-1,4 и ГГСБ-2,2 (среднего давления c тепловой мощностью 1,4 МВт, расходом газа 140 м³/ч и присоединительным давлением газа перед горелкой не более 40 кПа и номинальным давлением газа перед горелкой не более 20 кПа) всегда образуется углекислый газ и сажа, которые отрицательно влияют на ход технологического процесса. При высоком содержании водорода и углерода в составе газа изменяется тепловой баланс самого процесса плавки чернового никеля. Для изучения процесса горения природного газа различного состава, который происходит в горелках среднего давления, была использована компьютерная программа STANJAN с использованием для измерения давления - расходомера марки OPTISONIC 7300 на влажном газе, который подтвердил стабильную работу данного прибора при содержании жидкости в газе до 1% от объема газа. Измерение количества отходящих загрязняющих веществ определялось при помощи газоанализаторов марки MRU Delta 65-3, которые идентифицируют суммарное количество газов (О₂, СО, NO), а также температуру, давление (разряжение), рассчитывают содержание СО₂ и коэффициент полезного действия установки. Получено значение максимальной температуры продуктов сгорания и их соотношение к избыточным значениям в балансе в течение всего нагрева воздуха. Определены зависимости для оптимизации процесса автоматизации промышленных горелок при минимизации энергопотерь и выброса вредных веществ. На основании проведенных исследований были определены отрицательное влияние избытка воздуха на максимальную температуру продуктов плавки и положительный эффект предварительного нагрева воздуха при этой температуре. При поступлении воздуха с температурой при 50°С (вместо 25°С) температура пламени поднимается, что приводит к увеличению нагрева, добавляемого к нагрузке, и снижению энергопотребления процесса. Избыток воздуха и температура продуктов в тепловом процессе, основанном на сжигании природного газа, являются наиболее определяющими факторами в экологических и энергетических аспектах процесса.

Целью работы является количественная оценка влияния красного шлама на стабильность β-фазы двухкальциевого силиката, основанная на ранее выявленной способности красного шлама повышать прочность агломерата. Работа направлена на решение проблемы уменьшения количества складируемых отходов красного шлама, образующихся при получении глинозема из бокситов. Накопители красного шлама занимают большие площади, наносят вред окружающей среде и являются источником чрезвычайных ситуаций, которые возникают с известной периодичностью. Перспективная сфера утилизации красного шлама связана с его использованием в металлургии черных металлов в качестве протектора самопроизвольного разрушения доменных агломератов. При этом эквивалентно снижению количества мелочи в шихте (частиц фракции 0-5 мм) повышается производительность доменных печей и уменьшается расход кокса. Самопроизвольное разрушение офлюсованного железорудного агломерата объясняется возникновением внутренних напряжений, причиной которых является увеличение на 10% объема кристаллической решетки двухкальциевого силиката - 2СaO^.SiO₂ (Ca₂SiO₄) и химическая неустойчивость свободной извести в составе агломерата. При охлаждении до 675°С двухкальциевый силикат претерпевает полиморфное превращение, связанное с изменением кристаллической структуры при переходе из β- в γ-модификацию и увеличением ее объема. Зерна СаО взаимодействуют с влагой, содержащейся в воздухе, превращаясь в Ca(OH)₂. Процесс агломерации воспрозводили на примере шихты заданного состава с ее спеканием при температуре 1200-1250°С. Устойчивость к саморазрушению брикетированной шихты после ее термообработки определялась по содержанию образующейся мелочи (частиц крупностью 0-5 мм) после охлаждения агломерата. В качестве материала для исследований использовались красные шламы - техногенное сырье производства глинозема одного из отечественных заводов. Результаты исследований показали, что при содержании не менее 3-5% масс. красного шлама в шихте с отношением CaO/SiO₂ = 2 обеспечивается устойчивость к саморазрушению образующихся продуктов спекания. Все образцы спеков, полученные с добавлением красного шлама в количестве 3-5% масс., обладают способностью препятствовать полиморфизму двухкальциевого силиката и, следовательно, предотвращать саморазрушение окускованного материала. Установлено, что данный эффект усиливается при увеличении содержания в красном шламе Al₂O₃ и Na₂O(K₂O).