Цель – исследование возможности размещения фотоэлектрических солнечных установок внутри купольного строения, находящегося на базе испытательного полигона Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова в центральной части Республики Саха (Якутия), с сохранением значительной доли ген ерации мощности и определение оптимального расстояния между фотоэлектрической солнечной установкой и прозрачными стенами данного купольного строения. В исследовании применялись методики и способы определения снижения электроэнергетической эффективности фотоэлектрических солнечных установок при изменении среды размещения, было выявлено оптимальное расстояние размещения установки внутри прозрачных купольных строений с приведением графических интерпретаций и градиентов. Авторами статьи получены контрольные параметры снижения величины светового потока, мощности генерации фотоэлектрической солнечной установки при изменении среды эксплуатации и оптимальное расстояние размещения фотоэлектрической солнечной установки внутри купольного строения в целях значительного снижения поверхностного загрязнения фотоэлектрической солнечной установки. На основе проведенных исследований определено, что в случае эксплуатации фотоэлектрических солнечных установок внутри прозрачного купольного строения мощность генерации падает на 25,61% в сравнении с фактическими данными генерации на открытом пространстве. Определено, что с увеличением расстояния между прозрачными стенами строения и установкой мощность генерации падает на ~ 23,01%, светового потока – на 5,224% на расстоянии до 1,5 м. Кроме того, данный способ применения фотоэлектрических солнечных установок микромощности внутри купольного строения может применяться в рамках строительства и проектирования системы «Умный дом» и объектов автономной генерации электроэнергии и мощности на территории северных регионов России.

Целью работы является создание упрощенной модели трансформатора тока на основе данных его вольтамперной характеристики. Данная модель применима для исследования работы релейной защиты в переходных режимах, когда не требуется высокой точности, в том числе учета гистерезиса магнитопровода трансформатора тока. Модель разработана в среде MATLAB Simulink с применением элементов библиотек SimPowerSystems и Simscape. В модели используются данные о коэффициенте трансформации и вольтамперной характеристике, снятой при эксплуатационных испытаниях трансформатора тока. В ходе расчетных экспериментов на нелинейном сопротивлении установлено, что для моделирования трансформатора тока можно использовать вольтамперную характеристику не в мгновенных, а в действующих значениях тока и напряжения. Смоделированы режимы с номинальными токами в обмотках трансформатора тока для проверки коэффициента трансформации, режимы с разомкнутой вторичной обмоткой и режимы с насыщением трансформатора тока за счет увеличения вторичной нагрузки, повышения кратности первичного тока и наличия апериодического тока в начальный момент переходного процесса. Установлено, что модель трансформатора тока позволяет корректно имитировать все указанные режимы. Для верификации модели выполнено снятие осциллограмм вторичного тока на реальных трансформаторах тока 10 кВ при известном первичном токе и их сравнение с расчетными осциллограммами на модели. Расхождение между результатами расчетного и натурного экспериментов составило не более 10% в амплитудных значениях, при этом получено качественное совпадение графиков токов на модели и у реального трансформатора тока. Основным преимуществом разработанной модели является то, что для ее задания не требуется информация о сечении магнитопровода, длине силовой линии, марке стали и числах витков обмоток трансформатора тока.

Цель – исследование эксплуатационного ресурса аккумуляторных батарей и разработка рекомендаций по построению систем накопления энергии для изолированных энергетических систем с возобновляемыми источниками энергии. Объектом исследований явились необслуживаемые, герметичные свинцово-кислотные батареи, выполненные по AGM-технологии. Срок службы аккумуляторных батарей определялся по результатам их ресурсных испытаний посредством заряда/разряда по заданным профилям нагрузки, реализованных на специализированной испытательной станции Chroma Test System. Для проведения экспериментов были смоделированы 3 профиля нагрузки батарей: один – для стандартного режима заряда/разряда на постоянном токе, и два – для режимов заряда/разряда от возобновляемых источников энергии, для формирования которых использовались фактические данные мониторинга рабочих режимов ветроэнергетической установки. Результаты экспериментов показали, что условия эксплуатации батарей по рассматриваемым профилям существенно различаются по значениям практически всех стресс-факторов, из которых определяющее влияние на срок службы батарей оказывает фактор пропускной способности. Для сохранения эксплуатационного ресурса аккумуляторных батарей предложено разделение во времени их режимов заряда/разряда. Результаты испытаний показали, что при эксплуатации батарей по профилям от возобновляемых источников энергии применение данного способа сокращает временные интервалы между полной зарядкой и при низком уровне заряда батарей, что обеспечивает повышение их срока службы до 14%. Предложено новое техническое решение по построению системы накопления энергии для MicroGrid в виде комбинированного двухконтурного накопителя энергии. Изготовлен экспериментальный образец комбинированного накопителя энергии на мощность 15 кВт. Применение комбинированного накопителя энергии в составе MicroGrid позволяет повысить эксплуатационный ресурс аккумуляторных батарей до 20–30% в сравнении с аналогами, обеспечивает статическую и динамическую устойчивость локальной энергетической системы со временем реакции на изменение мощности не более 50 мс, уровень замещения топлива не менее 25% и снижение стоимости электроэнергии на 25–30%.

Цель работы – исследовать величины напряжений в инструментальном материале составных концевых фрез для того, чтобы сравнить их с допустимыми напряжениями с позиций исключения разрушения фрез. Объектом исследования являются предельные величины напряжения в инструментальном материале разработанных составных концевых твердосплавных фрез, имеющих сопряженные между собой режущую часть и хвостовик. Режущая часть выполнена из инструментального твердого сплава, хвостовик – из конструкционной стали. Для определения напряжений использовано имитационное моделирование в программной среде ANSYS и Deform. Составляющие силы резания определены экспериментально. Принято, что чем меньше величины составляющих силы резания, тем меньше величины напряжений в инструментальном материале, и тем меньше возможность разрушения инструментального материала. Рассмотрено фрезерование труднообрабатываемой нержавеющей стали 12Х18Н10Т со скоростью резания 70 м/мин, с глубиной резания 1 мм и подачей 0,1 мм/зуб. Рассмотрен инструментальный материал ВК8 без покрытий и с разными покрытиями, которые способствуют снижению составляющих сил резания. Доказано, что составной концевой фрезой диаметром 16 мм и длиной 92 мм можно обрабатывать детали с той же точностью, с какой их обрабатывают монолитной (цельной) концевой твердосплавной фрезой. С увеличением длины составных фрез точность обработки снижается, но при длинах 123 мм и 180 мм они применимы для изготовления деталей, используемых в общем машиностроении. Таким образом, составные концевые фрезы могут конкурировать с монолитными фрезами по точности изготовления и периоду стойкости, чем ограничивают существующую область применения монолитных фрез. При этом стоимость составных фрез меньше монолитных на 10–60%.

Цель – исследовать влияние технологических остаточных напряжений на изгибную жесткость цилиндрических деталей типа валов и осей. Исследования проведены на удлиненных цилиндрических образцах (из стали марки 35 диаметром 30 мм) с использованием метода растачивания и обтачивания. Образцы отжигали в защитной среде для удаления начальных остаточных напряжений. Эксперименты выполнены на лабораторной гидравлической испытательной машине Amsler с использованием твердосплавных матриц марки ВК8. Эксперименты показали, что при сверхмалой степени относительного обжатия – от 0,1 до 0,5% – размер слоя с тангенциальными остаточными напряжениями сжатия постепенно уменьшается. Жесткость таких цилиндрических заготовок остается практически неизменна. При увеличении относительного обжатия (от 0,5 до 1,2%) происходит уменьшение остаточных напряжений сжатия на поверхности детали. Толщина слоя с тангенциальными остаточными напряжениями сжатия начинает увеличиваться. При этом остаточный прогиб становится меньше, изгибная жесткость увеличивается. Установлено, что степень относительного обжатия не влияет на изменение глубины распределения осевых остаточных напряжений. Оптимального распределения тангенциальных остаточных напряжений сжатия можно достичь за счет увеличения их глубины. Установлена линейная закономерность при степенях относительного обжатия от 0,1 до 1,0%. Самое большое сопротивление изгибу зафиксировано у упрочненных относительным обжатием образцов с близкими к 1,0% величинами. Обработав заготовки охватывающим деформированием с обжатием 1,0% и нагрузив их поперечной силой 0,6 кН, можно добиться уменьшения искажения при изгибе и увеличить прочность деталей в 5 раз. Установлено, что на изгибную жесткость цилиндрических валов большое влияние оказывают остаточные напряжения сжатия. Глубина залегания остаточных напряжений оказывает различное влияние на жесткость цилиндрических деталей. Таким образом, правильно воспользовавшись упрочняющим охватывающим деформированием, можно сформировать качественный поверхностный слой деталей с заранее заданным распределением остаточных напряжений.

Цель работы – исследовать величины напряжений в инструментальном материале составных концевых фрез для того, чтобы сравнить их с допустимыми напряжениями с позиций исключения разрушения фрез. Объектом исследования являются предельные величины напряжения в инструментальном материале разработанных составных концевых твердосплавных фрез, имеющих сопряжѐнные между собой режущую часть и хвостовик. Режущая часть выполнена из инструментального твердого сплава, хвостовик – из конструкционной стали. Для определения напряжений использовано имитационное моделирование в программной среде ANSYS и Deform. Составляющие силы резания определены экспериментально. Принято, что чем меньше величины составляющих силы резания, тем меньше величины напряжений в инструментальном материале, и тем меньше возможность разрушения инструментального материала. Рассмотрено фрезерование труднообрабатываемой нержавеющей стали 12Х18Н10Т со скоростью резания 70 м/мин, с глубиной резания 1 мм и подачей 0,1 мм/зуб. Рассмотрен инструментальный материал ВК8 без покрытий и с разными покрытиями, которые способствуют снижению составляющих сил резания. Доказано, что составной концевой фрезой диаметром 16 мм и длиной 92 мм можно обрабатывать детали с той же точностью, с какой их обрабатывают монолитной (цельной) концевой твердосплавной фрезой. С увеличением длины составных фрез точность обработки снижается, но при длинах 123 мм и 180 мм они применимы для изготовления деталей, используемых в общем машиностроении. Таким образом, составные концевые фрезы могут конкурировать с монолитными фрезами по точности изготовления и периоду стойкости, чем ограничивают существующую область применения монолитных фрез. При этом стоимость составных фрез меньше монолитных на 10–60%.

Цель – оценка технологической возможности генерации цианида натрия путем газификации угля с изучением влияния параметров процесса (температуры, продолжительности эксперимента, типа угля) на концентрацию цианида натрия в полученных растворах и выявление оптимальных режимов процесса. Эксперименты проводили на лабораторной установке, состоящей из трубчатой печи цилиндрической конструкции с рабочим отсеком в виде корундовой трубы. В качестве объекта исследований были выбраны бурый и древесный угли, предварительно измельченные для увеличения удельной поверхности. Раствор цианида натрия образовывался при сорбции содовым раствором газообразной синильной кислоты как одного из компонентов синтез-газов. В системе поглотителей использовали раствор NaOH (рН = 10), установленный в ледяную баню. Содержание цианида натрия в растворе определялось титриметрическим методом. Для термодинамических расчетов применяли программный комплекс HSC Chemistry 5.1. При проведении газификации древесного угля в диапазоне температур 600–800оС получены растворы цианида натрия с концентрацией 0,03–0,08% масс. Установлено, что с повышением температуры от 600 до 900оС концентрация цианида натрия в щелочном растворе снижается ~ в 4 раза при одинаковой продолжительности эксперимента. Выведено регрессионное уравнение зависимости концентрации NaCN в растворе от температуры газификации угля и продолжительности ведения процесса. Показано, что генерация цианида натрия в лабораторных условиях путем газификации угля позволяет получить концентрации цианида натрия в растворе, соответствующие применяемым на золотоизвлекательных фабриках для проведения цианирования. Внедрение линии генерации цианида натрия непосредственно на производственных площадях золотоизвлекательных фабрик позволит снизить себестоимость производства за счет снижения затрат на закупку, транспортировку и хранение реагентов.

Цель – изучение влияния крупности материала на повышение эффективности флотационного обогащения золото-медно-мышьяковистых руд месторождения «Тарор» (Республика Таджикистан) и изучение зависимости извлечения золота от продолжительности процесса для выбора альтернативной технологической схемы переработки данной руды. По данным рентгенофазового анализа минеральный состав пробы руды месторождения «Тарор» на 92% представлен породообразующими минералами. Рудная минерализация представлена сульфидными минералами, главным образом арсенопиритом, халькопиритом и пиритом в суммарном количестве 8%. Рудообразующие элементы представлены по большей части железом, серой, мышьяком и медью. Массовая доля составляет, %, соответственно: железа - 6,02, серы - 3,26, мышьяка - 1,52, меди - 0,82. Содержание золота и серебра в руде составляет 7,35 г/т и 20,28 г/т. Степень окисления руды, рассчитанная по железу, составляет 51,3%. Данный показатель позволил характеризовать руду как смешанную, близкую к первичному типу. Результаты исследований по флотационному обогащению показали, что измельчение исходной руды до крупности 95% -71 мкм позволяет повысить извлечение золота в концентрате на 10% по сравнению с измельчением до крупности частиц 80% -71 мкм. Было изучено влияние продолжительности процесса флотации на извлечение золота. Для достижения максимального извлечения золота в черновой флотационный концентрат время основной флотации в дальнейших тестах целесообразно принять равным 14 мин, в контрольной флотации - 12 мин. По полученным экспериментальным данным при рекомендации флотационного обогащения изучаемой руды месторождения «Тарор» в качестве альтернативного технологического решения предлагается сравнительно стандартная схема, включающая основную, контрольную и перечистную стадии флотации.

Цель – исследование методами математического моделирования процессов теплообмена огневого рафинирования черновой меди в агрегате печь-ковш. Основным металлургическим агрегатом при моделировании был принят агрегат печь-ковш, предназначенный для апробации технологии рафинирования с использованием донной продувки в пузырьковом режиме с применением газообразных восстановителей (углеводородов) и окислителя. Использованы методы математического моделирования, позволяющие описывать свойства реального процесса на основе математической формализации физических законов и закономерностей. Вместо дорогостоящего мазута, используемого в качестве жидкого восстановителя, предложено использовать газообразные восстановители. Показано, что их использование в режиме продувки «снизу» позволяет достигнуть высоких технико-экономических показателей процесса. Этому также способствуют перенос части технологических операций непосредственно в ковш, исключение необходимости повторного расплавления и разогрева рафинируемой меди. Показано, что одной из проблем является необходимость поддержания заданного теплового режима, обеспечивающего как саму возможность проведения операций рафинирования, так и ввода в расплав при донной продувке газообразного реагента, от которого зависят гидрогазодинамические параметры. Предложена оригинальная
методика учета в математических моделях влияния тепловых эффектов химических реакций (на примере экзотермических реакций окислительного периода рафинирования). Использование двух различных методов анализа позволило достаточно полно идентифицировать величину влияния основных экзотермических реакций на тепловой режим процесса рафинирования. Представленные математические модели позволяют определить удельное влияние различных технологических параметров (состав и расход топлива, температура и степень обогащения дутья, конструкция футеровки и т.д.) на динамику изменения температурного поля расплава и технико-экономические параметры плавки в целом.

Цель – исследование коррозионного процесса на образцах стали Ст3, защищенных латексным покрытием 69Б-2к, выпускаемым ООО «Капитель» (г. Иркутск). В исследованиях применялся метод электрохимической импедансной спектроскопии образцов стали с нанесенным трехкратно покрытием из латекса с помощью потенциостата-гальваностата PGSTAT302+FRA2, оснащенного программным обеспечением NOVA 1.8. Коррозионные исследования проводили при термостатировании (25±0,2°С) рабочего пространства. Для определения скорости коррозии были проведены гравиметрические испытания с фиксированием изменений массы образцов за контролируемый промежуток времени (до 10 ч). В качестве электролита использовали 3% раствор хлорида натрия. Показано, что для описания механизма коррозионного процесса в большинстве случаев приемлемым оказывается использование эквивалентной электрохимической схемы с элементами Варбурга и Cotangent Hyperbolic, моделирующей протекание реакции на границе электрод-электролит. По результатам визуальных, гравиметрических и электрохимических исследований показано, что для поверхности стали Ст3 с покрытием из латекса 69Б-2к длительное время импеданс почти не изменяется. Очевидно, что поверхностный процесс связан с лимитирующей стадией диффузии растворителя через защитный слой. При этом электрохимически определенная скорость коррозии невелика и составила ~ 0,164 мм/год (для контрольных образцов – 0,75 мм/год). Таким образом, проведенные исследования подтвердили достаточно высокие защитные качества латекса 69Б-2к. Коррозионные показатели латекса связаны с его составом, компоненты которого не только обладают хорошими адгезионными качествами, но и активны по отношению к другим взаимодействиям, таким как химические взаимодействия компонентов между собой и с кристаллитами на поверхности металлов. По результатам экспериментальных исследований разработана эквивалентная электрическая схема. Модельный расчет, проведенный на ее основе, позволяет описывать экспериментальную кривую в координатах Нейквиста практически полностью.