Цель – изучение возможности влияния индукционных токов на повышение надежности работы оборудования тепловых электростанций путем увеличения коррозионной стойкости внутренних поверхностей энергооборудования (поверхностей нагрева котельных агрегатов). Стойкость к коррозии возрастает за счет повышения прочности оксидной пленки, образующейся при пассивировании (оксидировании). Для повышения прочности защитной пленки применен способ электрохимического пассивирования металлической поверхности, основанный на использовании индукционных токов. С помощью метода многомерного математического моделирования многопараметрических и многофункциональных процессов установлено, что для змеевикового экономайзера парового котла, состоящего из стальных труб с внутренним диаметром 32 мм (при параллельно включенных 24 змеевиках), обработка водным раствором окислителя (кислорода) должна осуществляться не менее 4 ч при пропускании по всей системе труб переменного тока 25 А. При этом дозирование кислорода в водный раствор должно производиться при температуре 130–450оС и концентрации кислорода 1 г/кг, со скоростью воды 0,5–5,0 м/с. Показано, что периодичность обработки зависит от условий эксплуатации оборудования: предпускового режима, останова или консервации. Эффективность способа также зависит от величины электрического тока, пропускаемого по металлической поверхности, продолжительности обработки, концентрации окислителя, типа и размеров обрабатываемой металлической поверхности. Предлагаемый способ пассивации можно применять как в барабанных, так и в прямоточных котлах. Например, пассивацию экранных поверхностей нагрева рекомендуется проводить в растопочном режиме при 30–40% нагрузке котла, также как и пассивацию пароперегревательных поверхностей котельных агрегатов и экономайзеров. Таким образом, применение способа электрохимического пассивирования позволит повысить коррозионную стойкость металлической поверхности оборудования тепловых электрических станций.

Цель работы – анализ технических решений по комбинированным системам релейной защиты от замыканий на землю в распределительных электросетях 6–10 кВ. Для объектов электрических сетей напряжением 6–10 кВ были использованы простые виды релейной защиты: максимальная токовая защита и токовая отсечка. С помощью сравнительного анализа были изучены наиболее распространенные алгоритмы для релейных защит от однофазных замыканий на землю. Метод моделирования позволил составить схему автоматического включения резерва. Построены алгоритмы работы релейной защиты и автоматики, при этом были учтены свойства участка электрической сети и особенности возможных режимов работы. В электросетях 6–10 кВ установлен рост повреждаемости кабельных линий с устаревшей ослабленной изоляцией. Определено, что длительная работа сети при однофазном замыкании на землю не допускается, поскольку возможны двойные замыкания на землю вследствие увеличения напряжения неповрежденных фаз относительно земли в √3 раз. Выполненные расчеты по оценке селективности и чувствительности токовой защиты селективной нулевой последовательности показали на ограниченное применение (из-за недостаточной чувствительности) этой защиты от однофазных замыканий на землю в ряде случаев. Исследованы преимущества схемных решений, когда в качестве пусковых органов защиты используются электромагнитные и индукционные реле, а в качестве логических элементов – современные малогабаритные элементы в виде микросхем с электронной обвязкой. Установлено, что предложенные решения могут быть использованы организациями энергосбыта для повышения надежности и безаварийности распределительных сетей 6–10 кВ с минимальными капиталовложениями в систему релейной защиты. Представленный анализ систем и устройств релейных защит от однофазных замыканий на землю позволяет заключить, что наиболее проблемными являются электросети с изолированной нейтралью. Использование упрощенных схемных решений комбинированных систем защиты позволит увеличить ремонтопригодность, упростить обслуживание устройств релейной защиты и автоматики за счет их открытости.

Цель работы – создание технологии для проведения комплексных исследований по оценке влияния объектов энергетики на окружающую среду. Предлагаемая технология интегрирует нормативные методики для расчета выбросов загрязняющих веществ, методики расчета рассеивания загрязняющих веществ, а также результаты лабораторного анализа проб снега на содержание загрязняющих веществ. Для поддержки технологии был разработан научный прототип интеллектуальной системы поддержки принятия решений WIAIS (Web-oriented Impact Assessment Information System). Созданная технология включает три основных этапа: этап расчета количественных показателей выбросов загрязняющих веществ, этап расчета рассеивания загрязняющих веществ в атмосферном воздухе и этап оценки проб снега на содержание в них загрязняющих веществ и сравнение их с полученными результатами. Для апробации предложенной технологии был проведен вычислительный эксперимент, в рамках которого была произведена оценка влияния выбросов от котельных, расположенных на Байкальской природной территории и работающих на различных видах угля. Апробация производилась на основе сведений о 48 котельных, использующих разнообразное оборудование с разной установленной мощностью и находящихся в различных местах в пределах Байкальской природной территории. В результате апробации были получены сведения об основных загрязняющих веществах, выбрасываемых объектами энергетики (сульфаты, оксиды азота, твердые вещества). Установлены количественные показатели выбросов загрязняющих веществ: так, общий объем загрязняющих веществ в окружающую среду составляет 18,33 тыс. т/год. Также установлены наиболее крупные источники загрязняющих веществ – это котельные, работающие в г. Слюдянка, п. Еланцы, г. Северобайкальск и пгт. Нижнеангарск. Технология может использоваться для проведения экологических оценок как существующих энергетических предприятий, так и при планировании строительства новых объектов энергетики. Также технология может быть применена при разработке рекомендаций по снижению выбросов загрязняющих веществ от энергетических предприятий.

Цель – определение влияния различных видов облачности на функционирование фотоэлектрической установки на территории центральной части Республики Саха (Якутия). В работе использован метод определения электроэнергетической эффективности фотоэлектрической установки при различных видах облачности с приведением графических интерпретаций, с применением различных измерительных и регистрирующих устройств и описанием порядка проведения экспериментальных работ. Использованы закономерности определения среднестатистических показателей снижения электроэнергетической эффективности фотоэлектрической установки для определенного вида облачности. Конкретный вид облачности идентифицирован посредством проведения замеров и вычисления диапазонов освещенности при учете граничных условий. Данные исследования проведены в течение летнего периода 2021 года на базе мобильного полигона ИФТПС им. В. П. Ларионова СО РАН на территории центральной части Республики Саха (Якутия). Получены контрольные параметры изменения величины генерирующей мощности фотоэлектрической установки для 10 видов облачности, которые могут применяться при моделировании эксплуатационных процессов и инженерных расчетах режимов работы солнечных электростанций. Установлено, что в случае эксплуатации фотоэлектрических установок при различных видах облачности снижение генерирующей мощности установки варьируется в пределах 8–95% относительно показателя генерирующей мощности при безоблачной погоде. Полученные показатели изменения генерирующей мощности фотоэлектрической установки при различных видах облачности могут быть применены при разработке методики по оценке влияния облачности и ее видов на пропускную способность солнечных лучей, падающих на поверхность фотоэлектрических панелей, для более точного определения энергетического потенциала солнечной генерации в определенной местности.

Цель – рассмотреть виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электромагнитная, ядерная с точки зрения организации материи и установить жесткую связь между ними; провести сравнение энергетических потенциалов различных уровней организации вещества, для определения энергетических потенциалов произвести их расчеты. В механической энергии рассмотрены потенциальная энергия и энергия стального диска при частоте вращения 100000 об/мин. Потенциал тепловой энергии рассмотрен на примере нагрева стального образца с температуры 20⁰C до температуры 1400⁰C. В химической энергии рассмотрен самый распространенный в технике горючий элемент – углерод. Для оценки энергетического потенциала электромагнитной энергии определен суммарный заряд всех электронов в 1 кг железа. Для ядерной энергии произведен расчет энергии, выделяющейся при распаде 1 кг U²³⁵. Установлена зависимость степени энергетического потенциала от уровня организации вещества. Рассмотрена возможность использования энергетического потенциала следующего уровня организации вещества. Выявлены закономерности уровней организации материи. Материал, приведенный в данной статье, носит фундаментальный характер, но нацелен на конкретное практическое применение в устройстве, разрабатываемом в рамках докторской диссертации одного из авторов на тему «Когенерационный теплоэнергетический комплекс, объединяющий принципы трансформации энергий». Классификация форм энергии, в соответствии с уровнями организации материи, производится в рамках выявления общих принципов и закономерностей использования низкопотенциальных источников различных форм энергии, которая позволяет создать новый трансформатор теплоты и теплоэнергетический комплекс на его основе. Выполненные авторами начальные теоретические исследования впоследствии будут базой для создания различных трансформаторов энергии, способных работать с несколькими видами энергии в одном устройстве.

Цель – разработка алгоритмов самонастройки регулятора мощности в режиме нормальной эксплуатации энергоблоков локальных энергосистем с малой синхронной генерацией, способных работать как в автономном режиме, так и в параллельном режиме с внешней электрической сетью. Настройка регулятора мощности энергоблока происходит в ходе нормальной эксплуатации по показателям качества регистрируемых переходных процессов при нескольких коммутациях нагрузок с вариацией коэффициента усиления. Корректировка коэффициентов усиления по каждому из каналов регулирования осуществляется в результате его оптимизации по функции, аппроксимирующей зависимость показателя качества переходного процесса от значения коэффициента усиления с учетом разнохарактерности процессов и разномасштабности возмущений режима при набросе/сбросе мощности. В качестве показателя качества процесса используется сумма взвешенных значений перерегулирования и продолжительности процесса. Благодаря адаптации, с течением времени регулятор автоматически настраивается и качество регулирования повышается. Представлены алгоритмы самонастройки регулятора мощности при регулировании частоты в режиме изолированной работы и для регулирования обменного перетока в режиме параллельной работы MiniGrid. В отличие от самонастройки регулятора частоты, при самонастройке регулятора обменного перетока мощности по переходным функциям, связанным с коммутациями нагрузки, алгоритмом производится фильтрация высокочастотных изменений мощности в результате электромеханических колебаний. Приводятся результаты моделирования процессов самонастройки регулятора мощности для простейшей схемы с одним генератором, подтверждающие работоспособность и эффективность представленных метода и алгоритмов. Предложенный метод самонастройки регуляторов частоты и обменного перетока является перспективным для технологической доработки и использования в системах регулирования мощности MiniGrid.

Цель – предложить эффективный метод определения местоположения сегмента неисправности в распределительные сети городского электроснабжения. Городские распределительные сети имеют несколько исходящих линий, коммутаторы с несколькими соединениями и обладают характеристиками переменной топологии. Выявлено, что метод определения местоположения неисправности, основанный на матричном алгоритме, обладает низкой адаптивной способностью и способностью к отказоустойчивости при работе со сложной и изменяемой топологией. Поэтому в данной статье предлагается эффективный метод определения местоположения сегмента неисправности, основанный на специальных индикаторах неисправности, позволяющий существенно повысить точность и надежность определения местоположения неисправности. Соответственно, для повышения точности и надежности определения местоположения неисправности предлагается метод определения местоположения участка неисправности, основанный на маркировке неисправности. Предлагаемый в работе подход опирается на анализ матрицы инцидентности, описывающей связь между узлами и ветвями, и позволяющий использовать теорию графов. Вектор состояния ветвей добавляется для получения матрицы смежности, которая позволяет описывать состояние изменения динамики топологии распределительной сети. На следующем этапе набор узлов и ветвей, которые отражают входящие и исходящие взаимосвязи узлов, устанавливается на основе выбранного направления привязки сети. В соответствии с направлением тока неисправности узла определяются подозрительные ветви и маркируются для обозначения неисправности. Путем кумулятивного вычисления и анализа меток отсеиваются целевые ветви и определяются неисправные участки сети городского электроснабжения. Результаты проведенного в работе тематического исследования показывают, что предлагаемый метод обладает хорошей адаптивностью к переменной топологии и повышает отказоустойчивость и точность разработанного матричного алгоритма. Топологическое рабочее состояние сети может быть изменено путем управления переключателями для оптимизации работы и повышения надежности электроснабжения. Таким образом, алгоритм быстрого и точного определения места повреждения имеет большое значение для повышения безопасности и качества городского электроснабжения.

Цель – формирование 3d-модели конструкции системы кондиционирования самолета для выполнения численного эксперимента в автоматизированной среде инженерного анализа. Полнота данной модели обусловлена требуемым результатом численного эксперимента. Суть эксперимента сводится к воссозданию условий протекания аэродинамических процессов в окрестности жалюзийной решетки, интегрированной в обшивку фюзеляжа в месте сообщения системы кондиционирования с внешней средой. Поэтому интерес представляет та часть конструкции системы кондиционирования, работа которой непосредственно влияет на параметры состояния прочности жалюзийной решетки. Для формирования цифровой копии оригинала была использована система автоматизированного проектирования Siemens NX. Ее инструментарий обладает возможностями построения высокоточных геометрических моделей. Результатом проделанной работы стала 3d-модель, которая позволит в цифровой среде инженерных расчетов получить модели процесса внешней и внутренней аэродинамик, позволяющие оценить параметры состояния прочности исследуемой детали. Показано, что данная модель представляет собой сочетание геометрических объектов, образованных совокупностью сборочных единиц. В частности, рассмотрены элементы системы кондиционирования: турбохолодильник, радиатор, клапан. Для воссоздания сложной геометрии оригиналов сборочных единиц этих агрегатов был разработан и оптимизирован алгоритм выбора и последовательности выполнения типовых операций системы Siemens NX таким образом, чтобы построить корректные 3d-модели. Построенная 3d-модель системы кондиционирования самолета позволит в цифровой среде инженерных расчетов смоделировать процессы внешней и внутренней аэродинамики, влияющие на параметры состояния прочности жалюзийной решетки. С помощью предложенной модели пользователь получает возможность изучить устройство системы кондиционирования самолета.

Цель – исследование кинематических характеристик процесса ультразвукового поверхностнопластического деформирования с направлением ввода колебаний по касательной к обрабатываемой поверхности для прогнозирования возможности его применения на деталях из металлов и сплавов различной твердости. Описание кинематических параметров (траектория, скорость, ускорение) процесса ультразвукового поверхностно-пластического деформирования рассматривалось в прямоугольной системе координат. Получены аналитические зависимости, определяющие длину траектории, величины результирующей скорости и ускорения как функции от составляющих видов движений (вращательного, поступательного, колебательного). На основании полученных уравнений и их графических решений установлено, что при ультразвуковом поверхностно-пластическом деформировании перемещение индентора осуществляется по сложной траектории с переменной по величине скоростью и ускорением. Показано, что сообщение ультразвуковых колебаний индентору обусловливает сложный характер его движения, существенно отличающийся от метода алмазного выглаживания. При этом наблюдается изменение параметров процесса (скорости и ускорения) по циклическому (синусоидальному) закону, периодичность которого зависит от частоты ультразвуковых колебаний, что должно сказаться на итоговом состоянии обработанной поверхности. Анализ полученных результатов позволил установить, что смена направления ввода ультразвуковых колебаний (с нормального на касательное) дает возможность изменить условие контактирования с циклического на постоянное, что оказывает влияние на значение деформирующего усилия, возникающего в процессе обработки. Выявлено, что угол ввода колебаний относительно вектора главной скорости является технологическим параметром, существенно влияющим на кинематические характеристики. Проведенные исследования позволили сделать предположение о возможности применения ультразвукового поверхностнопластического деформирования по касательной схеме для деталей, выполненных из металлов и сплавов различной твердости.

Цель – оптимизация технологии обработки отверстий в смешанных пакетах, содержащих слои композиционного материала, титанового и алюминиевого сплавов. Исследование проводилось с помощью статистических подходов к планированию экспериментов и обработке результатов в программе Statistica 6, а также в приложении Microsoft Excel 2010. Измерение шероховатости отверстий производилось на контактном профилометре Taylor Hobson Form Talysurf i200. Высота нароста на режущей кромке инструмента исследовалась с помощью оптического профилометра Bruker ContourGT-K1, снятие параметров диаметров отверстий – на координатноизмерительной машине Carl Zeiss CONTURA G2. Экспериментальное исследование производилось с помощью сверлильной машины с автоматической подачей Atlas Copco PFD-1500 и сборной развертки MAPAL диаметром 14 мм. Разработана и реализована методика комплексного экспериментального исследования процесса получения отверстий в СП структуры «титановый сплав ОТ4 – титановый сплав ВТ6 – полимерные композиционные материалы – титановый сплав ВТ6 – алюминиевый сплав 1933». Установлено, что наиболее значимыми факторами среди исследованных, влияющих на параметры точности отверстия, в частности на отклонение профиля продольного сечения отверстия, являются скорость резания в первой и второй степени, а также подача. Оптимальными режимами резания для поставленной цели являются скорость резания – 7,24 м/мин, подача – 0,27 мм/об и припуск на обработку – 0,5 мм. Таким образом, время обработки одного отверстия на операции развертывания снижено в 4,6 раза. Показано, что оптимальным способом охлаждения, обеспечивающим повышение точности и снижение шероховатости поверхности отверстия в слое из алюминиевого сплава, является охлаждение углекислым газом с температурой -56,5°C. Таким образом, в результате выполнения экспериментальных работ были исследованы основные закономерности процесса обработки точных отверстий в многокомпонентных смешанных пакетах из углепластиков, титановых и алюминиевых сплавов, реализуемого в технологической последовательности «сверление – развертывание».

Цель – проанализировать и структурировать информацию о распределении благородных металлов при пирометаллургической переработке сульфидных медных и медно-никелевых концентратов, приведенную в отечественных и зарубежных научных источниках. Анализ данных по влиянию парциального давления кислорода в системе, и, как следствие, состава получаемых штейнов, температуры ведения процесса и состава шлаковой фазы на распределение металлов платиновой группы, золота и серебра между продуктами плавки проводился на основе обзора отечественной и зарубежной научной литературы. Проведено исследование широкого спектра информации о распределении изучаемых металлов между штейном и шлаком при переработке сульфидных медных и медно-никелевых концентратов. Установлено, что систематическое изучение вопроса о распределении благородных металлов между продуктами плавки с применением современных методов анализа находится все еще на ранних стадиях. В опубликованных научных работах имеется весьма противоречивая информация о поведении золота, серебра и металлов платиновой группы при пирометаллургической переработке сульфидных медных и медно-никелевых концентратов, что связано с различиями в методиках постановки экспериментов, подготовки и анализа проб для анализа, и, как следствие, дальнейшей интерпретации полученных результатов. Кроме того, в научной литературе не встречается данных о влиянии на распределение золота, серебра и металлов платиновой группы между продуктами плавки таких технологических параметров процесса, как содержание магнетита в шлаковой фазе, соотношение между медью и никелем в исходной шихте и получаемых штейнах. Также отмечается отсутствие в научных источниках данных о распределении благородных металлов при ведении процесса пирометаллургического обеднения шлаков окислительной плавки медно-никелевого производства.  Принято решение о поиске оптимальных технологических параметров процесса окислительной плавки сульфидных медных и медно-никелевых концентратов, а также  пирометаллургического обеднения шлаков, гарантирующих наиболее высокие показатели извлечения благородных металлов в целевой продукт.

Цель – повышение фильтрационных свойств штабеля кучного выщелачивания глинистых, шламистых окисленных и смешанных руд, которые склонны к кольматации и резко снижают просачивание раствора через слой руды. Для проведения лабораторных испытаний по перколяционному выщелачиванию использовалась колонна высотой 2 м и внутренним диаметром 190 мм, в которую была загружена руда массой 89,42 кг крупностью 55-0 мм. С целью устранения кольматации руду загружали слоем высотой 1 м, далее укладывали дренажный слой из пенополистирола и снова насыпали слой руды высотой 1 м. Объектом исследований является руда северного участка Нурказган (Карагандинская обл., Республика Казахстан), в которой медь практически поровну представлена сульфидными (53,48%) и окисленными (46,52%) минералами, из них хризоколла составляет 23,5%. В минеральном составе пробы, определенном с учетом данных оптических и электронномикроскопических исследований, рентгеноструктурного, локального рентгеноспектрального, рентгенофлуоресцентного и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, преобладают породообразующие минералы, составляющие 93,78%, из которых 53,23% приходится на слоистые силикаты –  слюды, хлорит, каолинит. Рудная минерализация представлена как сульфидными фазами (сульфиды меди, пирит), так и оксидными – малахит, гидроксиды железа, оксиды марганца. Содержание легкошламующихся минералов составило 56,30%. Перед началом выщелачивания производили влагонасыщение руды в течение суток. Сверху руду орошали раствором серной кислоты с концентрацией 60 г/дм3. Переработку продуктивных растворов осуществляли по сорбционной схеме (сорбция/десорбция – электролиз). В результате проведения исследований извлечение меди в раствор составило 60,04% с расходом серной кислоты 50,0 кг/т руды при средней скорости орошения 10,58 дм3/(м2∙ч) или 0,1058 дм/ч на свободное сечение трубы. Таким образом, использование послойного штабельного выщелачивания руды с высотой слоя не более 1 м может быть реализовано по схеме «выщелачивание – экстракция/реэкстракция или сорбция/десорбция – электролиз».