авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

«3 ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ М.П. Федоров – ректор СПбГПУ, член-корреспондент РАН (председатель) Ю.С. Васильев – президент СПбГПУ, академик ...»

-- [ Страница 4 ] --

3. КООРДИНАТНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ С ПОДСТРАИ Навязывание составному объекту управления желае ВАЕМОЙ МОДЕЛЬЮ.

мого поведения осуществляется путем объединения ранее рассмотренных w принципов. Чтобы эталонная модель соответствовала текущему со стоянию регулируемой многоэлементной поверхности, ее формирование учитывает не только вектор w, но и интегральную оценку влияния возму щений в виде вектора оценок смещения. Эти данные, а также сведе w ния о текущем состоянии управления и о текущем эталоне исполь зуются подсистемой параметрической адаптации при определении коррек тирующих сигналов, и.

ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ВЛИЯНИЯ ВНЕШНИХ ВОЗМУЩЕНИЙ НА УПРАВЛЯЕМУЮ СОСТАВНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ ГЛАВНОГО ЗЕРКАЛА РАДИОТЕЛЕСКОПА Белов М.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Рассмотрим процессы, протекающие в объектах управления много элементного главного рефлектора радиотелескопа, на которые, кроме управления i, воздействует возмущение i. Уравнение состояния такого i -го объекта (i -й подсистемы отражателя) имеет вид N (1) i Aii i Aij j Bii i B i, i 0 i.0, i 1, N, j ij R vi – вектор состояния, i R mi – вектор управлений, Aii R vi vi где i – Bii R vi mi матрица параметров, – матрица управлений, n R vi – функция влияния на i -ю подсистему со сторо hi : R v Aij j hi j ij ны остальных подсистем.

Положим, что взаимосвязи и взаимодействия между подсистемами многомерной отражающей поверхности отсутствуют, т.е. второго слагае мого в (1) нет. Следовательно:

i Aii i i Bii i B. (2) Заметим, что данная ситуация справедлива при разбиении объекта управления – составной отражающей поверхности x, y, z на N подсис тем, независимых по управлению.

Пусть i есть векторный выход стохастического командного генера тора вида:

i.0, (3) i ii Gi i, i Pi i, i d d.i в котором i R.i, i R, i – векторы состояния, входа и выхода;

i, Gi, Pi – матрицы состояния, входа и выхода. Тогда, объединяя (3) и (2) в одну систему, получим:

1 Aii 1 Bii 1, 1 (4) i i i i i Aii B Pi Bii где 1, 1 1, Aii, Bii.

i i 0 i Gi i i Таким образом, соотношение (4) по своей структуре полностью сов падает с уравнением (3), следовательно, поведение динамической системы (4) будет аналогичным поведению командного генератора (3), возбуждае мого шумовым управляющим сигналом.

Известно, что решение неоднородного уравнения вида (4) имеет вид:

t 1 11 Bii 1 d, i.0 i 0, (5) i i.0 i.0 i i t 1 где t, t0 – невырожденная переходная матрица состояний i -го объ i.0 i екта управления с начальным состоянием I, I – единичная мат t0, t i 1 рица размерности vi vi ;

при этом в общем случае t, опреде i i ляется как:

t t t 1 11..., (6) I + A d Aii d Aii d i ii 2! t t0 t d d t t t t 1 1 1 1 1 если A t, т.е. матрицы A At, A A A Aii d ii ii ii ii ii ii t0 t0 t коммуникативны.

В стационарных условиях решение уравнения (4) для всех t и t0 име ет вид:

d t 1 t t0 1.0 Bii (7) t, i i i i i t а переходная матрица вырождается в переходную функцию вида:

11 2 1 1 (8) t t0 I + Aii t t0 Aii t t0... exp Aii t t0, i 2!

k Aii t k 1 которая при t0 0 принимает вид t exp Aii t.

i k!

k При наличии взаимосвязей между подсистемами, что справедливо при децентрализации структуры составного зеркала по структурным при знакам – отражающим пластинам, можно утверждать, что вторая состав ляющая в (1) эквивалентна наличию внешнего для i -й подсистемы источ ника возмущений. Физически эти возмущения проявляются в виде от i клонений i в фазовых координатах i i -й подсистемы–пластины. Тогда, положив n Aij j B i B i, (9) i j ij и выбрав B B, в силу близости механизмов распространения отклоне ний в фазовых координатах, вызванных гравитационными или механиче ских причинами, перепишем (1) в виде i Aii i Bii i B1, (10) i где 1 i i, при этом i 1 i11 Gi1 1, 1 Pi11, 1 0 1.0. (11) i i i i i i i Поскольку (10) по своей структуре полностью совпадает с (2), то и поведение этой подсистемы можно описать уравнениями, подобными (5), а также (6)…(8), в которых векторы и матрицы 1, 1, Aii, Bii равны 1 i i Aii B Pi i i Bii i1 1 1 1, i 1, Aii, Bii.

Gi i i 0 i ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕТОКОВ МОЩНОСТИ В ЦЕЛЯХ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ЭНЕРГОСИСТЕМ Беляев Н.А., Коровкин Н.В., Чудный В.С.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Цель работы – исследование метода поиска параметров устройств, обеспечивающих оптимальность установившихся режимов в энергосисте мах, основанного на использовании билинейной теоремы [1]. Регулирова ние перетоками мощности с целью повышения эффективности работы энергосистем представляет собой объект многочисленных научных иссле дований [2]. Предлагаемый метод регулирования заключается в рассмот рении электрической сети как активного объекта, изменяя параметры ко торого можно регулировать перетоки мощностей в системе, и, соответст венно, корректировать либо изменять режим работы энергосистемы в це лом. Метод основан на выявлении влияния параметров (активного, реак тивного сопротивления, проводимости и расположения в энергосистеме) элементов энергосистемы на её работу. Метод использует билинейную теорему, которая показывает, что переток активной мощности по некото рой ветви можно представить в виде:

Aik,mj Bik,mj x,, Pi,m в случае одного изменяемого параметра, Ck, j x k, j,n k, j,n k, j,n k, j,n x y xy 1i, m 2i,m 3i, m 4i,m Pi,m в случае двух изменяемых k, j,n k, j,n k, j,n x y xy 1 2 параметров, где Рi,m – мощность, передаваемая по ветви, включённой между узлами i и m, x – реактивное сопротивление ветви, соединяющей узлы k и j, y – попе речное сопротивление, соединяющее узел n и землю, а коэффициенты Ak,j, Вk,j, Ck,j, 1k,j,n, 2k,j,n, 3k,j,n, 4k,j,n, 1k,j,n, 2k,j,n, 3k,j,n можно найти путём реше ния системы линейных алгебраических уравнений третьего и седьмого по рядков соответственно или экспериментально.

На первом этапе работы моделировалась типовая энергосистема, со держащая различные виды нагрузок. В качестве такой модели использова лись тестовые схемы IEEE, широко используемые в зарубежных работах для апробации, тестирования, сопоставления и демонстрации различных методов решения задач моделирования установившихся режимов энерго систем. IEEE 14-, 30- и 57-узловые тестовые схемы являются наиболее по пулярными. Они представляют собой модели установившихся режимов различных частей американской энергосистемы AEP. Проведённые иссле дования показали, что для регулирования перетоков мощностей в широ ком диапазоне можно применять введение (выведение) на отдельных, наи более «чувствительных» участках энергосистемы дополнительных регули ровочных устройств.

Для анализа работы регулировочных устройств, в качестве которых рассматривались FACTS-устройства, в энергосистеме на втором этапе ис следования проводились моделирование и расчёты режимов работы на примерах реальных энергосистем, а также тестовых схем IEEE. Основное внимание уделялось зависимостям перетоков активных и реактивных мощностей от индуктивных сопротивлений ветвей. Для их получения про водились серии расчетов режимов работы энергосистемы (программный комплекс RastrWin) и их последующий анализ в системе MATLAB.

Построение зависимостей перетоков активной и реактивной мощно сти от параметра FACTS-устройства xf по всем ветвям расчётной схемы производилось при последовательном изменении параметра xf в диапазоне -0.2-0.8. Типичный вид полученных зависимостей приведен на рис. 1 для тестовой 14-узловой IEEE схемы. Обобщение полученных результатов полностью подтвердило теоретические выводы о дробно-рациональном характере зависимости перетоков активной мощности в системе от индук тивного сопротивления х ветви. Для реактивной мощности подобных ре зультатов получить не удалось. Установлено, что зависимость перетоков реактивной мощности от индуктивного сопротивления х ветви имеет более сложный вид (рис. 1) и для её подробного описания необходимо проведе ние дополнительных исследований.

Рис. 1. Зависимость перетоков активной и реактивной мощности от параметра FACTS-устройства Результаты данной работы направлены на создание метода опера тивного оптимального подбора параметров энергосистем, которые обеспе чат их стабильную и безопасную работу. С помощью данного метода мож но значительно повысить управляемость энергосистем, снизить потери энергии в сетях, а также уменьшить количество дорогостоящих специаль ных устройств, регулирующих процессы в энергосистемах.

Литература:

1. Беляев Н.А., Коровкин Н.В., Чудный В.С. Оптимизация электро энергетических систем в целях улучшения электромагнитной совместимо сти и электромагнитной экологии / 8-й международный симпозиум по ЭМС и ЭМЭ (16-19 июня 2009 г., СПб). – СПб, 2009. – С 75-76.

2. Демирчян К.С., Коровкин Н.В., Нейман Л.Р. Теоретические осно вы электротехники: Учебник для ВУЗов: Т. 1. - СПб.: Питер, 2009. – 521 с.

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ, КОНТРОЛЯ И ЗАЩИТЫ СИСТЕМ ВОЗБУЖДЕНИЯ ГЕНЕРАТОРОВ Богданов А.В., Попов М.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Наиболее ответственным электрооборудованием электроэнергетиче ской системы, определяющим ее надежную, устойчивую работу, являются системы возбуждения синхронных машин. Естественно, что к методам и средствам их диагностики, контроля и защиты предъявляются особые тре бования по чувствительности и быстродействию. Современная теория за щит систем возбуждения основана на классических, консервативных ме тодах контроля [1]. Совершенствование средств защиты и противоаварий ного управления синхронных генераторов достигается внедрением в них прогрессивных, высокоэффективных численных методов синтеза режимов систем возбуждения. При этом разработка и последующая отладка алго ритмов контроля и управления возбуждением синхронных машин воз можны только при полной постановке задачи исследования устойчивости электроэнергетических систем (ЭЭС).

Нелинейность характеристик статических, электромашинных возбу дителей и синхронных генераторов определяет необходимость записи уравнений их переходных процессов относительно мгновенных значений фазного тока и напряжения. Однако, интеграция полученной системы не линейных уравнений в программные средства расчета электромеханиче ских переходных процессов ЭЭС, имеющих форму записи в комплексных амплитудах, невозможна. В связи с этим задача совершенствования средств диагностики, контроля и управления возбуждением требует разра ботки качественно новых численных методов решения системы нелиней ных уравнений, с последующей реализацией их алгоритма в проблемно ориентированном комплексе исследований динамических свойств ЭЭС.

Расчет нормальных и аварийных режимов статической системы с ти ристорным возбудителем, реализующем схему Ларионова, осуществляется на основе метода контурных токов при вариации углов (от 0..120 градусов) открытия тиристоров. С целью снижения вычислительных затрат высоко частотные составляющие переходного процесса, обусловленные коммута цией тиристоров, не учитывались (шаг интегрирования принимался 1 мс).

В результате тщательного анализа осциллограмм напряжения возбуждения, фазных токов и напряжений выявлен характерный спектр сигналов, а также разработан качественно новый алгоритм выявления повреждений в цепях ротора синхронной машины.

Литература:

1. Глебов И.А. Электромагнитные процессы систем возбуждения синхронных машин. // Ленинград: Наука. Ленингр. отд-ние, 1987. – 344 с.

ОСНОВОПОЛАГАЮЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ»

Боронин В.Н., Коровкин Н.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Развитие нашей страны как научно-технической державы возможно только на основе использования достижений науки, опережающей разви тие ключевых направлений нового технологического уклада, дальнейшей интеллектуализации производства, перехода к непрерывному инноваци онному процессу, сокращению до минимума фазы внедрения и освоения новой техники. Успешное решение этих задач определяется развитием фундаментальной науки и подготовкой востребованных инженерных и на учных кадров.

Важное место в системе подготовки кадров для электротехники, электромеханики, электроэнергетики, занимает дисциплина Теоретиче ских основ электротехники (ТОЭ), которая, являясь основой методов ана лиза и синтеза электротехнических устройств и развиваясь на основе при знания материальности электромагнитного поля и учёта важнейших свойств физических процессов при их математическом описании, служит мостом между фундаментальной и прикладной науками. Изучение студен тами ТОЭ, начинаясь с ознакомления их с основными понятиями и зако нами теории электромагнитного поля, электрических и магнитных цепей, опираясь на знания, полученные ранее в курсе физики, внедряет в созна ние студентов образ физического мышления необходимо для правильной математической формулировки задач, решаемых в теоретической и при кладной электротехнике.

При этом глубина изучения студентами физиче ских явлений и законов теоретической электротехники определяет необ ходимость и смысл изучения ими определённых разделов математики и, одновременно, обеспечивает критическое отношение к исходным положе ниям формальных математических методов и исключает возможные ошибки при их формулировании. Таким образом, физико-математический фундамент, лежащий в основе курса ТОЭ, служит основой, как для усвое ния ими специальных дисциплин, так и для формирования у студентов оп ределённого мировоззрения. Этот принцип на кафедре является основопо лагающим при изложении лекционного материала и при проведении прак тических и лабораторных занятий.

Свои задачи кафедра видит в коррекции содержания образования по дисциплине ТОЭ в соответствии с современным уровнем интеграционных и мировых факторов развития, а также в конструктивном использовании возможностей учебной нагрузки (элементы научных исследований при выполнении лаб. работ, коллоквиумы по разделам курса, индивидуальные консультации по наиболее важным для дальнейшей деятельности темам по итоговому курсу «Теория электромагнитного поля» и др.). Сегодня насту пило время высоких наукоёмких технологий, которые и определяют ре альный уровень развития стран и одним из главных факторов, опреде ляющим успех нового этапа промышленного развития, по-прежнему будет являться подготовка научно-технических кадров. Эта подготовка должна быть ориентирована на инновационную и научно-исследовательскую дея тельность в сфере естественных и теоретических наук и новых техноло гий, а также на создание современных инженерных производств. Ещё бо лее возрастают требования к обеспечению тесной связи звеньев в цепочке «образование наука производство», которая в своей основе должна, без условно, опираться на принцип взаимодействия фундаментальной науки и образования, синтезирующего новые образцы техники и технологии.

РЕГИОНАЛЬНАЯ ОЛИМПИАДА ПО ТЕОРЕТИЧЕСКИМ ОСНОВАМ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Боронин В.Н., Коровкин Н.В., Кочеткова Е.Ю., Миневич Т.Г., Модулина А.Н., Шакиров М.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Олимпиады по теоретическим основам электротехники (ТОЭ) про водятся в нашем городе уже более 30 лет. Они проходят в два тура и все эти годы команда СПбГПУ на региональных олимпиадах (олимпиады 2-го тура) оказывалась среди лучших, занимая 2-3 места.

В олимпиаде принимают участие студенты 2-3 курса, изучающие теоретические основы электротехники. В нашем вузе это, как правило, студенты электромеханического факультета и факультета технической ки бернетики. Значение олимпиад трудно переоценить. Теоретическая элек тротехника для многих специальностей нашего вуза является базовой дис циплиной, поэтому олимпиады позволяют уже на младших курсах выявить талантливую творческую молодежь и привлечь ее к научно исследовательской работе.

Предлагаемые студентам задачи посвящены основным разделам кур са теории линейных электрических цепей: расчету резистивных цепей, анализу установившихся синусоидальных режимов и анализу переходных процессов в цепях с сосредоточенными параметрами при постоянном воз действии.

Отличительной особенностью задач является то, что, формально, они не выходят за рамки курса теории линейных электрических цепей и для их решения не требуется проведения каких-либо сложных вычислений или построений. В то же время они имеют нестандартную постановку, от личающуюся от постановки задач, решаемых непосредственно при изуче нии курса ТОЭ. Поэтому для их решения необходима не только отличное знание теоретического курса, но и оригинальность мышления, нестан дартный взгляд на предложенные задачи.

Отбор студентов для участия в олимпиаде начинается с третьего се местра. Базисом подготовки студентов к олимпиаде служат задачи, приве денные в выпущенном в 2004 г под редакцией проф., д.т.н. М.А. Шакирова «Практикуме по ТОЭ», ч. 2, которые по степени сложности соответствуют задачам 2-го тура олимпиад, проводимых в различные годы. При проведе нии внутривузовской олимпиады (1-й тур) студентам предлагаются задачи той же сложности, что и соответствующие задачи 2-го тура. В состав ко манды вошли П.О. Самарцев (2083/2), Д.Н. Пешехонов (2021/3) и Е.А. Сельков (3022/3), занявшие, соответственно, 2-е, 3-е и 4-е места в личном зачете. В результате проводимой работы команда нашего универ ситета в 2009 г. впервые заняла 1-е место на региональной олимпиаде.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ В ЭНЕРГЕТИКЕ:

НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ И ОТРАЖЕНИЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Бусырев А.И., Голиков В.А., Исаев Ю.М., Плешанов В.Л., Умов В.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Основой развития экономики всех стран является энергетика. Гид равлические машины (ГМ) нашли самое широкое применение в различных отраслях хозяйства: от автомобиле- и станкостроения до робототехники.

ГМ служат важной составной частью оборудования всех электростанций:

тепловых, атомных и гидравлических. Поэтому специалисты, работающие в этих отраслях должны иметь профессиональные знания о таких машинах и связанном с ними оборудовании. По указанным причинам кафедра гид ромашиностроения обеспечивает соответствующие курсы на всех кафед рах ЭнМФ, а также на ряде кафедр инженерно-строительного и факуль тета технической кибернетики. Ранее, в течение многих десятилетий, про водились занятия так же и со студентами электромеханического и механи ко-машиностроительного факультетов.

Основными тенденциями развития лопастных ГМ (турбин, насосов, насос-турбин) являются следующие: увеличение единичной мощности гидроагрегатов;

рост быстроходности;

повышение эффективности;

улуч шение антикавитационных качеств;

улучшение вибрационных и акустиче ских характеристик;

оптимизация переходных процессов, в том числе аварийных;

повышение надёжности работы.

Необходимо отметить, что многие из перечисленных направлений развития лопастных ГМ находятся в противоречии друг с другом. Напри мер, увеличение единичной мощности сочетают с ростом быстроходности, а это заметно усложняет обеспечение высокого уровня надёжности в связи с резко возрастающими динамическими нагрузками.

Объемные ГМ и гидроаппаратура являются основными видами та ких важных элементов энергетического оборудования как системы авто матического регулирования энергоагрегатами, системы смазки и системы вспомогательного оборудования электростанций. Эти системы непрерыв но совершенствуются. Поэтому изучение объемных ГМ, средств гидро пневмоавтоматики и гидравлического объемного привода в программах подготовки специалистов находит свое важное место и отражает особен ности современного технического прогресса.

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО АППАРАТОСТРОЕНИЯ НА ОСНОВЕ СОВРЕМЕННОЙ СИЛОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ Васерина К.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Полупроводниковое аппаратостроение - постоянно развивающееся направление в энергетике и электротехнике, базирующееся на современ ных достижениях, как в области силовой электроники, так и современной микроэлектроники.

Уровень параметров силовых полупроводниковых приборов (СПП) достаточно высок, учитывая возможности новых технологий. Блокируе мые напряжения традиционных приборов (тиристоров, диодов) достигает 104В, рабочий ток 6-6,5·103А. Высоковольтные тиристоры являются доми нирующими приборами в области очень больших мощностей и относи тельно низких частот.

Ведущими отечественными предприятиями по производству СПП и силовых модулей на их основе являются ЗАО «Протон-Электротекс», г. Орёл и предприятие «Электровыпрямитель», г. Саранск.

Запираемые тиристоры –GTO;

GCT;

IGCT – занимают место в диа пазоне мощностей до нескольких мегаватт и являются существенно более быстродействующими приборами. Предельные параметры запираемых ти ристоров 6·103В;

4·103А.

Биполярные транзисторы, работающие в диапазоне средних мощно стей и частот (сотни киловатт, десятки килогерц), практически вытеснены транзистором IGBT – биполярным транзистором с изолированным затво ром. Здесь предельные параметры 5,6·103кВ;

2,5·103А. Следующий этап развития IGCT – введение логических («интеллектуальных») блоков управления.

Нельзя не упомянуть перспективное направление в создании СПП мощные полевые транзисторы MOSFET, обладающие хорошими частот ными характеристиками.

На основе вышеприведенных достижений в области создания и раз вития СПП можно говорить об очень больших возможностях новых разра боток силовых полупроводниковых аппаратов в самых широких диапазо нах мощностей и частот от бытовой техники до мощных преобразователь ных устройств, вставок постоянного тока, компенсаторов реактивной мощности, приводов электродвигателей, защитных устройств и др.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ С КОМПЕНСАЦИОННОЙ ОБМОТКОЙ Гараева Н.Р., Попов М.Г., Попов С.О.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В современной практике исследование переходных процессов сило вых трансформаторов, обусловленных внешними повреждениями, как пра вило, выполняется с использованием Т-образной схемы замещения, пара метры которой определяются из опытов холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ). Очевидно, что такой подход является ограниченным, по скольку, не допускает анализа внутренних повреждений трансформаторов.

Исследование этих аварийных режимов особо актуально для однофазных автотрансформаторов (АТ), входящих в фазоповоротный комплекс [1] межсистемной управляемой электропередачи (FACTS) 500 кВ. Особенно стью конструктивного исполнения этих АТ является наличие компенсаци онной обмотки (КО), подключаемой параллельно обмотке НН. В этом слу чае, кроме широко известных повреждений, характерных для обычных трансформаторов, опасными становятся замыкания, возникающие в КО.

Этим определяется необходимость совершенствования методов и про граммных средств исследований переходных процессов таких однофазных АТ.

Основные трудности реализации математических моделей транс форматоров заключаются в учете нелинейности их параметров. Создание уточненного математического описания переходных процессов АТ с КО осуществляется в несколько этапов – составление системы уравнений маг нитной цепи согласно законам полного тока и Кирхгофа;

получение ана литических выражений потокосцеплений для вычисления параметров схе мы замещения электрической цепи;

разработка расчетной схемы замеще ния в фазных и симметричных составляющих. Разработанное математиче ское описание реализовано в проблемно-ориентированном программном обеспечении исследований статических и динамических режимов работы сложных электроэнергетических систем. Апробация математической мо дели осуществлялась при проведении компьютерных исследований при менительно к режимам ХХ и КЗ. В результате сравнительного анализа рассчитанных значений токов и напряжений с заводскими паспортными данными установлена адекватность предложенной математической моде ли. Дальнейшее исследование внутренних повреждений вышеописанных АТ с КО позволит разработать новые алгоритмы контроля и защиты сило вых электрических машин.

Данная работа проводится в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 го ды.

Литература:

1. Ванин В. К., Попов М. Г. Фазоповоротный трансформатор. Осо бенности построения системы релейной защиты. // Новости Электротех ники, № 2(56), 2009, с. 42-45.

ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАБОЧЕГО СОСТОЯНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ Голенищев-Кутузов А.В., Евдокимов Л.И., Черномашенцев А.Ю.

Казанский государственный энергетический университет При нынешнем состоянии российской энергетики, когда 40-50% ос новного силового оборудования выработало свой ресурс, основной зада чей диагностики становится продление срока службы оборудования вплоть до полной выработки его реального ресурса. При этом на первый план выходят методы диагностики, которые обеспечивают контроль теку щего состояния оборудования на месте его установки, под рабочим на пряжением и, желательно, в процессе нормальной эксплуатации. Основ ным вопросом, на который должна ответить диагностическая система яв ляется возможность или невозможность дальнейшей безопасной эксплуа тации оборудования. Одним из таких методов является метод контроля со стояния высоковольтной изоляции по характеристикам частичных разря дов (ЧР) возникающих задолго до полного пробоя. Этот метод позволяет выявлять дефекты изоляции на самых ранних стадиях их возникновения, отслеживать их развитие, оценивать текущее состояние изоляции и воз можность дальнейшей эксплуатации оборудования.

Анализ различных экспериментальных данных показал, что наибо лее эффективным представлением данных являются амплитудно-фазовые диаграммы (АФД) сигналов ЧР.

Решением всех этих проблем и добавлением новых возможностей может на наш взгляд стать использование компьютерной диагностической системы как средства измерения. Использование такой системы позволит накопить большой статистический материал, касающийся зависимости со стояния изолятора от амплитуды возникающих ЧР, их количества и мо мента появления и затем использовать его в дальнейшем для контроля со стояния полимерной изоляции.

Наиболее важными характеристиками сигналов ЧР являются вре менные зависимости различных характеристик импульсов ЧР в пределах периода высоковольтного напряжения. Именно, так называемые, “фазовые распределения” параметров ЧР позволяют в принципе определять тип ис точника сигналов ЧР. Наиболее точно фазовые распределения параметров ЧР можно осуществлять путем разбиения периода переменного напряже ния на ряд временных интервалов.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ МОЩНОСТИ ОТ ТУРБОАГРЕГЕТОВ ТЭЦ В ПЕРИОД ПИКОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК Горячих Н.В.

Читинский государственный университет Проблеме покрытия переменной части графиков электрической на грузки в последнее время уделялось много внимания. В последние 10 15 лет в энергосистеме нашей страны появляется все большая тенденция, вследствие ряда объективных факторов, к разуплотнению суточных и не дельных графиков электрической нагрузки. Особенно остро эта проблема стоит в период значительной загрузки теплофикационных отборов турбин, вследствие их значительной доли в большинстве регионов России. Разуп лотнение электрических графиков нагрузки энергосистем требует, кроме создания специальных пиковых агрегатов и пиковых электрических стан ций, использования различных резервов мощности энергосистем.

Вопросы резервирования электрической мощности необходимо рас сматривать в условиях полного обеспечения тепловой нагрузки. Можно выделить основные три способа получения дополнительной мощности ТЭЦ:

– способ с ограничением тепловой нагрузки турбины и покрытием недоотпуска тепла ПВК. Этот способ предполагает снижение тепловой на грузки турбин и передачу этой нагрузки на ПВК. При этом возможно по лучение дополнительной мощности от турбоагрегатов ТЭЦ.

– способ ограничения нагрузки турбины и покрытием недоотпука тепла от основных сетевых подогревателей пиковым подогревателем. В данном способе покрытие недоотпуска тепла основных сетевых подогре вателей предполагается осуществлять от пиковых сетевых подогревателей.

Возможны различные способы включения пиковых подогревателей.

– способ с ограничением нагрузки турбины и использованием акку мулирующих свойств зданий и тепловых сетей. Использование инерцион ных свойств зданий и тепловых сетей дает возможность снижать тепловую нагрузку турбин в период пиков электрических нагрузок. Предел сниже ния тепловой нагрузки прежде всего определяется температурой внутрен него воздуха потребителей.

Для выбора оптимального способа получения дополнительной мощ ности ТЭЦ следует учитывать несколько критериев оценки. К таким кри териям необходимо отнести предел регулирования, эффективность турбо установки, а в виде экономических критериев будут выступать удельные затраты, отнесенные к полученной дополнительной мощности турбоагре гатов.

АНАЛИЗ СТАТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ В ПРОГРАММАХ РАСЧЕТОВ УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМОВ Гук О.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Расчеты статической устойчивости лежат в основе решения многих задач проектирования и управления электроэнергетическими системами.

От корректности анализа статической устойчивости зависят и надежность работы энергосистемы, и полнота использования ее пропускной способно сти.

Контролируемыми параметрами при анализе устойчивости режима, как правило, являются перетоки активной мощности в сечениях энерго системы и напряжения в узлах нагрузки. Устойчивость режима оценивает ся по величине коэффициентов запаса по активной мощности и напряже нию. Эти показатели рассчитываются на основе параметров исследуемого на устойчивость и предельного режимов. Основной задачей при анализе устойчивости является определение параметров предельного режима. Эта задача имеет множество решений, соответствующих границе области ус тойчивости в пространстве регулируемых параметров режима. Для надеж ной оценки устойчивости режима необходимо найти точку на границе об ласти устойчивости, ближайшую к точке, соответствующей текущим па раметрам режима в пространстве регулируемых параметров.

Расчет статической устойчивости в программах расчета установив шихся режимов основывается на критерии изменения знака свободного члена характеристического уравнения системы. В большинстве программ уравнения установившегося режима решаются с помощью итерационного метода Ньютона, использующего обратную матрицу Якоби. Якобиан урав нений установившегося режима совпадает, при определенных допущени ях, со свободным членом характеристического уравнения системы. При смене знака якобиана нарушается сходимость итерационного процесса, что трактуется как выход на границу области устойчивости.

Поиск предельных режимов реализуется последовательным утяже лением исходного режима путем изменения группы регулируемых пара метров режима (обычно, мощности генерации). Методические указания рекомендуют рассматривать ряд траекторий утяжеления, характерных для данной системы, и выбирать для дальнейших расчетов предельный режим, соответствующий минимальному значению контролируемого параметра, т.е. решать задачу методом перебора. В некоторых программных комплек сах имеется дополнительная возможность расчета значений элементов матрицы Якоби. При наличии такой возможности, более корректным представляется анализ статической устойчивости на основе анализа мат рицы Якоби.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АДСОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПРИРОДНЫХ ЦЕОЛИТОВ ДЛЯ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК Дорфман Ю.В., Пинигин В.В.

Читинский государственный университет Современные масштабы глубокого использования каменных и бу рых углей ограничиваются экологической стороной данного процесса.

При сжигании углей в промышленных энергоустановках образуются хи мические соединения, содержащие азот и серу, оксиды которых, попадая в атмосферу, загрязняют ее. Наиболее перспективными на сегодняшний день являются высокоэффективные, малозатратные и в то же время не сложные в осуществлении методы очистки дымовых газов. В их числе од ним из первых выступает адсорбционный метод, основанный на примене нии природных цеолитов.

Цеолиты в отличие от известняка способны поглощать целый ряд га зовых составляющих: оксиды азота, двуокись серы, сероводород, аммиак, сероуглерод и др. Также достоинством цеолитов перед другими адсорбен тами является их низкая стоимость и большие запасы в минерально сырьевой базе страны (из них примерно 50 % общих запасов приходится на Сибирь и Дальний Восток).

Природные цеолиты представляют собой кристаллический алюмо силикатный анион, заряд которого компенсируется катионами натрия, ка лия, кальция или магния. Поглощательная способность цеолитов связана с явлением адсорбции – концентрированием газовой фазы на поверхности твердого тела (адсорбента) или в объеме, образуемых его структурой пор.

Немаловажная особенность природных цеолитов заключается в воз можности их использования в течение длительного времени. Однако с уве личением числа адсорбционно-десорбционных циклов происходит неко торое снижение поглощательной способности цеолитов (падение активно сти происходит во время первых 5..10 циклов, затем значение активности стабилизируется на уровне 87 % от первоначальной).

Адсорбционные свойства цеолитов определяются эффективным диа метром входных окон и внутрикристаллическим объемом, занятым моле кулами воды. При медленном нагревании цеолита молекулы воды вытес няются и оставляют после себя пустоту в правильно расположенной струк туре цеолита, которая остается неизменной. Эти пустоты образуют внут рикристаллический объем, определяющий число молекул, которые могут быть поглощены дегидратированным цеолитом. Сама структура – микро пористая и размер пор близок к размерам малых молекул. Поэтому цеоли ты пригодны для очистки дымовых газов промышленных энергоустано вок.

ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУР РЕАКЦИЙ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ КАРБОНАТНЫХ МИНЕРАЛОВ ОТ СКОРОСТИ НАГРЕВА Захаров В.Ю., Прима А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Влияние скорости нагрева - один из наиболее интересны и важных вопросов в теории и практике термического разложения твердых тел. Хо рошо известно, что при увеличении скорости нагрева температурный ин тервал протекания реакций расширяется и одновременно сдвигается в об ласть более высоких температур.

Ряд исследователей, изучая кинетику твердофазных реакций, в про цессе которых образуются газообразные продукты, и, списывая её уравне нием первого порядка, получали, что кривые зависимости начальной тем пературы реакций (Т н ) от скорости нагрева всегда имеют затухающий ха рактер. Аналогичные зависимости температур начала и максимума скоро сти реакции (Т м ) получены экспериментально и для эндотермических про цессов разложения твердых тел. Большинство авторов отмечали, что это кривые типа логарифмических (т.е. Т~lnq, где –q скорость нагрева).

Той же точки зрения придерживались ранее и авторы настоящей ста тьи. Так, нами были получены и опубликованы аналогичные зависимости характерных температур (Т н, Т м и конца реакции Т к ) от скорости нагрева для карбонатных минералов, образующих минеральную часть горючих сланцев и мы также считали, что это кривые типа логарифмических.

Однако, в дальнейшем нами было теоретически показано, что если некоторое фиксированное значение доли прореагировавшего вещества (или доли выделившегося газа) достигается при различных скоростях dT нагрева q i = dt, и соответственно, при различных температурах вещества Т i, то эти величины связанны соотношением Т i ~q i l, (1) где параметр l 2. Это соотношение объясняет затухающий характер кри вых T н =T н (q), Т м =Т м (q), Т к =Т к (q).

Более того, отсюда следует, что затухающий характер кривых свой ственен не только характерным температурам реакций, но любой темпера туре T i =T i (q), связанной с произвольным фиксированным значением.

В настоящей работе изучены зависимости вида Т i =T i (q) и проверя лась применимость уравнения (1) для кальцита, магнезита, сидерита, и до ломита. Доля прореагировавшего вещества бралась в пределах от 0.1 до 0.9 с шагом 0.1, скорость нагрева изменилась от 0.5 к/мин до 20 к/мин, т.е.

в 40 раз. Выбор скоростей продиктован необходимостью обеспечения корректности результатов опытов. Кинетические измерения являются кор ректными, если перепад температур в образце не превышает 3К, что оце нивалось по формуле a q(5…10)T R, (2) Справедливой для тел из реагирующего материала, где a температуропроводность, Т-перепад температур, R-радиус частицы об разца.

Для ликвидации возможных диффузионных осложнений размер час тиц был ~100мкм и не превышал критического, при котором реакция тер молиза начинает «сваливаться» в переходную область. Этот критический размер был определен нами в предыдущих работах для всех вышеупомя нутых минералов.

Доля прореагировавшего вещества определялась по эксперимен тальным термогравиметрическим кривым dm dm m=m[T(t)] и dt = dt [T(t)], (3) где m-масса образца, t-время.

Кинетика процесса описывалась формально-кинетическим уравне нием d Е n =k exp(- RT )(1-), (4) dt где k0 предэкспоненциальный фактор, Е-энергия активации, n-порядок ре акции, R-универсальная газовая постоянная.

Расчеты проводились по уравнению k RT RT =1-{1-(1-n) [ E -2( E ) ]}, (5) (1 n ) q которое получают интегрированием (4) при постоянной скорости нагрева и разложении в ряд оставшегося «температурного» интеграла. Для топо химических реакций, которым относятся все описываемые процессы, ЕRT и ряд является быстро сходящимся (мажорируется рядом фактори ального типа), следовательно, для практических расчетов можно ограни читься одним- двумя членами.

В результате обработки эксперимента для всех минералов подтвер дилось теоретическое предположение, что кривые T i =T i (q) не являются логарифмическими, а подчиняются зависимости (1) и, следовательно, ук ладываются на прямую в координатах lnT i =Alnq i +B, (6) где А и В- постоянные, свои для каждого минерала.

Полученные результаты, кроме общетеоритического интереса, по зволяют оценивать поведение карбонатной части горючего сланца при раз личных скоростях нагрева, т.е. при разработке различных технологий его использования и переработки.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ - ОСНОВА ПОВЫШЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ РЕГИОНАЛЬНОГО ТЭК В СФЕРЕ ТРАНСПОРТНЫХ УСЛУГ Кичигин О.Э.

Санкт-Петербургский государственный инженерно-экономический университет Регулирование энергосбережения является многоуровневым процес сом, включающим государственное, федеральное, региональное (субъекта Федерации) и муниципальное регулирование и соответствующий меха низм управления. Центральное место в этой системе, безусловно, занимает государственное федеральное регулирование, при этом, не существует хо зяйственной системы, которая могла бы обойтись без государственного управления ТЭК.

Стремительный рост транспортных услуг становится всё более важ ной сферой энергосбережения. Для разработки регионально муниципальных программ энергосбережения, способных обеспечить тер риториальную безопасность: социально-экономическую, транспортную, демографическую, энергетическую и т.д. можно предложить основные на правления повышения энергоэффективности в транспортном секторе. К важнейшим из них относятся:

- переход к экологическому стандарту Евро-4;

- создание стимулов, побуждающих потребителей пользоваться эф фективными транспортными средствами, в т.ч. с экологически чистыми дизельными и гибридными двигателями, в т.ч. на общественном транспор те;

- поощрение диверсификации источников энергии для транспортных средств на основе новых технологий, в т.ч. использование различных ви дов биотоплива, сжатого и сжиженного природного газа, сжиженного по путного газа и различных видов синтетического жидкого топлива;

- поощрение более широкого применения на традиционных транс портных средствах современных технологий, материалов и оборудования, позволяющих снизить вес, улучшить аэродинамические характеристики и КПД двигателей, трансмиссии, рулевого управления, автопокрышек и др.;

- интенсифицирование НИОКР для создания транспортных средств, работающих на бензине/водородном топливе и водородных топливных элементах;

- способствование там, где это целесообразно, развитию трансмо дальных и трансграничных систем перевозок, трансконтинентальных транспортных коридоров.

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ НА МНОГОЦЕПНЫХ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЯХ Кияткина М.Р.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В наши дни для передачи и распределения электроэнергии в круп ных городах и на промышленных предприятиях широко используются трехфазные группы однофазных кабелей высокого напряжения 6-500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена и с металлическим (медным) зазем ленным экраном.

Многие кабельные передачи состоят из двух (и более) параллельно проложенных цепей. Наиболее часто используемые схемы взаимного рас положения фаз цепи показаны на рис. 1, а, б в вершинах равносторонне го треугольника или в ряд соответственно.

а б Рис. Рассмотрим двухцепную кабельную линию 110 кВ длиной 1000 м, состоящую из однофазных кабелей (при двух указанных на рис. 1 вариан тах взаимного расположения фаз) с медными экранами сечением 95 мм2, заземленными с одной стороны. Был произведен расчет напряжений, на водимых на незаземленных концах экранов кабелей отключенной цепи в случае, когда вторая цепь находится в работе (под напряжением). Как по казал расчет, работы на отключенной цепи в этом случае могут быть не безопасны (рис. 2, а, б).

а б Рис. Вывод: при проектировании, прокладке и эксплуатации кабельных линий классов напряжения 6-500 кВ следует обратить внимание на то, что:

1) на экранах кабелей отключенной линии могут быть напряжения, опасные для человека;

2) следует располагать фазные кабели сомкнутым треугольником;

3) расстояние в свету между цепями кабельной линии должно быть не менее 0,5 м.

БЕЗДЕАЭРАТОРНАЯ СХЕМА ДВУХКОНТУРНОЙ АЭС Корнев В.К.

Институт ядерной энергетики (филиал) Санкт-Петербургского государственного политехнического университета, г. Сосновый Бор Шишканов П.А.

ОАО «Концерн Росэнергоатом» «Ленинградская АС»

Применение деаэраторов повышенного давления в тепловых схемах ТЭС и АЭС обусловлено необходимостью удаления неконденсирующихся газов из контурной воды, регенеративного подогрева и создания запаса питательной воды для её циркуляции через парогенерирующую установку в случае разгерметизации технологического контура. При этом использо вание деаэраторов создаёт ряд неудобств, связанных с усложнением схемы подвода греющего пара из различных по давлению отборов, регулирова нием давления в деаэраторе, установкой и эксплуатацией питательных на сосов, с размещением крупногабаритного оборудования в главном здании электростанции и др. Применение бездеаэраторной схемы на АЭС более целесообразно для второго контура, где требования к качеству контурной воды обычно ниже, чем для реакторной воды. Практика эксплуатации обо рудования АЭС с реакторами ВВЭР показывает, что экстренное использо вание ёмкостей баков деаэраторов в чрезвычайных ситуациях в полном объёме происходит редко, использование деаэратора в качестве элемента системы регенерации неэффективно, т.к. увеличение температуры пита тельной воды ограничено спецификой установки и режима работы пита тельного насоса. Кроме того, использование легированных конструкцион ных материалов и отсутствие водорода в конденсате позволяет понизить требования и, возможно, исключить термическую деаэрацию, производи мую в смешивающих колоннах деаэраторов. Отказ от использования де аэраторов во втором контуре АЭС даёт возможность реконструировать систему регенерации, переведя деаэрацию в смешивающие подогреватели низкого давления ПН1 и ПН2, куда будет поступать парогазовая смесь из всех последующих по ходу конденсата поверхностных подогревателей.

Основными особенностями предлагаемого инженерного решения является отказ от использования подогревателей высокого давления и их замена подогревателями низкого давления, установка дополнительной ступени конденсатного насоса КН-3 – аналога КН-2 между ПН-5 и ПН-6 (при об щем количестве подогревателей 8 шт.). Местом установки питательного насоса является выход из последнего подогревателя в соответствии с рис. 1.

1,2 - смешивающие подогреватели, 3-8 - подогреватели низкого давления, 9,10,11 - конденсатные насосы 1,11,111 ступени, 12 - питательный насос, 13 - приводная турбина, 14 - конденсатор приводной турбины, 15 - смесители.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТНОГО СЕКТОРА АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ КАК ОСНОВА ПОВЫШЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ АЭС Кретов М.Г.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Широкое использование систем автоматизированного проектирова ния (САПР) при создании сложных технико-экономических систем в на стоящее время является нормой, однако применение систем интеллекту ального проектирования (СИП) впервые началось в атомной промышлен ности. СИП использует прикладные программы для решения задач по ин жинирингу в Information Management System (IMS).

СИП представляет собой организационно-технический комплекс, состоящий из большого числа подсистем и компонентов. Подсистемы яв ляются основными структурными звеньями СИП, они делятся на проекти рующие и обслуживающие, а также различаются в зависимости от отно шения к объекту проектирования на объектно-ориентированные (объект ные) и объектно-независимые (инвариантные) системы.

Проблема синтеза оптимальной структуры СИП решается в настоя щее время как путем использования опыта создания автоматизированных систем управления, так и за счет накопления и использования опыта соз дания и эксплуатации крупных программных комплексов в атомной элек троэнергетики. Общая структура комплекса СИП представлена на рис. 1.

Рис. Информационное обеспечение проекта основано на Проектной базе данных. Первичная информация для проектировщика поступает из но менклатурной базы данных. Номенклатурная база данных представляет общий сбор информации об элементах оборудования и поставщиках. На основе технологических 2D схем реализуется 3-х мерная модель блока. Из 3-х мерной модели реализуются 2D чертежи. Для этого используется ин формация о координатах из базы данных 3-х мерной модели.

Центральной частью проекта является 3-D модель АЭС, которая со провождает объект на всех этапах жизненного цикла и обеспечивает по вышение эффективности работ на каждом из них.

Этап технико-экономического обоснования (ТЭО) (проект). Основ ным преимуществом применения технологий 3-D проектирования на дан ном этапе является возможность проводить всесторонний и точный эко номический анализ альтернативных решений до окончательного утвер ждения ТЭО (проекта). Так как стоимость проекта во многом определяется решениями, принятыми на этапе концептуального проектирования на ста дии ТЭО.

Этап рабочего проектирования. Одной из важнейших функций тех нологии Product Development System (PDS) является автоматическая про верка взаимного расположения различных категорий оборудования: тру бопроводов, систем теплоснабжения и вентиляции, силовых конструкций, электропроводки и т.д. Чем сложнее и масштабнее проект, тем больше от дача от внедрения технологии 3D PDS и выше экономический эффект.

Сооружение объекта. К одному из основных преимуществ этой тех нологии следует отнести возможность трехмерной визуализации при пла нировании монтажных работ, высокую точность определения необходи мого количества комплектующих и существенное (с 12% до 2%) снижение доли переделок в общем объеме монтажных работ.

Эксплуатация объекта. Инженерный персонал эксплуатирующей организации использует трехмерную модель предприятия для оптимиза ции графиков наладки и технического обслуживания оборудования, соз дания систем безопасности, обучения новых сотрудников и проведения различных исследований, включая моделирование аварийных ситуаций.

Возможность демонстрации Заказчику трехмерной модели буду щего объекта со связанными схемами и атрибутивной информацией также является немаловажным фактором.

Для создания трехмерной модели АЭС соответствующей требовани ям, принятым в мировой практике, уже на стадии разработки технологиче ских схем необходимо использование САПР высокого уровня. При этом использование интегрированных 2D и 3D технологий проектирования дает значительный экономический эффект в следствие:

- сокращения срока проектных работ;

- повышения качества проекта (сведение к минимуму переделок на этапе строительства, более точные спецификации и т.д.);

- возможности вести сопровождение объектов на качественно новом уровне;

- накопления и многократного использования инженерно технических решений и ноу-хау и т.д.

ОЦЕНКА ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ РОССИЙСКОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ Ксенофонтова Т.Ю.

Санкт-Петербургский инженерно-экономический университет, холдинг «Электропроф»

Сегодня глобальное нарастание дефицита всех видов ресурсов, и их наличие в России, расширяет значение её как глобальной торговой ре сурсной площадки. С учётом неизбежного роста цен на углеводороды в перевозках всё большее значение будет занимать морской (включая ледо кольный), ЖД, трубопроводный виды транспорта. Срединная роль России позволяет ей стать глобальным хабом между ЕС и Китаем. Порты, грузо вые суда и ЖД, как основа логистики, очень важны для России. Скорост ные транспортные транзитные коридоры Север – Юг, Запад – Восток, Се верный морской путь - геополитически выгодны для России и увеличива ют её функцию срединной державы. Заказчиком новых железнодорожных путей и покупателем подвижного состава должно выступать Правительст во РФ и ОАО «РЖД».


Выход же на внешние рынки, с точки зрения ассортимента продук ции российского машиностроения (ЖД подвижной состав), может осуще ствляться двумя способами: с продукцией без принципиального изменения ее технологического уровня и с продукцией на новом технологическом уровне. Изменений не требуется при выходе на рынки стран с железнодо рожной колеей равной 1520 мм. По описанным выше параметрам можно выделить следующие потенциально привлекательные экспортные направ ления:

Страны СНГ (Украина, Белоруссия, Казахстан, Азербайджан, Узбе кистан, Туркменистан, Армения, Грузия, Киргизстан, Таджикистан, Мол давия).

Прочие страны с колеей 1520 мм (Латвия, Литва, Эстония, Монго лия).

По результатам оценки потенциально привлекательных экспортных направлений страны были разделены на следующие группы по перечис ленным выше параметрам:

Наиболее привлекательные страны: Украина, Белоруссия, Казах стан. Страны характеризуются сравнительно высоким рыночным потен циалом;

сложность проникновения на рынок оценивается как низкая или средняя. Страны со средним рыночным потенциалом: Узбекистан, Азербайджан, Армения, Грузия, Молдавия, Монголия, Туркмения. Наи менее привлекательные страны: Латвия, Литва, Эстония, Таджикистан, Киргизия. Экспансию на рынки этих стран рекомендуется осуществлять, например, в случае инициативы со стороны страны-импортера.

Литература:

1. "Эксперт" № 14 2009 г.

www.epr-magazine.ru/.../freerompipe/gr2.gif, http://cscp.ru/clauses/5/c/ О ВОЗМОЖНОЙ АППРОКСИМАЦИИ ИНДИКАТОРНОЙ ДИАГРАММЫ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА Кукис В.С.

Челябинское высшее военное автомобильное командно-инженерное училище Рыбалко А.И.

ОАО «15 центральный авторемонтный завод», г. Новосибирск При исследовании теплоэнергетических силовых установок, рабо тающих по замкнутому (или условно замкнутому) циклу, широко исполь зуется представление протекающих в установке физических явлений оп ределенной совокупностью термодинамических процессов – термодина мической моделью. Следует подчеркнуть, что любая термодинамическая модель описывает реальные процессы с той или иной степенью прибли жения. Это обусловлено принятыми при ее составлении допущениями и предположениями, цель которых - упростить модель, сделать ее удобной для использования. Чрезмерное упрощение модели может привести к по тере точности;

желание детализировать ее – к усложнению. Поэтому важ но найти компромисс между простотой и полнотой описания. Критерием при этом должна служить адекватность используемой модели, т.е. пра вильное качественное и количественное (с некоторой разумной степенью точности) описание реальных процессов.

Для отображения энергетических явлений, совершающихся во внут реннем контуре двигателя Стирлинга, в литературе предложен ряд термо динамических моделей (классический термодинамический цикл Стирлин га, циклы, предложенные А.А. Бундиным, В.И. Евенко, псевдоцикл Стир линга Рейллиса и Уриелли, «изотермический» и «адиабатный» циклы Рейллиса и Треска, регенеративный цикл Отто и др.), которые обсуждают ся в докладе.

Реальные индикаторные диаграммы, получаемые при испытаниях двигателей Стирлинга, существенно отличаются от рассмотренных выше вариантов описания процессов, совершающихся во внутреннем контуре.

Анализ рабочего процесса во внутреннем контуре двигателя Стир линга с учетом кинематики механизма привода рабочего поршня и вытес нителя позволил авторам предложить вариант аппроксимации реальной индикаторной диаграммы восьмью политропами. В докладе приводится обоснование определения границ каждого из процессов. Показано, что предложенная термодинамическая модель обеспечивает наименьшую ошибку при определении индикаторного КПД и параметра мощности в сравнении с любыми другими вариантами термодинамических циклов.

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТЕПЛОВОЙ ТРУБЫ В СОСТАВЕ НАГРЕВАТЕЛЯ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА Куколев М.И., Бреусов В.П., Булович С.В., Вильдяева С.Н., Абакшин А.Ю.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Применение систем косвенного нагрева ДС с использованием тепло вых труб (ТТ) является перспективным, так как позволяет повысить эф фективность установок с ДВПТ [1,5]. Целью исследования являлось опре деление характера течения паровой фазы рабочего тела в контуре ТТ сис темы нагрева ДС и влияния циклического изменения температуры горячей полости двигателя на работу ТТ.

Моделировалась единичная ТТ диаметром 0,002 м, состоящая из трех зон: входной и выходной твердых стенок толщиной 0,0005 м и внут реннего пространства с паровой фазой рабочего тела ТТ.

Решалась нестационарная задача теплообмена. Для описания тепло обмена в твердом теле использовалось уравнение теплопроводности, теп лообмена и движения в паровой фазе – система уравнений Навье-Стокса.

Проведенная методами [1] оценка показала, что влияние жидкой фазы на процессы движения пара и теплообмена в ТТ пренебрежимо мало.

Задача решалась численными методами с использованием програм мы FLUENT 6.1.22 на каф. Гидроаэродинамики ФМФ СПбГПУ.

Граничные условия:

1. На внешней границе входной стенки, нагреваемой с помощью не которого нагревательного устройства, заданы граничные условия I рода температура равна 1000 К.

2. На внешней границе выходной стенки заданы нестационарные граничные условия III рода - тепловой поток, определяемый из условия конвективного теплообмена между стенкой и рабочим телом в цилиндре двигателя (при циклическом изменении температуры рабочего тела от до 900 К);

3. На внешней стенке полости задано условие «прилипания». На входной границе полости массовый расход пара рабочего тела ТТ опреде ляется из условия сообщения ему при его испарении количества теплоты, передаваемой от входной стенки: G=q/L, где L - скрытая теплота парооб разования рабочего тела ТТ. На выходной границе давление определяется из условия «запирания» при конденсации пара [2,3]. Из обратного выра жения определяется температура пара на входной границе полости. Таким образом реализуются граничные условия IV рода – масса рабочего тела, участвующего в процессе фазового перехода, определяется передаваемым тепловым потоком.

4. Температура внутренней границы входной стенки определяется температурой пара во внутренней полости трубы. На внутренней границе входной стенки задан тепловой поток, определяемый из условия, обратно го приведенному в пункте 3.

В качестве примера на рис. 1 представлен один из результатов реше ния задачи.

Задача решалась в осесимметрич ной постановке на сетке 210x ячеек.

Рис. 1. Распределение температур по оси ТТ в зависимости от ее протяженности в момент времени 0,0004 с.

Проведенное исследование позволило сделать следующий вывод:

колебания температуры рабочего тела в цилиндре ДВПТ оказывают ми нимальное влияние на работу ТТ системы непрямого нагрева, проникая на небольшое расстояние от выходного конца трубы.

Литература:

1. Дан П., Рей Д. Тепловые трубы. – М.: Энергия, 1979 – 271 с.

2. Варгафтик Н.Г. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. – М.: Наука, 1972 – 721 c.

3. Казанцев А.А., Кондратьев А.С. Простые формулы для определе ния термодинамических свойств натрия. – 2008 – 93 c.

4. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. – М.: Мир, 1986 – 464 c.

5. Бреусов В.П. Двигатель внешнего подвода тепла (вчера, сегодня, завтра). – СПб.: Нестор, 2007. – 156 с.

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА ПРОВАЛОВ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ Лапидус А.А., Дегтярёв А.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Надежность электроснабжения собственных нужд (СН) напряжени ем 6,3 кВ энергоблоков существенно зависит от глубины и длительности провалов напряжения при коротких замыканиях в схеме электростанции.

Всесторонний анализ совокупности повреждений, приводящих к провалам напряжения на шинах СН, осложняется очень большим количеством вари антов взаимного расположения и подключения энергоблоков, резервных трансформаторов собственных нужд, точек короткого замыкания с учетом различных режимов коммутационной аппаратуры (ремонт или отказ вы ключателей). Таким образом, число различных аварийных сценариев в пределах одной электростанции может доходить до нескольких сотен. В связи с этим была поставлена задача выделить из всевозможных сценариев разумное число вариантов, а также – оценить количественные показатели снижения напряжения на шинах СН.

Для типовых электростанций составлены схемы замещения, методом «сворачивания» и «разворачивания» схемы относительно точек короткого замыкания найдены распределения токов и напряжений в ветвях и узлах схемы. Вычислены уровни напряжения на шинах СН при коротких замы каниях в различных точках схемы.

Проведен систематический анализ событий, которые с определенной вероятностью могут привести к провалам напряжения на шинах СН. На основании теории надежности сформировано дерево отказов – разомкну тый граф, состоящий из ветвей (событий) и узлов (логических операций И, ИЛИ, НЕ) над этими событиями.

Дерево отказов позволило определить, какие элементы схемы теря ют питание и на какой промежуток времени. Сценарии постепенно услож нялись – один из выключателей схемы выводился в ремонт, моделировал ся отказ другого выключателя. Кроме причин аварийной ситуации были рассмотрены меры по их ликвидации, учитывающие штатное отключение выключателей, устройство резервирования при отказе выключателя, авто матическое включение резерва.


После расчета рассмотренных случаев были сделаны выводы о влия нии провалов напряжения в системе СН на общую надежность схемы. Ре зультаты исследований могут быть использованы для оптимизации схемы питания систем собственных нужд на электростанциях.

ПОВЫШЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИЯХ В ГЛАВНОЙ СХЕМЕ Лапидус А.А., Платонов И.Д.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет К надёжности работы электропривода механизмов собственных нужд (СН) электростанций предъявляются высокие требования. При по вреждениях в схеме станции необходимо обеспечить бесперебойную ра боту наиболее ответственных механизмов СН за счет рабочего или резерв ного источника электроэнергии. Актуальной является задача совершенст вования станционной автоматики, адекватно реагирующей на провалы на пряжения, обеспечивающей успешный самозапуск и автоматическое по вторное включение отключенных двигателей.

На сегодняшний день исчерпывающее решение данной задачи от сутствует, что объясняется высокой сложностью и разнообразием процес сов, протекающих при обесточивании и восстановлении питания в систе мах СН. Важной задачей является повышение надежности работы элек тропривода механизмов собственных нужд электростанций при провалах и исчезновениях напряжения.

В связи с выбранной тематикой рассмотрены вопросы динамики аг регатов СН в условиях перерыва питания и последующего ввода резервно го источника: пуск, самозапуск АЭД, противофазное включение АЭД СН станции, выбег агрегатов СН при обесточивании. Проведены аналитиче ские расчёты параметров системы в момент подачи напряжения на шины СН: время включения резерва, время срабатывания ступеней защиты ми нимального напряжения и непосредственно значения напряжения на сек циях СН.

Рассмотрена трансформация напряжений на секциях собственных нужд при коротких замыканиях в сети высшего напряжения электростан ций. Для различных схем соединения обмоток трансформаторов составле ны векторные диаграммы линейных и фазных напряжений на стороне 6, и 0,4 кВ. Проведен анализ работы устройств РЗА в электрической схеме станций. Составлены сравнительные алгоритмы действия этих устройств.

Большое влияние на сценарий действия защит оказали разные схемы рас пределительных устройств высшего напряжения. Также исследовано про явление шунтирующего эффекта асинхронных электродвигателей в сетях 0,4 и 6,3 кВ.

Результаты указанной работы позволяют решать практические зада чи настройки релейной защиты и автоматики (РЗА) в системе СН, повы сить точность расчета переходных процессов при обесточивании и само запуске электродвигательной нагрузки, повысить показатели надежности технологического цикла производства электроэнергии на электростанци ях.

РАСЧЁТ НАГРЕВА КАБЕЛЕЙ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ДАЛЬНЕГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ В СЕТЯХ 0,4 КВ Лапидус А.А., Соловьёва С.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В кабельных сетях требование дальнего резервирования необходимо связывать с требованием обеспечения невозгораемости кабельных линий (КЛ). Причиной многих пожаров на электростанциях и других энергообъ ектах явилось именно несрабатывание основной защиты присоединения при коротком замыкании (КЗ) и задержка отключения резервной защитой вышестоящего коммутационного аппарата.

Существующая нормативно-техническая документация регламенти рует проверку кабелей на термическую стойкость и невозгораемость [1]. В статье [2] показано, что рассматриваемые методики расчёта электротепло вого процесса в кабельных линиях 0,4 кВ нуждаются в уточнении.

Предлагаемая методика основывается на расчёте температур нагрева КЛ через мгновенное значение полного тока КЗ i(t).

Исследуя предложенную методику, были проведены расчёты темпе ратур нагрева КЛ при различных начальных условиях (место возникнове ния и длительность КЗ, параметры кабеля и трансформатора, величина то ка КЗ на вторичной сборке при расчёте индивидуальной КЛ). Полученные результаты сравнивались с результатами расчёта аналогичной сети при использовании общепринятой методики расчёта по действующему значе нию периодической составляющей тока КЗ Iпt. При расчёте индивидуаль ных КЛ погрешность расчёта температуры с использованием методики Iпt достигала 30%, при расчёте групповых кабелей – 55%. Такая величина по грешности недопустимо велика.

Анализ расчёта температур нагрева КЛ позволил сделать вывод, что чем меньше время отключения тока КЗ, тем сильнее отличаются результа ты расчета по разным методикам. Аналитические зависимости, которые используются в данной методике, довольно сложны, поэтому с помощью компьютерного моделирования были найдены граничные условия исполь зования предлагаемой методики. Расчёт нагрева КЛ, защищенных автома тическими выключателями с малыми временами отключения, особенно если точка КЗ находится в начале кабеля, необходимо производить с ис пользованием мгновенных значений полного тока.

Литература:

1. Циркуляр № Ц-02-98(э) «О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания» Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России», 8 с.

2. Лапидус А.А. Расчет нагрева проводников, защищенных автома тическими выключателями // Новости Электротехники. 2009. № 2. С 46 – 49.

СИНТЕЗ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАГРЕВА ПРИ НЕ ПОЛНОМ ИЗМЕРЕНИИ СОСТОЯНИЯ Лапицкая М.Х.

Самарский государственный технический университет В данной работе методом динамического программирования реша ется линейно-квадратичная задача аналитического конструирования опти мальных регуляторов (АКОР) для типовых объектов с распределенными параметрами (ОРП). Данная задача решается при условии, что вся воз можная текущая информация об управляемой величине исчерпывается выходными значениями измерителей состояния.

Задача АКОР в замкнутой системе может быть сформулирована сле дующим образом. Для объекта, описываемого уравнением в частных про изводных с заданными начальным и граничными условиями, найти опти мальный алгоритм управления, обеспечивающий минимум суммы инте гральных квадратичных ошибок приближения управляемой функции к не возмущенному процессу в любой момент времени, а так же минимум энер гетических затрат.

Для поиска алгоритма оптимального управления использовался ме тод динамического программирования, основное соотношение которого находится с использованием принципа оптимальности Белмана.

Как известно, основные сложности поиска оптимальных управлений в задачах АКОР для ОРП связаны с необходимостью решения нелинейных интегро-дифференциальных уравнений типа Рикатти относительно функ ций, фигурирующих в роли параметров оптимальных регуляторов. Ис пользуя метод конечных интегральных преобразований, можно привести эти уравнения к бесконечной системе квадратичных алгебраических урав нений и построить итерационную процедуру приближенного отыскания ее корней с требуемой точностью [1].

Полученные результаты были применены к задаче автоматического конструирования алгоритма управления распределением температуры по толщине неограниченной пластины, где в роли управляющих воздействий используется удельная мощность тепловыделения. Расчетные результаты показали, что обеспечивается асимптотическая сходимость управляющих воздействий и температурного поля к установившемуся состоянию, соот ветствующему нулевым значениям указанных величин.

Литература:

1. Рапопорт Э.Я. Оптимальное управление системами с распреде ленными параметрами: М.: Высш. шк., 2008.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ КОТЛОАГРЕГАТОВ «ЛАНКАШИР»

Любов В.К., Горюнов В.В.

Архангельский государственный технический университет В котельной ООО «Архангельский ДОК–1» для обеспечения тепло вых потребностей предприятия и поселка эксплуатируются два жаротруб ных котла марки «Ланкашир» 1959 г. выпуска. В заводском исполнении данные котлы были паровыми, оборудованными двумя волнистыми жаро выми трубами, наружный диаметр которых по нижней полуволне состав ляет 0,825 м, а по верхней – 0,9 м, площадь поверхности нагрева котла – 100 м2. Исходя из потребностей технологического процесса комбината, данные котлы были переведены в водогрейный режим.

С целью определения технико-экономических и экологических по казателей работы котлоагрегатов «Ланкашир-В» было проведено их ком плексное энергетическое обследование. В процессе которого, котлы рабо тали на отходах деревообработки. Влажность биотоплива на рабочую мас су составляла Wr = 51,62 %, зольность – 0,47 %, выход летучих веществ на горючую массу Vdaf = 85,31 %, а низшая теплота сгорания на рабочую мас су Qir = 7911 кДж/кг. Энергетическое обследование показало, что сложив шиеся условия эксплуатации, конструктивные особенности системы за грузки топлива, шахтных топок, газовых трактов, системы перевода кот лов в водогрейный режим и степень оснащения котлов КИП приводят к существенному снижению как экономических, так и экологических пока зателей котлов, особенно при их работе в период загрузки топлива и при сжигании древесных отходов с повышенной влажностью. Полученные ре зультаты следует использовать при разработке программы энергосбере гающих мероприятий.

Средний КПД брутто за цикл между загрузками топлива составил 36,8 % у котла № 1 и 31,5 % у котла № 2, а их средняя теплопроизводи тельность - соответственно 0,62 и 0,56 МВт. Учитывая высокий тепловой потенциал уходящих продуктов сгорания (tух 285 0С) и достаточно боль шие возможности дымовой трубы по обеспечению естественной тяги (ух3) котлы «Ланкашир–В» располагают значительным резервом для комплексного повышения эффективности их работы. Расчетный анализ показывает, что только за счет устранения присосов холодного воздуха и его транзитного протягивания по газовому тракту котлов создаются усло вия для увеличения средней теплопроизводительности котлов за цикл ме жду загрузками биотоплива до 1,43 МВт.

РЕЛАКСАЦИОННЫЙ АМОРТИЗАТОР ДЛЯ БЫСТРОХОДНОЙ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ МАССОЙ СОРОК ПЯТЬ ТОНН Малышев Ю.Е., Герасимов И.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Требования к системам подрессоривания быстроходных гусеничных машин противоречивы, так как на высокочастотном дорожном профиле с малой высотой неровности для обеспечения наилучшей плавности хода желательно свести к минимуму сопротивление амортизатора на ходе сжа тия. При движении в тяжелых дорожных условиях желательно напротив, иметь высокое усилие на ходе сжатия, повысив тем самым общую энерго ёмкость подвески и снизив вероятность её пробоя.

Для решения поставленной задачи предложено использовать релак сационный амортизатор, использующий упругость жидкости на ходе сжа тия. Усилие такого амортизатора зависит не только от скорости, но и от хода штока, что обеспечивает его приспосабливаемость к условиям дви жения.

Была разработана модель релаксационного амортизатора, на основе гидроамортизатора танка Т-80. Благодаря большим перепускным окнам в поршне на ходе сжатия жидкость практически беспрепятственно перете кает в полость над поршнем. Таким образом, можно считать весь рабочий объем амортизатора рабочей полостью высокого давления. Давление соз дает тонкий шток, и вытесняемая им жидкость перетекает в компенсаци онную камеру через дроссельное отверстие или клапан. Благодаря боль шому внутреннему объёму гидроамортизатора и повышенному сопротив лению дросселя хода сжатия при высокочастотных колебаниях объём жид кости, вытесняемый штоком, не успевает полностью перетечь в компенса ционную камеру. Становится заметным эффект сжатия жидкости, или ре лаксационный эффект. Особенности релаксационного амортизатора по зволили повысить сопротивление на ходе сжатия без ущерба для ускоре ний в условиях «тряски». Для оценки положительного эффекта от исполь зования нового амортизатора были проведены расчеты по программе плавности хода, учитывающей нелинейность характеристик элементов подвески и дорожного профиля. Расчеты показали, что высота проходной неровности увеличилась со 185 до 210 мм. Расчет плавности хода на высо кочастотном профиле показал, что в диапазоне рабочих скоростей ускоре ния тряски ниже, чем у прототипа. Кроме того, применение такого амор тизатора позволит снизить нагрузки на подшипники опорного катка от движения по гусеничным тракам. Можно также ожидать улучшения реак ции системы подрессоривания на импульсное воздействие на опорный ка ток.

ЗАВИСИМОСТЬ ОБЪЁМА СНЯТОГО МЕТАЛЛА ОТ РАДИУСА ОКРУГЛЕНИЯ ЗЕРНА ПРИ ПЛОСКОМ ШЛИФОВАНИИ Мальцев П.Н., Никифоров И.П.

Псковский государственный политехнический институт В работе [1] аналитическим путем получены выражения для опреде ления объёма металла, снимаемого единичным абразивным зерном при плоском шлифовании, с учетом процессов упругопластической деформа ции. На основании этого построены графические зависимости (рис. 1, а–г), при следующих начальных параметрах (если не указаны особо): R=10 мм, t=10 мкм, =5 мкм, =1,3.

В ходе исследований было установлено, что зерно более округлой формы при малом коэффициенте внешнего трения µ1 способно снять больший объём V, чем более острое зерно. И, наоборот, при значительном коэффициенте трения острое зерно обладает большей режущей способно стью.

Анализируя зависимость V() (рис. 1,в), было выявлено, что её гра фик имеет экстремум (максимум). Используя метод Ферма, и варьируя па раметром µ1, были найдены конкретные значения, при которых V при нимает максимальные значения (табл. 1).

Рис. 1. Влияние различных факторов на объём снятого металла Таблица Влияние коэффициента трения на оптимальное значение радиуса вершины зерна V, мм µ1, мкм 0,05 167,51 0, 0,1 37,03 0, 0,15 13,12 0, 0,18 6,78 0, 0,2 4,13 0, 0,22 1,95 0, Значение коэффициента внешнего трения может быть определено с учетом скорости резания (частоты вращения круга) и контактирующих ма териалов – круга и заготовки.

Известно, что между радиусом вершины и зернистостью материала круга имеется корреляционная зависимость. Используя данные работы [2] для эльборовых кругов можно рекомендовать зернистость шлифовального круга, определяемую по следующей формуле: Nз= 1,1451071,176. В этом случае будет наблюдаться наибольшая режущая способность.

Литература:

1. Никифоров И.П. Определение объёма металла, снимаемого еди ничным абразивным зерном при плоском шлифовании / И.П. Никифоров, В.К. Кошмак, Н.Ф. Кудрявцева // Труды ППИ. – Сер. Машиностроение.

Электропривод. – 2008. – № 11.3. – С. 218–222.

2. Чумаченко Т. В. Фактическое расстояние между режущими зер нами в эльборовом круге / Т.В. Чумаченко, В.Г. Лебедев // Проблеми техніки: Науково-виробничий журнал. – 2009. – № 2. – С. 124–134.

ESTIMATION OF TWO-DIMENSION FIELD FLOW CHARACTERISTIC IN INLET AND EXHAUST MANIFOLDS IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES Dr. Mahmoud A. Mashkour Mechanical Engineering Department University of Technology Baghdad – Iraq In the present work, an approach to estimate of flow two-dimension field characteristic in inlet and exhaust manifolds of internal combustion engines is performed using a four stroke variable compression ratio single cylinder gasoline engine.

In the theoretical part a computer simulations of the flow field in the intake and exhaust systems as well as the cylinder cavity for the experimental data obtained in the gas exchange cycle program using the method of characteristics and program Fluent for the engine dimensions and timings used in the experimental study as well as the data obtained from the gas exchange cycle program for the sack of comparison and presentation of flow characteristic.

The experimental work included tests on a variable compression “varicomp Dual Diesel /Petrol cycles with Dynamometric test unit “type (GR0306/000/037A). This test bed was supplied with data acquisition system and computer software from Prodit Company of (Italy) that reads, calculates and saves the data and results through the tests.

In the experimental work the compression ratio was varied from 7 to 11 at constant speed and variable speed with constant throttle opening, where engine performance was obtained.

The variation of compression ratio at constant speed shows an increase of max brake power from 1.5 – 3 kW and showed a decrease in brake specific fuel consumption of 0.9695 %.

The increase of max brake power from 1.5 – 3 kW showed an increase in thermal efficiency of 1.533 %.

The variation of compression ratio at variable speed, by increase the speed from 1100 – 1600 r.p.m, showed an increase in brake specific fuel consumption of 1.521 %.

The variation of compression ratio at variable speed, by increase the speed from 1100 – 1600 r.p.m, showed a decrease in thermal efficiency of 0.110894 %.

Results of pressure, temperature and velocity fields in the intake and exhaust systems obtained by the gas exchange cycle program using the method of characteristics and the program Fluent code are presented. In all velocity vectors it is clear that the velocity close to the valve phase is small compared to the valve sides one and stem and goes up to 250 m/s at the valve edges(near chocked flow).

The flow speed at the partially opened intake valve was 78.5 m/s and when fully opened intake valve was 198 m/s.

The flow speed at the partially opened exhaust valve was 374 m/s and when fully opened exhaust valve was 181 m/s.

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЧНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ УЗЛА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ БАШНИ Михалюк Д.С., Боровков А.И., Новожилов Ю.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Объектом исследования в данной работе является фланцевое соеди нение между поясами секции металлической конструкции телекоммуни кационной башни. Цель работы состоит в оценке статической и цикличе ской прочности рассматриваемого соединения под действием ветровой на грузки и нагрузки от собственного веса и веса оборудования.

В работе выполнено конечно-элементное (КЭ) исследование стати ческого пространственного напряженно-деформированного состояния фланцевых соединений, труб поясов, болтов и сварных швов. Все конечно элементные расчеты выполнены с помощью программной системы конеч но-элементного анализа ANSYS 11 [1].

Рассмотрены случаи воздействия на рассматриваемый узел как сжи мающих, так и растягивающих усилий, вызванных ветровой нагрузкой, действующей в различных направлениях. Выполнена оценка долговечно сти соединения с точки зрения малоцикловой усталости.

Анализ результатов показал, что эквивалентные по Мизесу напряже ния в исходной конструкции превышают предельные значения в трубах поясов и сварных швах в случае растягивающих усилий. Тем не менее, конструкция способна выдержать до 8000 циклов нагружения, связанных с максимальными ветровыми нагрузками переменного знака [2].

Для устранения зон пластических деформаций в металле труб пред ложено использовать болты большего класса прочности и повысить в них усилия предварительной затяжки.

В измененной конструкции не наблюдается зон пластической де формации под действием растягивающих усилий, вызванных ветровой на грузкой. По итогам работы представлены рекомендации по изменению проектной документации.

Литература:

1. ANSYS theory reference. Eleventh edition. SAS IP, Inc.

2. Справочник по сопротивлению материалов / Писаренко Г.С., Яковлев П.А., Матвеев В.В. Отв. ред. Писаренко Г.С. - 2-е изд., перераб. и доп. - Киев. Наук. думка, 1988. - 736 с.

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДАТЧИКОВ ДАВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ КВАРЦЕВОГО РЕЗОНАТОРА Михалюк Д.С., Боровков А.И. Сотник Д.Е.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Работа посвящена исследованию кварцевого резонатора высоких частот, использующегося для определения давления.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.