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 || 3 | 4 |

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 2 ] --

туды. Это обстоятельство, а также большое ко- Нейронная сеть включает, в общем случае, личество источников вибраций и путей их рас- несколько слоев нейронов, причем выходной пространения, затрудняют выделение сигнала, сигнал каждого из нейронов одного слоя пере несущего диагностическую информацию о со- дается на входы всех нейронов следующего стоянии конкретного элемента конструкции слоя. Опыт показывает, что для решения боль двигателя, и сдерживают практическое распро- шинства практических задач достаточно иметь странение виброакустической диагностики. сеть с двумя – тремя слоями нейронов.

Особые сложности возникают при использова- Важнейшим свойством нейронно-сетевых нии виброакустических методов в системах моделей является то, что путем соответствую бортовой диагностики. Эти сложности обу- щего подбора значений весовых коэффициен словлены тем, что методы амплитудно-частот- тов для каждого нейрона и выбора числа слоев ного анализа вибрационных сигналов, широко этих элементов можно с требуемой точностью применяющиеся в настоящее время, требуют аппроксимировать практически неограничен значительных вычислительных ресурсов или ное множество функциональных зависимостей, специальной аппаратуры. Указанные выше связывающих входные и выходные параметры сложности можно, по нашему мнению, в значи- реальных физических объектов. Процедуру тельной мере преодолеть, если использовать подбора значений весовых коэффициентов на для обработки виброакустических сигналов зывают обучением сети. Как правило, эта про нейронно-сетевые математические модели. цедура выполняется внутри самой сети по спе ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ dВ 2000 мин– 2000 об/мин dB 3000 мин– 3000 об/мин - - - Гц - Гц 1000 3000 5000 7000 9000 11000 13000 15000 17000 Рис. 1. Огибающие спектра вибрации блока цилиндров ДВС на повышенных оборотах холостого хода циальным заложенным в программную реали- изменения при варьировании величиной зазора зацию сети алгоритмам. в ГРМ.

Для определения архитектуры сети, т. е. для Выходом сети должна быть только одна пе определения числа слоев и числа нейронов в ременная – результат диагностирования: есть каждом слое, а также для выбора алгоритма неисправность или нет, т. е. в выходном слое обучения сети необходимы данные о модели- должен быть всего один нейрон. Так как обра руемом реальном физическом объекте. батываемая функциональная связь носит слож В данной работе исследовалась возмож- ный характер, была принята трехслойная сеть ность применения нейронно-сетевой модели со структурой, показанной на рис. 2.

для диагностики технического состояния ГРМ с Количество нейронов в скрытом слое N c использованием спектра вибраций блока двига- было выбрано из условия:

теля. Исследования были проведены на двига ( N p 1) N out теле ВАЗ-2108. Вибросигнал поступал от штат Nc, (2) ного датчика системы ограничения детонации. N in + N out + Для выбора архитектуры нейронно-сетевой мо где Nin и N out – количества нейронов во вход дели и ее последующего обучения были прове дены эксперименты, в ходе которых снимались ном и выходном слоях;

N p – количество обу виброграммы при различных частотах враще чающих примеров (объем выборки).

ния вала двигателя и различных величинах за В нашем случае число обучающих приме зора в ГРМ. Пример такой виброграммы при ров N p = 40. Обучающая выборка включала веден на рис. 1.

данные, полученные в результате обработки На основе анализа этих виброграмм было виброграмм, снятых на различных скоростных определено требуемое число входных нейро режимах работы двигателя как с «нормальны нов. В нашем случае в качестве входных пара ми» зазорами в ГРМ, так и с увеличенными.

метров были выбраны амплитуды колебаний Предварительная обработка эксперимен на пяти различных частотах: 10650, 11250, тально полученных виброграмм заключалась в 11520, 12250, 13700 Гц, а также частота враще определении значений амплитуд вибраций на ния вала двигателя. Соответственно, входной указанных выше частотах и нормировке этих слой сети составлен из шести нейронов. Выбор значений. В итоге нормировки все они находи указанных частот продиктован тем, что вблизи лись в интервале от нуля до единицы.

них на виброграммах визуально наблюдались 30 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ f f f f f n Рис. 3. Упрощенный алгоритм процесса обучения разра ботанной нейронной модели Рис. 2. Структура нейронной сети для диагностики ГРМ:

f1…f5 – амплитуды колебаний блока ДВС на соответствующих частотах;

n – частота вращения коленчатого вала ДВС;

H1i, H2i, В программе предусмотрены возможности H31, … – нейроны сети изменения конфигурации сети и параметров Программа для ЭВМ, реализующая нейрон- обучения, количества нейронов входного и ную сеть показанную на рис. 2 архитектуры, скрытого (промежуточного) слоев при исполь разработана в ВолгГТУ на кафедре «Теплотех- зовании разного количества примеров обучаю ника и гидравлика» В. Е. Федяновым. Про- щей выборки. На точность и продолжитель грамма обеспечивает обучение сети и вычисле- ность обучения можно влиять, задавая макси ние вероятности обнаружения неисправности. мальную и среднюю допустимую погрешности, В программе содержатся механизмы формиро- меняя скорость (шаг) сети и погрешность одно вания обучающей выборки, методы контроля го примера. Для контроля процесса обучения ввода и вывода информации, методы контроля используются выводимые программой в режи процесса обучения и сбора статистики, а также ме реального времени значения средней по имеются возможности управления и оптимиза- грешности, времени счета, количества сделан ции процесса обучения с заданием различных ных итераций, максимальной погрешности и параметров. Предусмотрено сохранение обу- номера выборки, используемой в данный мо ченных нейронных сетей и их загрузка для по- мент для обучения. Также имеется возмож следующего использования.

ность ограничивать продолжительность счета Алгоритм процесса обучения нейронной се для обеспечения прекращения работы про ти схематично показан на рис. 3. Он осуществ граммы при отсутствии сходимости решения.

лялся путем последовательного предъявления Результат обучения отображается в виде входных векторов с одновременной подстрой сравнительной таблицы заданных значений вы кой весовых коэффициентов в соответствии с хода и значений выхода, рассчитанных нейрон приведенным алгоритмом.

ной моделью. Кроме того, дается графическое Интерфейс программы и поле для ввода представление заданной и построенной ней обучающей выборки показаны на рис. 4. Столб ронной сетью функций.

цы Х1–Х10 служат для ввода входных данных, Для оценки вычислительных затрат на обу полученных экспериментально. В данном при чение модели получены следующие данные:

мере в столбцах X1–X5 представлены норми для обучения разработанной нейронной сети на рованные значения амплитуд колебаний блока персональном компьютере класса PENTIUM IV ДВС на указанных выше выбранных частотах.

2.0 ГГц при заданной средней ошибке в преде В столбце Х6 содержатся нормированные зна лах 0,1 требуется не более 40 с. За это время, до чения частоты вращения коленчатого вала окончания обучения, программа успевает осу ДВС. Столбец Y заполняется эталонными зна ществить порядка 150000 итераций.

чениями выходов нейросети, которые указыва Анализ результатов проведенного обучения ют на состояние зазора в ГРМ при данном зна показал хорошую сходимость решения, точную чении амплитуд колебаний и на данном скоро аппроксимацию передаточной функции и бы стном режиме. В нашем случае Y = 0, когда за строе уменьшение средней погрешности вы зор в ГРМ находится в пределах нормы, и Y =1, числений.

когда зазор увеличен.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 4. Поле для ввода обучающей выборки:

Х1–Х5 – нормированные амплитуды колебаний на выбранных частотах;

Х6 – нормированная частота вращения коленчатого вала ДВС;

Y – эталонный выход нейросети, содержащий диагностическую информацию низма газораспределения / Г. Н. Злотин, К. И. Лютин // Аналогичным образом, нейронно-сетевая мо Известия ВолгГТУ. Серия «Процессы преобразования дель может быть обучена для диагностирова энергии и энергетические установки» : межвуз. сб. науч.

ния отсутствия теплового зазора в ГРМ. ст. / науч. ред. Е. А. Федянов;

ВолгГТУ. – Волгоград, 2008. – Вып. 1, № 6. – C. 8–11.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 2. Нейрокомпьютерная техника: Теория и практика / 1. Злотин, Г. Н. Анализ вибрационных свойств двига- Ф. Уоссермен: перевод на русский язык, Ю. А. Зуев, В. А. То теля применительно к системам вибродиагностики меха- ченов, 1992.

УДК 621.431. Г. Н. Злотин, д-р техн. наук ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ И АНТРОПОГЕННЫЕ ВЫБРОСЫ СО Волгоградский государственный технический университет (e-mail: tig@vstu.ru) Приведен анализ возможных причин изменения климата Земли, в том числе «парникового» эффекта.

Отмечена роль автомобильных двигателей в антропогенных выбросах в атмосферу Земли диоксида углерода. Рассмотрены возможности выполнения перспективных норм, ограничивающих выбросы диоксида углерода двигателями автомобилей.

Ключевые слова: глобальное потепление, «парниковый» эффект, выбросы диоксида углерода.

The analysis of the possible reasons of climate change of the Earth, including "hotbed" effect, is resulted. The role of automobile engines in anthropogenous emissions CO2 in atmosphere of the Earth is noted. Possibilities of performance of the perspective norms limiting emissions CO2 by engines of cars are considered.

Keywords: global warming, hotbed effect, emission of carbon dioxide.

К числу наиболее актуальных глобальных Qin больше, то средняя температура Земли экологических проблем относится потепление должна постепенно повышаться. Если указан климата Земли. Изменение климата связывают ные потоки теплоты равны, то должно иметь с различием между теплотой Qin, поступаю- место стабильное тепловое состояние Земли – среднее многолетнее значение температуры щей на поверхность Земли, и теплотой Qout, должно сохраняться постоянным.

отдаваемой в пространство вселенной. Если 32 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Нарушение баланса между притоком и от- термодинамики, все энергетические затраты, током теплоты может быть следствием изме- производимые человеком, преобразуются в нения как количества отводимой теплоты, так и конце концов в теплоту.

количества подводимой. В настоящее время Мировая статистика утверждает [1,2], что в распространено предположение, что причиной 2000 г. человечество должно было потребить потепления климата Земли является сокраще- всех видов энергии, включая атомную, в коли ние количества отводимой теплоты. Тем не ме- честве, эквивалентном 18000 млн. т условного нее, для общности картины представляется це- топлива. Аналитики предполагают, что к лесообразным рассмотреть оба потока теплоты: г. эта цифра возрастет до 30000 млн. т. Таким образом, прогнозируется ежегодный рост энер Qin и Qout.

гопотребления, эквивалентный 600 млн. т ус Начнем с анализа потока получаемой теп ловного топлива. Строго говоря, при оценке лоты Qin. Он складывается из трех основных величины Qant необходимо из общих затрат составляющих: теплоты Qsr, приносимой сол энергии исключить ту, которая получена за нечной радиацией;

теплоты Qr от естественной счет энергии ветра или солнечного излучения и радиоактивности внутри Земли;

теплоты Qant учитывается потоком теплоты солнечного из лучения, поступающего на Землю. Вместе с антропогенной природы, то есть обусловленной тем, доля энергии, полученной от ветрогенера деятельностью человека:

торов и солнечных батарей, очень мала и не Qin = Qsr + Qr + Qant. (1) может заметно повлиять на результаты прово Попробуем, опираясь на данные литерату димого анализа. Исходя из сказанного выше ры, количественно оценить эти составляющие.

и учитывая теплоту сгорания условного топли Самый мощный тепловой поток приходит ва, равную 29,3 МДж/кг, можно подсчитать, на Землю вследствие излучения Солнца. По что в 2008 г. человечество выбросило в атмо скольку излучающая поверхность Солнца име сферу Земли поток теплоты мощностью Qant = ет температуру около 6000 К, постольку основ = 2,12 · 104 ГВт.

ная часть излучения осуществляется лучами В соответствии с равенством (1) мощность коротковолновой части спектра. Для этих лучей потока теплоты, поступающего на Землю, со атмосфера Земли практически прозрачна, т. е.

ставляет Qin = 6,3005 · 108 ГВт. Сопоставление вся энергия излучения Солнца, поступающая на внешнюю поверхность атмосферы Земли, дос- этой величины с величиной потока Qsr, полу тигает ее поверхности. По литературным дан чаемой Землей от Солнца, позволяет констати ным [1] в расчете на каждый квадратный метр ровать, что Qsr 0,9999 Qin, т. е. Qsr Qin. Та внешней поверхности атмосферы поступает в ким образом, полученная Землей теплота прак среднем поток энергии мощностью 1,4 кВт. Ес тически целиком определяется энергией, по ли принять радиус Земли округленно 6106 м, ступающей на Землю от Солнца. К сожалению, то поверхность Земли составит 4,5·1014 м2.

величина Qsr не остается постоянной, что может Учитывая последнее, легко подсчитать, что Земля в среднем получает от Солнца тепловой вызывать соответствующие изменения климата поток мощностью Земли. Так, известны 11-летние изменения ак Qsr = 6,3 · 108 ГВт. тивности Солнца. С периодом 21 тыс. лет вели чина Qsr меняется из-за изменения направле Вследствие ядерных процессов, протекаю щих внутри Земли, на каждый квадратный метр ния главной оси орбиты Земли;

с периодом ее поверхности поступает в среднем поток теп- около 40 тыс. лет величина Qsr меняется из-за лоты мощностью 0,0628 Вт [1]. Учитывая ука- изменения наклона земной оси. Серьезные из занную выше поверхность Земли, получим теп- менения климата Земли происходят вследствие ловой поток, поступающий на эту поверхность выбросов в атмосферу огромных объемов вул вследствие внутренних ядерных процессов, канического пепла и пыли при катастрофиче Qr = 2,86 · 104 ГВт. ских извержениях вулканов. Вероятно, имеет При определении потока теплоты Qant, вы- смысл организовать мониторинг значений Qsr деляемой в атмосферу в результате процессов, и проверить степень влияния изменений этой связанных с деятельностью человека, исходим величины на климат Земли. Современное со из того, что в соответствии со вторым законом стояние науки позволяет сделать это.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Обратимся теперь к теплоте Qout, отводи- ве 180 г/км, что соответствовало расходу бен мой от Земли в пространство Вселенной. Теп- зина 7,5 л на 100 км и КПД двигателя 23 %.

лота от Земли отводится только в результате Видно, что директивы Евросоюза преду излучения с ее поверхности. Прежде чем уйти в сматривают сокращение в период 2008–2015 гг.

мировое пространство, это излучение должно выбросов СО2 с отработавшими газами двига пройти через слой земной атмосферы. При телей почти в 1,6 раза. Это должно быть дос температуре поверхности Земли (около 300 К) тигнуто за счет сокращения расхода топлива, максимум энергии ее излучения приходится на которое, в свою очередь, потребует совершен длинноволновую часть спектра. Энергия лучей ствования ДВС, повышения их КПД.

этой части спектра активно поглощается таки- Выяснение возможностей выполнения этих ми газами атмосферы как СО2, Н2О и др., обра- директив, проведенное, в частности, специали зующимися, в основном, при сжигании углево- стами АвтоВАЗа [3], показало, что для сниже дородных топлив. Эти газы, поглощая часть ния эмиссии СО2 до 140, 120, 90 г/км требуется энергии, излучаемой поверхностью Земли, увеличить средний КПД двигателя соответст в конце концов возвращают ее Земле, создавая венно до 29, 34, 46 %. Достижение КПД, рав так называемый «парниковый» эффект. Счита- ного 34 %, проблематично для автомобилей ется, что именно «парниковый» эфффект при- рассматриваемого класса даже при обеспече водит к наблюдаемому в настоящее время по- нии работы на бедных смесях. Достижение теплению климата Земли, причем основную от- КПД автомобильного двигателя, равного 46 %, ветственность за создание этого эффекта несет при современном уровне техники невозможно.

диоксид углерода СО2, концентрация которого Последнее утверждение тем более обоснован в атмосфере все время увеличивается вследст- но, так как жесткие ограничения по токсично вие непрерывно возрастающего количества сти требуют работы с трехкомпонентными ней сжигаемого топлива, содержащего углерод.

трализаторами, снижающими КПД двигателя В среднем сжигание 1 кг такого топлива приво примерно на 2 %. Вместе с тем, результаты вы дит к образованию 3 кг СО2.

полненных расчетов указывают на то, что пе В природе существует два естественных по реход к автомобилям особо малого класса (мас глотителя СО2 – растительность Земли и воды сой 800 кг и менее) позволяет снизить расход Мирового океана. Приходится констатировать, топлива до 3,5 л/100 км, а эмиссию СО – до что возможности этих поглотителей человече г/км. Эти же расчеты показали, что выполнение ство сокращает: вырубаются леса, все больше директив по выбросам СО2 облегчается при за загрязняется нефтепродуктами поверхность мене бензина альтернативным топливом: сжи Мирового океана.

женным углеводородным газом (снижение В современном мире основным потребите эмиссии СО2 со 180 г/км на бензине до лем углеводородных топлив являются автомо г/км) и синтез-газом (снижение эмиссии СО2 до били, которые по этой причине оказываются 135 г/км). Еще один путь снижения выбросов основным источником выброса в атмосферу не СО2 заключается в использовании в качестве только токсичных веществ, но и СО2.

основного моторного топлива или добавок к Учитывая современные предположения о основному углеводородному топливу водорода.

причинах потепления климата и защищая эко Исследования, в том числе проведенные нами в логию Земли, страны Евросоюза наряду со ВолгГТУ, показывают, что в двигателях, рабо стандартами на допустимые выбросы токсич тающих на бензине с добавками водорода, по ных веществ выпустили директивы, касающие является возможность существенного обедне ся ограничения выбросов СО2 с отработавшими ния топливовоздушной смеси и повышения за газами автомобилей. Этими директивами пре счет этого КПД до 34 %. Вместе с тем, процес дусматривается сокращение выбросов СО2 ав сы воспламенения и сгорания газовых топлив, томобилями в истекшем 2008 г. до 140 г/км, а к в первую очередь метана и водорода, обладают 2012 г. – до 120 г/км. В 2015 г. эти выбросы не рядом особенностей, и для создания высокоэф должны превышать 90 г/км. Отметим, что ав фективных автомобильных двигателей, рабо томобили массой около 1350 кг, которые в ос тающих на указанных видах топлива, необхо новном продаются в странах Евросоюза и в димы дальнейшие исследования.

России, выбрасывали в 2007 г. СО2 в количест 34 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК издат, 1982. – 186 с.

3. Сорокин, А. И. Эффективность использования аль 1. Девинс, Д. Энергия: пер. с англ / Д. Девинс. – М:

тернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания / Энергоатомиздат, 1985. – 360 с.

А. И. Сорокин, Г. К. Мирзоев // Химия в интересах устой 2. Энергетика мира: переводы докладов ХI конгресса МИРЭК / Под ред. П. С. Непорожнего. – М: Энергоатом- чивого развития, 2005. – № 6.– С. 805–808.

УДК 621.311. Г. Н. Злотин, д-р техн. наук, А. Д. Грига, д-р техн. наук, В. А. Куланов, аспирант, С. А. Грига, канд. техн. наук СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ ВЫБРОСОВ ОКСИДОВ АЗОТА И БЕНЗАПИРЕНА ПРИ РАБОТЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ ТЭЦ Волгоградский государственный технический университет, Московский энергетический институт (филиал), г. Волжский (e-mail: GrigaSA@gc-v.ru) Предложен подход для оценки совместного влияния на окружающую среду выбросов оксидов азота и бензапирена при работе энергетического котла в зависимости от коэффициента избытка воздуха и доли ре циркуляции газов.

Ключевые слова: энергетический котел, вредные выбросы, оксиды азота, бензапирен.

An approach for assessing the joint influence on the environment nitrogen oxides and benzapiren wast gases by the work of the power boiler depending on the plenty of air and percentage of recycled gases.

Keywords: the power copper, harmful emissions, nitrite, benzo[a]pyrene.

Энергетические котлы ТЭЦ активно воз- подход к учету суммарного воздействия на действуют на окружающую среду. К числу са- званных вредных веществ с целью оптимиза мых опасных выбросов продуктов сгорания ции режимов работы котлов ТЭЦ.

энергетических котлов относятся оксиды азота Для исследования закономерностей образо и бензапирен. Ароматические углеводороды, вания бензапирена (С20Н12) использован норма особенно бензапирен, являются сильными кон- тивный метод [4], который основан на обобще церогенами. Многими исследователями отме- нии большого количества опытных данных.

чается, что мероприятия, направленные на Погрешность методики составляет около 20 %;

снижение выбросов оксидов азота могут при- большая точность обеспечивается при темпера туре дутьевого воздуха 280–350 оС.

водить к интенсивному образованию высоко Концентрация бензапирена (БП) в сухих молекулярных углеводородов, что значительно дымовых газах котлов при сжигании природно опаснее для экологической обстановки региона, воздушного бассейна, чем выбросы оксидов го газа С Г рассчитывалась по формуле:

БП азота.

qЛГ (0,0356 + 0,163 103 qv ) N 1, Установлено, что сочетания бензапирена и K i, (1) Г СБП = e 25( 1) оксидов азота обладают суммированным нега- т i = тивным воздействием. В настоящее время от- N Ki = K Р K Д KСТ K ПЛ KОЧ сутствует комплексный подход к проблеме за- где – произве щиты воздушного бассейна от этих вредных i = выбросов. дение коэффициентов для учета влияния ре Имеется достаточно большое количество циркуляции, нагрузки котла, ступенчатого сжи работ, касающихся уменьшения выбросов ок- гания топлива, подачи влаги, условий очистки сидов азота, [1], [2]. Существенно меньше ра- конвективных поверхностей нагрева.

бот, посвященных снижению выбросов бенза- Анализ формулы (1) показывает, что кон пирена [3]. центрация С20Н12 в дымовых газах котлов ли нейно зависит от доли рециркуляции r (увели В данной статье предпринята попытка чивается) и экспоненциально от (также уве учесть влияние коэффициента избытка воздуха при сгорании органического топлива в котлах и личивается). Для нахождения взаимосвязи ме доли рециркуляции газов на процессы образо- жду этими определяющими факторами, а также вания оксидов азота и бензапирена. Предложен зависимости сложной нелинейной функции СБП ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ от и r можно использовать положения теории Кпр = ПДКNOх/ПДКС20Н12, т. е. С20Н12 прив. = 85000С20Н12.

планирования эксперимента (ТПЭ), в частности Подобно тому, как получено уравнение (4), ортогональный композиционный план (ОЦКП):

была составлена матрица ОЦКП для суммы СБП = b0 + bi Xi + bik Xi Xk + концентраций С20Н12 прив. и NOX, мг/м3 (Спр).

+ bii Xi 2. (2) С учетом значимости коэффициентов рег Для матрицы ОЦКП приняты вариации = рессии получено адекватное уравнение регрес 1,0–1,1 и r = 0–0,2. Указанные диапазоны и r сии (вероятность Р = 0,95):

соответствуют характерным режимам работы Спр=531,7+245,5Х1+56,35Х1Х2+34,29Х12. (5) газомазутных котлов систем теплоснабжения.

На рисунке представлена зависимость сум Кодированные значения факторов: Х1 = (– марной концентрации Спр, NOX и С20Н12 прив.

1,05)/0,05;

Х2 = (r–0,1)/0,1. Число опытов фак от степени рециркуляции r и коэффициента из торного эксперимента – 9. Концентрация С20Н бытка воздуха = 1,05. В данном случае уве (СБП) для этих опытов определялась по форму личение доли рециркуляции газов r свыше 10 % ле (1). В результате получена регрессионная не оказывает существенного влияния на сум модель:

марную величину выбросов С20Н12 и NOХ.

СБП=2,931+2,623Х1+0,929Х2+0,750Х1Х2+ +0,530Х12 – 0,049Х22. (3) Значимость коэффициентов регрессии оце- нена с помощью коэффициента Стьюдента. Для Концентрация, мг/м уровня значимости 0,05 (вероятности Р = 0,95) коэффициенты регрессии b0, b1, b2, b11, b12 – значимые. Адекватность уравнения регрессии проверена с помощью критерия Фишера. Для уровня значимости 0,05 уравнение СБП=2,931+2,623Х1+0,929Х2+ +0,750Х1Х2+0,530Х12 (4) 202 10 0 Доля рециркуляции газов r, % адекватно отражает зависимость СБП от и r.

С помощью соотношения (4) проведено Изменение концентрации С20Н12 прив. (1), NOX (2) и сум системное исследование влияния и r на такой марной концентрации Спр (3) от доли рециркуляции газов r при = 1, важный показатель экологической безопасно сти, как выбросы С20Н12 в воздушный бассейн Видно, что при = 1,05 минимальное зна городской застройки при работе крупных газо чение суммарных выбросов при работе энерге мазутных котлов систем теплоснабжения.

тического котла системы теплоснабжения дос Состояние воздушного бассейна городской тигается при r = 0,1. Дальнейшее увеличение r застройки можно улучшить, если определить не влияет на суммарную эмиссию С20Н12 и NOX.

оптимальные значения режимных параметров При изменении r от 0 до 10 % суммарные вы работы энергетических котлов и r при налад бросы снижаются на 7 %.

ке топочного режима энергоустановки на ми Таким образом, установлены аналитические нимальные суммарные выбросы С20Н12 и NOX.

зависимости для определения массы выбросов Эта задача решалась с помощью уточненных бензапирена, приведенной массы суммарных физико-математических моделей расчета вы выбросов С20Н12 и NOX. Аналитически доказа броса бензапирена, NOX и положений ТПЭ.

но, что минимальная суммарная приведенная Впервые предложена методика приведения концентрация С20Н12 и NOX при увеличении ко к одной размерности и одному масштабу раз эффициента избытка воздуха достигается при нородных вредных выбросов, таких, как С20Н уменьшении доли рециркуляции газов.

и NOX. Так как ПДК NOX в атмосферном воз духе в 85000 раз превышает ПДК С20Н12, то для БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК анализа совместного влияния выбросов С20Н и NOX приведение величины выбросов С20Н12 1. Котлер, В. Р. Экологические характеристики котель к величине NOX производилось с помощью ного оборудования (оксиды азота в дымовых газах котлов:

36 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ образование и методы подавления). – М. : ИПКгосслуж- 3. Образование и выгорание бензапирена при сжига бы, 2001. – 27 с. нии углеводородных топлив / С. В. Лукачев, А. А. Горбат 2. Росляков, П. В. Методика расчета выбросов окси- ко, С. Г. Матвеев. – М. : Машиностроение, 1999. – 153 с.

дов азота паровыми и водогрейными газомазутными кот- 4. Методика расчета выбросов бензапирена в атмо лами / П. В. Росляков, Л. Е. Егорова, И. Л. Ионкин // НРЭ, сферу паровыми котлами электростанций: РД 153-34.1 № 1. – 2004. – С. 35–55. 02.316-99. – М. : ВТИ, 1999.

УДК 629.4.082. О. И. Карпенко, преподаватель, А. Н. Шилин, д-р техн. наук АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: eltech@vstu.ru) Приведены основные показатели надежности отдельных элементов электрических сетей. Показаны основные формулы для расчета показателей надежности электрических сетей и методика расчета.

Приведены пример расчета надежности системы электроснабжения потребителей.

Ключевые слова: надежность электрической сети, показатели надежности, отказ, простой, время восста новления.

The article analyzes reliability parameters and calculation of reliability of Power Supply System. The calcula tion example of reliability of Power Supply System are presented.

Keywords: reliability of Power Supply System, reliability parameters, refusal, idle, restoration time.

Одной из главных проблем в энергетике яв- среднее время восстановления (средняя ляется энергосбережение и экономия ресурсов. продолжительность послеаварийного ремонта Основным резервом экономии электроэнергии или замены объекта в долях года) Тв, лет;

является повышение надежности электриче- среднее время простоя при преднамеренных ской сети. Надежность участка сети определя- отключениях, Тр, лет;

ется надежностью и параметрами входящих в коэффициент готовности (вероятность ра ее состав элементов (трансформаторов, комму- ботоспособного состояния объекта в проме тационной аппаратуры, линий электропередачи жутках между плановыми простоями) Кг, о. е.;

и др.) и схемой их соединения. вероятность вынужденного простоя (веро Методы расчета, которые применяются для ятность неработоспособного состояния объекта оценки надежности технических объектов, в промежутках между плановыми простоями) весьма разнообразны [1]. Все они базируются Кв, о. е.;

на теории вероятности, при этом отказы в рабо- вероятность безотказной работы в течение те объекта, рассматриваются как случайные со- года (вероятность того, что за год не произой бытия, которые во времени образуют случай- дет ни одного отказа объекта) Рт=0.

ный процесс. В ряде случаев могут дополни- Перечисленные показатели надежности яв тельно потребоваться расчеты количественных ляются техническими характеристиками на показателей надежности, в частности, для ре- дежности и позволяют сопоставлять между со шения следующих вопросов: бой надежность нескольких объектов, а также сопоставления различных мероприятий, проверять соответствие рассматриваемых вари предусматриваемых для обеспечения требуемо- антов схем требуемому уровню надежности, го потребителем уровня надежности;

если он задан количественно.

Показатели надежности электрооборудова обоснования экономической целесообраз ния и линий электропередачи, находящихся в ности повышения надежности (степени резер эксплуатации, оцениваются по материалам вирования) сверх нормативных требований.

ОАО «Фирма ОРГРЭС» [2]. Эти показатели В качестве показателей, количественно ха предназначены для сравнительных расчетов и рактеризующих надежность участка сети и ее оценок электрических сетей, энергосистем, элементов, принимаются:

систем электроснабжения потребителей и узлов параметр потока отказов (среднее количест нагрузки, оценки уровня надежности различ во отказов в год), 1/год;

ных схем, определения целесообразности и эф частота плановых ремонтов, п, 1/год;

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ фективности мероприятий и средств повыше- ненными ветвями, отключение любой ветви не ния надежности и не предназначены для опре- приводит к отказу всей сети. В последователь деления надежности отдельных видов оборудо- ную цепь кроме элементов ветви вводятся так вания и включения в технические задания на же смежные выключатели, повреждение кото разработку нового оборудования. рых с развитием аварии приводит к отключе Показатели надежности определены нию рассматриваемой цепи.

ОРГРЭС по данным об отказах действующего Характеристики надежности ветвей, со электрооборудования и линий электропереда- стоящих из последовательно соединенных эле чи, содержащихся в картах отказов за период ментов, рассчитываются по формулам, приве 1983–1989 гг., актах расследований технологи- денным в табл. 1. Свернутая схема замещения ческих нарушений в работе за период 1990– анализируется следующим образом: для случа 1994 гг., а также в «Указаниях по применению ев отказа каждой из ветвей в отдельности и од показателей надежности элементов энергосис- новременного отключения возможных сочета тем и работы энергоблоков с паротурбинными ний по две ветви определяются коэффициенты установками», утвержденных Минэнерго СССР ограничения нагрузки потребителей (отноше 03.09.1984 г. Была установлена достаточность и ние нагрузки, вынужденно отключаемой в дан представительность выборки данных за 7- ном послеаварийном режиме, к нагрузке нор летний период, поскольку за этот период не мального режима).

выявлено существенных изменений показате- Для анализа последствий отказов ветвей лей надежности. схемы и их сочетаний удобно воспользоваться Расчет показателей надежности электро- квадратной матрицей (таблицей) ограничений, снабжения нагрузочного узла анализируется по элементы которой являются коэффициентами схеме замещения сети на участке между источ- ограничения нагрузки при одновременном от никами питания и рассматриваемым узлом. В казе i-й и j-й ветвей. Элементы главной диаго схеме с последовательно соединенными эле- нали такой матрицы соответствуют коэффици ментами, отказ любого элемента вызывает от- ентам ограничения нагрузки при отказах от каз всей ветви, а в схеме с параллельно соеди- дельных i-x ветвей.

Таблица Формулы для расчета показателей надежности электрических сетей Соединения элементов Показатели последовательное параллельное Параметр потока отказов, отказ/год n i 1K В2 + 2 K В i = Коэффициент вынужденного простоя КВ, о. е. n n = K В1 = Т Вii K В1K В2 + K В1П2 + K В2П i =1 i = Коэффициент совместного вынужденного 0,51K ПТ П2 при Т П2 Т П простоя одного элемента и планового ремон- – K П1 ( K П2 0,5Т B1П2 ) при Т П2 Т B та второго, КВ1П2, о. е.

KВ / Среднее время восстановления ТВ, лет/отказ KВ / Средняя частота плановых простоев П, про- П max – стой/год Коэффициент планового простоя КП, о. е. nm Т П i (Пi Пi 1 ) – i = Коэффициент готовности КГ, о.е. 1 (KП + KВ ) 1 KВ 1 KП Вероятность безотказной работы в течение e e года Рт=0, о. е.

Математическое ожидание ущерба от выну- Cn n Pmax u ( K В1i + K Вjk jk ) Pmax uK В жденных простоев У В, тыс. руб./год i =1 jk = 38 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Параметры потока отказов и коэффициенты вынужденного простоя определяются по фор мулам табл. 1 для случаев отказа отдельных ветвей и их сочетаний по две, при которых = (что соответствует полному отключению на грузки потребителей). Для схемы в целом ука занные показатели суммируются. Аналогично могут быть определены такие же показатели для отказов, приводящих к частичному ограни- Рис. 1. Схема системы электроснабжения потребителей чению нагрузки (0 1).

Пример анализа надежности. Определить Обозначения:

параметры потоков отказов и средние времена *Элементы i в сумме располагаются в по восстановления относительно шин низшего на рядке убывания ТПi. Слагаемые, для которых пряжения понижающих подстанций II и III, Пi Пi1 0, в сумму не включаются (их ко а также суммарный недоотпуск электроэнергии личество обозначено m). Коэффициент = 1,2 потребителям II и III систем (рис. 1) без учета при n 3;

= 1 при n 3;

по = 0. преднамеренных отключений элементов [3].

**При i 0 вторая сумма формулы может Среднегодовая потребляемая мощность каждой не учитываться. подстанции составляет 100 МВт (табл. 2).

u – удельная стоимость компенсации от Таблица ущерба аварийных ограничений;

Показатели надежности C n – число сочетаний из n по 2.

Элемент сети Показатель Удельные показатели ущерба от аварийных надежности Л1 Л2 Л3 Т1 Т2 Т ограничений зависят от структурного состава 0, 1/(км·год) 0,006 0,006 0,006 – – – потребителей (удельного веса промышленно, 1/год – – – 0,02 0,02/0,02 0,02/0, сти, быта и сферы обслуживания, сельского хо l, км 150 180 120 – – – зяйства, транспорта и строительства) и степени Тв, ч 10 10 10 100 60/60 100/ их ограничения. В настоящее время в России отсутствует рекомендованная регулирующими Пропускная способность каждого элемента органами удельная стоимость компенсации системы достаточна для пропуска всей необходи ущерба от аварийных ограничений потребите мой мощности потребителям. Расчетная схема для лей электроэнергии. В зарубежной литературе определения показателей надежности схемы отно удельные ущербы от внезапных ограничений сительно узла II нагрузки приведена на рис. 2, а.

принимаются в диапазоне 2–4,5 долл./кВт·ч в зависимости от их типа и длительности приме нительно к условиям той или иной страны.

Наиболее часто дифференциацию удельных ущербов выполняют для трех групп потребите лей: промышленных, коммерческих и бытовых.

а Предложенный анализ надежности сети может применяться для различных процессов проектирования и реконструкции различных объектов сети электроснабжения Камышинско го района. Результаты анализа надежности мо б гут быть использованы для оптимизации обще Рис. 2. Расчетная схема для вычисления показателей го жизненного цикла затрат по всем компонен- надежности:

там сети. а – для узла II;

б – для узла III Параметр потока отказов системы относительно узла нагрузки II cII = T1 + Л1 ( qЛ 2 + qЛ 3 ) + ( Л 2 + Л3 ) qЛ1 + T 2 qТ2 = = T1 + cЛ1lЛ1 ( cЛ2 lЛ2TВЛ2 + cЛ3lЛ3TВЛ3 ) + cЛ1lЛ1TВЛ1 ( cЛ2 lЛ 2 + cЛ3lЛ3 ) + 2 2 Т2TВТ2 = = 0,02 + 0,006 150(0,006 180 10 + 0,006 120 10) / 8760 + +0,006 150 10(0,006 180 + 0,006 120) / 8760 + 2 0,02 2 60 / 8760 = 0,0236 1/ год.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Средняя вероятность отказа системы, питающей нагрузку узла II, qcII = qT1 + qЛ1 (qЛ2 + qЛ3 ) + qТ2 = T1TВТ1 + Л1TВЛ1 ( Л2TВЛ2 + Л3TВЛ3 ) + ( Т2TВТ2 ) 2 = = 0,02 100 / 8760 + 0,9 10(1,08 10 + 0,72 10) / 8760 + (0,02 60) 2 / 87602 = 2,34 104.

Среднее время аварийного восстановления системы относительно узла II qCII 2,34 TВCII = = = 0,0099 года, т. е. 86,9 ч.

CII 0. Недоотпущенная потребителям подстанции электроэнергия в узле II ЭII = PIITГ qCII = 100 103 8760 2,34 104 = 204984 кВт ч.

Расчетная схема показателей надежности относительно узла III нагрузки приведена на рис. 2, б:

cIII = T1 + Л2 (qЛ1 + qЛ3 ) + ( Л1 + Л3 )qЛ2 + 2 T 2 qТ2 = = 0,02 + 1,08(1,027 103 + 0,82 103 ) + 1, 23 103 (0,9 + 0,72) + 2 0,02 1,37 104 = 0,024 1/ год;

qcIII = qT1 + qЛ2 ( qЛ1 + qЛ3 ) + qТ2 = 2, 28 104 + 2, 28 106 + 1,88 108 = 2,3 104 ;

qCIII 2,3 TВCIII = = = 0,0096 года, т. е. 84 ч;

CIII 0, ЭIII = PIIITГ qCIII = 100 103 8760 2,3 104 = 201480 кВт ч.

Таблица 3 элемент схемы – трансформатор Т1. В табл. приведены результаты расчетов показателей Результаты расчета показателей надежности надежности схемы от недоотпуска электро Степень Показатели надежности энергии с учетом и без учета резервированной учета эле cII, cIII, TВCII, TВCIII, ЭII, ЭIII, ЭI, части схемы (т. е. учтен только Т1).

ментов схемы 1/год 1/год ч ч кВт·ч кВт·ч кВт·ч Учет всех БИБЛИОГРАФИЧЕСКИ СПИСОК элемен тов 000236 0,024 86,9 84 204984 201480 406464 1. Инженерные методы обеспечения надежности сис тем / Б. Диллон, Ч. Сингх: пер. с англ. – М. : Мир, 1984. – Учет 318 с.

только Т1 0,02 0,02 100 100 200000 200 00 2. Справочник по проектированию электрических се Разница, тей / под ред. Д. Л. Файбисовича. – 2-е изд. – М. : Изд-во % 15,3 16,7 15,1 19,1 2,4 0,7 1, НЦ ЭНАС, 2007. – 352 с.

3. Электрические системы и сети в примерах и иллюст Из анализа алгоритмов и результатов расче- рациях: учеб. пособие для электроэнерг. спец. / В. В. Еж тов следует, что основное влияние на показате- ков, Г. К. Зарудский, Э. Н. Зуев;

под. ред. В. А. Строева. – ли надежности оказывает нерезервированный М. : Высшая школа, 1999. – 352 с.

40 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 621. И. А. Коптелова1, канд. техн. наук, Н. В. Арванитаки2, ст. преподаватель МОРФОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАГРЕВА АБРАЗИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА Волгоградский государственный технический университет Волжский филиал Московского энергетического института (e-mail: shilina@yandex.ru) Рассмотрен анализ существующих методов технологического нагрева. Приведено описание методики и пример выбора оптимального по заданным условиям типа промышленного нагрева на основе метода попар ного сравнения и расстановки приоритетов. Приведены результаты многокритериального выбора и дано краткое описание существующей автоматизированной системы, основанной на использовании предложен ной методики.

Ключевые слова: технологический нагрев, пламенный нагрев, резистивный нагрев, индукционный на грев, морфологический синтез, шкала отношений, матрицы парных сравнений.

Analysis of current process heating methods has been made. This paper describes the procedure and example of selecting an optimum industrial heating method based on specified conditions and using pair wise comparison and priority setting. It presents the results of multicriterion choice and a short description of the existing automated sys tem employing the suggested procedure Keywords: heating technology, plasma heating, resistive heating, induction heating, morphological synthesis, scale relation, matrix of paired comparisons.

Нагрев различными методами с давних пор теплоты сгорания, остаются в виде золы и шла составляет неотъемлемую часть производст- ков. При методах пламенного нагрева преобра венного процесса во многих отраслях промыш- зование энергии ископаемых материалов в теп ленности. Энергетически задача носителя ко- лоту всегда происходит вне нагреваемого мате нечной энергии при нагреве всегда состоит в риала. Результатом этого является весьма не том, чтобы преобразовать эту энергию в тепло- равномерное распределение температуры в ту до желаемого уровня температуры. Опти- нагреваемом материале, поскольку энергия мальный энергоноситель при этом необходимо вводится только через поверхность.

выбирать с учетом производственно-экономи- Методы электронагрева. При использова ческого, технического и экологического крите- нии электротермических методов преобразова риев. Промышленный технологический нагрев ние электроэнергии в теплоту происходит как применяется в пищевой, текстильной, химиче- вне, так и внутри материала различными спо ской, металлургической, машиностроительной, собами. Преимущества применения электриче стекольной, керамической и других отраслях. ской энергии в теплотехнических производст Рациональное использование энергии и венных процессах обусловлены особыми физи раскрытие энергосберегающего потенциала при ческими свойствами этого вида энергии и со применении методов технологического нагрева стоят в следующем:

не только интересны для пользователя с произ- – выработка тепла без использования пла водственно-экономической точки зрения, но и, мени;

более того, приводят к заметному сокращению – высокая надежность и отсутствие выброса энергопотребления. вредных веществ на месте эксплуатации;

Методы пламенного нагрева. Говоря о ме- – высокие удельные мощности и темпера тодах пламенного нагрева, имеется в виду хи- туры;

мический процесс выработки тепловой энер- – высокие скорости нагрева;

гии, в ходе которого твердые, жидкие или газо- – очень хорошая временная и локальная до образные горючие материалы соединяются с зируемость электрической мощности;

кислородом с выделением тепла. Возникают га- – возможность целенаправленного нагрева зообразные продукты, отработанные газы, яв- внутри материала (прямой нагрев);

ляющиеся носителями теплоты, высвобож- – возможность развития новых перспектив дающейся при горении. Негорючие компонен- ных технологий.

ты, имеющиеся, прежде всего в твердых горю- Резистивный нагрев. Резистивный нагрев чих материалах, приняв незначительную часть основан на выделении тепла при прохождении ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ электрического тока через проводник, имею- нию с другим с точки зрения достижения каж щий сопротивление. При прямом резистивном дой из указанных целей.

нагреве, чаще называемом кондукционным на- Методика морфологического синтеза рас гревом, электрический ток течет непосредст- смотрена на примере выбора промышленной пе венно в самом нагреваемом материале. Типич- чи из четырех вариантов по шести критериям.

ными случаями применения являются, напри- Критерии: d1 – энергетические затраты, d2 – мер, нагрев проволок, лент и прокатных загото- инвестиционные затраты, d3 – возможность ав вок, контактная сварка, выплавка и восстанов- томатизации, d4 – экологичность, d5 – равно ление металлов. мерность нагрева, d6 – Квалификация обслужи Индукционный нагрев. При индукционном вающего персонала. Варианты: X1 – пламенная нагреве под действием переменного магнитно- печь, X2 – резистивная печь косвенного нагрева, го поля в электропроводящем материале возни- X3 – резистивная печь прямого нагрева, X4 – ин кают электрические токи, называемые вихре- дукционная печь. Морфологический синтез, выми, которые вызывают нагрев материала. рассмотренный в данном примере, основан на Таким образом, индукционный нагрев является методе попарного сравнения и расстановки непосредственным методом нагрева и обеспе- приоритетов.

чивает особенно быстрый, локально ограни- Оценка в соответствии с указанным выше ченный и бесконтактный нагрев и плавку. методом осуществляется с помощью комплекс Чтобы выяснить, какой энергоноситель с ных приоритетов Bi ком по формуле учетом производственно-экономических и тех- n 'j Bij', нических критериев обеспечивает оптимальный Bi ком = (1) режим нагрева или плавки, следует наряду с i = экономическими показателями для оценки ус где j – относительный приоритет (значи тановок и методов нагрева принимать во вни мость) j-го критерия;

–относительный при мание и такие критерии как, энергетические за- ij траты, инвестиционные затраты, экологич- оритет i-го варианта по j-му критерию;

n – ко ность, равномерность нагрева, квалификация личество критериев (n = 6).

обслуживающего персонала. Для того, чтобы На втором этапе строятся квадратные мат выбрать оптимальное решение и учесть все рицы для каждого из критериев (табл. 1–6). В критерии, была разработана методика выбора столбцах и строках пишется номер варианта, а метода промышленного технологического на- на пересечении – коэффициенты (1,5;

1,0;

0,5), грева, основанная на морфологическом подхо- указывающие какой вариант предпочтительнее де. На стадии морфологического анализа полу- по данному критерию.

чают описание всех потенциально возможных Следующий этап предусматривает последо решений данной задачи. На этапе морфологи- вательное определение абсолютных приорите ческого синтеза из большого числа техниче- тов Bij вариантов, а затем – относительных, ij ских решений выбираются наилучшие реше которые вычисляются в долях единицы. Для ния. Морфологический синтез основан на пере расчета Bij каждая строка (X1–X4) в матрице ум боре вариантов технических решений. Одной ножается на вектор-столбец. Нормирован из основных операций морфологического син ' ные значения, т. е. относительные B ij, получа теза является ранжирование классификацион ных признаков и технических решений для m Bij. В качестве приме ются делением Bij на конкретной решаемой задачи. Операция ран жирования в основном выполняется с помощью i = ра приведены матрицы парных сравнений по метода парного сравнения. Чтобы представить четвертому и пятому критериям (табл. 1–2).

результат сравнения двух объектов в виде ра Далее определяются значимости критериев зумных цифр, требуется глубокое понимание (табл. 3). Для этого также применяют метод обоих объектов и в особенности того, в какой расстановки приоритетов с той лишь разницей, степени их свойства влияют на достижение что объектами сопоставления теперь являются рассматриваемой цели. Источником суждений не варианты решений, а критерии оценки dj. За является опрос экспертов, знакомых со сравни дача решается по приведенной выше схеме: со ваемыми объектами, с целями и с их взаимо ставляется система сравнений и на ее основе связью. Сами суждения указывают на относи квадратная матрица смежности.

тельную важность одного объекта по сравне 42 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Таблица 1 Затем вычисляется комплексный показатель (приоритет) для каждого из вариантов Bi ком Матрица смежности Индекс (табл. 4), который определяется как сумма про по 4-му критерию Bi' вари- Bi анта изведений относительных приоритетов объекта X1 X2 X3 X на относительные приоритеты критериев. В по X1 1,0 0,5 0,5 0,5 2,5 9,25 0, следней строке указаны комплексные приори X2 1,5 0,5 1,0 0,5 3,5 14,50 0,2437 теты, которые получались путем суммирования произведений элементов первого и после X3 1,5 1,5 1,0 1,0 5 17,90 0, дующих столбцов таблицы [использована фор X4 1,5 1,5 1,0 1,0 5 17,90 0, мула (1)].

Всего 59,5 1 Вариант, получивший наибольшее значение Bi ком, может считаться лучшим из всех осталь Таблица 2 ных. В нашем случае это B3ком = 0,2649. Поэто му резистивная печь прямого нагрева считается Матрица смежности Индекс по 5-му критерию Bi' наилучшей при заданных условиях.

вари- Bi анта Метод морфологического синтеза доказал X1 X2 X3 X рациональность использования данной уста X1 1,0 1,0 0,5 0,5 3,0 11,00 0, новки, так как резистивная печь прямого нагре X2 1,0 1,0 0,5 0,5 3,0 11,00 0, ва используется ОАО «Волжским абразивным X3 1,5 1,5 1,0 1,0 5 18,75 0,3154 заводом».

Печи прямого нагрева занимают среди пе X4 1,5 1,5 1,0 1,0 5 18,75 0, чей сопротивления особое место, так как они Всего 59,5 принципиально отличаются от всех остальных, типов печей. В печах этого рода нагреваемое Таблица изделие непосредственно включается в питаю Индекс щую цепь через понижающий трансформатор, j ' j d1 d2 d3 d4 d5 d кри и тепло выделяется в нем самом. Разумеется, терия такого рода нагрев может быть применен лишь d1 1,0 1,5 1,5 0,5 1,5 1,5 7,5 36,5 0, по отношению к изделиям относительно длин d2 0,5 1,0 1,5 0,5 1,5 1,5 6,5 34,75 0,1603 ным, однородного состава и одинакового сече ния, так как лишь при этих условиях может d3 0,5 0,5 1,0 0,5 1,5 1,5 5,5 28,75 0, быть обеспечен равномерный прогрев. В ос d4 1,5 1,5 1,5 1,0 1,5 1,5 8,5 49,75 0, новном таким способом можно греть лишь де d5 0,5 0,5 0,5 0,5 1,0 0,5 3,5 19,75 0, тали, имеющие форму прутков, стержней, труб, d6 0,5 0,5 0,5 0,5 1,5 1,0 4,5 23,75 0, болванок или проволоки и ленты.

Всего 193,25 1 Прямой нагрев имеет ряд существенных преимуществ. Благодаря тому, что тепло не Таблица 4 подводится к телу извне, а выделяется в нем самом, температурные перепады в нем будут Критерии зна- Относительный приоритет по каждому варианту при прочих равных условиях меньше, а ско чимости j X1 X2 X3 X рость нагрева может быть выбрана намного 0,1873 0,1568 0,2076 0,3054 0,3302 большей.

0,1603 0,1568 0,2076 0,3054 0,3302 В предложенном примере применена шкала с тремя оценками. Для более точного и гибкого 0,1365 0,1568 0,2076 0,3054 0, оценивания может использоваться шкала от 0,2175 0,1555 0,2437 0,3004 0, ношений, содержащая девять оценок (рис. 1).


0,0841 0,1836 0,1836 0,3154 0, Основной проблемой парного сравнения 0,0984 0,3193 0,3193 0,2559 0,1055 двух сложных объектов является количествен Комплексный ная оценка большего влияния одного из объек приоритет 0,1566 0,2004 0, 0,2649 тов на достижение некоторой заданной цели, чем второго. Представление результата сравне Вычисленные относительные приоритеты ния в виде цифр является искусственной, по j и являются коэффициентами значимости скольку невозможно точно провести сравнение критериев. объектов. Эта задача может быть решена с по ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 1. Определение критериев задачи мощью аппарата нечетких множеств. Однако ний экспертов и определяется их квалификаци для решения этой задачи существует метод ана- ей. Обработка несогласованных матриц не име лиза иерархии (МАИ), который позволяет оп- ет смысла, так как полученные при этом ре ределить оптимальные варианты, оцениваемые зультаты не являются значимыми. Таким обра по нескольким критериям с использованием зом, полученная в результате парных сравне информации об их относительной важности ний матрица должна быть более согласованной.

При заполнении матриц парных сравнений На основании этого была также разработа возникает проблема однородности и согласо- на методика с использованием метода анализа ванности суждений. Согласованность означает иерархий с повышением согласованности мат последовательность и транзитивность сужде- риц парных сравнений (рис. 2, 3).

Рис. 2. Заполнение матриц парных сравнений 44 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 3. Определение согласованности матриц Предложенная методика позволяет в про- нечное время сможет проанализировать огром цессе многовариантного поиска уже на началь- ное количество вариантов и остановиться на ном этапе работать только с достоверными, лучшем варианте.

взаимозависимыми и согласованными данными БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК и исключить не значимые результаты;

оказы вать помощь эксперту в затруднительных си 1. Джонс, Дж. К. Методы проектирования / Дж. К. Джонс;

туациях, связанных с расстановкой приорите- пер. с англ. – М. : Мир, 1986. – 326 с.

тов, указывающих предпочтительность альтер- 2. Моисеева, Н. К. Основы теории и практики функци натив и критериев, и соответственно более онально-стоимостного анализа / Н. К. Моисеева, М. Г. Кар пунин. – М. : Высш. шк., 1988. – 192 с.

обоснованно выбирать оптимальный вариант 3. Одрин, В. М. Метод морфологического анализа технического решения. технических систем / В. М. Одрин. – М. : ВНИИПИ, 1989. – Предложенная автоматизированная система 312 с.

морфологического синтеза позволяет быстро 4. Саати, Т. Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Л. Саати. – М. : Радио и связь, 1989.

(оперативно), качественно и обоснованно вы 5. Шилин, А. Н. Морфологический синтез оптико брать оптимальный вариант решения. Повыше электронных систем измерения размеров нагретых дета ние согласованности матриц парных сравнений лей / А. Н. Шилин, И. А. Шилина (И. А. Коптелова) // При позволит получать только значимые результа- боры и системы. Управление, контроль, диагностика. – ты. Благодаря этой программе эксперт за ко- 2003. – № 3. – С. 51–61.

УДК 621. В. Г. Кучеров, канд. техн. наук, Е. В. Шалыгина, сосикатель СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: rina57@mail.ru) Проанализирована работа гидравлических устройств, выявлено влияние температуры жидкости на пе ремещение подвижных элементов и разработано устройство стабилизации перемещения, работоспособность которого подтверждена экспериментально.

Ключевые слова: гидравлические устройства, перемещение подвижных элементов, стабилизация пере мещения.

The operation of the hydraulic device is analysed, influence of temperature of a liquid on mobile elements mov ing is revealed and the device of moving stabilization which serviceability is confirmed experimentally is developed.

Keywords:. hydraulic devices, mobile elements moving, moving stabilization.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ где U – максимальная скорость потока;

– плот Как известно [1], при интенсивной работе ность жидкости;

k – высота термобиметалличе гидравлических устройств жидкость внутри их ской пластины;

– толщина пограничного слоя.

нагревается, что сопровождается изменением Толщину пограничного слоя находим по ее свойств. В результате нагрева уменьшается формуле [2]:

коэффициент сопротивления гидравлического устройства. Расчеты показывают, что переме- U x 5 0,37 x = ( x ) = 0,37 x щение рабочих органов (например, штока) уве- = (3), Re1/ личивается при изменении температуры на 60– где x – координата;

v – вязкость жидкости;

Re – 70 градусов примерно на 10–12 %.

число Рейнольдса.

В случаях, когда по габаритным или иным Формулы (2) и (3) позволяют получить условиям не допускается существенное пере формулу для определения коэффициента до мещение подвижных элементов гидравличе полнительного сопротивления для гладкой пла ских устройств, необходимо предусматривать стины, установленной в потоке жидкости:

конструктивные меры ограничения перемеще ( x) 2/ ний. Лучшими решениями будут те, которые W сW =. (4) обеспечивают автоматическое ограничение. 0,39 U f k Силы сопротивления перемещению под Таким образом, указанные формулы позво вижных элементов гидравлических устройств ляют решать задачу по стабилизации перемеще зависят от типа отверстий истечения в каналах, ния подвижных элементов гидравлических уст по которым перетекает жидкость. Характер те ройств в зависимости от температуры жидкости.

чения жидкости в быстродействующих меха Для проверки возможности реализации та низмах, как правило, турбулентный. Представ кого терморегулятора была создана экспери ляется целесообразным увеличивать турбу ментальная установка (рис. 2). Установка содер лентность потока жидкости при ее нагревании, жит емкость 1, наполняемую исследуемой ра чтобы компенсировать возникающее увеличе бочей жидкостью. Для поддержания заданной ние текучести. Если в канале перетекания жид температуры проведения эксперимента в емко кости смонтировать термобиметаллическую сти 1 установлен нагревательный элемент 2, пластину, то при нагревании жидкости она бу входящий в электрическую цепь, состоящую из дет изгибаться и вдвигаться в поток жидкости электроконтактного термометра 3, термореле 4, (рис. 1), при этом возникает дополнительное выключателя 5 и электродвигателя смесителя 6.

сопротивление W [2]. Для измерения температуры используется кон Для переноса экспериментальных данных трольный термометр 7. Чтобы обеспечить рав на натурные объекты, вводят безразмерный ко- номерность рас-пределения температуры по эффициент дополнительного сопротивления. всему объему испытуемой жидкости, применя W ется смеситель 8. Также экспериментальная ус cW =, (1) тановка содержит кран 9, насадок 10 с винта qf ми, мерный резервуар 11 и секундомер 12.

где f – лобовая площадь пластины;

q – осред 12 7 5 6 4 ненное по высоте прогиба термобиметалличе ской пластины динамическое давление.

Давление определяется по формуле:

2 k 1 y 7 k q = U 2 dy = 0,39 U 2, (2) k2 Рис. 2. Экспериментальная установка:

1 – емкость;

2 – нагревательный элемент;

3 – электроконтактный термометр;

4 – термореле;

5 – выключателя;

6 – электродвигатель Рис. 1. Канал гидроустройства с термобиметаллической смесителя;

7 – контрольный термометр;

8 – смеситель;

9 – кран;

пластиной 10 – насадок;

11 – мерный резервуар;

12 – секундомер 46 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Зависимость времени t истечения рабочей жидкости Методика проведенных испытаний заклю через насадок от величины h вылета модели термоби чается в следующем. металлических пластин при разной температуре В емкость 1 заливается рабочая жидкость.

Температура жидкости, °С С помощью электроконтактного термометра 3 Прогиб пластин 20 30 40 50 60 70 устанавливается температура, при которой бу- h, мм дут проводиться замеры. После замыкания Среднее время истечения жидкости t, с электроцепи и в результате срабатывания тер- 0 73,84 72,89 73,16 74,20 72,20 74,09 74, мореле 4, питание подается к нагревательному 0,8 75,08 74,16 73,44 74,87 73,97 74,87 74, элементу 2 и электродвигателю смесителя 6, 1,6 95,29 92,19 90,96 91,28 91,02 91,13 89, приводящего в движение смеситель 8 для пе 2,4 102,21 102,36 100,25 100,49 100,2 99,30 100, ремешивания рабочей жидкости. Причем дан ная схема поддерживает заданную температуру 3,2 105,83 103,88 101,80 101,38 100,25 100,95 102, жидкости. После нагрева и открытия крана В результате проведения эксперимента по жидкость поступает в емкость 1 через насадок лучена серия замеров времени истечения при 10 с винтами в мерный резервуар 11. Измеряе разных температурах рабочей жидкости и при мый объем жидкости является постоянным в разных прогибах термобиметаллических пла течение всего опыта и составляет 5 литров. Се стин (см. таблицу).

кундомером 12 определяется время истечения По экспериментальным данным построен жидкости в заданном объеме.

график, представленный на рис. 4.

Принятие времени в качестве величины, ха рактеризующей изменение силы сопротивления t,c при течении жидкости в канале, можно обосно вать следующим: исходя из закона сохранения импульса Ф t = m,, в котором Ф – сила гид равлического сопротивления, m – масса жидко сти, – скорость жидкости, t – время истечения жидкости, видно, что с уменьшением силы гид h, мм равлического сопротивления, время истечения Рис. 4. Зависимость времени t истечения рабочей жидко тоже уменьшится в том же соотношении. По- сти через насадок от величины h вылета модели термоби этому можно исследовать время истечения через металлических пластин при разной температуре насадок и таким образом косвенно измерять из Из графика (рис. 4), видно, что при прогибе менение гидравлического сопротивления.


(величине вылета) модели термобиметаллических В представленной экспериментальной уста пластин от 0–0,8 мм время истечения жидкости новке, моделями термобиметаллических пла практически не меняется, так как пластина не вы стин являются винты, выставляемые в насадке ходит за пределы пограничного слоя, а, следова (рис. 3) на разную величину вылета и имити тельно, не создает дополнительного сопротивле руют прогиб пластин в реальном устройстве.

ния на пути движения жидкости.

Исследования проводились в диапазоне из Далее при значениях прогиба термобиме менения температуры жидкости в пределах Т [20° – 30°С]. таллической пластины более 0,8 мм время ис течения жидкости резко возрастает, а это озна При этом производились замеры времени истечения жидкости постоянного объема (5 лит- чает, что прогиб пластины стал больше толщи ров) при разных прогибах термобиметалличе- ны пограничного слоя, в результате чего, со ских пластин. противление движению жидкости увеличилось.

Таким образом, экспериментом показана возможность автоматической стабилизации ве личины перемещения подвижных элементов гидравлических устройств за счет введения в по ток жидкости термобиметаллических пластин.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Толочков, А. А. Теория лафетов / А. А. Толочков. – 11° ± 1° М. : Оборонгиз, 1960. – 346 с.

Винт М 2. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлих тинг. – М. : Наука, 1974. – 711 с.

Рис. 3. Насадок с винтами ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 697.3 + 658. А. М. Ларцев, канд. техн. наук, А. В. Курапин, канд. техн. наук РЕЗУЛЬТАТЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБСЛЕДОВАНИЯ ВОЛГОГРАДСКОЙ КОНДИТЕРСКОЙ ФАБРИКИ Волгоградский государственный технический университет (e-mail: rces@vstu.ru) Приведены результаты энергетического обследования Волгоградской кондитерской фабрики в части те плопотребления. Показан тепловой баланс предприятия, отмечены замечания по работе системы теплопо требления и по непроизводительным расходам тепловой энергии в процессе эксплуатации. Приведены ре комендуемые мероприятия по снижению непроизводительных расходов топлива и теплоты при эксплуата ции систем теплопотребления предприятия.

Ключевые слова: энергоэффективность, энергосбережение, теплоснабжение, отопление, тепловой ба ланс, тепловые потери.

In this article are brought results of the energy examination of the Volgograd confectionery factory in a part of heat providing. It is shown heat balance of the enterprise, noted remarks on operation the system of heat providing and on wasteful expenses of the heat energy in process of the usages. The advisable actions are brought on reduction of the wasteful expenses fuel and heats at usages of the systems of enterprise heat providing.

Keywords: energy efficiency, energy economy, heat supply, heating, heat balance, heat loss.

фикационной (температурный график 90–70 °С) Вопросы энергоэффективности и энерго сбережения в любых экономических условиях и горячей воды. Вода на теплообменник горя имеют огромное значение. Важным инструмен- чего водоснабжения в котельной подается из том повышения энергоэффективности эконо- оборотной системы технологического оборудо мики региона являются энергетические обсле- вания. Тепло- и пароконденсатопроводы диа дования промышленных предприятий. В про- метром 40…100 мм в двухтрубном исполнении цессе энергообследований оценивается техни- проложены по внутренним стенам цехов на крон ческое состояние энергосистемы предприятия, штейнах, межцеховые трубопроводы проложе выявляются резервы экономии топливно- ны, в основном, воздушно на высоких опорах.

энергетических расурсов, предлагаются орга- Конденсат после технологического обору низационно-технические мероприятия по энер- дования в цехах и пароводяных подогревателей госбережению, а также составляется энергети- котельной и теплового пункта столовой через ческий паспорт предприятия. конденсатоотводчики самотеком поступает на В 2008 году специалистами Регионального гребенку сбора конденсата в котельной. После центра энергосбережения Волгоградского госу- контроля качества конденсата из цехов в зави дарственного технического университета было симости от степени загрязненности конденсат проведено энергетическое обследование Волго- подается или в конденсатный бак котельной и градской кондитерской фабрики ЗАОр «Кон- далее через деаэратор снова в котел, или слива фил». Вниманию читателей предлагаются ре- ется через выпарной бак в канализацию.

зультаты этого энергообследования в части по- Часть конденсата карамельного цеха соби требления тепловой энергии. рается в отдельный конденсатный бак, находя Источником теплоты на предприятии явля- щийся в этом цехе, откуда насосом перекачива ется собственная котельная с двумя паровыми ется в котельную. Так как на общую гребенку котлами ДКВР 10/13, работающими на природ- сбора конденсата в котельной по другим лини ном газе. Сторонних потребителей теплоты нет. ям подается в основном пароконденсатная Теплоноситель – насыщенный пар с давлением смесь, то из-за опасности гидроудара конденсат 0,8…0,9 МПа и температурой 175…178 °С. из указанного бака не может подаваться на об В постоянной работе находится один котел. щую гребенку, и поэтому полностью сливается Максимальный расход пара по показаниям в канализацию.

приборов учета составляет 12 т/ч в летнее вре- Отработанная пароконденсатная смесь по мя и 16 т/ч в зимнее время. В течение суток вы- сле печи обжарки какао-бобов в конфетном це работка пара неравномерная и зависит от рабо- хе имеет давление до 0,35 МПа и температуру до 123 °С. Поэтому часть отработанной паро ты технологического оборудования.

Пар на предприятии используется на техно- конденсатной смеси после этой печи поступает логические нужды и для приготовления тепло- на пароводяные подогреватели ГВС в котель 48 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Баланс потребления тепловой энергии по фабрике КОНФИЛ за 2007 год (Гкал) Qк1 – теплота, поступившая от котельной;

Qпк – потери теплоты в котельной;

Qк2 – теплота, поступившая от котельной за вычетом по терь;

Qнт –затраты теплоты на нетехнологическое использование;

Qот – затраты теплоты на отопление;

Qгвс – затраты теплоты на ГВС;

Qнерац – нерациональные потери теплоты при нетехнологическом использовании;

Qт – затраты теплоты на технологическое использова ние;

Qпт – потери теплоты при технологическом использовании;

Qтгв – технологическое использование теплоты в виде горячей воды (в конф. цехе);

Qмарм – технологическое использование теплоты в виде пара в мармеладном цехе;

Qкарам – то же в карамельном цехе;

Qконф – то же в конфетном цехе;

Qобж – то же в обжарочной печи конфетного цеха ной и на подогрев водопроводной воды до на- тепловой баланс предприятия с выделением по трий-катионовых фильтров котельной. Другая терь, который представлен в виде диаграммы часть смеси поступает в конденсатный бак. Сенкея на рисунке.

Учет тепловой энергии, вырабатываемой Основные замечания по работе системы те котельной, осуществляется автоматизирован- плопотребления и по непроизводительным рас ной информационно-измерительной системой и ходам тепловой энергии в процессе эксплуата ведется по общей выработке пара каждым из ции заключаются в следующем.

котлов, а также по 4 линиям подачи пара: по 1. Отсутствуют приборы технического уче линии 1 в конфетный цех на печь обжарки ка- та следующих параметров:

као-бобов, по линии 2 в конфетный цех на теп- • расхода горячей воды в тепловых пунктах ловой пункт и технологическое оборудование, и у потребителей во всех подразделениях;

по линии в карамельный цех и по линии в мар- • возврата конденсата от всех подразделений;

меладный цех. • расхода воды на подпитку деаэратора.

Теплопотребляющее технологическое обо- 2. Существующая информационно-измери рудование в цехах можно разделить на две тельная система учета расхода пара из котлов группы: 1) основное стандартное оборудование по четырем линиям работает нестабильно, со заводского изготовления и 2) вспомогательное сбоями и выдает неверные значения.

нестандартное оборудование собственного из- 3. При значительном снижении тепловой готовления. В первую группу входят варочные нагрузки по цехам (например остановка цеха на колонки, вакуум-аппараты, темперирующие сбор- ремонт или реконструкцию) существующие ники СТ-500…СТ-2000, темперирующие маши- котлы работают с очень низкими нагрузками, ны ТМ-100…ТМ-3000, сироповарочная стан- не соответствующими их мощности, что ведет ция. Ко второй группе относятся различные тем- к увеличению потерь.

пературные шкафы, столы, ванны, жиротопки. 4. Отсутствует дополнительный конденсат По результатам проведения расчетов тепло- ный бак в котельной для сбора конденсата из вых нагрузок на отопление и горячее водо- карамельного цеха и контроля его качества.

снабжение (нетехнологическое использование) 5. Все паропотребляющее оборудование пи и на технологическое использование определен тается паром от котельной по 4 линиям без раз ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 2. Нанести теплоизоляцию на неизолиро деления потребителей по группам требуемого ванные трубопроводы горячей воды, конденса давления. Это приводит к тому, что для пита та и пара в котельной.

ния оборудования паром с низким давлением Нерациональные теплопотери на указанных необходимо его редуцировать, что влечет до неизолированных участках Q (Qнерац) составля полнительные потери.

ют 355,6 Гкал/год. Подсчитаем количество газа, 6. На большинстве паропотребляющего обо соответствующее этим теплопотерям по формуле:

рудования отсутствуют эффективные конден Q сатоотводчики. Кроме того, подавляющее боль- (м3/год), Gг = к H uг шинство установленных конденсатоотводчиков неисправны и имеют пролет пара. где к – КПД котла;

Huг – теплота сгорания га 7. На большинстве имеющихся конденсато- за, Гкал/м3;

Huг = 0,008.

отводчиков нет обводных линий, что не позво- При среднем КПД котла к, равном 85 %, Gг составит 52,3 тыс. м3.

ляет при выходе их из строя осуществлять ре монт без полной остановки оборудования. Это 3. Наладить правильную и четкую работу существующих расходомеров пара, поданного является одной из причин того, что неисправ в мармеладный и карамельный цеха, и на линии ные конденсатоотводчики остаются без ремон 1 и 2 конфетного цеха.

та или замены.

Среднезатратные мероприятия 8. Регулирование расхода пара на вспомога Установить приборы учета энергоресурсов:

тельных нестандартных установках осуществ • расходомеры горячей воды на подающих ляется вручную по мере необходимости. Эф трубопроводах по подразделениям от раздаточ фективность данного способа крайне низка.

ной гребенки в котельной и в тепловом пункте Например, в обогревных шкафах температура столовой;

регламентируется порядка 40 °С, но в действи • расходомеры возврата конденсата из цехов;

тельности по штатным приборам зафиксирован • расходомер воды на подпитку деаэратора;

разброс температуры от 37,5 до 46,8 °С. Также • расходомер пара, проходящего через теп на арматуре, установленной на выходе практи лообменник конфетного цеха.

чески всех потребителей, включая встречаю Высокозатратные мероприятия:

щиеся конденсатоотводчики, зафиксирован 1. Установить дополнительно к существу достаточно высокий уровень вибрации, что го ющим газовым котлам в котельной (ДКВР-10) ворит о наличии пролетного пара. Кроме того, 2 менее мощных котла для более гибкой рабо обвязка некоторых потребителей выполнена с ты при уменьшении нагрузки по цехам, вплоть нарушениями (резкие подъемы по ходу движе до полной остановки некоторых цехов на ре ния паро-конденсатной смеси), что может вы монт или реконструкцию. Производительность зывать гидроудары. котлов должна подбираться в соответствии с Для снижения непроизводительных расхо- расчетными нагрузками. По предварительным дов топлива и теплоты при эксплуатации сис- оценкам на основе анализа расчетных нагрузок, тем теплопотребления, а также для налажива- а также на основе анализа типоразмеров вы ния учета тепловой энергии и воды на предпри- пускаемых котлов производительность двух ятии рекомендуются нижеперечисленные ме- новых котлов должна составлять 2,5 и 4,0 т/ч.

роприятия. Из выпускаемых типоразмеров паровых Низкозатратные мероприятия: котлов для указанной цели можно рекомендо 1. В котельной установить дополнительный вать котлы марки ДСЕ 2,5-14Г и ДСЕ 4,0-14Г, конденсатный бак для сбора конденсата из ка- выпускаемые ОАО «Бийский котельный за рамельного цеха и контроля его качества. вод». Их параметры приведены в табл. 1.

Таблица Параметры рекомендуемых паровых котлов Номинальные параметры Типоразмер котла Вид топлива Температура Паропроизводи- Рабочее давле- Расчетный Расход топлива, ГОСТ/БиКЗ м3/ч пара, °С тельность, т/ч ние пара, МПа КПД Е-2,5-14Г/ Природный газ 2,5 1,3 Насыщ. 194 90 ДСЕ-2,5-14Г низкого давления Е-4,0-14Г/ Природный газ 4,0 1,3 Насыщ. 194 91 ДСЕ-4,0-14Г низкого давления 50 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Чтобы определить экономию от данного Например, пароконденсатную смесь после мероприятия, определим, какое количество газа обжарочной печи конфетного цеха, имеющую потребуется для работы с нагрузкой 2,5 т/ч для давление до 0,35 МПа, можно пропустить через котла ДСЕ-2,5-14Г и 4 т/ч для котла ДСЕ-4,0- дросселирующие устройства. Это приведет к 14Г по сравнению с работой на этих же нагруз- снижению давления смеси и повышению сте ках котла ДКВР-10. пени сухости пара. После дросселирующих Расходы газа определим по формуле устройств пар можно направлять группам по g Т hп требителей с низким давлением.

, м3/год, Gг = п 3. На паропотребляющем оборудовании без к H uг конденсатоотводчиков необходимо поставить где к – КПД котла при соответствующей на конденсатоотводчики с обводными линиями грузке;

Huг – теплота сгорания газа, Гкал/м3;

для конденсата. Это особенно актуально для Huг = 0,008;

gп – часовые расходы пара, т/ч;

обжарочной печи в конфетном цехе.

Т – годовая продолжительность рабочего време На паропотребляющем оборудовании с су ни, ч;

hп – удельная энтальпия пара, Гкал/т;

hп = ществующими конденсатоотводчиками необ 0,661 при давлении насыщенного пара 0,8 МПа.

ходимо проверить их работоспособность и ус Приняв КПД котла ДКВР-10 при нагрузке тановить обводные конденсатные линии для 2,5 т/ч, равным 60 %, и при нагрузке 4 т/ч, рав ремонта конденсатоотводчиков.

ным 75 %, время работы Т равным 900 ч (3 мес.

В результате реализации мероприятий, ука в год), получим результаты, приведенные в занных в пунктах 2 и 3, могут быть снижены табл. 2.

потери теплоты при технологическом использо 2. Необходимо проанализировать возмож вании пара Qпт, которые составляют 2132,9 Гкал.

ность использования пара, отработавшего в ап Подсчитаем количество газа, соответствующее паратах с высоким давлением на входе в аппа этим теплопотерям по формуле ратах, требующих низкое давление пара путем Qпт подсушивания пара в дросселирующих устрой, м3/год.

Gг = ствах. к H uг Таблица 2 При среднем КПД котельной к, равном 85 %, Gг составит 313,7 тыс. м3.

Сравнение работы котлов ДКВР-10, ДСЕ-2,5-14Г, ДСЕ-4,0-14Г БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Экономия Расход газа 1. Правила проведения энергетических обследований:

Нагрузка, по сравнению Котел за период, утвержд. 25.03.98 [Электронный ресурс]. – Режим доступа :

т/ч с ДКВР-10, тыс. м3/год тыс. м3/год http://www.minprom.gov.ru.

2. Рекомендации по проведению энергетических об ДКВР-10 2,5 309, следований (энергоаудита): утвержд. приказом Минпром ДСЕ-2,5-14Г 2,5 206,6 103,2 энерго РФ № 141 от 04.07.06. [Электронный ресурс]. – Режим доступа : http://www.minprom.gov.ru.

ДКВР-10 4 396, 3. Фокин, В. М. Основы энергосбережения и энергоау ДСЕ-4,0-14Г 4 326,9 69,7 дита / В. М. Фокин. – М. : Машиностроение-1, 2006. – 256 с.

УДК 621. В. А. Марков, д-р техн. наук, С. Н. Девянин, д-р техн. наук, А. Ю. Шустер, аспирант РАБОТА ТРАНСПОРТНОГО ДИЗЕЛЯ НА СМЕСЯХ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА И ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (e-mail: markov@power.bmstu.ru) Проведены экспериментальные исследования дизеля Д-245.12С на смесях дизельного топлива и подсол нечного масла различного состава. Показана возможность улучшения показателей токсичности отработав ших газов при использовании этих смесей в качестве топлива для автомобильных дизелей.

Ключевые слова: дизель, дизельное топливо, подсолнечное масло, смесевое топливо.

Experimental work on D-245.12C diesel engine fueled with mixture of sunflower oil and diesel fuel of different percentage has been carried out. Possibility of exhaust toxicity characteristics improvement by using these mixtures as a fuel for automobile diesel engines is demonstrated.

Keywords: diesel, diesel fuel, sunflower oil, fuel with mixtures.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ В качестве сырьевой базы для получения чить их физико-химические свойства, близкие к моторных топлив привлекательным представ- свойствам стандартного ДТ.

ляется использование возобновляемые сырье- По своей химической структуре ПМ пред вых ресурсов – биомассы, древесины, сельско- ставляет собой смесь глицеридов жирных ки хозяйственных отходов и др. При использова- слот. Жирнокислотный состав ПМ включает нии топлив растительного происхождения по- как ненасыщенные жирные кислоты (линоле является возможность решения проблемы вая, олеиновая, линоленовая кислоты), так и снижения выбросов в атмосферу углекислого насыщенные кислоты (пальмитиновая, стеари газа, относящегося к группе «парниковых га- новая, арахиновая, миристиновая кислоты).

зов». К наиболее перспективным топливам, по- Особенностью ПМ является наличие в его со лучаемым из возобновляемых сырьевых ресур- ставе достаточно большого количества кисло сов, относятся растительные масла – подсол- рода (около 9 %). Это приводит к некоторому нечное, рапсовое, соевое и другие [1–3]. снижению его теплоты сгорания. Так, низшая Одним из важных аспектов применения теплота сгорания ПМ составляет 36–37 мДж/кг растительных масел в качестве топлив для ди- против 42–43 мДж/кг у ДТ, практически не со зелей является возможность утилизации низко- держащего кислорода. Но присутствие в ПМ качественных технических масел, полученных кислорода значительно улучшает экологиче путем экстрагирования маслосемян или пред- ские свойства этих топлив. ПМ практически не варительно отжатого жмыха бензином, гекса- содержит серу (в ДТ содержание серы достига ном или другими экстрагентами, а также за- ет 0,2 % по массе). Это позволяет значительно грязненных и просроченных растительных ма- снизить выбросы в атмосферу оксиды серы, об сел. Сырьем для производства моторных топ- разующиеся в камере сгорания (КС) дизеля.

лив могут служить фритюрные масла, явля- ПМ отличается повышенной коксуемостью ющиеся отходами пищевой промышленности и (до 0,2 % у ДТ и до 0,5 % у ПМ). Это может объектов общественного питания [4,5]. В Япо- привести к отложениям кокса на деталях КС и нии ежегодные отходы фритюрных раститель- распылителях форсунок. Однако при использо ных масел составляют 400–600 тыс. тонн [6]. вании смесей ДТ с небольшим содержанием В Англии ежегодно образуется около 70 тыс. ПМ, как правило, удается обеспечить требуе тонн отслужившего в кухнях масла, которое мую коксуемость топлива (до 0,2 % как у ДТ).

может быть переработано в биодизельное Некоторые физико-химические свойства ДТ и топливо. ПМ, а также их смесей в различных пропорци В условиях Российской Федерации привле- ях представлены в табл. 1.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 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.