ru en

Revista electronică № 3(44) 2019

"PROBLEMELE ENERGETICII REGIONALE"

CUPRINS

0	ELECTROENERGETICĂ
	Rezumat:
1	Analiza fluctuațiilor de tensiune în sistemele de alimentare cu variația bruscă a sarcinii consumatorilor Autori: Bakshaeva N.S., Valț I.A. Universitatea de Stat din Vyatka Kirov, Federația Rusă
	Rezumat: Obiectivul lucrării este de a dezvolta o metodologie pentru calcularea fluctuațiilor de tensiune la conectarea echipamentelor cu variație semnificativă a sarcinii, utilizând modele matematice ale consumatorilor tipici ai întreprinderilor de prelucrare a lemnului. Relevanța studiului se datorează necesității de a oferi o bază metodologică pentru a lua o decizie argumentată cu privire la posibilitatea conectării unui nou consumator cu o sarcină foarte variabilă la schema existentă. Obiectivul este atins prin rezolvarea problemelor, dintre care cel mai semnificativ este: găsirea unei modalități de calculare a fluctuațiilor de tensiune și cotei flicherului la modelarea conexiunii unui echipament nou. Obiectul studiului îl reprezintă sistemele de alimentare cu energie electrică ale întreprinderilor de prelucrare a lemnului cu surse de fluctuații de tensiune de putere mică. Pentru a rezolva aceste probleme, s-au folosit metode de cercetare experimentală și teoretică. Prelucrarea datelor experimentale se realizează pe baza metodelor statisticilor matematice, teoriei probabilității. Cele mai semnificative rezultate: metodologia pentru determinarea posibilității alimentării comune a consumatorilor casnici și a unei sarcini în schimbare rapidă a sarcinii bazată pe o analiza curbelor sarcinii electrice și calculul fluctuațiilor de tensiune; modele matematice de lucru, caracteristice pentru întreprinderile de prelucrare a lemnului, care sunt surse de fluctuații a tensiunii. Metodologia dezvoltată se bazează pe analiza curbelor de sarcină, modelarea matematică a funcționării comune a echipamentelor și analiza intervalului de variație a tensiunii. Semnificația practică a rezultatelor constă în faptul, că modelele matematice obținute permit realizarea de studii numerice ale regimurilor de consum a energiei la conectarea echipamentelor noi și calcularea indicatorilor de calitate a energiei electrice.
	Cuvinte-cheie: fluctuații de tensiune; sarcină brusc variabilă; calitatea energiei electrice; ciurbe de sarcină, modelul matematic, sursa de fluctuații. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562179
2	Metodă de a construi traectorii sigure de mișcare a aparatului de zbor fără pilot aflat sub influența câmpurilor electromagnetice la monitorizarea liniilor electrice Autori: Șabanova A.R., Tolstoi I.M., Lebedev I.V. Institutul de Informatică și Automatizare din Sankt Petersburg al Academiei de Științe din Rusia, Sankt Petersburg, Federația Rusă
	Rezumat: Scopul acestei lucrări constă în sporirea siguranței la zbor a unui aparat de zbor fără pilot, care monitorizează liniile electrice a căror câmpuri electromagnetice au un impact negativ asupra funcționării echipamentelor de bord. Problema a fost rezolvată prin dezvoltarea de algoritmi pentru fotografie și video și determinarea săgeții conductorului în deschizătură în calitate de parametru structural principal al liniei. Rezultatul cel mai important al studiului constă în precizarea specificului fotografierii și filmărilor video în timpul monitorizării liniilor aeriene, precum și automatizarea procesului de determinare a săgeții după imagini. Semnificația rezultatelor constă în majorarea siguranței operaționale a aparatului de zbor fără pilot în timpul procesului de monitorizare, sporirea fiabilității rețelelor electrice, reducerea pierderilor de energie datorită detectării în timp la defectele elementelor liniilor electrice aeriene, ceea ce, la rândul său, va conduce la reducerea costurilor de deservire a liniilor electrice. Multe sisteme de monitorizare se caracterizează printr-o construcție non-optimă a traiectoriilor aeronavei, precum și prin introducerea unor restricții non-universale asupra zonei de zbor. Abordările utilizate nu iau în considerare specificul fotografierii foto și video și caracteristicile de proiectare ale elementelor liniilor aeriene, ceea ce duce la diminuarea eficienței procesării imaginii și la apariția unor erori suplimentare. Sporirea preciziei evaluării parametrilor de proiectare a liniei urmare a modalității de realizare a algoritmului fotografierii foto și video se asigură prin ajustarea poziționării aparatului de zbor în raport cu conduсtorul liniei pentru două cazuri de fotografiere: de sus și de partea laterală a conductorului. Precizia metodei propuse pentru determinarea săgeții conductoarelor fazelor s-a estimat la nivel de 90,22%.
	Cuvinte-cheie: linii electrice aeriene, monitorizare, algoritmi de fotografie aeriană, săgeata conductorului, câmpul electromagnetic al liniilor electrice. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562201
3	Model de consum a energiei electrice pentru sistemele energetice din Ucraina cu diferite niveluri localitate Autori: Kuznetsov N.P.1, Lysenko O.V.2, Chebanov A.B.2 Institutul de Energii Regenerabile al Academiei Naționale de Științe din Ucraina Kiev, Ucraina Universitatea Agrotehnologică de Stat Taurida numită în numele Dmitry Motorn Melitopol, Ucraina
	Rezumat: Articolul este dedicat studiului parametrilor aleatori care descriu procesele consumului de energie electrică în sistemele energetice de diferite niveluri de localizare. Scopul constă în elaborarea unui model matematic care să descrie în mod adecvat regimurile de consum care sunt procese aleatorii, iar obiectul studiului îl constituie caracterul stohastic al parametrilor modelului matematic, cum ar fi influența derivației și volatilității indicatorii asupra preciziei prezentării balanței energetice în sistemul energetic local, ținând cont de schimbarea reală a regimurilor de consum în timp și nivelul diferit de integrare a consumatorilor sau a grupurilor de consumatori în rețeaua electrică. Studiile experimentale au constat în achizarea datele inițiale privind consumul de energie al mai multor așezări, în sistemul energetic regional și sistemului unificat al Ucrainei pentru anii 2015-2017 în baza cărora au fost elaborate și testate modele matematice ale obiectului investigat. Pentru a atinge acest obiectiv, parametrii modelului au fost prezentate variabile (în acest caz, aleatorii), iar rezultatele simulării matematice au fost comparate cu datele experimentale. Ca rezultat semnificativ al lucrării se consideră stabilirea legilor distribuției probabilităților parametrilor procesului de consum a energiei electrice. S-a estimat dimensiunea unui eșantion aleatoriu de date experimentale necesare pentru a obține rezultate statistice stabile, care este de cel puțin douăzeci de zile consecutive. Semnificația rezultatelor obținute constă în stabilirea gradului de corespundere a datelor reale și a rezultatelor aleatorii obținute în baza modelului de simulare conform metodei Monte Carlo, care indică adecvarea modelului matematic propus și face posibilă evaluarea incertitudinii reale a procesului de echilibrare a sistemului de alimentare.
	Cuvinte-cheie: sistem local de energie electrică, modelare matematică a consumului de energie electrică, volatilitate, derivă. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562195
4	TERMOENERGETICĂ
	Rezumat:
5	Simularea transferului de căldură cuplat într-o cavitate rotativă a unei microturbine Autori: Volkov K.N.1, Levikhin A.A.2, Volobuev I.A.3, Melnikova A. I.2.3 1 Universitatea Kingston, Londra, Marea Britanie 2 Universitatea Baltică Tehnică de Stat „VOENMEH” D. F. Ustinova, Sankt Petersburg, Federația Rusă 3 Universitatea Națională de Cercetare a Tehnologiei Informației, Mecanică și Optică din Sankt-Petersburg (Universitatea ITMO), Sankt Petersburg, Federația Rusă
	Rezumat: Lucrarea este dedicată îmbunătățirii metodelor de calcul al sistemului de răcire a unei microturbine cu rotor pe lagărele de aer. Scopul constă în dezvoltarea unei metode numerice îmbunătățite care să țină seama de transferul de căldură conjugat. Obiectivul este atins folosind metoda dezvoltată pentru calcularea debitului într-o cavitate a unei turbine cu gaz, timp în care se studiază efectul asupra rezultatelor de calcul ale modelului de turbulență selectat și modelul de transfer de căldură. O turbină cu rotor cu rulmenți de aer este un model convenabil pentru testarea metodei numerice. Furnizarea de aer sub presiune excesivă în stratul de ungere a rulmenților asigură sporirea capacității lor de rulment. Este rațional de utilizat aerul furnizat pentru a răci statorul și rotorul turbinei. Pătrunderea gazelor reci și fierbinți duce la anumite pierderi. Gazul fierbinte care intră în cavitate duce la pierderea eficienței de răcire. Din aceste considerente, la proiectarea turbinei cu gaz, se prezintă important integrarea calculelor dinamice a mediului gazos cu calcule termice cu element finitS-a efectuat o comparațiea rezultatelor experimentale și cu rezultatele obținute prin calculele numerice standard prin metoda directă. Experimentele numerice au arătat că, în cazuri tipice, debitul în cavitate este turbulent, eficiența de răcire are o limită a debitului răcitorului, iar distribuția temperaturii rotorului pe lungimea cavității are un pronunțat minim în zona de de mijloc al lungimii. Rezultatele cele mai semnificative ale lucrării constau în faptul, că alegerea modelului de turbulență afectează relativ slab rezultatele calculului, dar este strict necesară de ținut cont de natura conjugată a transferului de căldură.
	Cuvinte-cheie: turbină, compresor, rotor, stator, transfer de căldură, simulare numerică. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562185
6	Ciclul termodinamic cu două bucle cu schimb de căldură unidirecțional între ciclul de refrigerare și ciclul energetic Autori: Gorpinko J.I.1, Senecki A.V.1, Sarapin V.P.1, Șubenko A.L.1, Maliarenko V.A.2 1 Institutul de Inginerie Mecanică A. N. Podgorny al ANS din Ucraina, Harkov, Ucraina 2Harkov Universitatea Națională de Economie Municipală din Harkov A. N. Beketov, Harkov, Ucraina
	Rezumat: Se examinează metoda îmbunătățită а transformatoarelor termice de răcire prin implementarea ciclurilor directe și inverse asociate cu interacțiunea termică. Scopul studiului a constat în dezvoltarea unui ciclu eficient cu dublu circuit pentru răcirea obiectelor tehnologice și compararea caracteristicilor sale cu răcitoarele tradiționale. Acest obiectiv este atins prin dezvoltarea unui ciclu combinat cu un număr minim de circuite, selectând o pereche de lichide de lucru pentru aceste cicluri, a căror utilizare permite o funcționare eficientă a ciclului cu modificări ale temperaturii sursei de căldură, un studiu prin calcul al regimurilor de funcționare al răcitorului cu modificări ale temperaturii sursei cu potențial redus de căldură în intervalul 130-250 ºC și comparația caracteristicilor răcitorului propus și răcitoarelor de construcție tradițională, precum și cercetarea modificării regimului de funcționare a schimbătorului de căldură regenerativ. Rezultate importante: s-a determinat banda parametrilor căldurii uzate cu potențial scăzut, la care schimbătoarele de căldură ale răcitorului propus vor funcționa mai eficient în comparare cu răcitoarele tradiționale (cu aceeași eficiență a elementelor funcțional utilizate). Semnificația rezultatelor obținute este determinată de faptul că, atunci când are loc perfectarea procesului de răcire, minimizarea consumului de energie mecanică de către ciclul de refrigerare nu este întotdeauna justificată. S-a relevat că, datorită utilizării integrate a ciclurilor energetic și de refrigerare, bazate pe transferul de căldură de la agentul frigorific după compresor la intrarea fluidului de lucru în evaporator, eficiența sistemului termodinamic se majorează în comparație cu transformatoarele termice de răcire existente.
	Cuvinte-cheie: eficiență energetică, răcire, fluid de lucru cu temperatură de fierbere scăzută, cicluri de alimentare și refrigerare, transformator termic. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562197
7	Combustia plasmatică într-o cameră de ardere prin flux Autori: Yesakov I.I. 1, Ravaev A.A.1, Grachev L.P. 1, Volobuev I.A.3 1Institutul de Inginerie Radio din Moscova al Academiei de Științe din Risia, Moscova, Federația Rusă, 2Universitatea Bsaltică Tehnică de Stat „VOENMEH”, Sankt Petersburg, Federația Rusă, 3Universitatea Națională de Cercetări a Tehnologiilor Informaționale, Mecanică și Optică din Sankt Petersburg (Universitatea ITMO), Sankt Petersburg, Federația Rusă
	Rezumat: Lucrarea este dedicată problemei aprinderii într-un flux de mare viteză a unui amestec de combustibil folosind descărcări strimer de microunde. Problema este relevantă pentru motoarele care utilizează combustia la un volum constant, în fluxul subsonic și supersonic de mare viteză al amestecului de combustibil, precum și în motoarele de detonare cu aprindere forțată. Scopul este de a cerceta posibilitatea de aprindere a descărcărilor de microunde subcritice atașate într-un flux de mare viteză în apropierea unui ecran metalic sau dielectric, precum și de a investiga capacitatea acestor descărcări de a aprinde un amestec de combustibil. Acest obiectiv este atins prin faptul, că se realizează calculele numerice ale descărcărilor de microunde în apropierea ecranului pentru vitezele de curgere între 5 m / s și 500 m / s. Se calculează concentrația de electroni, temperatura gazului și temperatura electronilor. Se determină caracterul descărcării privind faptul că există sau nu există descărcarea. La pasul următor se repetă calculele pentru amestecul de combustibil cu un raport de exces de combustibil η de la 0,55 până la 1,5. Un amestec de gaz lampat cu aer este înlocuit cu un amestec model. Se cercetează de asemenea un amestec de propan cu aer. Rezultatele calculelor unui amestec de propan cu aer sunt comparate cu experimentele efectuate pe o instalație cu o lungime de undă de λ = 12,3 cm cu o putere fascicului de microunde de P = 1 kW și o durată a impulsului cu microunde τ = 0,2 sec. Cel mai semnificativ rezultat științific constă în faptul, că o descărcare subcritică profundă conectată la un inițiator localizat pe un ecran dielectric nu este suflată de un flux de mare viteză și aprinde cu stabilitate amestecul. Semnificația constă în faptul, că o descărcare aprinsă pe un rezonator în apropierea unui ecran dielectric sau metalic nu este suflată de un curent cu o viteză cuprinsă între 50 m / s și 500 m / s. Descărcarea la aceste viteze aprinde cu siguranță atât amestecului de combustibil bogat, cât și pe cel sărac. În apropierea limitei de concentrație „slabă” a combustiei se aprinde și arde numai combustibilul care a trecut direct prin descărcare. Rezultatele calculului sunt confirmate prin experiment.
	Cuvinte-cheie: cameră de ardere, motor de detonare, ardere în volum constantă, combustie plasmatică, ardere într-un flux supersonic, descărcare de microunde, descărcare în flux, plasmă fără echilibru. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562187
8	Investigarea caracterisiticilor de debit și de putere ale ultimelor secții ale turbinelor de termoficare cu abur Autori: Tatarinova N.V., Sușcih V.M. Universitatea de Stat din Veatka Kirov, Federaţia Rusă
	Rezumat: În articolul se analizează abordările privind descrierea caracteristicilor de debit și energetice ale ultimelor trepte și compartimente ale turbinelor de cogenerare, care sunt cruciale în evaluarea eficienței funcționării agregatelor cu turbine. Scopul acestui articol este de a evalua abordările moderne pentru descrierea caracteristicilor energetice ale treptelor și compartimentelor turbinelor și de a dezvolta modalități alternative de prezentare a acestora pentru rezolvarea problemelor existente. Acest obiectiv a fost realizat datorită faptului că s-a efectuat o generalizare în ansamblu a datelor experimentale privind caracteristicile energetice obținute în timpul testelor pilot a mai multor tipuri de agregate de cogenerare cu turbine sub formă de dependențe matematice neliniare generalizate, valabile pentru toate ultimele trepte și compartimente din întreaga gamă a debitelor de abur, inclusiv până la debitul zero. Se propune utilizarea caracteristicilor de energie rafinate sub formă de dependențe generalizate ale parametrilor principali ai treptelor și compartimentelor turbinei, cum ar fi puterea internă, diferențele de căldură reale și disponibile, eficiența internă relativ în funcție de debitul volumetric de abur la ieșirea din compartimentele sau treptelor turbinei. Semnificația rezultatelor lucrării constau în aceea, că se face posibilă găsirea rezervelor pentru creșterea eficienței instalațiilor de cogenerare în condiții de sarcină variabilă datorate măsurilor de reglare a regimului și de optimizare fără cheltuieli de capital semnificative, ceea ce contribuie la prezicerea cu exactitate ridicată a posibilului efect energetic la implementarea lor, care nu ar putea fi detectat folosind metodele tradiționale de analiză și a caracteristicilor reglementate a regimurilor de funcționare.
	Cuvinte-cheie: : turbină cu aburi de cogenerare, debit volumetric de abur, caracteristici ale debitului, caracteristici energetice, transfer de căldură real, pierderi de ventilație. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562205
9	Utilizarea unei descărcări de microunde streamer subcritic pentru aprinderea în mai multe puncte a fluxului amestecului de combustibil în camera de ardere a microturbinei Autori: Prodan N.V.1,2, Ilyina E.E.2, Lavrov P.V.3, Cernîșov P.S. 1 1 Universitatea Tehnică a Statului Baltic „VOENMEH”, Sankt Petersburg, Federația Rusă, 2 Universitatea Națională de Cercetări a Tehnologiilor Informaționale, Mecanică și Optică din Sankt Petersburg (Universitatea ITMO), Sankt Petersburg, Federația Rusă 3 Institutul de Inginerie Radio din Moscova al Academiei de Științe din Risia, Moscova, Federația Rusă
	Rezumat: Lucrarea este dedicată problemei creșterii eficienței utilizării combustibilului și a eficienței proceselor de ardere în centralele cu turbine cu gaz. Se are în vedere utilizarea aprinderii cu plasmă în multe puncte a amestecului de combustibil într-o cameră cilindrică de ardere. Scopul studiului este de a crește eficiența aprinderii amestecului de combustibil. Obiectivul este atins atât prin studii teoretice realizate prin metode numerice, cât și experimental, într-o configurație experimentală. Timpul de propagare a frontului cu flacără este comparat, precum și viteza de creștere a presiunii în camera de ardere la 1, 4, 8 locuri de aprindere create de bugiile pentru automobile și descărcările subcritice cu microunde. În calculul combustiei, este utilizat un model cvasi-global de cinetică chimică, care include 12 componente. Rezultatul științific cel mai semnificativ constă în aceea, că o descărcare de difuzare cu microunde în mai multe puncte poate fi aprinsă în interiorul unei camere de ardere metalică, iar eficiența sa ca pocedeu de aprindere este mult mai mare decât aprinderea cu scânteie în puncte și în mai multe puncte. Semnificația pentru practică constă în faptul că rata de creștere a presiunii cu aprindere cu microunde cu mai multe puncte este cu o treime mai mare decât cu scânteia cu mai multe puncte și de trei ori mai mare decât cea standard, iar energia de intrare este de aproape 30 de ori mai mică. Acest lucru permite majorarea semnificativă a indicatorilor specifici atât pentru motoarele cu ardere internă, cât și pentru motoarele cu volum constant.
	Cuvinte-cheie: microturbină, combustie plasmatică, cameră de ardere cu emisii scăzute, descărcare de microunde, descărcare în flux, plasmă fără echilibru. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562189
10	Modernizarea efficientă din punct de vedere energetic a rețelei de schimb de căldură a unei unități de distilare în vid într-o unitate de cocsare întârziată Autori: Vedi V.Ye., Ilichenko M.V., Mironov A.N. Universitatea Tehnică Națională „Institutul Politehnic Harkov” Harkov, Ucraina
	Rezumat: Lucrarea este dedicată studierii posibilității de creștere a eficienței energetice a rețelei de schimb de căldură a unei unități de distilare în vid la o unitate de cocsare întârziată a procesului, precum și aplicării unui mecanism de evaluare a efectului economic privind introducerii de măsurilor pivind integrarea modernizarea complexă a întreprinderilor. Scopul lucrării constă în sporirea recuperării energiei termice în sistemul chimico-tehnologic și reducerea ponderei lichidelor de răcire externe în structura generală a consumului de energie a rafinăriei. Problema se soliționează prin aplicarea algoritmilor de proiectare pinci-analiză, care aparține grupului de metode larg cunoscute pentru integrarea proceselor chimico-tehnologice. Cel mai important rezultat al lucrării constă în confirmarea posibilității de a reduce energia lichidelor de răcire externe cu 1,87 MW și de creștere a cantității energiei termice recuperate în sistem pînă la 11,26 MW. Semnificația rezultatelor obținute constă în faptul, că schemele integrate dezvoltate ale rețelelor de schimb de căldură pot fi utilizate pentru modernizarea efectivă a producției luate în considerare în lucrare, iar principiile prezentate sunt adaptate de către inginerii întreprinderilor industriale ale oricărei alte industrii de prelucrare, pentru a îmbunătăți instalațiile de producție și a reduce semnificativ costul consumului de energie al bugetul intern. Pentru a determina potențialul de economisire a energiei în sistemului examinat, am folosit instrumentele pentru construirea curbelor compozite și a diagramelor de rețea. Rezultatele sunt prezentate sub forma unei diagrame de grilă a sistemului de schimb de căldură integrat al unității de distilare în vid într-o unitate cu viteza redusă de cocsare.
	Cuvinte-cheie: integrare a proceselor, pinci-analiză, curbe compozite, curbe de cost, diagrama rețelei, recuperare, eficiență energetică. DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562175
11	Ecuația stării octafluorociclobutanului în intervalul de parametri de funcționare a centralelor electrice, bazată pe ciclul organic Renkine Autori: Kuznețov K.I., Suhih A.A., Granchenko P.P., Skorodumov S.V. FSBEI NRU „MEI” Moscova, Federația Rusă
	Rezumat: Obiectivul lucrării este de a construi ecuația stării octafluorociclobutanului, care va oferi un nivel metrologic ridicat de calcul al ciclurilor și proceselor centralelor electrice care funcționează pe baza ciclului organic Rankine (ORC). Acest obiectiv a fost realizat prin dezvoltarea unei ecuații de stare sub forma unei dependențe polinomiale a coeficientului de compresibilitate de tip virial pentru valorile normalizate ale densității și temperaturii. Pentru a construi ecuația stării, datele experimentale din literatură și datele noastre experimentale proprii au fost utilizate în regiunea aburului supraîncălzit și în regiunea unei perechi de stări supercritice. Incertitudinea de măsurare pe întregul interval a fost de 0,1–0,25%. Metodologia de compilare a ecuațiilor echivalente a fost utilizată pentru a asigura calculul celor mai fiabile valori ale derivatelor necesare pentru a determina funcțiile termodinamice de bază. Pentru diferite valori a ponderii punctelor obținute experimental s-au obținut 11 ecuații echivalente de stare cu o deviație pătrată medie în densitate de 0,255% cu 25 de coeficienți. Rezultatul cel mai semnificativ constă în extinderea bazei de date existente a proprietăților termodinamice de bază ale octafluorociclobutanului, care permite utilizarea acestei substanțe în întreaga gamă de parametri de funcționare a centralelor electrice. Semnificația rezultatelor obținute este determinată de faptul, că rezultatele calculelor obținute folosind noua ecuație de stare au confirmat posibilitatea utilizării pachetului software pentru calcularea proprietăților REFPROP 10.0 în afara domeniului de temperatură garantat anterior (350 ° C) până la 470 ° C pentru calcularea proprietăților, cu excepția capacităților de căldură pentru calculul căruia se propune o nouă ecuație de stare.
	Cuvinte-cheie: proprietăți termodinamice, fluorocarburi, octafluorociclobutan, ecuație de stare, deviație standard, funcții termodinamice, ciclu Rankine organic (ORC). DOI: https://doi.org/10.5281/zenodo.3562207
12	In Memoriam Academicianul Vitalie Postolati
	Rezumat: