Вісник № 46
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Расчет мощности и потерь в трехфазной электрической сети(НТУ "ХПИ", 2018) Швец, Сергей Викторович; Гриб, Олег Герасимович; Донецкая, Татьяна Сергеевна; Мариненко, Анатолий Петрович; Карпалюк, Игорь ТимофеевичВ последние годы значительное внимание уделяется повышению эффективности генерации, передачи и потребления электрической энергии. Проблема влияния высших гармоник является одной из важных частей общей проблемы электромагнитной совместимости приемников электроэнергии с питающей электрической сетью. Актуальными остаются вопросы дальнейшего совершенствования существующих алгоритмов расчета и анализа потерь электрической энергии. Целью статьи является обоснование математического аппарата выделения энергетических составляющих полной мощности, которую можно передать потребителю при заданном характере напряжения и уровне потерь на активном сопротивлении проводов в линиях электропередач в трехфазной электрической сети, а также определение структуры и значений потерь при заданном характере напряжения и уровне потребляемой мощности с помощью коэффициента потерь. В основе решения указанной задачи лежит поиск экстремумов мгновенной и средней мощности, а также потерь на активном сопротивлении проводов линий электропередач в трехфазной электрической сети. Решение данной задачи формирует требования к идеальному потребителю в трехпроводной электрической сети независимо от симметрии и гармонического состава питающего напряжения. Сформулированы и решены задачи поиска экстремумов мощности в зависимости от характера тока при заданной форме напряжения и абсолютного экстремума функции мощности в зависимости от соотношения гармонических составляющих. Получены соотношения для коэффициентов мощности и потерь на активном сопротивлении проводов в линиях электропередач в трехфазной электрической сети. Соотношения позволяют рассчитывать как мгновенные, так и интегральные оценки качества электропотребления, учитывающие такие свойства потребителя как симметрия, линейность, наличие реактивности. Решение данных задач позволяет сделать выводы о том, что идеальным потребителем в трехпроводной электрической сети независимо от симметрии и гармонического состава питающего напряжения является симметричный треугольник активных сопротивлений.Документ Енергозбереження на газових компресорних станціях за рахунок корисного використання енергії надлишкового тиску паливного газу(НТУ "ХПІ", 2018) Шубенко, Олександр Леонідович; Сарапін, Володимир Павлович; Сарапіна, Марина Володимирівна; Куліш, Владислав МиколайовичРозглянуто значення природного газу в житті суспільства і необхідність здійснення його збереження в сучасних умовах. Описано умови транспортування газу на великі відстані, призначення та принцип роботи газових компресорних станцій на прикладі КС-10 ЦГТП/32,4-55. Проведено розрахунок термодинамічних характеристик газотурбінного двигуна АІ-336-2-8, що є енергоприводом на компресорній станції. Визначено показники його енергоспоживання та розраховано кількість викидів СО₂ та NOx в атмосферне повітря. Показано, що потенційна енергія природного газу, який служить паливом для двигуна, безповоротно втрачається у регулюючому крані. Зазначено також, що одним з недоліків роботи газотурбінного двигуна є залежність ефективності його роботи від температури атмосферного повітря. Розглянуто можливість вдосконалення технологічної схеми компресорної установки з метою здійснення енергозбереження. Запропоновано технічне рішення, що полягає у використанні потенціальної енергії паливного газу при встановленні турбодетандера замість регулюючого крана і застосуванні його механічної роботи для стиснення атмосферного повітря перед компресором газотурбінного двигуна. Показано, що додаткове використання холодопродуктивності турбодетандера для охолодження атмосферного повітря перед компресором також дозволить досягти підвищення коефіцієнта корисної дії двигуна. Побудована модель енергоефективної установки і виконані розрахункові дослідження показників досягнення економії паливного газу та зменшення обсягів викидів продуктів його горіння. Проведено дослідження доцільності впровадження запропонованого технічного рішення, яке показало перспективність реалізації розглянутого підходу до рішення задачі енергозбереження. Розраховані потенційні значення річної економії природного газу у випадку широкого впровадження запропонованого удосконалення на компресорних станціях України.Документ К вопросу определения потерь мощности на дисковое трения для ньютоновской и неньютоновской жидкости погружных насосов(НТУ "ХПИ", 2018) Шевченко, Наталья Григорьевна; Дранковский, Виктор Эдуардович; Коваль, Елена Сергеевна; Косоруков, Александр ВладимировичПродукция нефтяных скважин состоит из нефти, газа и пластовой воды и образует водонефтяную эмульсию с нелинейными вязкостными свойствами. Повышение эффективности эксплуатации центробежных насосов при механизированной добычи нефти путем совершенствования математических моделей, учитывающих особенности физических свойств водонефтяной продукции, является актуальной задачей. Целью статьи является исследование влияния потерь мощности на дисковое трение в общем балансе потерь энергии в погружных центробежных насосах, перекачивающих водонефтяную продукцию. Установлено, что потери мощности на дисковое трение при перекачивании водонефтяных эмульсий играют существенную роль, особенно при повышении вязкости продукции. В работе проведен анализ теоретических и экспериментальных исследований дискового трения рабочих колес центробежного насоса, намечены тенденции дальнейших исследований. Выполнена оценка потерь мощности дискового трения по полуэмпирическим зависимостям на примере ступени насоса ЭЦН5-80 для ньютоновской жидкости. В работе представлены результаты обработки реологических характеристик водонефтяной продукции. Анализ показал, что водонефтяная продукция при объемном содержании воды в ней от 40-80 % относится к жидкости типа Гершеля-Балкли с нелинейными вязкостными свойствами и пределом текучести, которые изменяются. Предложено использовать обобщенную модель ньютоновской жидкости для прогнозирования энергетических характеристик погружных центробежных насосов, перекачивающих реальные водонефтяную продукцию. Рассмотрена формула определения эффективной вязкости для обобщенной модели. Представлены результаты расчета потерь мощности и механического коэффициента полезного действия для ступени насоса типа ЭЦН5-80.Документ Совершенствование рабочего процесса новых типов гидротурбин(НТУ "ХПИ", 2018) Потетенко, Олег Васильевич; Яковлева, Людмила Константиновна; Самба Битори, Трезор Дес БекетВ статье представлены перспективные направления в гидроэнергетике, позволяющие существенно расширить зону эксплуатации гидротурбин по напорам и расходам, повысить надежность работы оборудования на пиковых нагрузках, существенно повысить среднеэксплуатационный КПД. Новые конструктивные разработки, связанные с применением сопловых аппаратов, с поворотными выходными элементами позволяют получить необходимый момент импульса (количества движения) для оптимальной работы гидротурбин на напоры вплоть до 80-100 м в случае одноагрегатного использования и вплоть до 300 м в случае сдвоенных прямоточных агрегатов. Новые конструктивные решения, защищенные патентами Украины, и более совершенная система комбинаторной многоэлементной зависимости в системе регулирования радиально-диагональных гидротурбин позволяют впервые в мировой практике их применение на гидроэлектростанциях и гидроаккумулирующих станциях на напоры, превышающие 600 м вплоть до 800-1000 м с высокими, превышающими мировой уровень эксплуатационными показателями. Расширение почти в два раза зоны надежной эксплуатации по расходам (мощностям) и напорам, обеспечивающее радиально-диагональными турбинами, повышение среднеэксплуатационного КПД на 2-7 %, надежности в широкой зоне эксплуатации обеспечивают конкурентоспособность этих типов гидроагрегатов на внешнем рынке. Эксплуатационные и энергетические показатели радиально-диагональных гидротурбин обеспечивают их надежность и долговременную работу в режиме покрытия пиковых нагрузок энергетической электросистемы.Документ Дослідження течії водопіщаної суміші у гідропіскоструминному перфораторі(НТУ "ХПІ", 2018) Римчук, Данило Васильович; Пономаренко, Віта ВасилівнаГідропіскоструминна перфорація знаходить все більш широке застосування при освоєнні, ремонті та інтенсифікації нафтових та газових свердловин. У статті представлено принципи роботи та переваги роботи методу гідропіскоструминної перфорації. Багато вчених займаються важливим питанням підвищення ефективності гідропіскоструминних технологій в нафтогазовій промисловості. Авторами запропоновано використання чисельного експерименту для дослідження та вдосконалення робочого процесу гідропіскоструминного перфоратора. За допомогою відкритої інтегрованої платформи OpenFOAM, котра досить добре зарекомендувала себе при розрахунку багатофазних сумішей, проведено чисельне дослідження просторової в'язкої течії водопіщаної суміші в гідропіскоструминному перфораторі. В роботі представлено результати тривимірного розрахунку течії за допомогою двопараметричної моделі турбулентності Ментера k-ω SST та моделі, котра описує рух водопіщаної суміші. Проведено аналіз структури потоку і втрат енергії і ньому. Подальше порівняння чисельних й експериментальних даних дає змогу стверджувати про правильність вибору моделі течії та її використання в майбутніх дослідженнях при вдосконаленні чи модифікації окремих елементів гідропіскоструминних перфораторів. Визначено основні перспективні напрямки дослідження робочого процесу гідропіскоструминного перфоратора при його роботі на трьохфазних рідинах та при різній установці кута насадки.Документ Использование программного комплекса CFD для определения гидродинамических характеристик проточных частей гидравлических машин(НТУ "ХПИ", 2018) Резвая, Ксения Сергеевна; Крупа, Евгений Сергеевич; Тыньянова, Ирина Ивановна; Недовесов, Владлен Александрович; Кухтенков, Юрий МихайловичВ последние годы был достигнут существенный прогресс в создании методов моделирования и расчета течений жидкости, которые позволяют выполнять расчет со столь высокой достоверностью полученных результатов, необходимый объем эксперимента во многих случаях сводится к минимуму. Все современные пакеты программ решают задачи механики сплошной среды, используя модели, построенные на основе уравнений Навье-Стокса. В основу этих моделей входят три уравнения сохранения: сохранения массы, сохранения импульса и сохранения энергии. Программный комплекс CFD предназначен для моделирования трехмерных течений жидкости и газа в технических и природных объектах, а также визуализации этих течений методами компьютерной графики. Были рассмотрены варианты проведения гидродинамических расчетов в различных типах гидравлических машинах с использованием пакета программ CFD. Процесс решения поставленных гидродинамических задач с помощью программного комплекса CFD включает в себя следующие этапы: создание трехмерной модели рассматриваемого объекта с помощью системы автоматического проектирования; построение расчетной сетки с необходимыми параметрами; выбор математической модели, наиболее точно описывающей рабочий процесс в проточных частях гидромашин; выбор подходящей модели турбулентности; задание граничных условий. Проведены численные исследования пространственного течения жидкости в проточных частях гидравлических машин на примере капсульной гидротурбины, обратимой гидравлической машины в насосном и турбинном режимах работы, радиально-осевой гидротурбины. Представлены результаты расчетов, а именно визуализация потока в виде полей распределения скоростей и давления. Проведен анализ сходимости результатов численного исследования с экспериментальными данными на основе сравнения значений гидравлического коэффициента полезного действия рассматриваемых гидромашин.Документ Study of the spatial flow in the flow part of the high-pressure francis turbine(НТУ "ХПІ", 2018) Mironov, Konstantin Anatolievich; Oleksenko, Yuliia Yuriivna; Mironov, Vadim KonstantinovichThe paper presents some results of a computational study of the spatial turbulent flow of a viscous fluid in the flow part of the high-pressure Francis turbine Fr500, made using the CFX-TASCflow application program package. To improve the energy performance at the preliminary design stage of the turbine, numerical flow simulations should be carried out. This CFD approach reduces costs and time in comparison with the experimental approach and makes it possible to improve and analyze turbine performance and its design before the model is manufactured. The computational complex of programs provides an opportunity to see the picture of pressure distribution, the field of velocity vectors and the movement of fluid particles for substantiation and analysis of results. Numerical modeling of the spatial flow in the flow part of the turbine was carried out to determine changes in the energy characteristics, therefore, the k-ε turbulence model was chosen. As a result of the calculation, the distribution of speeds and pressures in the various elements of the hydraulic turbine was determined at different openings of the guide vane. The analysis of energy losses in the flow part of a Francis turbine: a spiral case, a stator withflat rings, a guide vane, a runner and a draft tube on the optimal operating mode of the hydraulic turbine, as well as an analysis of the effect of opening the guide vane on changes in energy losses in various elements of the flow parts. The results of the computational study confirm that the hydraulic efficiency of a hydraulic turbine largely depends on the losses in the guide vane and the runner, which means it is these elements that should be given the most attention, their design and coordination of the flow in them. The issue of increasing the energy performance of the flow parts of a high-pressure Francis turbine was also considered.Документ Математическая модель гидродинамических характеристик элементов проточной части радиально-осевой гидротурбины. Часть 2(НТУ "ХПИ", 2018) Мараховский, Михаил Борисович; Гасюк, Александр ИвановичПредложена математическая модель сопротивления в безразмерной полиноминальной форме, описывающая поведение коэффициентов отдельных видов потерь в зависимости от режимных параметров гидротурбины и геометрических параметров проточной части. Принята схема разделения потерь энергии по элементам проточной части: потери в подводе (спиральная камера, статор и направляющий аппарат), рабочем колесе, и отсасывающей трубе. Кроме того, потери разделяются по категориям в зависимости от их физической природы. В лопастных системах выделяют профильные потери (это потери энергии, возникающие при безударном обтекании профиля), "ударные" потери (потери на отрыв потока при несовпадении действительного угла натекания потока на профиль и угла безударного обтекания). Выделяют также кромочные потери (потери возникающие за счет обтекания выходной кромки конечной толщины) и концевые потери, возникающие за счет перетекания жидкости на концах профиля из зоны высокого давления в зону низкого давления. В отсасывающей трубе рассчитываются потери трения и потери энергии, от возникающего за рабочим колесом осевого вихря. Каждый вид потерь зависит от набора геометрических и режимных параметров. Такая форма представления модели удобна, как для проведения численного исследования влияния геометрических параметров проточной части, так и проведения оптимизационных расчетов. Модель позволяет исследовать влияние отдельных видов потерь на гидродинамические характеристики проточной части радиально-осевой гидротурбины. Приведенные данные позволяют использовать разработанную модель сопротивления для построения теоретической универсальной характеристики турбины. Полиноминальный вид модели позволяет провести оптимизационные расчеты проточной части аналитическим методом. Полученные данные сопоставлялись с результатами экспериментальных исследований для высоконапорной радиально-осевой гидротурбины. Результаты позволяют судить о хорошем совпадении расчетных и экспериментальных данных.Документ Анализ потерь в автономном инверторе напряжения с LC-фильтром и синусоидальной ШИМ при работе на нелинейную нагрузку(НТУ "ХПИ", 2018) Макаров, Вадим АлександровичСейчас значительное внимание уделяется повышению качества электрической энергии. Проблема влияния высших гармоник одна из важных частей проблемы электромагнитной совместимости потребителей электроэнергии с питающей электрической сетью. Актуальными остаются вопросы анализа потерь в автономных инверторах напряжения при работе их на нелинейную нагрузку. Целью статьи является определение потерь в ключах инвертора напряжения с синусоидальной ШИМ при работе на нелинейную нагрузку. Ток коммутируемый ключами инвертора отличается от синусоидального. Определено составляющие этого тока, который состоит из тока нагрузки и тока протекающего в конденсатор, который раскладывается на ток первой гармоники и ток высших гармоник. Найдено действующее значение тока через ключ инвертора. Произведен расчет потерь в силовых ключах автономного инвертора напряжения, определен действующий ток, протекающий в ключе, получено выражение для определения мощности потерь на включение и статических потерь в ключах автономного инвертора напряжения с LC-фильтром и синусоидальной ШИМ. В результате анализа определен диапазон частот ШИМ при котором достигается минимум потерь. Даны рекомендации по выбору частоты синусоидальной ШИМ автономного инвертора напряжения при работе на нелинейную нагрузку.Документ Аналіз моделей функції когерентності спектральної нестаціонарності випадкових сигналів(НТУ "ХПІ", 2018) Коржов, Ігор МихайловичВ статті проведено аналіз ймовірнісних властивостей частотно-часової моделі когерентності, аналіз впливу локальних властивостей базисної функції вейлет-перетворення на параметри моделі автокогерентності, дисперсійний аналіз частотної та часової моделей когерентності, розширено простір параметрів настаціонарності (для вирішення задачі першого етапу синтезу інформаційно-вимірювальної системи контролю та діагностування динамічних об'єктів – створення багатовимірної системи інформативних параметрів контролю динамічних властивостей об'єкту в умовах апріорної невизначеності математичних моделей нестаціонарності). В статті визначені умови вибору числа масштабів та зсувів при оцінці коефіцієнтів автокогерентності для задачі контролю порушень стаціонарності вимірювального сигналу, отримані умови калібрування показника автокогерентності, що відповідають відсутності порушення стаціонарності, розроблено імовірнісна модель показника автокогерентності, що враховує мінімальне значення масштабу спектрального вейвлет-перетворення, показана можливість дисперсійного розкладання базового показника автокогерентності на парні незалежні складові які дозволяють отримати незалежну інформацію про порушення стаціонарності з урахуванням функціональних та випадкових змін спектру. За результатами дослідження отримала розвиток теорія автокогерентності спектрально нестаціонарних вимірювальних сигналів. Визначені умови вибору числа масштабів та зсувів при оцінці коефіцієнтів автокогерентності для задачі контролю порушень стаціонарності вимірювального сигналу. Дослідження виконані для вирішення науково-практичної проблеми недосконалості та обмеженості теоретичного обґрунтування при створенні комп'ютеризованих інформаційно-вимірювальних пристроїв контролю та діагностування динамічних об'єктів, локально і глобально нестаціонарних за своїми спектральними властивостями.Документ Synthesis of discrete drives control systems(НТУ "ХПІ", 2018) Cherkashenko, M. V.The classical methods of creation of schemes using tables of transitions, states, Carnot's cards and other means which dimension depends on number of inputs and outputs of the scheme are not acceptable for systems big dimension (with big number of inputs, outputs and internal states). Control systems of hydropneumatic units are the determined systems of big dimension. Now at synthesis of systems of hydropneumatic units the standard position structure having the known advantages, but which is characterized by a large number of elements of the projected scheme is used. Partial minimization of standard position structure was offered inthe works Yuditsky S., Goedecke W., Belforte G., Reydzo J., etc. The method of full minimization of the standard position structure offered by the author allowed to receive the minimum structure of schemes due to receiving of minimum the operation graph and the offered mathematical model – the matrix conformity (MC) which dimension does not depend on quantity of entrances and exits of system.Документ Анализ применения рабочих жидкостей в объемных гидроприводах мобильных машин(НТУ "ХПИ", 2018) Аврунин, Григорий Аврамович; Мороз, Ирина ИвановнаРассмотрены современные классификации рабочих жидкостей для объемных гидроприводов мобильных строительных, дорожных и подъемно-транспортных машин, в том числе допускаемых для эксплуатации: гидравлических, моторных, турбинных и трансмиссионных масел, и синтетических жидкостей. Приведены характеристики современных рабочих жидкостей на минеральной основе, синтетических, биоразлагающихся и негорючих на водяной основе. Рассмотрены примеры использования в качестве рабочей жидкости чистой воды для гидроаппаратов, кривошипно-шатунных насосов и высокомоментных радиальнопоршневых гидромоторов. Указаны требования, предъявляемые производителями объемных гидроприводов к рабочим жидкостям по вязкостно-температурным и трибологическим характеристикам. Показаны ограничения, накладываемые производителями аксиально-поршневых гидромашин и высокомоментных радиально-поршневых гидромоторов однократного и многократного действия, на выходные характеристики по частоте вращения и давлению при эксплуатации на водосодержащих рабочих жидкостях. Рассмотрена совместимость материалов прецизионных пар гидромашин и гидроаппаратов и уплотнений с применяемыми рабочими жидкостями. Приведена информация об опыте эксплуатации гидроприводов мобильных машин на различных рабочих жидкостях и рекомендации по их унификации. Статья может быть полезной для специалистов, занимающихся разработкой насосов, гидромоторов и гидроаппаратов, а также комплектных объемных гидроприводов мобильных коммунальных, строительных, дорожных машин и тракторов, а также студентов и аспирантов высших учебных заведений.