Образование и выгорание полициклических ароматических углеводородов в топках котлов
М. С. Иваницкий,
филиал НИУ МЭИ в г. Волжском, доктор технических наук, доцент
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-5-8
Ключевые слова: экологическая безопасность, ТЭС, технологическое нормирование выбросов, загрязняющие вещества, полициклические ароматические углеводороды.
Статья представляет продолжение исследований автора. Для повышения экологической безопасности энергопредприятий законодательством представлены обязательства по определению нормативов допустимых выбросов высокотоксичных веществ, обладающих канцерогенными и мутагенными свойствами, к которым в значительной степени относятся полициклические ароматические углеводороды. Массовые выбросы таких веществ определяются видом топлива, способом его сжигания и режимными характеристиками топочного процесса. В работе на основе детального анализа образования высокотоксичных вредных (загрязняющих) веществ выполнено исследование конверсионных процессов выгорания полициклических ароматических углеводородов. Выявлены режимные условия, характеризующие максимальные массовые выбросы высокотоксичных веществ от котельных установок энергопредприятий.
- Федеральный закон № 219 от 21.07.2014. О внесении изменений в Федеральный закон «Об охране окружающей среды» и отдельные законодательные акты Российской Федерации.
- Приказ Минприроды РФ № 89 от 14.02.2019. Об утверждении Правил разработки технологических нормативов.
- Приказ Минприроды РФ № 666 от 17.12.2018. Об утверждении правил разработки программы повышения экологической эффективности.
- ИТС 22.1-2016. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Общие принципы производственного экологического контроля и его метрологического обеспечения.
- Теплицкая Т. А. Методы количественного анализа ПАУ для фонового мониторинга загрязняющих веществ / / Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды. – 1986. – Вып. 4. – С. 257–262.
- Ивлиев А. В., Розно В. Г. Применение спектрально-флуоресцентного метода количественного определения эмиссии бенз(а)пирена / / Горение в потоке: Межвуз. сб. – Казань: КАИ, 1982. – С. 65–68.
- Филиппов С. П., Павлов П. П., Кейко А. В., Горшков А. Г., Белых Л. И. Экспериментальное определение выбросов сажи и ПАУ котельными и домовыми печами / / Известия РАН. Энергетика. – 2000. – № 3. – С. 107–117.
- Росляков П. В., Закиров И. А., Ионкин И. Л., Егорова Л. Е. Оценка суммарной вредности уходящих газов котельной установки / / Теплоэнергетика. – 2005. – № 9. – С. 30–34.
- Иваницкий М. С. Токсичность уходящих газов твердотопливного котла КЕ-25-14С / / Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2020. – Т. 22. – № 1. – С. 77–84. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-1-77-84.
- Иваницкий М. С. Производственный экологический контроль и технологическое нормирование канцерогенных выбросов на тепловых электрических станциях / / Энергобезопасность и энергосбережение. – 2021. – № 6. – С. 5–10. https://doi.org/10.18635/2071-2219-2021-6-5-10.
Эффективность энергопотребления электрических и дизельных буровых станков на золоторудных карьерах
А. В. Пичуев,
НИТУ «МИСиС», кандидат технических наук,
доцент кафедры «Энергетика и энергоэффективность горной промышленности»
Д. А. Осипов,
Московский энергетический институт
В. М. Владимирский,
НИТУ «МИСиС», кафедра «Энергетика и энергоэффективность горной промышленности»
М. С. Хроненко,
НИТУ «МИСиС», кафедра «Энергетика и энергоэффективность горной промышленности»
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-9-14
Ключевые слова: энергоэффективность, удельное потребление энергии, энергоемкость, показатель энергоэффективности, буровая техника.
Рассмотрены актуальные вопросы оценки эффективности энергопотребления буровых станков на открытых горных работах. Приведены результаты сравнительного анализа показателей потребления энергии электрических и дизельных буровых станков на примере золотодобывающего карьера. Выдвинута гипотеза о вероятностных законах распределения энерготехнологических показателей, позволяющих с достаточно высокой степенью значимости определять диапазоны устойчивой энергоэффективной работы буровых станков. Установлены энерготехнологические зависимости полного и удельного расхода электроэнергии от сменной производительности для определения соответствия плановых и фактических показателей энергопотребления. Приводится ряд практических рекомендаций по повышению энергоэффективности буровых работ на золоторудных карьерах.
- Чеботаев Н. И. Электрооборудование и электроснабжение открытых горных работ. − М.: Горная книга, 2006. – 473 с.
- Гетопанов В. Н., Гудилин Н. С., Чугреев Л. И. Горные и транспортные машины и комплексы – М.: Недра, 1991. – 463 с.
- ГОСТ Р 51750-2001. Энергосбережение. Методика определения энергоемкости при производстве продукции и оказании услуг в технологических энергетических системах. Общие положения.
- Ребро И. В., Носенко В. А., Короткова Н. Н. Прикладная математическая статистика для технических специальностей. – Волгоград: ВолгГТУ, 2011. – 147 с.
- Кузнецов Н. М., Щуцкий В. И. Рациональное электропотребление на горнодобывающих и горно-обогатительных предприятиях. − Апатиты: КНЦ РАН, 1997. – 211 с.
Комплексные решения интеграции постоянного и переменного токов в адаптивных интеллектуальных распределительных сетях с помощью твердотельного трансформатора
Б. А. Авдеев,
Керченский государственный морской технологический университет,
кандидат технических наук, доцент
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-15-20
Ключевые слова: твердотельный трансформатор, интеллектуальные сети электроснабжения, возобновляемые источники электроэнергии.
Рассматриваются вопросы, касающиеся применения твердотельных трансформаторов для интеграции постоянного и переменного токов в адаптивных интеллектуальных распределительных сетях среднего и низкого напряжения. Показаны принципы построения интеллектуальных сетей электроснабжения на базе твердотельных трансформаторов. Приведены описание областей применения и принципиальные схемы использования твердотельных трансформаторов с упором на интеграцию цепей постоянного и переменного тока.
- Li, Y., Sun, Q., Dong, T., Zhang, Zh. (2018). Energy management strategy of AC/DC hybrid microgrid based on power electronic transformer. Proc. of the 13th IEEE Conf. on Industrial Electronics and Applications (ICIEA), pp. 2677–2682.
- Авдеев Б. А. Перспективы использования твердотельных трансформаторов для интеллектуальных сетей электроснабжения двойного назначения / / Технологии энергообеспечения. Аппараты и машины жизнеобеспечения. Сборник II Всероссийской научно-технической конференции. – Анапа, 2020. – С. 340–348.
- Лукутин Б. В. Интеллектуальные системы электроснабжения с ветровыми и солнечными электростанциями. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2019. – 115 с.
- Лоскутов А. Б. Решение проблем при переходе электроэнергетики на цифровые технологии / / Интеллектуальная электротехника. – 2018. – № 1. – С. 9–25.
- Quevedo, P. M. D., Muсoz-Delgado, G., Contreras, J. (2019). Impact of electric vehicles on the expansion planning of distribution systems considering renewable energy, storage, and charging stations. IEEE Trans. Smart Grid, 10(1), pp. 794–804. http://dx.doi.org/10.1109/pesgm.2018.8586628.
- Булатов Ю. Н., Крюков А. В., Крюков А. Е. Применение энергороутеров для повышения надежности электроснабжения нетяговых потребителей / / Системы. Методы. Технологии. – 2020. – № 4(48). – С. 57–64. http://dx.doi.org/10.18324/2077-5415-2020-4-57-64.
- Sokolova, E. (2017). The study of the possibility of using innovative technologies for saving engineering 3D objects. MATEC Web of Conferences. http://dx.doi.org/10.1051/matecconf/201712903008.
- Нефедов Ю. В., Хайченко И. А., Бабенко В. В., Крысанов В. Н. Учет структурных особенностей управляемых батарей статических конденсаторов при определении эффекта энергосбережения от их использования в низковольтных системах электроснабжения промышленных предприятий / / Энергобезопасность и энергосбережение. – 2021 – № 1. – С. 26–31. http://dx.doi.org/10.18635/2071-2219-2021-1-26-31.
- Liu, J., Yang, J., Zhang, J., et al. (2018). Voltage balance control based on dual active bridge DC/DC converters in a power electronic traction transformer. IEEE Trans. Power Electron., 33(2), pp. 1696–1714.
- Avdeev, B. A, Vyngra, A. V. (2021). The Use of solid-state transformers as part of smart grids. Proc. of the 4th International Youth Scientific and Technical Conference on Relay Protection and Automation (RPA). http://dx.doi.org/10.1109/RPA53216.2021.9628424.
- She, X., Yu, X., Wang, E., Huang, A. Q. (2014). Design and demonstration of a 3.6 kV-120 V/10 KVA solid state transformer for smart grid application. Proc. of the 2014 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition – APEC, pp. 3429-3436.
- Ortiz, G., Kolar, J. W. (2014). Solid-state-transformers: Key components of future traction and smart grid systems. Proc. of the International Power Electronics Conference.
- Авдеев Б. А. Устранение несимметрии трехфазного напряжения с помощью твердотельного трансформатора в интеллектуальных сетях электроснабжения / / Вестник МЭИ. – 2021. – № 4. – С. 67–75. http://dx.doi.org/10.24160/1993-6982-2021-4-67-75.
- Лаврик А. Ю., Жуковский Ю. Л., Максимов Н. А. Определение оптимального состава резервируемой гибридной ветросолнечной электростанции / / Промышленная энергетика – 2019. – № 10. – С. 47–53.
- Kimura, N., Morizane, T., Iyoda, I., et al. Application of solid-state transformer for hvdc transmission from offshore windfarm. Proc. of the 7th International Conference on Renewable Energy Research and Applications (ICRERA), pp. 902-907.
Математическая модель модуля дистанционного мониторинга опор воздушной линии электропередачи по каналу измерения угла наклона опоры
В. О. Акуличев,
ПАО «МРСК Центра и Приволжья»,
первый заместитель генерального директора, директор по развитию
С. Ю. Захаров,
ПАО «МРСК Центра и Приволжья», филиал «Тулэнерго»,
и. о. первого заместителя директора – главного инженера
И. А. Родионов,
ПАО «МРСК Центра и Приволжья», филиал «Тулэнерго»,
заместитель главного инженера по управлению производственными активами
С. Г. Висич,
ПАО «МРСК Центра и Приволжья»,
ведущий инженер
М. В. Панарин,
ООО «СервисСофт Инжиниринг», директор,
кандидат технических наук
В. М. Панарин,
Тульский государственный университет,
заведующий кафедрой охраны труда и окружающей среды,
доктор технических наук
А. А. Маслова,
Тульский государственный университет,
доктор технических наук, доцент кафедры охраны труда и окружающей среды
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-21-28
Ключевые слова: дистанционная диагностика, воздушная линия электропередачи, измерение.
В продолжение исследований, опубликованных в журнале ранее, рассмотрена математическая модель модуля дистанционного мониторинга опор воздушных линий электропередачи по каналу измерения угла наклона опоры вдоль и поперек оси воздушных ЛЭП, определены входные и выходные переменные математической модели модуля дистанционного мониторинга. Представлена модель фиксации динамики нарастания угла наклона опоры вдоль и поперек оси опор ЛЭП. Полученные результаты и модуль дистанционной диагностики проводов уже находят применение в оперативных службах электросетевых компаний.
- Утеулиев Б. А. Разработка методов и средств оценки остаточного ресурса воздушных линий электропередачи: дисс. … канд. техн. наук: 05.14.02 / Новосибирский государственный университет, 2018.
- Гологорский Е. Г., Кравцов А. Н., Узелков Б. М. Справочник по строительству и реконструкции линий электропередачи напряжением 0,4–750 кВ. – М.: Энас, 2007.
- Егорочкина И. О., Шляхова Е. А., Черпаков А. В., Соловьев А. Н. Анализ влияния дефектов в основании опоры ЛЭП на параметры собственных поперечных колебаний на основе аналитической модели [Электронный ресурс]. Код доступа: https://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2015/3432.
- Буслов А. С., Моховиков Е. С. Несущая способность горизонтально нагруженной одиночной свайной опоры с лежнями / / Вестник МГСУ. – 2015. – № 9. – С. 51–60. http://doi.org/10.22227/1997-0935.2015.9.51-60.
- Makoto, O. (2011). Optimization of finite dimensional structures. CRC Press Taylor & Francis Group.
- Гильманов Р. А., Коршунов Г. И., Беляков Н. А., Бульбашева И. А. Численный анализ динамической реакции железобетонной опоры ЛЭП на действие сейсмовзрывных нагрузок / / Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2019. – № S5. – С. 3–16.
- Лимановская О. В., Титов Е. А., Волкова Д. И., Лемех А. В. Алгоритм определения наклона опор ЛЭП методами глубокого обучения по видеоданным / / Вестник ИГЭУ. – 2020. – Вып. 2. – С. 72–80. https://doi.org/10.17588/2072-2672.2020.2.072-080.
- Безик Д. А., Романеев Н. А., Безик В. А., Кисель Ю. Е. Расчет механических характеристик металлоконструкции опоры ЛЭП в аварийной ситуации при обрыве провода / / Тенденции развития науки и образования. – 2020. – № 67-2. – С. 23–27. https://doi.org/10.18411/lj-11-2020-48.
- Акуличев В. О., Непомнящий В. Ю., Дудин А. Д., Висич С. Г. и др. Математическая модель измерения тока в системе дистанционной диагностики проводов ВЛ / / Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2020. – Вып. 12. – С. 405–410.
- Акуличев В. О., Непомнящий В. Ю., Висич С. Г., Панарин М. В., Маслова А. А. Математическая модель модуля дистанционного мониторинга проводов по каналам измерения механических воздействий на провод воздушной линии / / Энергобезопасность и энергосбережение. – 2021. – № 2. – С. 41–45. https://doi.org/10.18635/2071-2219-2021-2-41-45.
- Акуличев В. О., Непомнящий В. Ю., Висич С. Г., Панарин М. В., Маслова А. А. Математическая модель модуля дистанционного мониторинга проводов по каналу измерения температуры провода воздушной линии / / Энергобезопасность и энергосбережение. – 2021. – № 3. – С. 46–51. https://doi.org/10.18635/2071-2219-2021-3-46-51.
Методика оптимизации системы автоматического регулирования методом направленного поиска
А. А. Железняк,
Государственный морской университет им. адмирала Ф. Ф. Ушакова,
г. Новороссийск, кандидат технических наук, доцент
А. В. Игнатенко,
Государственный морской университет им. адмирала Ф. Ф. Ушакова,
г. Новороссийск, начальник судомеханического факультета
И. Н. Байназаров,
Камчатский государственный технический университет,
г. Петропавловск-Камчатский, кандидат исторических наук
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-29-33
Ключевые слова: система автоматического регулирования, оптимизация, анализ, моделирование.
Целью работы является применение методики оптимизации системы автоматического регулирова ния методом направленного поиска. Для проведения исследований использовалась программная среда MATLAB. Для исследования систем применялись методы ЛАЧХ и ЛФЧХ в сочетании с теорией случайных процессов. Зная мощность шума, легко определить его среднеквадратическое отклонение. Среднеквадратическое отклонение управляемой величины системы автоматического регулирования является среднеквадратической ошибкой регулирования, знание которой необходимо для характеристики точности работы САР. Рассмотренный метод можно автоматизировать, используя инструменты оптимизации.
- Штейнберг Ш. Е., Сережин Л. П., Залуцкий И. Е., Варламов И. Г. Проблемы создания и эксплуатации эффективных систем регулирования / / Промышленные АСУ и контроллеры. – 2004. – № – 7. – С. 1–7.
- Жиленков А. А., Титов И. Л., Черный С. Г. Моделирование процесса повышения надежности автоматических систем управления в автономных системах объектов морского транспорта / / Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2015. – № 4. – С. 198–207.
- Zhilenkov, A., Chernyi, S. (2015). Investigation performance of marine equipment with specialized information technology. Procedia Engineering, 100, 1247–1252.
- Жиленков А. А., Черный С. Г. Повышение эффективности систем автоматического управления автономными буровыми установками за счет разработки методов обеспечения их совместимости и интеграции / / Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2015. – № 4. – С. 9–18.
- Железняк А. А. Подавление низкочастотных помех судовых электроэнергетических систем / / Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2021. – № 1. – С. 13–18.
- Bogomolov, A. V., Zinkin, V. N., Alekhin, M. D., Sviridyuk, G. A., Keller, A. V. (2018). Information-logical modeling of information collection and processing at the evaluation of the functional reliability of the aviation ergate control system operator. Proc. of the 3rd International Conference Ergo-2018. Human Factors in Complex Technical Systems and Environments, Saint-Petersburg, Russia, pp. 315–323.
- Zamyshlyaeva, A. A., Sviridyuk, G. A. (2015). The Linearized Benney–Luke mathematical model with additive white noise. Springer PROMS. https://doi.org/10.1007/978-3-319-12145-1_21.
- Isidori, A. (2010). Robust feedback design for nonlinear systems: A survey. Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 18, 693–714.
Анализ надежности топливоснабжения источников тепловой энергии на основе метода статистических испытаний
И. В. Постников,
Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН,
кандидат технических наук, старший научный сотрудник
Е. Е. Медникова,
Институт систем энергетики им. Л. А. Мелентьева СО РАН,
научный сотрудник
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-34-41
Ключевые слова: система топливоснабжения, источник тепловой энергии, надежность, метод Монте-Карло, имитационный алгоритм.
Исследуется актуальная проблема анализа надежности топливоснабжения источников тепловой энергии, функционирующих в составе теплоснабжающих систем. Предлагается методический подход для оценки возможных дефицитов топлива в системе топливоснабжения, основанный на применении метода статистических испытаний (метода Монте-Карло) с использованием статистических данных о поставках и потребностях в топливе. Разработан алгоритм оценки надежности функционирования системы топливоснабжения, позволяющий учитывать различные условия моделирования, в частности формирование текущих резервов топлива и взаимозаменяемость топлива между источниками тепла. Проведен ряд вычислительных экспериментов, представлены некоторые из полученных результатов.
- Nekrasov, A. S., Sinyak, Y. V., Voronina, S. A., Semikashev, V. V. (2011). State-of-the-art of Russia’s heat supply systems. Studies on Russian Economic Development, 22(1), 20–30. https://doi.org/10.1134/s1075700711010072.
- Axon, C. J., Darton, R. C. (2021). The causes of risk in fuel supply chains and their role in energy security. Journal of Cleaner Production, 324, 129254. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.129254.
- Olsson, O., Eriksson, A., Sjöström, J., Anerud, E. (2016). Keep that fire burning: Fuel supply risk management strategies of Swedish district heating plants and implications for energy security. Biomass and Bioenergy, 90, 70–77. https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2016.03.015.
- Зоркальцев В. И., Иванова Е. Н. Интенсивность и синхронность колебаний потребности в топливе на отопление по экономическим районам страны / / Известия АН СССР: энергетика и транспорт. – 1990. – № 6 – С. 14–22.
- Shiel, P., West, R. (2016). Effects of building energy optimisation on the predictive accuracy of external temperature in forecasting models. Journal of Building Engineering, 7, 281–291. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2016.07.001.
- Rocco S. C. M. (2003). A rule induction approach to improve Monte Carlo system reliability assessment. Reliability Engineering & System Safety, 82(1), 85–92. https://doi.org/10.1016/s0951-8320(03)00137-6.
- Naess, A., Leira, B. J., Batsevych, O. (2009). System reliability analysis by enhanced Monte Carlo simulation. Structural Safety, 31(5), 349–355. https://doi.org/10.1016/j.strusafe.2009.02.004.
- Krupenev, D., Boyarkin, D., Iakubovskii, D. (2020). Improvement in the computational efficiency of a technique for assessing the reliability of electric power systems based on the Monte Carlo method. Reliability Engineering & System Safety, 204, 107171. https://doi.org/10.1016/j.ress.2020.107171.
- Зоркальцев В. И., Колобов Ю. И. Имитационная модель для изучения надежности топливоснабжения теплогенерирующих установок / / Труды Коми филиала Академии наук СССР. – 1984. – С. 33–39.
- Сухарев М. Г., Бабаев С. Г., Бейлин А. М., и др. Надежность газо- и нефтеснабжающих систем. – Кн. 1. – М.: Недра, 1994. – 414 с.
- Rimkevicius, S., Kaliatka, A., Valincius, M., Dundulis, G., Janulionis, R., Grybenas, A., Zutautaite, I. (2012). Development of approach for reliability assessment of pipeline network systems. Applied Energy, 94, 22–33. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.01.015.
- Amirat, A., Mohamed-Chateauneuf, A., Chaoui, K. (2006). Reliability assessment of underground pipelines under the combined effect of active corrosion and residual stress. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 83(2), 107–117. https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2005.11.004.
- Adefarati, T., Bansal, R. C. (2017). Reliability assessment of distribution system with the integration of renewable distributed generation. Applied Energy, 185, 158–171. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.10.087.
- Barlow, R., Proschan, F. (1965). Mathematical Theory of Reliability. New York, John Wiley and Sons.
Проблема избыточности информации в информационно-измерительных системах
А. С. Бордюг,
Керченский государственный морской технологический университет,
кандидат технических наук, доцент
DOI 10.18635/2071-2219-2022-3-42-45
Ключевые слова: информационно-измерительная система, информация, информационная избыточность.
На стадии проектирования важно знать количественные показатели, позволяющие оценить повышение достоверности измерений с ростом информационной избыточности. Проведен количественный анализ влияния информационной избыточности разного характера (прямого и косвенного резервирования) на достоверность измерения переменной состояния. Показано, что на повышение достоверности измерений взаимосвязанных параметров существенно влияют обе составляющие информационной избыточности – прямое и косвенное резервирование.
- Анищенко В. А., Казанская Т. Н. Общая структура контроля достоверности измерений взаимосвязанных параметров энергетических объектов / / Энергетика. – 1989. – № 9. – С. 33–37.
- Бордюг А. С. Применение циклического тестирования аппаратного обеспечения морских систем управления / / Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2020. – Т. 16. – № 3. – С. 77–82.
- Никитенко Я. А., Железняк А. А. Методы повышения достоверности контроля диагностических характеристик оборудования / / Актуальные аспекты и приоритетные направления развития транспортной отрасли. Материалы молодежного научного форума студентов и аспирантов транспортных вузов с международным участием. – Москва, 2019. – С. 210–214.
- Шатровский Д. А. Перспективные энергетические установки большой мощности для морских судов / / Судостроение. – 2015. – № 5. – С. 33–35.
- Bouman, E. A., Lindstad, E., Rialland, A. I., Strømman, A. H. (2017). State-of-the-art technologies, measures, and potential for reducing GHG emissions from shipping – A review. Transportation Research Part D: Transport and Environment, 52, 408–421. https://doi.org/10.1016/j.trd.2017.03.022.