Енергетика: економіка, технології, екологія: науковий журнал, № 1
Постійне посилання зібрання
Переглянути
Нові надходження
Документ Відкритий доступ Визначення аварійних режимів електродвигунів засобами сучасних систем діагностування їх стану(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Закладний, О. О.Електродвигуни, як правило, розраховані на термін служби 15…20 років без капітального ремонту, за умови правильної їх експлуатації. Під правильною експлуатацією розуміється робота відповідно до номінальних параметрів, зазначених в паспортних даних електродвигуна. Однак на практиці має місце значне відхилення від номінальних режимів експлуатації. Це, передусім, низька якість напруги живлення й порушення правил технічної експлуатації: технологічні перевантаження, умови навколишнього середовища (підвищені вологість, температура), зниження опору ізоляції, порушення охолодження. Наслідком таких відхилень є аварійні режими роботи електродвигунів. У окремих підгалузях промисловості аварійність електродвигунів коливається від 20 до 50% на рік. Вихід з ладу електродвигуна призводить до важких аварій і значних матеріальних збитків через простої обладнання, затрати на усунення наслідків аварій і ремонт електродвигуна, що вийшов з ладу. Ремонт електричної машини потужністю 1 кВт обходиться в 550-700 грн. Щоб оцінити вартість ремонту потужнішої машини, треба помножити цю цифру на потужність двигуна. Крім цього, робота на аварійних режимах призводить до підвищеного енергоспоживання та збільшення спожитої реактивної потужності. Одним із перспективних видів захисту від аварійних режимів є застосування сучасних систем діагностування із функцією моніторингу за ознаками аварійних режимів. Тому актуальною задачею є усунення недоліків пристроїв захисту шляхом використання сучасних інтелектуальних систем діагностування їх стану. Завдання полягає у визначенні сукупності діагностичних ознак аварійних електричних режимів асинхронних електродвигунів для застосування цих ознак в системах функціонального діагностування енергетичного і технічного стану двигуна і збільшення достовірності встановлення характерних видів ушкоджень. У статті розглянуто сукупність ознак аварійних електричних режимів для різних видів ушкоджень асинхронних двигунів. Ці ознаки можуть бути використані в сучасних системах діагностування енергоефективності та технічного стану електромеханічних систем, які можуть також виконувати функцію захисту електродвигунів від аварійних режимів.Документ Відкритий доступ Про конструктивні особливості пристроїв для отримання льоду в бурульках та їх вплив на продуктивність(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Пуховий, І. І.; Постоленко, А. М.; Петречук, А. Л.Проведені дослідження утворення і зростання бурульок на дротяних насадках при розпиленні води ударом об тверду поверхню і форсункою за температур довкілля -3…-7 С. Досліди проведені на дротах діаметром 3 мм і 0,5 мм з відповідною відстанню між насадками 10 мм і 29 мм. Отримані залежності для обчислення маси утвореного льоду в залежності від часу. Вивчено зростання бурульок на насадках в горизонтальній площині в часі та подовж і вниз. Отримані значення швидкості зростання по радіусу біля 0,3 мм на градус і швидкості подовження – біля 1 мм за годину при температурі оточуючого повітря мінус 5 С. Максимальна довжина бурульок залежить від відстані між насадками. Ця відстань перекривається льодом через певний час і подача води на бурульки блокується. Досягнуто зростання льоду між паралельними насадками на дроті діаметром 3 мм. Розраховані потрібні відстані між насадками для різних температур повітря. При використанні «бурулькових» пристроїв у якості підігрівачів повітря до розрахованих відстаней між насадками слід додати проміжок для проходу повітря через яруси бурульок. Визначена середня теплова потужність установки з горизонтальними дротяними насадками, яка може бути використана для підігрівання повітря теплотою кристалізації води. З часом середня теплова потужність зростає, що пов’язано зі збільшенням поверхні теплообміну і збільшенням частки льоду, що утворюється з води, яка потрапила на поверхню насадки. Для перших 30 хв. роботи усереднене значення частки льоду, що утворився становить 8%. Через 7 год. роботи до 28% води, що потрапляє на насадки, перетворюється в лід. На 1 м2 площі насадок можна отримати від 1 до 4 кВт середньої теплової потужності при температурах повітря -5…-10 С. Зазначений підігрівач повітря не потребує значних капіталовкладень, споживає мінімальну кількість електроенергії, не потребує людської праці для видалення готового продукту, може бути механізована та автоматизована. Для збільшення кількості насадок без зростання сусідніх рядів запропоновано насадки розміщувати в шаховому порядку.Документ Відкритий доступ Опис радіаційного модулю мультифізичного коду для аналізу деградації геометрії вигородки ВВЕР-1000(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Філонов, В. В.; Філонова, Ю. С.; Коваленко, О. В.; Кондратюк, В. А.На сьогоднішній день вкрай важливим є питання можливості продовження терміну експлуатації енергоблоків атомних станцій у понад проектний період, а також розробка нових підходів для розширення попередньо оцінених можливих років продовження ресурсу енергоблоків, в яких цей період майже вичерпано. Відповідно до проектної межі безпечної експлуатації енергоблоків з реакторами типу ВВЕР – обмежуючим фактором з точки зору зміни геометричного стану є контакт вигородки та периферійного палива. Попередній аналіз формозміни внутрішньокорпусних пристроїв, який є обов'язковим при продовженні ресурсу, показав, що більш очікуваним є контакт вигородки та шахти, який передує контакту з ядерним паливом. Додатковим фактором є те, що із-за особливості конструкції вигородки виникають радіальні перетоки теплоносія із активної зони на периферію відбивача. Такий стан не передбачений проектом, тому у вітчизняній галузі виникають дискусії щодо подальшої безпечної експлуатації. Основною причиною зміни геометричного стану є сукупність впливу накопленої радіаційної дози, а також нерівномірність температурного поля. «Класичний» аналіз, який застосовується при продовжені терміну експлуатації складається з послідовних етапів, у кожному з яких виконується оцінка радіаційних умов, температурного поля та, нарешті, оцінка міцності. Такий підхід є прийнятним лише у випадку слабкого взаємозв’язку між фізиками (етапами) та при умові консервативної оцінки на кожному кроці. На сьогоднішній день такий підхід практично вичерпав себе, оскільки запас років «гарантованої безпечної експлуатації», які оцінені послідовним підходом – практично вичерпані. В даній роботі представлений опис модулю оцінки радіаційного навантаження, який є складовою мультифізичного коду для аналізу стану вигородки в умовах деградації її геометрії. Даний підхід є розробкою спеціалістами ТОВ «ІПП-Центр» та аспірантами і студентами університету.Документ Відкритий доступ Дослідження режимних характеристик конденсатора енергоблока АЕС(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Братковська, К. О.; Ліуш, Ю. Б.; Шрам, О. А.В роботі показано, що технічний стан конденсаційних пристроїв паротурбінних установок значною мірою визначає величину втрат електричної енергії, надійну і економічну роботу енергоблоків АЕС, а модернізація конденсаторів парових турбін дозволить забезпечити суттєвий приріст генерації електричної енергії при відносно невисоких капітальних вкладеннях порівняно з витратами на будівництво нових енергоблоків АЕС. Аналіз досконалості процесу теплопередачі в конденсаторі згідно принципів термоекономічної діагностики з метою виявлення причин аномальної роботи енергоперетворювальної системи показав, що основні причини зниження навантаження визначаються підвищенням температури охолоджуючої води і відхиленням тиску пари в конденсаторі від нормального значення, а серед діагностичних параметрів окрім величини присосів, повинна бути оцінка забруднень поверхні теплообміну, яка суттєво впливає на зниження виробітку електроенергії. Розглянуто основні моменти модернізації конденсатора енергоблоку № 3 Запорізької АЕС за принципом «блочно-модульної» конструкції розробки ПАТ «Турбоатом» та характеристики конденсатора К-38080, які забезпечує нова конструкція. Наведено методику теплового розрахунку конденсатора із застосуванням ітераційних методів, за якою враховано наявність присосів повітря в просторі конденсатора та появу забруднень поверхні теплообміну. Обчислено та проаналізовано приріст електричної потужності на затискачах генератора при зміні фактору парового навантаження та товщини забруднення. Визначено аналітичну залежність досліджуваних параметрів зниження приросту електричної потужності при модернізації конденсатора та зроблено інтерпретацію результатів. Робота підкреслює важливість обробки результатів діагностики та моніторингу технічного стану конденсаційних пристроїв паротурбінних установок та інформації про їх вплив на величину генерації електричної потужності.Документ Відкритий доступ Контактний термічний опір між оребренням та трубою-основою для композиційних поверхонь теплообміну(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Ліщишин, В. Ю.; Вознюк, М. М.; Воробйов, М. В.; Письменний, Є. М.; Руденко, О. І.Розроблена експериментальна установка для дослідження контактного термічного опору (КТО) композиційної теплообмінної труби яка виконана з плоскоовальної сталевої труби – основи та алюмінієвого оребрення, які приєднані до основи за допомогою контактного зварювання. Методом прямих вимірювань визначено величину КТО для композиційної теплообмінної труби, яка була порівняна із значеннями КТО для трьох видів біметалевих труб з накатаним алюмінієвим оребренням: з трубою-основою з вуглецевої Сталі 20, з трубою-основою з нержавіючої сталі 1Х18Н10 та з трубою-основою з латуні. Встановлено, що для композиційної теплообмінної труби середній термічний опір контактуючих поверхонь не залежить від густини підведеного теплового потоку та складає постійну величину Rk = 2,75 10–6 К м2/Вт, тобто для інженерних розрахунків практично дорівнює нулю і їм можна знехтувати. Для композиційної теплообмінної труби застосування технології контактного зварювання унеможливлює погіршення термічного контакту між моноребром і трубою внаслідок температурних коливань у процесі експлуатації теплообмінних апаратів. Отримані результати показують, що композиційна поверхня з привареним алюмінієвим моноребром має на два порядки менший КТО порівняно з теплообмінними поверхнями з широко розповсюджених біметалевих труб всіх відомих типів. Це забезпечує максимальний коефіцієнт теплопередачі.Документ Відкритий доступ Вплив системи Smart Grid на національну енергетичну мережу(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Лободзинський, В. Ю.; Бурик, М. П.; Петрученко, О. В.; Ілліна, О. О.Інфраструктура національних мереж багатьох країн дуже стара і включає класичні технології виробництва, передачі та розподілу електроенергії. Крім того, керованість і контрольованість цих систем також не є задовільними. З іншого боку, технології розумних мереж Smart Grid включають складні інструменти для моніторингу та контролю енергетичної системи в обох напрямках від електростанцій до кінцевих користувачів або навпаки. Щоб можна було заздалегідь виявити вразливості та вжити необхідних заходів. Крім того, система інтелектуальних мереж пропонує моніторинг та керування електричною енергією від виробництва до кінцевого користувача, а також забезпечує розумний облік, інтеграцію відновлюваної енергії в мережу. Крім того, ефективне використання джерел енергії з мінімальними втратами та мінімальним незаконним використанням також обробляється в технології розумних мереж. У цій статті висвітлюється вплив технологій інтелектуальних мереж на національні електромережі та пропонується деякі застосовні пропозиції з метою перетворення їх класичної системи електромереж на систему інтелектуальних мереж Smart Grid.Документ Відкритий доступ Адаптивні моделі прогнозування електричного навантаження виробничих споживачів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Калінчик, В. П.; Мейта, О. В.; Калінчик, В. В.; Чуняк, Ю. М.В статті досліджуються моделі та методи прогнозування електричного навантаження Показано, що на даний час відомі наступні методи управління електроспоживанням: по миттєвій нормі; по ідеальній нормі; управління по прогнозній величині; управління з використанням усередненої потужності на рухомому інтервалі часу (метод «рухомого вікна»). Показано, що кращою представляється орієнтація на ті методи, які засновані на дослідженні прогнозних оцінок, що складають вихідну інформацію для прийняття рішень з управління. Основною вимогою, що пред'являються до систем реального часу є: достатньо висока точність оперативного прогнозування та простота алгоритмів, що забезпечує мінімальний час рішення; робота в умовах невизначеної і недостатньої інформації, забезпечення стійкості управління. Проведено аналіз робіт, присвячених питанням прогнозування процесів систем управління електроспоживанням промислових підприємств. Показано, що автоматизовані системи управління пред'являють специфічні вимоги до математичних методів прогнозу через малу вивченості природи прогнозованого параметра, малого обсягу звітної статистики та недостатньої достовірності вихідної інформації і найбільш точно відповідає таким вимогам, адаптивний підхід до конструювання методів. Адаптивний підхід дозволяє вирішувати проблему адекватності методу об'єкту прогнозування і з точки зору простоти реалізації і часу розрахунків на перше місце слід поставити адаптивні методи прогнозування і, в першу чергу, метод експоненціального згладжування. Експоненціальне згладжування, розглянуте у даній роботі в якості прогнозної моделі, дозволяє виявити неадекватність моделі реальному процесу і наблизити оцінку детермінованої основи процесу до дійсної, тобто зменшити помилку прогнозу. Однак для цього необхідний час, який збільшується із зростанням зміни коефіцієнтів моделі. У зв'язку з цим виникає завдання регулювання швидкості реакції прогнозованої моделі на зміну її коефіцієнтів. Розглянуто і проаналізовано ряд методів автоматичного регулювання параметра згладжування: еволюційний метод адаптації, методи з використанням слідкуючого сигналу, методи адаптації параметра шляхом, оптимізація з використанням градієнтного згладжування. Показано, що метод адаптації використанням слідкуючого сигналу простий і особливо цінний для моделювання рядів з короткою історією. З причини своєї простоти, цей метод особливо зручний там, де прогнози робляться за допомогою засобів обчислювальної техніки. Дослідження даної моделі прогнозування на статистичних даних, отриманих на різних підприємствах показали, що модель адаптується до реальних даних вже на 4-6 кроці прогнозування і далі помилка прогнозу не перевищує 2%. Аналіз адаптивних моделей прогнозування на основі методу експоненціального згладжування показав їх високу ефективність і хорошу пристосованість до змін процесу електроспоживання. Найбільшу складність при прогнозуванні представляють випадки стрибкоподібних змін у розвитку процесу. Стрибкоподібні зміни процесу можуть призвести до порушення існуючих раніше якісних співвідношень параметрів прогнозованої системи. При наявності стрибка дуже важливо оцінити чи викликано дане відхилення перешкодою чи воно сталося внаслідок зміни прогнозованого процесу. Якщо зміни викликані перешкодою, то необхідно її відфільтрувати. Якщо ж відхилення викликані зміною моделі, то поточні дані про процес представляють найбільшу цінність. З точки зору швидкого відпрацювання стрибкоподібної зміни досить ефективною є модель експоненціального згладжування з високим значенням параметра згладжування. Однак ця модель сильно схильна до впливу перешкод. Для усунення зазначеної обставини запропонована модифікована процедура корекції параметрів моделі прогнозування. Процедура основана на введенні логічного оператора, який заснований на аналізі суперечливості прогнозів і накладає додаткові обмеження на зміну параметра згладжування і на величини вихідної статистики. Проведені експериментальні дослідження розглянутих моделей.Документ Відкритий доступ Методи оцінювання доцільності впровадження заходів з підвищення енергетичної ефективності будівель комунальної сфери(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Дерев`янко, Д. Г.; Зайченко, С. В.; Беспала, Н. Г.Роботу присвячено аналізу особливостей визначення доцільності впровадження заходів з підвищення енергетичної ефективності будівель комунальної сфери за допомогою економічних та технічних показників. Розглянуті динамічні методи оцінки доцільності впровадження заходів з підвищення енергетичної ефективності у будівлях комунальної сфери дають змогу більш точно оцінити фінансові показники за час життєвого циклу будівлі. Визначено, що на розрахункові моделі впливають внутрішні та зовнішні фактори та складність точного визначення майбутніх грошових надходжень від кожного окремого заходу. Запропоновано алгоритм оцінювання доцільності впровадження заходів з підвищення енергетичної ефективності у будівлях комунальної сфери. Даний алгоритм дає змогу комплексно оцінити технічні та економічні показники при аналізі окремих заходів. Даний алгоритм ґрунтується на застосуванні графічних моделей комплексного представлення технічних та економічних показників. Його використання сприяє прийняттю рішення щодо впровадження саме таких заходів з підвищення енергетичної ефективності, які дозволять не лише зекономити кошти, окупити інвестиції, але й підвищити рівень комфорту перебування в будівлях та досягти рівня мінімальних вимог чинних нормативно-правових актів.Документ Відкритий доступ Оцінювання енергетичних показників для нових житлових будівель в Україні з урахуванням соціальних аспектів(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Дешко, В. І.; Шовкалюк, Марина Михайлівна; Кузьмина, Ю. С.Однією з найгостріших проблем житлово-комунального господарства є неефективне використання енергетичних ресурсів. Це пов’язано із незадовільним станом огороджувальних конструкцій будівель, що не відповідають діючим стандартам, а також застарілими внутрішніми інженерними мережами. Одним із напрямків реформування будівельного сектору є впровадження нових вимог з енергоефективності у нормативну базу, а також введення обов’язкової енергетичної сертифікації будівель із визначенням класу енергоефективності. Разом з тим має місце підвищення рівня якості житла та комфорту. Метою дослідження є аналіз питомого енергоспоживання нових житлових будівель (починаючи з 2019 року) та порівняльна оцінка енергоспоживання у перерахунку на 1 особу для різних міст України та інших країн. Дослідження проводилося на основі даних енергетичних сертифікатів будівель у Єдиній державній системі у сфері будівництва, а також статистичних даних. Енергосертифікат містить клас енергетичної ефективності, визначений з урахуванням європейських підходів до розрахунків енергоспоживання на різні потреби будівель. Також увага присвячена соціальним аспектам, зокрема, наведено результати оцінювання здатності населення України сплачувати комунальні послуги та рівня якості житлових умов домогосподарств.Документ Відкритий доступ Methodological basis for a comprehensive assessment of the efficiency of energy production by energy-environmental indicators(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Varlamov, G.; Romanova, K.; Zhang Weijie; Jiang Jianguo; Wu ZongyanThe solution to the problem of energy saving and improving environmental security can be provided only by a systematic approach, which should be based on the analysis of the efficiency and environmental friendliness of energy production. A methodology was developed and implemented to assess the qualitative state of operation of specific thermal power facilities by energy and environmental characteristics in real time, taking into account the set of energy, environmental, passport and normalized performance of its units, facilities and devices. The methodology in practice allows in a complex to determine simultaneously the level of energy efficiency and environmental safety with an assessment of compliance with the level of permissible values for concentrations of pollutants and hazardous substances of the working area and their hazard class. In this case, indicators and parameters of monitoring of various processes of each individual element and component of the energy production facility as a whole, which uses as a source of energy organic fuel, are used. According to this methodology of comprehensive energy-environmental assessment of operating conditions of energy facilities can be compared different in design, thermal, environmental and other scale characteristics of thermal energy cycles, facilities, installations, units and other thermal energy equipment and optimize the choice of energy source for heat and energy production under different schemes of layout of units within the cycles. Application of the methodology of assessment of energy-ecological efficiency of thermal energy processes allows to assess the energy-ecological feasibility of modernization or reconstruction of facilities in order to achieve the best performance of their operation in the heat and energy supply systems of various sectors of the country's economy. The use of the method is demonstrated by the example of calculating the coefficient of energy and environmental efficiency for energy boilers of different capacities.Документ Відкритий доступ Сучасні технології генерування та акумуляції водню. Аналітичний огляд теоретичного та практичного досвіду(КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2022) Бойченко, С. Ю.; Шкільнюк, І. О.; Целіщев, О. Б.; Матвіїв, І. В.; Тарасюк, О. В.; Яворскі, Артур; Вос, ПавелУ статті розглянуті питання конкурентоспроможності альтернативних палив і технологій у швидко зростаючому сегменті легкового автотранспорту та авіації, який в глобальному масштабі споживає більше 70% палива, що витрачається на пасажирські перевезення і близько 45% в цілому по транспорту. Поява нових технологій в персональному автотранспорті (електромобілі, водневі авто з паливним елементом, біопалива, природний газ і ін.) змушує по-новому поглянути на перспективи розвитку цього сегмента. На підставі такого підходу проведена оцінка способів виробництва водню. Порівняно виробництво водню паровою конверсією метану, електролізом води та біохімічним виробництвом. Водень - не джерело енергії, це засіб перетворення інших джерел енергії в хімічну енергію в формі накопичувального чистого водню, яку можна використовувати згодом при його окисненні. По суті, резервуар або інший накопичувач водню в технічному сенсі подібний до акумуляторної батареї або бензобаку, і тому порівнювати треба не тільки коефіцієнт корисної дії, а й інші параметри. Водень потрібно виробити і перетворити для отримання кінцевої енергії, і те й інше вимагає енергії. Переваги водню як універсального енергоносія визначається екологічною чистотою, гнучкістю і ефективністю процесів перетворення енергії з його участю. Технології різномасштабного виробництва водню досить добре освоєні і мають практично необмежену сировинну базу. Важливість технологій отримання водню визначається високою теплотою згорання водню та можливостями зниження викиду парникових газів, оскільки продуктом згорання є звичайна вода. У статті наведений порівняльний аналіз способів зберігання водню в рідкому та газоподібному станах, вуглецевих структурах і гідридах металів