Машинобудування

ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ НАСОСНИХ УСТАНОВОК ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ

Y. Кramarenko — 2024-05-16

У статті намічені шляхи вирішення важливої та актуальної науково-технічної проблеми
створення енергозберігаючих САУ технологічними об'єктами. Сформульовано вихідні наукові
принципи, викладено загальну процедуру створення та реалізації енергозберігаючих САУ нагнітачів при частотно-дросельному управлінні. Наведені аналітичні залежності, які встановлюють залежності між основними параметрами насосної установки – тиском та об'ємною подачею та параметрами керуючого впливу – частотою обертання насоса та положенням регулюючої засувки та, таким чином, являють собою модель управління. Показано вирази, що визначають значення напорів, споживаної потужності та ККД у робочих точках. Отримано функцію залежності подачі в робочій точці насоса від двох регульованих параметрів – частоти
обертання робочого колеса та положення регулюючої засувки. Показано, що на низьких частотах обертання насоса його напірна характеристика круто падає, однак при зміні подачі в межах
(0,7-1,1) Qном, частотне регулювання забезпечує необхідний напір в умовах відкритої засувки.
При створенні адекватних математичних моделей і виборі доцільного методу оптимізації, розглянутий підхід управління мінімуму енергетичних втрат може бути використаний при синтезі
систем управління практично будь-якого енергетичного обладнання електростанцій. Показано,
що наявність інших способів регулювання нагнітачів не обмежує можливості використання
цього методу, але потребує уточнення математичних моделей та аналізу енергетичних характеристик. Запропонована система управління адаптивна, що дозволяє більш точно підтримувати необхідні характеристики технологічного процесу, знижуючи тим самим втрати енергії у
нагнітачах, а й у основному енергетичному обладнанні ТЕС і АЕС.

ПІДВИЩЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ТРАНСПОРТУВАННЯ ГАЗУ ШЛЯХОМ ОПТИМІЗАЦІЇ РЕЖИМІВ РОБОТИ ЕЛЕКТРОПРИВОДІВ

V. Kniazieva — 2024-05-16

Визначено, що оптимальним режимом роботи магістральних газопроводів є
максимальне використання їх пропускної спроможності (перекачування газу) при
мінімальних витратах енергії на стиснення, охолодження і транспортування та визначається
роботою компресорних станцій і характеризується нерівномірністю подачі та споживання
газу. Перспективним напрямком удосконалення режимів роботи газопроводів є
підтримування максимального розрахункового тиску газу в трубопроводі, знижування
температури газу, що перекачується, шляхом його охолодження, а також використання
газопроводів більшого діаметру з очищенням внутрішньої порожнини трубопроводу.
Розглянуто розроблені принципи енергоефективного транспортування природного газу
магістральними газопроводами на основі нормативно-технічних документів. Запропоновано
спосіб магістрального транспорту газу, що забезпечує найвищу енергоефективність за будьяких режимів роботи магістральних газопроводів. Це досягається тим, що температуру і тиск
компримованого газу на виході на початку кожної лінійної ділянки вимірюють і автоматично
регулюють за умови підтримання їх на оптимальному рівні згідно із завданням і значеннями
зовнішніх збурень, що діють на параметри потоку газу в газопроводах. Наведено схему та
сучасні технічні засоби частотно-регульованих електроприводів та алгоритми керування
технологічними агрегатами компресорних станцій магістрального транспортування газу.
Використання запропонованого способу магістрального транспорту газу забезпечує
автоматичну стабілізацію тиску й температури газу на виході, і тим самим практично
повністю усуває неприпустимі деформації та напружені стани трубопроводу й можливі
руйнування його протикорозійної ізоляції, унаслідок чого підвищується експлуатаційна
надійність, а також оптимізуються інтегральні енерговитрати на привод компресорів та
вентиляторів.

ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ТЕХНОЛОГІЇ СКЛАДАННЯ ШЛЯХОМ ВИЗНАЧЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ЗАМИКАЮЧОЇ ЛАНКИ В УМОВАХ ТЕРМОВПЛИВУ

Hrinchenko Hrinchenko — 2024-05-16

В статті запропоновано методику дослідження з визначення величини замикальної
ланки під час розрахунку складальних розмірних ланцюгів з урахуванням впливу
температурних зазорів. Представлений аналіз технологічної підготовки виробництва виявив
необхідність включення розрахунку розмірних ланцюгів, як одного з елементів розмірного
аналізу, що визначається сукупністю розрахунково-аналітичних процедур, які здійснюються
під час розроблення та аналізу конструкцій і технологічних процесів. В свою чергу,
ефективність розрахунку розмірних ланцюгів з використанням імовірнісного методу
значною мірою залежить від того, якою мірою враховано вплив випадкових чинників на
значення величин складових ланок і замикаючої ланки. Дослідження підтвердили, що
розрахунок номінального значення замикальної ланки не відповідає вимогам, які були
поставлені, якщо порівнювати його з результатами, отриманими під час розрахунку без
урахування впливу температурних зазорів. Проте, практичне складання ротора живильного
насоса типу СВПТ-340-1000 ЛМЗ з урахуванням впливу температурних зазорів може
спричинити покращення точності складання в осьовому напрямку на рівень від 5% до 13% і
зменшення зазору між торцями колеса ротора і розвантажувального диска на величину від
6% до 10% без необхідності використання додаткового технологічного обладнання.

АНАЛІЗ НОРМАТИВНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ БЕЗПЕЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ ТА ПРОДОВЖЕННЯ РЕСУРСУ АЕС

O. Ovcharov — 2024-05-16

У статті розглянуто аспекти нормативного та науково-технічного забезпечення
експлуатаційної безпеки атомних електростанцій в Україні. Проведено критичний аналіз
наукової літератури та нормативних документів, який охоплює існуючі підходи до
вирішення питань, пов'язаних з оцінкою ресурсу енергообладнання та прийняттям рішень
щодо продовження термінів експлуатації. Під час вивчення наукової літератури
проаналізовано розрахункові методи визначення ресурсу, з особливим акцентом на сучасні
наукові праці, що стосуються переоцінки ресурсу та контролю технічного стану атомних
електростанцій за різними параметрами. Стаття містить критичну оцінку національних
нормативних документів, які використовуються для забезпечення безпечної експлуатації
атомних станцій в цілому та їх окремих елементів. На основі проведеного аналізу виявлено
коло проблемних завдань, які залишаються невирішеними до теперішнього моменту,
особливо щодо наукового обґрунтування, ґрунтованого на вимогах нормативів для об'єктів із
підвищеною небезпекою, та термінів експлуатації енергообладнання.

ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИМ ОБЛАДНАННЯМ ШЛЯХОМ УДОСКОНАЛЕННЯ МАТЕМАТИЧНОГО МОДЕЛЮВАННЯ

S. Prydvorov — 2024-05-16

У статті наведено принципи математичного моделювання типовою складною
системою управління з розподіленими параметрами, а саме автоматизований технологічний
комплекс: теплова електростанція-енергоблок-агрегат (парогенератор, турбогенератор та ін).
При моделюванні системи організації управління таким комплексом використовувалось
спрощене поняття узагальненого об'єкта управління, що характеризується лише невеликою
кількістю загальних головних ознак – блокового компонування та однотипністю основного
енергообладнання. Визначено, що компроміс між простотою та повнотою математичного
опису складних систем досягається багаторівневим ієрархічним уявленням. Аналіз показав,
що завдання моделювання розподілених систем може бути виконане у двох постановках:
ставиться завдання відображення розподіленої системи та завдання відтворення стану
системи, що моделюється, лише в окремих точках технологічного простору. Встановлені
фактори, які впливають на обмеження при математичному моделюванні складних систем. Це
складність методів, особливість специфіки об’єкта моделювання та потреба у великих
інформаційних ресурсах. Показано, що формалізація самих законів оптимального управління
у вигляді відповідних алгоритмів, що являють собою математичне рішення задачі
управління, є в даний час однією з найскладніших і до кінця невирішених проблем через їх
велику розмірність та відсутність універсальних математичних методів рішення. Для
складних завдань раціонального управління ефективним прийомом її вирішенні є
декомпозиція основного завдання, тобто розбиття на ряд простіших складових. При
декомпозиції широко використовують евристичні методи, які базуються на результатах
досвіду та інтуїції без повного доказу вибору запропонованих дій.
Ключові слова: показники якості, електростанція, енерго

ОПТИМІЗАЦІЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ОБ’ЄКТІВ КЕРУВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ

G. Kaniuk — 2024-05-16

Метою роботи є визначення узагальненого критерію оптимальності показників якості
технологічних процесів в енергетиці для використання його в автоматизованих системах
керування та підвищення рівня енергоефективності. Завдання статичної та динамічної
оптимізації є складними (багатофакторними) та багатоцільовими. Їх рішення здійснюється
спільно з урахуванням всього різноманіття факторів і обмежень, що впливають на
досягнення оптимуму функції мети. У роботі розглянуто характерний приклад задачі
оптимізації (коли функція мети максимізується), а саме завдання управління процесом
горіння в топці котла за коефіцієнтом корисної дії, а коли мінімізується – за сумою теплових
втрат. Показана постановка задачі динамічної оптимізації значень управляючих та вихідних
впливів у функції часу, що забезпечують досягнення заданих критеріїв управління для
технологічних процесів у перехідних режимах. Показано, що критерієм оптимальності може
бути мінімум втрат енергії в обладнанні. Визначено основні завдання, вирішення яких
дозволить підвищити показники якості роботи обладнання та обмеження, що надають
суттєвий вплив на вибір методу оптимізації та формування функції мети. Як приклад
складена функція енергетичних втрат у нагнітачах, що враховує параметри мережі та власні
характеристики нагнітачів. Показано методику визначення функції мінімуму втрат енергії в
нагнітачах та алгоритм знаходження втрат енергії за даними, отриманими шляхом
апроксимації енергетичних характеристик. Критерій оптимальності як мінімум втрат енергії
може бути використаний для будь-якого обладнання енергетики (котел, турбіна, парогазова
установка і т.д.) і дозволить забезпечити високі показники якості роботи обладнання.

КВАЛІМЕТРИЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ ІНДИКАТОРІВ СТАЛОГО РОЗВИТКУ: ЦІЛЬ 8. ГІДНА ПРАЦЯ ТА ЕКОНОМІЧНЕ ЗРОСТАННЯ

H. Hrinchenko — 2024-05-16

В статті розглянуто завдання та показники сталого розвитку на прикладі Цілі 8 "Гідна
праця та економічне зростання" як на міжнародному, так і національному рівні, та виявлено
кілька незворотних питань, які виникають при оцінюванні прогресу досягнення сталого
розвитку. У період пандемії COVID-19 помітний зниження показників на обох рівнях -
міжнародному та національному, що ускладнює об'єктивну оцінку досягнення цілей сталого
розвитку. Зокрема на національному рівні, існує падіння показників, частково зумовлене
російською агресією, що додатково ускладнює завдання оцінювання прогресу. Ці специфічні
особливості національної економіки вимагають перегляду набору показників сталого
розвитку на національному рівні. Пропонується розглянути включення показників,
пов'язаних з рівнем міграції, для більш точного врахування ситуації. Важливою системною
проблемою в оцінюванні прогресу сталого розвитку є різноманітність показників, їхня
відмінність на глобальному та національному рівнях, а також різний характер. Наприклад,
деякі показники на міжнародному рівні можуть бути позитивними (такі як рівень зайнятості
населення, освіченість населення), або негативними (наприклад, рівень безробіття, рівень
неформальної зайнятості). Для оцінювання показників сталого розвитку було запропоновано
використовувати кваліметричний метод, що вже успішно використовується для оцінки якості
продукції. Цей метод дозволяє здійснити комплексну оцінку прогресу сталого розвитку,
враховуючи різноманітність показників.

ЗАСТОСУВАННЯМ ЧУТТЄВОЇ СТАТИСТИЧНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ ЯКОСТІ В МАШИНОБУДУВАННІ

R. Trishch — 2024-05-16

В статті розглянуто підходи до оцінювання моделі точності виготовлення деталей з
позиції адекватності. Для перевірки адекватності моделі пропонується використовувати
чуттєву характеристику. На масових експериментах перевірено гіпотезу про відповідність
законів розподілу певним видам механічної обробки. Проаналізовано та виокремлено
основні проблеми при виробництві деталей, а саме чинники, що впливають на якість
процесів. Так, врахування всіх чинників є складною задачею, що вирішується за допомогою
застосування на практиці параметрів розсіювання дійсних розмірів, які вивчають за
допомогою законів розподілу. Визначення розсіювання дійсних розмірів у виробничих
процесах використовує закони розподілу для аналізу та прогнозування відхилень. Це
допомагає удосконалити точність обробки та забезпечити високу якість виготовлених
деталей. В статті запропоновано використання чутливої "λ-характеристики" для оцінки
адекватності моделі точності виготовлення у зв’язку з тим, що традиційні критерії згоди не
завжди гарантують достатню адекватність. Використання "λ-характеристики" дозволяє
отримати більш точний опис закону розподілу. Запропонована методика використання "λхарактеристики" виявляється перспективною для застосування в промисловості, враховуючи
деталізовану інформацію, яку надає "λ-характеристика".

ДОСЛІДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СОНЯЧНОГО ЕЛЕМЕНТА ПРИ ПОШКОДЖЕННІ ПОВЕРХНІ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОГО МОДУЛЯ

V. Melnikov — 2024-05-16

У статті проведено дослідження чинників і причин, що спричиняють пошкодження
поверхні фотоелектричного модуля та їх вплив на характеристики сонячних елементів.
Проаналізовані різні види пошкоджень поверхні фотоелектричного модуля та причини їх
виникнення. Серед пошкоджень фотоелектричних модулів найбільш поширені: сліди від
пропалу на лицевій та задній панелі, зміна кольору герметика, розшарування
мультикристалічного модуля, електрохімічна корозія тонкоплівкового модуля, прогар
етиленвінілацетної плівки в різних частинах комірки, розшарування заднього листа та
розбиття тонкоплівкового скла фотоелектричного модуля. Відзначено, що при тривалій
експлуатації фотоелектричних модулів відбувається значне зниження їх продуктивності,
через погіршення основних параметрів: коефіцієнта корисної дії та вихідної потужності.
Виявлено, що пошкодження поверхні фотоелектричного модуля виникають в наслідок
екстремальних погодних умов: граду, вітру, температури; виробничого браку; неправильної
експлуатації; зношування та деградації сонячних елементів протягом часу. Проведено аналіз
видів деградації фотоелектричного модуля та її наслідки. Показано, що деградація виникає
внаслідок хімічних реакцій між активними металами у складі фотоелектричного модуля,
екстремальних погодних умов: різких перепадів температур, вологості, постійного змерзання
або відтавання. Виявлено, що деградація призводить до зменшення провідності струму
фотоелектричного модуля, появи паразитного опору фотомодуля, виникнення тріщин,
мікропор та неоднорідностей на поверхні фотоелектричного модуля. Запропоновані заходи,
які попереджають появу дефектів на усіх стадіях виробництва, монтажу та доставки
фотоелектричних модулів. До таких заходів відносяться: вибір фотоелектричних модулів для
спорудження сонячної станції, серед відомих виробників; здійснення ремонтних робіт на
фотоелектричних модулях у спеціалізованих фірмах; організація регулярного технічного
огляду фотоелектричних модулів; моніторинг параметрів фотоелектричних модулів в
процесі експлуатації; додержання головних правил експлуатації фотоелектричних модулів.