ro en

Электронный журнал 4(64)2024

"ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64)"

СОДЕРЖАНИЕ

1	Оценка технического состояния силовых трансформаторов с использованием методов объяснимого искусственного интеллекта Авторы: Хальясмаа А.И., Матренин П.В., Ерошенко С.А. Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Российская Федерация
	Аннотация: Функционирование глубоко интегрированных технологических систем в электроэнергетике зависит от качества их электроснабжения. Надежное электроснабжение требует минимизации аварий на электри-ческих станциях и подстанциях. Снижение аварийности возможно при переходе к техническому обслу-живанию и ремонту высоковольтного оборудования по его фактическому техническому состоянию. Методы машинного обучения позволяют выполнять оценку фактического технического состояния различных видов оборудования на основе агрегированного анализа множества параметров, в отличие от методов, основанных на сопоставлении параметров с граничными значениями без учета их взаимовлияния. Поэтому машинное обучение может быть эффективным инструментов для создания систем поддержки принятия решений при диагностике оборудования. В то же время непрозрачность таких моделей и от-сутствие интерпретируемости формируемых ими рекомендаций существенно затрудняют их отраслевое внедрение. Целью исследования является разработка метода повышения интерпретируемости моделей машинного обучения в задаче оценки технического состояния оборудования на примере силовых трансформаторов с помощью предложенного модифицированного метода аддитивного объяснения Шепли. Для достижения цели были построены ансамблевые модели деревьев решений на выборке, содержащей результаты отбора проб трансформаторного масла и применен метод аддитивного объяснения Шепли. Отличием работы является модификация аддитивного объяснения Шепли, направленная на повышение информативности визуализации интерпретаций результатов моделей машинного обучения. Наиболее существенными результатами являются обоснование применимости методов объяснимого искусственного интеллекта в задаче оценки технического состояния высоковольтного оборудования; кроме того, впервые в данной задаче применен такой метод построения ансамблей как быстрый градиентный бустинг (LightGBM), показавший высокую точность. Значимость полученных результатов заключается в том, что предложенный метод позволяет повысить обоснованность принимаемых решений при определении фактического технического состояния высоковольтного оборудования с использованием моделей машинного обучения.
	Ключевые слова: техническое состояние, диагностика, силовые трансформаторы, объяснимый искусственный интеллект, аддитивное объяснение Шепли. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.01
2	Применение метода Тагучи при проектировании накладных вихретоковых преобразователей для диагностики энергетического оборудования Авторы: Гальченко В.Я., Трембовецкая Р.В., Тичков В.В. Черкасский государственный технологический университет, Черкассы, Украина
	Аннотация: Цель статьи заключается в создании метода ослабления влияния на выходной сигнал ряда препятствующих измерениям накладными вихретоковыми преобразователями параметров без их физического устранения, обеспечения его стабильности, что достигается в результате компьютерного поиска конструктивных и режимных значений Тагучи-параметров преобразователей на этапе их проектирования. Для достижения поставленной цели выполнялись следующие задачи: создано программное обеспечение для расчета выходного сигнала накладных преобразователей, в основе которого заложена электродинамическая модель процесса измерений для объекта контроля в виде токопроводящей пластины бесконечных габаритных размеров и конечной толщины; с использованием метода Тагучи построен специальный план экспериментов с применением ортогональных массивов, выполнение которого позволяет определить влияние каждого параметра и их сложного нелинейного взаимодействия на выходной сигнал преобразователя; интеграцией метода Тагучи с компьютерным численным моделированием определены оптимальные контролируемые параметры преобразователя, сводящие к минимуму изменения сигнала, вызванные шумовыми факторами. Оценка оптимальных значений продуктивных параметров проектирования выполняется с учетом свойства «larger is better» для статистической характеристики в виде отношения сигнал/шум, введенной для этого. Важнейшими результатами исследований является создание метода обеспечения уже на этапе проектирования устойчивости выходных сигналов преобразователей и ослабление влияния на них одновременно всей совокупности шумовых параметров без их фактического устранения. Продемонстрирована эффективность предложенного метода на примере проектирования вихретокового толщиномера, что позволило компьютерным поиском совокупности его оптимальных конструктивных и режимных параметров максимизировать отношение сигнал/шум, тем самым уменьшив вариабельность сигнала и его зависимость от помех. Значимость полученных результатов заключается в создании теоретических и практических подходов к проектированию накладных вихретоковых преобразователей с новыми свойствами подавления мешающих факторов, которые обеспечивают наилучшие условия для надежной диагностики объектов энергетического оборудования.
	Ключевые слова: метод Тагучи, компьютерное моделирование, вихретоковый преобразователь, подавление шумов, план экспериментов, ортогональные массивы. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.02
3	Метод диагностики режимов работы индивидуальных тепловых пунктов, позволяющий выявлять предаварийные ситуации на ранней стадии Авторы: Дворцевой А.И., Боруш О.В., Хорева В.А., Яковина И.Н. Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: Применение методов машинного обучения для управления системами теплоснабжения – актуальная задача во всем мире. Целью работы является разработка методов интеллектуализации режимов работы индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) для повышения их эффективности и надежности. Для достижения этой цели были решены следующие задачи: создание и отладка методов диагностики режимов работы ИТП; применение метода кластерного анализа, в частности алгоритма K-средних, для выявления предаварийных ситуаций на ранней стадии; анализ взаимосвязи данных температур наружного воздуха и давлений прямой и обратной сетевой воды в режимах работы ИТП на примере Новосибирска. Наиболее важные результаты работы включают разделение измеренных параметров на пять кластеров, каждый из которых характеризует определённый режим работы ИТП. Это было подтверждено «Методом локтя», который определил оптимальное число кластеров, что позволило значительно улучшить прогнозирование аварийных режимов. Исследования показали, что резкое повышение температуры наружного воздуха приводит к увеличению давления прямой сетевой воды, что может вызвать ускоренный износ теплосетей, из-за особенностей регулирования систем автоматизации, учитывающих изменения погоды. Введение в исходные данные дополнительных параметров, например, срок службы тепловых сетей и погодные условия, может повысить точность прогнозов. Значимость полученных результатов заключается в возможности раннего обнаружения аварийных и предаварийных режимов работы ИТП, что позволяет предотвращать аварии и снижать затраты на ремонт и обслуживание. Оптимизация режимов работы ИТП на основе машинного обучения не только способствует снижению потерь энергии, но и обеспечивает более точное прогнозирование потребления тепла и его распределения. Таким образом, предложенный подход и метод могут быть полезны для дальнейшего улучшения и автоматизации систем теплоснабжения в различных регионах.
	Ключевые слова: тепловой пункт, кластерный анализ, интеллектуализация, теплоснабжение, тепловые сети, погодозависимое регулирование, аварийный режим. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.03
4	Построение рациональной системы регулирования технологических параметров одношнекового экструдера средствами частотно-регулируемого электропривода Авторы: Заблодский Н.1, Клендий П.2, Дудар О.3, Шворов С.1 1Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, Украина 2Отделенное подразделение «Бережанский агротехнический институт» Национального университета биоресурсов и природопользования Украины, Бережаны, Украина, 3Отделенное структурное подразделение «Бережанский профессиональный колледж Национального университета биоресурсов и природопользования Украины», Бережаны, Украина.
	Аннотация: Целью работы является построение рациональной системы регулирования технологических параметров экструдера одношнекового средствами частотно-регулируемого электропривода с ограниченным испо-льзованием датчиков. Поставленная цель достигается путём решения следующих задач: разработка способа управления технологическими параметрами экструдера с регулируемым электроприводом; ра-зработка структурной схемы модели для оценки скорости вращения ротора электродвигателя без испо-льзования датчиков скорости; разработка функциональной схемы векторного частотно-регулируемого электропривода с наблюдателем, построенным на основе уравнения напряжений, соответствующих ос-новному магнитному потоку; разработка имитационной модели системы регулируемого электропривода экструдера и проведение моделирования с использованием программного комплекса Matlab в среде Simulink. Наиболее значимыми результатами исследований являются: предложенный алгоритм контро-ля технологических параметров (динамическая вязкость и давление) путем расчетов электроэнергетиче-ских параметров регулируемого электропривода экструдера без использования датчиков скорости; фун-кциональная схема векторного частотно-регулируемого электропривода одношнекового экструдера с наблюдателем, построенным на основе баланса реактивной мощности, обеспечивает необходимые зна-чения технологических параметров экструдера. изменениях динамической вязкости и давления в мате-риале, обеспечивает гибкую регулировку без использования датчиков скорости и рациональное исполь-зование электроэнергии.
	Ключевые слова: векторное управление, экструзия, динамическая вязкость, энергоэффективность, имитационная модель. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.04
5	Использование яблочных выжимок для интенсификации производства биогаза при анаэробном сбраживании навоза крупного рогатого скота Авторы: 1Полищук В., 1Шворов С., 2Кучерук П., 1Заблодский Н., 1Гальчинськая Ю.,1Зубок Т., 1Пасичник Н., 1Валиев Т. 1Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, Украина 2Институт технической теплофизики Национальной академии наук Украины, Киев, Украина
	Аннотация: При переработке яблок образуется большое количество побочных продуктов, к которым относятся выжимки, вытерки, очистки, богатые питательными и биологически активными веществами, но из-за высокой влажности они не устойчивы при хранении и быстро портятся, поэтому возникает необходимость их утилизации с помощью биогазовых установок. Целью работы является повышение выхода метана на биогазовых установках за счет совместного метанового сбраживания навоза крупного рогатого скота с выжимками яблок. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: определялся выход биогаза из навоза крупного рогатого скота с добавлением к субстрату выжимок яблок и метановом сбраживании в психрофильном и мезофильном температурных режимах работы биогазовой установки. На основе полученных экспериментальных данных сбраживания при температуре 22±1°С и 36±1°С ферментера осуществлялось оценивание выхода биогаза и определялся рациональный температурный режим работы биогазовой установки. Исследования проводились на лабораторной биогазовой установке, состоящей из ферментера и газгольдера мокрого типа. В качестве ферментера использовано стеклянную емкость общим объемом 3 дм3. Выход биогаза фиксировался за поднятием цилиндра мокрого газгольдера с помощью закрепленной на нем шкалы, отградуированной в сантиметрах. Содержание метана в биогазе устанавливалось с помощью газоанализатора. Измерение объема вырабатываемого биогаза проводилось каждые сутки. Новизна выбранной темы заключаются в том, что определена максимальная скорость выхода метана при периодическом режиме загрузки ферментера, который для психрофильного температурного режима составляет 0.0033 м3/(кг СОВ∙сутки), а в мезофильном режиме – 0.012 м3/(кг СОВ∙сутки). Значимость результатов заключается в том, что на основании результатов динамики выхода метана при периодическом режиме загрузки ферментера можно спрогнозировать постоянный выход метана в промышленных биогазовых установках, работающих в квазинепрерывном режиме, который будет равен максимальному выходу метана при периодической загрузке ферментера.
	Ключевые слова: биогаз, метан, яблочные выжимки, навоз крупного рогатого скота, ферментер. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.05
6	Экспериментально-расчетные исследования прототипа топочного устройства энергетического парового котла с вертикальным прецессирующим вихрем Авторы: Бойко Е.А., Семенов И.И., Лебедев К.В., Куличкин А.П. ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» Красноярск, Российская Федерация
	Аннотация: Повышение эффективности использования органического топлива на тепловых электростанциях является актуальной задачей. Наиболее остро такая проблема возникает при эксплуатации пылеугольных энергетических котлов, использующие факельные технологии сжигания топлива. Целью настоящей работы является экспериментально-расчетное исследование и обоснование технологии низкотемпературного сжигания угля в топочной камере с вертикальным прецессирующим вихрем и создание прототипа топочной камеры для энергетического парового котла. Для достижения поставленной цели проведено исследование процесса двухстадийного сжигания угля, показавшее, что наиболее оптимальным техническим решением является, когда первая стадия сжигания угля осуществляется в предтопке с кипящим слоем, а дожигание продуктов неполного горения угля осуществляется с газовой подсветкой в камере догорания с вертикальным прецессирующим вихрем. Определена взаимосвязь основных конструктивных параметров топочной камеры с основными режимными характеристиками диффузионного вихря. Установлено, что наиболее оптимальным углом закрутки воздушных сопел для создания устойчивого вертикального прецессирующего вихря в прототипе топочной камеры энергетического котла является угол в 45°. При комбинированном сжигании угля и природного газа в топке с вертикальным прецессирующим вихрем наиболее рациональным соотношением доли угля, подаваемого в камеру с кипящим слоем и газа, подаваемого на подсветку, составляет 85% на 15%. Наиболее важными результатами являются: разработка и экспериментальное обоснование параметров топочной камеры с вертикальным прецессирующим вихрем; определение оптимальных режимов работы топки при сжигании угля и комбинированном сжигании угля и газа; создание прототипа топки для энергетического парового котла с естественной циркуляцией, работающего на Канско-Ачинском угле бородинского месторождения марки 2Б. Значимость полученных результатов состоит в возможности их использования при проектировании новых или модернизации существующих энергетических котлов с целью повышения эффективности, надежности и экологической безопасности работы.
	Ключевые слова: экспериментальная установка, аналитические исследования, уголь, природные газ, горение, прототип топки, вертикальный прецессирующий вихрь, энергетический котел. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.06
7	Инерционный магнитожидкостный датчик для измерения вибраций, смещений и импульса силы с линейным выходным сигналом Авторы: Косков М.А., Сомов С.А., Крыласова О.С., Иванов А.С. «Институт механики сплошных сред Уральского отделения Российской академии наук» - филиал Феде-рального государственного бюджетного учреждения науки Пермского федерального исследовательско-го центра Уральского отделения Российской академии наук, Пермь, Российская Федерация
	Аннотация: Целью работы является разработка одноосного инерционного магнитожидкостного регистрирующего прибора (датчика), пригодного к использованию либо в качестве акселерометра при низкочастотных вибрациях, либо баллистического прибора или сейсмодатчика при ударных нагрузках. Поставленная цель достигается за счёт решения следующих задач: разработка системы магнитного подвеса с линей-ным осевым градиентом напряжённости магнитного поля; расчёт силы вязкого трения магнитной жидко-сти, заполняющей коаксиальный слой между магнитным цилиндром и немагнитной стенкой корпуса; изготовление датчика и проведение его статических и динамических испытаний на вибростенде. Наибо-лее существенным результатом работы является экспериментальное подтверждение линейности элек-тромеханической системы датчика, соответствующей модельным представлениям о линейной диссипа-тивной колебательной системе с одной степенью свободы, что позволяет описывать работу датчика не-однородным линейным дифференциальным уравнением второго порядка. Значимость полученных ре-зультатов заключается в появлении дешёвых и технологически простых в изготовлении линейных инер-ционных магнитожидкостных датчиков, способных измерять ударные и низкочастотные механические нагрузки. Принцип работы датчика основан на регистрации движения инертной массы, отклоняющейся от положения равновесия под действием внешней силы, подлежащей измерению. Измерительная подси-стема датчика реализована в виде оптической схемы, что исключает её взаимодействие с телом и с си-стемой магнитного подвеса посредством магнитного поля (распространённый недостаток ранних кон-струкций). Датчик обладает цилиндрической симметрией. Инертная масса, состоящая из кольцевых по-стоянных магнитов, левитирует в коаксиальном слое магнитожидкостной смазки. Датчик, в зависимости от его параметров, может измерять или квазистатическую силу (акселерометр), или импульс силы (бал-листический датчик), или смещение по координате (сейсмодатчик), что востребовано в системах мони-торинга ответственных конструкций и зданий, а также в системах навигации аппаратов, функционирующих в условиях малых, медленно меняющихся ускорений (микрогравитация).
	Ключевые слова: магнитная жидкость, инерционный датчик, постоянный магнит, вязкое трение. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.07
8	Исследование работы паротурбинного энергоблока при сжигании природного газа в чистом кислороде с целью обеспечения декарбонизации за счет модернизации газового тракта (на примере парового котла ТГМ-94 (ЕП-500/140)) Авторы: 1Шапошников В.В., 2Бутузов В.А., 1Кочарян Е.В., 1Батько Д.Н., 1Шелест Н.А. 1Кубанский государственный технологический университет, Краснодар, Российская Федерация 2Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина, Краснодар, Российская Федерация
	Аннотация: Целью работы является обоснование возможности технической реализации сжигания природного газа в среде с повышенным содержанием кислорода, а в пределе – в чистом кислороде на паротурбинном энергоблоке. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: разработка математической модели паротурбинного энергоблока для работы при сжигании природного газа в чистом кислороде, численное исследование работы энергоблока при замещении воздуха кислородом от 0 до 100%, оценка эффективности работы оборудования в этих режимах. Наиболее важным результатом является подтверждение повышения эффективности работы паротурбинного энергоблока при переходе на сжигание природного газа в среде с повышенным содержанием кислорода. Значимость полученных результатов состоит в обеспечении эффективности улавливания CO2 из дымовых газов без полной реконструкции объекта. Объектом исследования выбрана Краснодарская ТЭЦ. В этом исследовании была доработана ранее верифицированная математическая модель энергоблока. Создание модели проводилось с использованием программного продукта Boiler Designer. Математическая модель была доработана путем обнуления присосов воздуха в газовый тракт котла, заменой регенеративного воздухоподогревателя на трубчатый и обвода воздухоподогревателя по дымовым газам при работе на смеси кислорода с воздухом. Максимальный прирост КПД котлоагрегата составляет 0.6% и находится он в диапазоне доли замещения воздуха кислородом от 40 до 60%. Снижение составляет 3.4 г ут. / кВт*ч по сравнению с работой энергоблока на чистом воздухе. Сам по себе переход на кислородное сжигание природного газа не приводит к снижению массового расхода выбрасываемого CO2. Однако, из-за существенного снижения количества азота в составе дымовых газов концентрация углекислого газа в них возрастает с 9.1 до 33.1% объемных и с 14.6 до 54.3% массовых.
	Ключевые слова: котлоагрегат, ТЭС, паротурбинная установка, кислородное сжигание, углекислый газ. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.08
9	Приростная эффективность выработки электроэнергии на тепловом потреблении на ТЭЦ и ее роль в снижении углеродных выбросов Авторы: Суворов Д.М., Татаринова Н.В. Вятский государственный университет, Киров, Российская Федерация
	Аннотация: Целью исследования является разработка и апробация методологического подхода к оценке приростной эффективности выработки электроэнергии на ТЭЦ в характерных режимах работы с учетом как энергетических, так и экологических показателей. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: обоснована методика расчета на базе математических моделей теплофикационных турбоустановок с использованием реальных энергетических характеристик ступеней и отсеков как интегрального, так и дифференциального показателей удельного расхода теплоты на единицу прироста выработки электроэнергии; выполнено комплексное обобщение данных расчетного исследования на модели турбины Т-50-12.8, произведена количественная оценка интегральной приростной эффективности выработки электроэнергии и выбросов парниковых газов при различных тепловых нагрузках, исходных расходах пара, расходах сетевой воды и ее начальных температурах, величинах прироста электрической мощности и ее сопоставление с соответствующими показателями при работе турбины на конденсационном режиме. Наиболее существенными результатами работы являются следующие: для широкого диапазона изменения начальных и режимных условий рассчитаны и построены обобщенные зависимости интегрального удельного расхода теплоты на единицу прироста выработки электроэнергии и углеродного следа от основных влияющих факторов; установлены граничные условия, при которых получение приростной электрической мощности за счет открытия регулирующей диафрагмы ЧНД оказывается энергетически и экологически целесообразным; определено, что для приростов мощности, не требующих необходимости обвода сетевой воды помимо сетевых подогревателей, прирост углеродного следа при увеличении мощности теплофикационных турбин путем открытия регулирующих диафрагм ЧНД будет меньше, чем для конденсационных турбин с такими же начальными параметрами пара. Значимость полученных результатов заключается в их применимости для постановки и решении задач обеспечения максимальной энергетической и экологической эффективности при привлечении теплофикационных турбин к регулированию графиков электрической нагрузки во всем реальном диапазоне изменения режимных факторов и граничных условий.
	Ключевые слова: приростная эффективность выработки электроэнергии, удельный расход теплоты, углеродные выбросы, регулирующая диафрагма ЧНД, режимы работы ТЭЦ. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.09
10	Анализ процесса сгорания синтез-газа в поршневых двигателях Авторы: 1Митрофанов А. С., 1Проскурин А. Ю., 2Конг В. 1Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова Николаев, Украина 2Университет науки и технологий Цзянсу Чжэньцзян, Цзянсу, Китай
	Аннотация: В статье рассмотрены особенности процесса сгорания водородосодержащего газа (синтез-газа) в рабочем цилиндре двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Основной целью исследования в работе является оценка параметров тепловыделения синтез-газа. Для достижения поставленной цели были поставлена задача – на базе экспериментальных исследований оценить характер изменения процесса сгорания синтез-газа и установить его закономерность. Наиболее существенным результатом является получение зависимостей для определения текущего значения показателя характера сгорания m и продолжительности сгорания φz в модели тепловыделения профессора И. И. Вибе для двигателей с искровым зажиганием, работающих на синтез-газе с диапазоном изменения коэффициенте избытка воздуха α 1.0...2.2 и содержания водорода в составе топлива в пределах 30...100 % по объему. Значимость полученных результатов состоит в том, что установлено переменность показателя сгорания m (диапазон изменения 1.6…5.5) в полуэмпирической модели тепловыделения профессора И. И. Вибе, что в большей степени соответствует реальному закону тепловыделения при экспериментальных исследованиях. Предложенные зависимости для определения m и φz позволяют учесть особенности процесса сгорания синтез-газа в двигателях с искровым зажиганием и тем самым значительно повысить точность определения индикаторного давления в рабочем цилиндре (относительная среднеквадратичная погрешность не превышает 4.5 %), что в свою очередь отображается на точности оценки энергетических и экономических параметров работы двигателя. Полученные результаты исследований могут быть использованы при проектировании и конструировании новых двигателей с искровым зажиганием, работающих на альтернативном топливе, или конвертации уже существующих, а также для уточнения математической модели процесса сгорания таких программ как Lotus engineering software, Siemens, AVL Boost, Ricardo WAVE и GT-Power.
	Ключевые слова: альтернативное топливо, синтез-газ, характеристики тепловыделения при сгорании, рабочий процесс, показатель характера сгорания, продолжительность сгорания. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.10
11	Повреждаемость роторов паровых турбин в результате асинхронных подключений электрогенераторов к объединенной энергосистеме Авторы: Черноусенко О.Ю.1, Марисюк Б.О.2 1 Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», Киев, Украина 2 Национальный университет Одесская политехника, Одесса, Украина
	Аннотация: Статья посвящена исследованию повреждаемости роторов паровых турбин, возникающей вследствие асинхронных подключений электрогенератора к объединенной энергосистеме. Продолжительная эксплуатация паровых турбин в сложных технологических условиях приводит к образованию усталостных трещин в конструктивных элементах турбоагрегатов, что может стать причиной аварийных ситуаций и катастрофических разрушений. Пока оценка остаточного ресурса паротурбинного оборудования выполняется на основе исследования деградации механических свойств сталей и анализе термонапряженного состояния ротора и корпуса турбоагрегата. При этом не учитывают усталостных повреждений роторов, возникающих из-за крутящих колебаний вала во время асинхронных подключений. Цель этой работы заключалась в определении влияния таких колебаний на механические свойства роторов и их повреждаемость. Поставленная цель достигалась путем решения следующих задач: разработка 3D модели вала турбоагрегата К-1000-60/3000 ЛМЗ на основе конструкторской документации; расчет методом конечно-элементного анализа напряженно-деформированного состояния вала вследствие асинхронного подключения; оценка уровня повреждения металла роторов в результате крутильных колебаний. В разработанной математической модели использовался классический подход с заменой рабочих лопаток и бандажных креплений на сосредоточенные массы и моменты инерции. Наиболее важными результатами являются рассчитанные повреждения роторов, возникающие в результате асинхронного подключения турбогенератора к объединенной энергосистеме с углом синхронизации 30°. Наибольшее повреждение металла роторов было обнаружено на участке вала между паровой турбиной и электрогенератором. В частности, после 156 асинхронных подключений уровень повреждения металла составил 10,686%. Значимость полученных результатов заключается в том, что использование этих данных позволит усовершенствовать методы оценки остаточного ресурса турбоагрегатов, что, в свою очередь, повысит надежность и безопасность эксплуатации энергетических установок.
	Ключевые слова: паровая турбина, ротор, асинхронное подключение, крутильные колебания, напряженно-деформированное состояние, повреждение. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.11
12	Предложения по применению мультипараметрического проектирования в электромашиностроении Авторы: 1Шевченко В.В., 1Минко А.Н., 2Стойчев В.Т. 1Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт» Харьков, Украина. Компания «Динамо Сливен АД», Сливен, Болгария
	Аннотация: Целью работы является получение практических результатов использования мультипараметрического проектирования для электрических машин, проведение сравнительного анализа результатов параметрического и мультипараметрического проектирования турбогенератора и его отдельных элементов при изменении нагрузки, что сопровождается изменением электромагнитных, тепловых и механических факторов; подтверждение перспективности и определение границ рекомендации использования мультипараметрического проектирования для электрических машин. Современное компьютерное обеспечение и разработанные программы сделали возможным на этапе проектирования создавать и использовать существующие математические модели, параметрический синтез для оптимизации одного конкретного параметра, что, в определённых случаях, является достаточным. Но особенностью расчета и проектирования электрических машин является необходимость одновременной проверки всех взаимосвязанных показателей (механических, электромагнитных и тепловых) при любых конструктивных изменениях. Проектирование будущей конструкции с изменениями и одновременным контролем нескольких переменных (регулируемых или нерегулируемых) не удается выполнить, используя один этап параметрического проектирования; необходимы дополнительные расчеты. В таком случае можно рекомендовать мультипараметрическое проектирование, что требует более длительной подготовки к проведению проектных работ, более мощного компьютерного обеспечения и более высокого уровня персонала. Поэтому необходимо понимать в каких случаях целесообразен переход от параметрического к мультипараметрическому проектированию. Поставленная в работе цель достигается созданием моделей для задач разной сложности (проектирование турбогенератора, сердечника статора и токопроводящей шины) с использованием возможностей параметрического и мультипараметрического проектирования с последующим сравнением полученных результатов. Наиболее важным является получение результатов сравнения параметрического и мультипараметрического проектирования сложной электромеханической системы (турбогенератора, его отдельного узла и элемента) в том числе, когда изменяются параметры различных физических процессов, выполнение сравнения полученных результатов, подтверждение целесообразности проведения именно мультипараметрического проектирования. Значимость полученных результатов состоит в том, что показаны практические примеры создания мультипараметрических моделей турбогенератора, сердечника статора и отдельного элемента (токопроводящей шины). С использованием мультипараметрического проектирования получена не только уточненная форма токоведущей шины с повышенной ремонтно-эксплуатационной надежностью, но указаны экономические преимущества предлагаемого решения.
	Ключевые слова: турбогенератор, сердечник статора, токопроводящая шина, параметрическое и поли-параметрическое проектирование и моделирование, электромагнитные, тепловые и механические факторы. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.12
13	Управление бивалентным тепловым насосом при теплоснабжении зданий. Часть 2 Авторы: 1Шит М.Л., 1Журавлев А.А., 2Фрид С.Е., 1Тимченко Д.В., 3Денисова А.Е., 1Узун М. 1Институт энергетики Технического университета Молдовы, Кишинев, Республика Молдова 2Объединенный институт высоких температур Российской академии наук (ОИВТ РАН), Москва, Российская Федерация 3Национальный Университет «Одесская политехника», Одесса, Украина
	Аннотация: Рассмотрена система управления бивалентным тепловым насосом (БТН), использующим в качестве источников низкопотенциальной теплоты (НПТ) как теплоту обратной сетевой воды, так и теплоту наружного воздуха. Целью работы является определение параметров термодинамического цикла БТН, который обеспечивал бы работу теплового насоса при переменных температурах и расходах теплоносителя в нагрузке. Поставленная цель достигнута путем решения следующих задач: анализа методов синтеза схем при переменной нагрузке, анализа работы схемы при случайных возмущениях, разработки САУ ТН. Наиболее существенным результатом работы является: схема теплового насоса, который может функционировать при переменных давлениях испарителя и газоохладителя, а также техническое решение, при котором перепад энтальпий на испарителе остается постоянным независимо от температур наружного воздуха. Установлено, что для стабилизации режима работы регулирующего клапана достаточно ПИ-регулятора в контуре САУ температурой хладагента на выходе второй ступени газоохладителя. Значимость полученных результатов состоит в создании схемы БТН, которая позволяет обеспечить как качественный, так и качественно-количественный законы регулирования теплового режима здания при повышении СОР теплового насоса, благодаря рациональному выбору температурного графика регулирования. При использовании фотоэлектрических модулей проблемой остается аккумулирование генерируемой ими электроэнергии. Локальное аккумулирование с применением электрохимических аккумуляторов при требуемых мощностях получится очень дорогим, и сделает всю установку нерентабельной. Единственный разумный выход – взаимодействие с сетью, требующее помимо технических средств сопряжения ещё и наличия соответствующих нормативных актов, регламентирующих передачу генерируемой локальным объектом электроэнергии в сеть, особенно если генерация будет осуществляться в течение всего года.
	Ключевые слова: схема гибридного теплового насоса, автоматическое управление, случайные возмущения, надежность, централизованное теплоснабжение, углекислый газ. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.13
14	Система поддержки принятия решений для диагностирования подводных электрических кабелей Авторы: Тимочко А.И.1, Тимощук Е.Н.2, Тимочко А.А.3, Бойко С.А.2, Мажара И.П.4, Ганношина И.Н.2, Шапран Ю.Е.2 1Летная академия Национального авиационного университета, Кропивницкий, Украина 2Государственный университет инфраструктуры и технологий, Киев, Украина 3компания AFC Autofleet Control, Гамбург, Германия
	Аннотация: Объектом исследования является процесс выработки адекватной реакции интеллектуальным агентом при обнаружении и отслеживании подводного электрического кабеля с помощью системы поддержки принятия решений. Цель работы – разработка архитектуры системы поддержки принятия решений для диагностирования подводных электрических кабелей и основных алгоритмов ее функционирования. Для достижения цели исследования использованы интеллектуальные агенты, отличающиеся сложной IPK-архитектурой, включающей информацию, предпочтения (правила) и знания. Сочетание структуры интеллектуальных агентов и преимуществ иерархических баз знаний позволило осуществить естественно-языковое представление знаний. Функциональное ядро системы составляют четыре основных агента, один из которых организует взаимодействие между пользователем и окружающим миром. Для раскрытия неопределенности положении кабеля на дне задействованы возможности нечетких множеств, описывающих его признаковое пространство функциями принадлежности. Модифицированные операторы пространства состояний позволили описать процесс детектирования силового кабеля. Подчеркнута ключевая роль агента ActionPlanner, предназначенного для планирования управления обнаружением подводного электрического кабеля на основе интерактивной процедуры взаимодействия между лицом, принимающим решение, и системой поддержки принятия решений. Наиболее существенными результатами является планирование при обнаружении и отслеживании электрических кабелей под водой с учетом прошлого опыта принятия решений в аналогичных случаях и его адаптация к текущему состоянию путем рассуждений на основе прецедентов. Согласно данному подходу, в прошлом опыте ищут похожие случаи, определяют возможности их повторного использования, обновляют и обобщают информацию с учетом текущей обстановки. Значимость полученных результатов заключается в выдаче лицу, принимающему решение, возможного варианта использования подводного аппарата по принятым логике и правилам для обнаружения подводного электрического кабеля. Дальнейшие исследования направлены на реализацию автоматического выбора цели вмешательства и разработку способа автоматической модификации методов рассуждений, базы правил предпочтений и оперативных знаний.
	Ключевые слова: электрический кабель, диагностирование, автономный подводный аппарат, навигация, нечеткие множества, интеллектуальный агент, система поддержки принятия решений. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.14
15	Эффективная система беспроводной передачи электрической энергии Авторы: Пантелеев В. И., Малеев А. В., Петухов Р. А., Сизганова Е. Ю. Сибирский федеральный университет, Красноярск, Российская Федерация
	Аннотация: Работа посвящена беспроводной передаче энергии для зарядных станций электромобилей. Целью исследования является анализ процессов в системе магнитно-резонансной беспроводной передачи электрической энергии с использованием магнитных полей, и разработка подходов к повышению эффективности работы таких систем. Поставленные цели были достигнуты за счет решения следующих задач: выполнена оценка режима работы системы беспроводной передачи энергии с настроенной в резонанс передающей катушкой, определены оптимальные энергетические показатели беспроводной передачи энергии – коэффициент связи, добротность контура и коэффициент полезного действия (КПД) – на примере магнитно-связанной системы с последовательно-последовательной резонансной схемой. Наиболее важные в ходе исследования результаты: подтверждено, что необходимым условием получения максимальной мощности в приемнике является как настройка в резонанс приемной катушки, так и включение приемного контура на определенное активное нагрузочное сопротивление, зависящее от коэффициента связи между передающей и приемной катушками и получены аналитические выражения, с помощью которых можно рассчитать сопротивление нагрузки, при котором рассматриваемая система передачи энергии имеет максимальный КПД; доказано, что КПД передачи последовательно-последовательной резонансной схемы максимален в режиме индивидуального резонанса и зависит от коэффициента связи (передаваемая мощность максимальна при критической связи, т.е. когда коэффициент связи равен единице, а потери составляют 50%; с повышением параметра связи увеличивается максимально возможное КПД передачи, то есть при связи больше критической в 2 раза КПД передачи достигает 80%, в 4 раза – 95%). Значимость полученных результатов: доказано, что магнитно-резонансная передача электрической энергии при последовательно-последовательной схеме беспроводной передачи энергии, более эффективна по сравнению с последовательно-параллельной, на частотах, не превышающих 100 кГц, это положительно сказывается на работе зарядных станций электромобилей в условиях городской индустриальной среды и, как следствие, на решение проблемы соответствия таких систем требованиям электромагнитной совместимости.
	Ключевые слова: взаимная индуктивность, коэффициент электромагнитной связи, резонансная частота, магнитно-связанная схема передачи энергии, КПД передачи, добротность. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.15
16	Исследования надёжности электроснабжения предприятия от электроэнергетической системы и автономных нагруженных генераторов на основе Марковских процессов Авторы: Басманов В.Г., Холманских В.М., Сунцов К.А. Вятский государственный университет Киров, Российская Федерация
	Аннотация: Целью данной работы является обоснование использования для расчёта переплаты за электроэнергию вероятностных составляющих коэффициента готовности системы электроснабжения (СЭС) предприятия, имеющей несколько источников электроэнергии, в качестве которых выступают электроэнергетическая система и автономные нагруженные генераторы. Для достижения поставленной цели исследовались статистические данные об отказах и восстановлениях генераторов Упрощенная СЭС рассматривалась как восстанавливаемая система. Потоки отказов и восстановлений её элементов являлись простейшими пуассоновскими. Расчет критериев Вилькоксона подтвердил однородность статистического материала как по отказам, так и по восстановлениям генераторов, что позволило объединить статистические дан-ные в две отдельные выборки по отказам и восстановлениям, и рассчитать показатели надежности гене-ратора (интенсивности отказов и восстановлений). Математические модели отказов и восстановлений генераторов имеют экспоненциальный характер, что подтверждено расчетом критерия Колмогорова. Процесс функционирования СЭС изображался простым ветвящимся графом и описывался системами дифференциальных и алгебраических уравнений. Решение последних позволило рассчитать вероят-ностные составляющие коэффициента готовности СЭС для установившегося режима эксплуатации. Вы-полнен анализ физических, математических различий между статистическими и вероятностными значе-ниями коэффициентов готовности. Рассчитано время работы СЭС в календарном году при разном коли-честве исправных генераторов. Предложен способ расчета переплаты за электроэнергию. Наиболее существенным результатом является обоснование использования для оценки переплаты за электроэнергию вероятностных составляющих коэффициента готовности упрощенной СЭС. Значимость полученных результатов состоит в том, что предлагаемая формула переплаты за электроэнергию позволяет оценить переплату в зависимости от надежности генераторов, выявить главные причины и рекомендовать мероприятия по её снижению. Достоверность результатов подтверждена на примере расчета переплаты за электроэнергию для реального предприятия. Вновь полученные показатели надежности генераторов могут быть использованы при анализе переплаты другими предприятиями с аналогичными генераторами.
	Ключевые слова: СЭС, автономные генераторы, граф состояний, коэффициент готовности, переплата за электроэнергию, модели отказов и восстановлений. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.16
17	Интенсификация гидратообразования при помощи микропузырьков Авторы: Кутный Б.А., Крот О.П., Чернецкая И.В. Национальный университет «Полтавская политехника имени Юрия Кондратюка» Полтава, Украина
	Аннотация: Промышленный синтез газовых гидратов является перспективным направлением для хранения, транспортирования и использования природного газа. Целью работы является оценка факторов, которые влияют на эффективность синтеза газовых гидратов, в частности, влияния генерации микропузырьков газа. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: разработана и собрана опытная установка; предложена методика экспериментальных исследований; получены экспериментальные данные и выполнен их статистический анализ; разработана математическая модель гидродинамических и тепломасообменных процесов в насадке; на основании математической модели составлена расчетная программа, позволяющая анализировать работу насадки в разных термобарических условиях при различных гидродинамических режимах. Наиболее важными являются результаты экспериментов, что позволило определить факторы, имеющие наибольшее влияние на интенсификацию синтеза гидрата пропана: наличие микропузырьков газа, температура жидкости, температура газа, давление газа в реакторе и другие. Выявлен характер влияния отдельных факторов и наличия микропузырьков газовой смеси на интенсивность массобменных процессов гидратообразования в реакторе. Проанализировано влияние конструктивных особенностей форсунки на эффективность гидратообразования. Значимость полученных результатов состоит в расширении знаний о влиянии различных факторов на интенсификацию синтеза газовых гидратов. Результаты исследований могут использоваться для проектирования промышленных установок синтеза газовых гидратов.
	Ключевые слова: газовые гидраты, экспериментальная установка, микропузырьки, тепломассообменные процессы, математическая модель, насадка. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2024.4-64.17