CC BY
23
4. Кутателадзе С.С. Гидродинамика газожидкостных систем / С.С. Кутателадзе, М.А. Сты-рикович. - М. : Изд-во "Энергия", 1976. - 296 с.
5. Лабунцов Д.А. Теплообмен при пузырьковом кипении жидкостей / Д.А. Лабунцов // Теплоэнергетика : сб. науч. тр. - 1959. - № 12. - С. 19-26.
Надтшла до редакцп 29.08.2016р.
Коваль А.М. Эффективность использования воды для защиты от нагрева штабелей при пожаре на открытых складах лесоматериалов
Для определения эффективности использования воды для защиты от нагрева штабелей при пожаре на открытых складах лесоматериалов проведены экспериментальные исследования этого процесса. Исследования выполнены при различных углах направления подачи пожарным стволом типа Б сплошной струи к охлаждающей поверхности штабеля. Уяснено, что для обеспечения качественного охлаждения поверхностей штабелей, расположенных со стороны фронта пожара, необходимо выполнять подачу сплошной струи воды под углом не более 20 ° к поверхности штабеля в виде колеблющихся маятниковых движений. Для лучших условий охлаждения необходимо повторно наносить охлаждающую жидкость для защиты поверхности штабеля от возгорания с циклом не более 5... 10 с.
Ключевые слова: пожар, штабель лесоматериалов, экспериментальные исследования, пожарный ствол, сплошной поток воды.
Koval О.М. Water Use Efficiency against Heat Stacks Open Fire on Timber Warehouse
To determine the effectiveness of the use of water for protection from heat stacks in a fire on the open storage timber experimental studies have been carried out in this process. Investigations were carried out at different angles of the direction of feed the fire barrel type B continuous stream to the cooling surface of the stack. The results showed that for quality cooling surfaces piles arranged by the fire front, it is necessary to perform a continuous supply of water jets at an angle of less than 20 ° to the surface of the stack in the form of oscillating pendulum movements. For the best cooling conditions need to re-apply the cooling liquid for surface protection against fire stack with the cycle of not more than 5... 10 seconds.
Keywords: fire, stack wood, experimental study, fire barrel, a continuous flow of water.
УДК 004.942
ДОСЛ1ДЖЕННЯ РЕЖИМ1В УПРАВЛ1ННЯ ЕНЕРГОДИНАМ1ЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ У СИСТЕМАХ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЗА НАЯВНОСТ1 АКУМУЛЮВАЛЬНИХ ЕЛЕМЕНТ1В
В.С. Кравчишин1, М.О. Медиковський2, Р.В. Мельник3, О.Б. Шуневич4
Обгрунтовано ефектившсть використання керованих акумуляторних батарей у структурi впрово! електрично! станщ!, з метою шдвищення ефективност використання вироблено! потужносй. Встановлено, що застосування керованих акумуляторних батарей у структурi впрово! електрично! станцп розширюе можливост оптишзащ! режим]в енергоспоживання, а також ютотно шдвищуе ефектившсть в^оенергетичного облад-нання. Використання енергоакумулювального елемента у структ^ вггрово! електрично! станцГ! забезпечуе пом'якшення перехщних енергодинамiчних процес]в у перюди критичних погодних умов (в умовах недостатньо! або надлишково! швидкост в^у) та навантажень споживач]в.
Ключовi слова: вирова електрична станцш, акумуляторна батарея, структура ВЕС.
1 асшр. В.С. Кравчишин - НУ "Львгвська полггехнка";
2 проф. М.О. Медиковський, д-р техн. наук - НУ "Льв1вська полггехнка";
3 студ. Р.В. Мельник - НУ "Львiвська полггехнка";
4 шдприемець О.Б. Шуневич, канд. техн. наук
Вступ. Задля забезпечення потреб в електричнiй енергп, зменшення негативного впливу на навколишне середовище традицiйного енерговиробництва протягом кiлькох останнiх десятилiть провiднi краши свiту працюють над пос-туповим замiщенням традицiйних джерел енергií вiдновлювальними [1].
Вiтроенергетика е галуззю вiдновлювальноí енергетики, що стршко розви-ваеться. Поряд з великою кшькютю переваг, ят досягаються впровадженням вiтрових електричних станцiй (ВЕС), вони мають один ктотний недолiк, який пов'язаний з iмовiрнiсною природою вiтру. Задля виршення проблеми забезпечення потреб споживачiв у перiоди несприятливих погодних умов (коли швид-кiсть вiтру е меншою за стартову швидкiсть окремих вiтрових електроустано-вок або бшьшою за максимально допустиму швидкiсть в^у) доцiльно додати у структуру в^ово1 електрично1 станцií енергоакумулювальний елемент, який дасть змогу синхрошзувати вироблену потужшсть та навантаження споживач1в.
Задачу ефективного використання акумуляторно!' батаре!' (АБ) у структурi вiтровоí електростанцií на приклада автономних ВЕС розглянуто у працях таких науковцiв: Б.В. Лукутин, Е.Б. Шандарова, О.А. Суржикова, СВ. Жарков [2-5]. Задля ефективного використання АБ потрiбно зрозумии принцип 11 дц та природу процесiв, яш в нiй вiдбуваються на всх етапах експлуатацií.
Метою роботи е дослвдження метод1в iнтеграцií енергоакумулювальних елемештв у структуру вiтровоí електричнох станцц, розроблення структури ВЕС, а також алгоритму керiвного блоку вiтровоí електричноí станцií, для забезпечення стабшьносп И роботи, рiвномiрностi спрацювання окремих вироус-тановок ВЕС, та забезпечення навантаження споживачiв у повному обсяз!
Завдання дослщження. Визначення особливостей застосування акумуля-торних батарей у структурi вiтровоí електричноí станцií, допустимих тишв АБ, переваг i недолiкiв íх використання, а також обгрунтування доцшьносп використання АБ у структурi ВЕС е актуальними науковими задачами.
Оскшьки швидкiсть вiтру е iмовiрнiсною характеристикою, в умовах експлуатацп дуже складно забезпечити стабiльнiсть роботи окремих в^ових електроустановок (ВЕУ) та вiтровоí електричноí станцц (ВЕС) загалом. Тому задача зменшення впливу параметрiв виру на роботу станцц та шдвищення ефективносп використання окремих ВЕУ шляхом додавання у структуру енер-гетичноí системи акумулювального елемента е актуальною науковою задачею
Методи дослщження. Ймовiрнiсний характер параметр1в вiтру (швид-ккть, напрямок, енергетичний потенцiал) зумовлюе низку динамiчних обме-жень на використання активноí енергп, виробленоí вiтровою електричною стан-цiею. Залежно вiд швидкосп вiтру вiтрова станщя може повнктю забезпечува-ти навантаження споживачiв, працювати з виробленням надлишку енергп, чи не забезпечувати навантаження споживачiв, навиъ працюючи на максимальну потужнiсть (у перюди низькоí швидкостi вiтру).
Задля шдвищення енергетичноí стабiльностi системи та шдвищення ефек-тивностi використання вироенергетичних установок потрiбно ввести у систему енергоакумулювальний елемент, який дав би змогу пом'якшити перехвдш енер-годинамiчнi процеси у перiоди критичних погодних умов (в умовах недос-татньоí або надлишковоí швидкостi вiтру) i навантажень споживачiв. Структуру
вггрово'* електроенергетично'' системи з використанням акумулювального еле-мента подана на рис. 1.
Рис. 1. Структурна схема роботи вШровог електростанци з використанням
акумулювального елемента: ВЕУ - вгтрова електричнаустановка; ВЕС -в1трова електрична станщя; КБ - кергвний блок; В - випрямляч, який призначений для перетворення зм1нного струму в постшний; АБ - акумулювальний блок; I- швертор, призначений для перетворення постшного струму в змшний;
БС - блок синхронгзаци; Н- навантаження
Така структура дае змогу тдвищити ефектившсть використання вггрового потенщалу та вггрово'* електрично'' станцп загалом. У схемi враховано невизна-ченосл, пов'язат з ймовiрнiсною природою виру. Кергвний блок (або система управлшня) забезпечуе розподш виробленого струму, враховуючи такi парамет-ри: величина вироблено'' енергп та навантаження споживачш, поточна швид-кiсть виру та прогнозована на короткий перюд часу, активний склад вiтропарку, номинальна потужнiсть активного складу ВЕС, сукупна оцiнка технiчного стану задiяних ВЕУ, заряд акумуляторно'' батаре''. Якщо вггрова електрична станц1я у певний промгжок часу виробляе кiлькiсть енергп, яка е бшьшою, нiж навантаження, дощльним е И акумулювання, з метою зменшення втрат корисно'' електрично! енергп. Керiвний блок повинен миттево реагувати на будь-якi ютотш змгни, якi можуть бути зумовлет змiною енергетичних потреб чи будь-якими характеристиками, яю впливають на роботу ВЕС. Так, у р^ зменшення сукуп-но'1 потужностi вiтропарку, коли и недостатньо для забезпечення навантаження споживачiв, дощльно задшти енерг1ю, закумульовану в батареях (АБ), з метою уникнення провалiв графiка електричного навантаження. Використання АБ у зв'язщ з ВЕС дасть змогу ютотно покращити стабiльнiсть роботи та забезпечити повне або частково покриття потреб споживачiв у перiоди несприятливих умов, техшчних несправностей окремих ВЕУ чи ютотнш змiнi потреб споживачiв. Система управлiння (або керiвний блок) мае також мошторити активний заряд акумуляторно'1 батаре'1, не допускати досягнення критичних значень емностi (нижче мiнiмально допустимого та вище максимально допустимого значення).
Змша активного складу вiтровоí електрично'' станцп - трудомюткий про-цес, який потребуе додаткових ресурсiв i часу. Енергоакумулювальний елемент [6] (акумуляторна батарея - АБ) забезпечуе покриття ткових значень навантаження без змши задшних вiтроустановок, цим також забезпечуеться зменшення кiлькостi поломок ВЕУ, яю можуть бути спричиненi постiйними мехашчними та програмними змiнами стану окремих ВЕУ.
Рис. 2. График динамики роботи автономное ВЕС
На рис. 2 схематично вщображено динам^ вироблення електрично'' енергп вiтровою електричною станцieю, залежно вщ навантаження на систему, зад-ля забезпечення потреб споживачiв.
З метою забезпечення ефективного використання вiтрових електричних установок станцií, а також збтьшення термiну 1х експлуатацií, доцтьним е змен-шення кiлькостi змш активного складу ВЕС [7, 8], тобто змши стану окремих ВЕУ. За таких умов в деяю промiжки часу, як можна бачити з графжа (данi про-мiжки часу зображено лiтерою А), потужшсть ВЕС може бути значно бтьшою, нiж навантаження. Проте iснують часовi iнтервали, в яких потужнiсть ВЕС не здатна покривати потреби споживачiв (дат промiжки часу зображено лггерою Б). Це може бути зумовлено низкою причин: зменшенням або рiзким збшьшен-ням швидкостi вiтру, виходом з ладу окремих ВЕУ, плановим ремонтом. Тому задля ефективного використання вироблено' вiтровою електричною станцieю енергп, задля зменшення енергетичних втрат, а також мiнiмiзащí наслiдкiв не-забезпечення навантаження споживачiв, доцiльно ввести в систему енергоаку-мулювальний компонент, який дасть змогу акумулювати частину енергп в часо-вих iнтервалах, аналопчних А, та використовувати и в часовi iнтервали Б. Це забезпечить ефективне використання ресурав ВЕС, а також потреби спожива-чiв у несприятливi перiоди роботи.
Використання акумулювального блоку ускладнюе управлiння ВЕС зага-лом, оскiльки потребуе алгоритму анаизу бтьшо'' кiлькостi критерпв.
В узагальненому випадку кiлькiсть енергп, яку може нагромадити акуму-лятор в часовому штерваи [?о, Ь], дорiвнюe площi 51 та визначаеться за формулою
Рзар = (Р2 - Р)^1 - tо) - | Г(х)Сх (1)
tо
де: Р0, t0 - дорiвнюють 0; Рзар - енергетична eмнiсть, яку отримае акумуляторна батарея при зарядц Р\ максимальна отримана кiлькiсть енергп на даному часовому штерваи /(х) - функцiя, яка описуе графiк навантаження.
Р (кВт)
П Е Б
Рис. 3. Динамта генераци ВЕС з використанням акумуляторног батарег
З рис. 3 видно, що на часовому штерв^ [1 ¿3] - акумулятор вщдае свою енергiю, оскшьки потужностей вирово! електрично! станцií в даний штервал часу недостатньо для забезпечення навантаження:
Рр = ¿2 + ¿3 = Ррх + Рр2, де (2)
¿2
Рр! = | /(Х)& - (Р2 - Ро) • (12 - !, (3)
А
Рр2 = ] /(Х)ОХ - (Р - Ро) • (¿з - ?2) . (4)
¿2
У спрощеному випадку, коли можна знехтувати енергетичними втратами вiд простою акумуляторно! батаре!, зменшенням корисно! емностi акумулятора i т. iн., кiлькiсть енергй, яку може вiддати акумуляторна батарея, буде меншою або рiвною енергетичнш емностi акумулятора, тобто:
Рзар < Рр, ¿1 < ¿2 + ¿з. (5)
С двi основт задачi, якi розв'язують за допомогою використання акумуля-торно! батаре! у складi вирово! електрично! станцп:
1. Задоволення навантаження споживачiв у перiоди несприятливих погодних умов (рис. 4).
2. Мiнiмiзацiя перемикань складу впрово!" електрично'1 станщ!' з метою збшь-шення перiоду експлуатащ!' ВЕС та покращення технiчного стану окремих ВЕУ (рис. 5).
Алгоритм роботи керiвного блоку. Визначити момент перемикання активного складу в^рово! електрично! станцп. Отримати значення потужносп Р■ вирово! електрично! станцп у момент часу на iнтервалi часу [0; / ].
Визначити поточну енергетичну емнють акумуляторно! батаре!. Енерге-тична емнють - це енерпя, що вщдаеться зарядженим акумулятором при розря-дi до найменшо! допустимо! напруги.
Рис. 4. Динамта генераци ВЕС з використанням акумуляторноХ батареХ з метою забезпечення навантаження споживачiв
Рис. 5 Динамта генераци ВЕС з використанням акумуляторноХ батареХ з метою мiнiмiзацiХпереключень складу вШровоХ електростанци
Далi здшснюеться верифжащя вщповщносп одному з визначених правил та виконання послвдовносп дш, вказаних у цьому правилi:
1. Якщо потужнiсть Рг у момент часу и, Р > Рн, Р > 0, а Qi = Qmax, де: Рн - навантаження споживачiв, Qi - енергетична емнють акумуляторно'1 батаре'1 в момент часу , а Qmax - максимально допустиме значення енергетично'1 емност акумуляторно'1 батаре'1, тодi керiвний блок вмикае живлення тiльки навантаження споживачiв.
2. Якщо потужнiсть Р у момент часу и, Р > Рн, Рн > 0 а 0 < Qi < Qmax, тодi керiв-ний блок вмикае живлення навантаження споживачiв i акумуляторно'1 батаре'1, при цьому бiльш прiоритетним е забезпечення навантаження споживачiв.
3. Якщо потужнють Рг у момент часу и, Р > Рн, Рн = 0, а 0 < Qi < Qmax, тодi ке-рiвний блок вмикае живлення тiльки акумуляторно'1 батаре'1, при цьому, якщо Р > Qi, енергiя Р - Qi залишаеться незадiяною.
4. Якщо потужнiсть Pi у момент часу ti, Pi < Рн, Pi > 0, 0 < Qt < Qmax, тодi KepiB-ний блок вмикае живлення навантаження споживачiв засобами ВЕС та вщ акумуляторно!' батаре'1.
5. Якщо потужшсть P у момент часу tt, P < Рн, Pi > 0, Qt = 0, тодi кepiвний блок вмикае живлення навантаження споживачiв тiльки засобами ВЕС.
6. Якщо потужшсть Pi у момент часу ti, Pi < PH, Pi = 0, 0 < Qi < Qmax, тодi кepiв-ний блок вмикае живлення навантаження споживачiв вiд акумуляторно'1 батаре'1. При цьому, якщо Qi > PH, навантаження споживачiв забезпечуеться в пов-ному обсяз^ а у випадку коли Qi < PH, до Qi = 0
7. Якщо потужшсть P у момент часу ti, Pi = 0, PH > 0, а акумуляторна батарея повшстю розряджена, тобто енергетична емшсть доpiвнюе нулю, Qi = 0, тодi кepiвний блок сигнаизуе про нeможливiсть ВЕС забезпечити навантаження споживачiв у жодному обсязi. Причиною можуть бути piзного роду несправ-ностi ВЕС, що спричиняють зупинку роботи станцп, недостатньо висока швидысть вiтpу, для увiмкнeння ВЕУ в роботу, або ж навпаки - надвисока швидысть виру, яка спричиняе автоматичне блокування лопатей ВЕУ.
8. Якщо потужшсть P у момент часу tt, Pi = PH = 0, Qi > 0 , тодi кepiвний блок не видае жодних повщомлень.
Висновки. Застосування керованих акумуляторних батарей у CTpyKTypi вггрово!' едектрично' станцií ктотно пiдвищye ефективнiсть енергетичного об-ладнання, розширюе мождивостi оптимiзацií режимов енергоспоживання.
Одночасно використання акумудяторно' батаре' у стрyктyрi вiтровоí едектрично!' станцц дае змогу пом'якшити перехiднi енергодинамiчнi процеси в пе-рiоди критичних погодних умов та навантажень споживачiв.
Отриманi резудьтати забезпечують мождивостi визначення структури та режими роботи в^ово!' едектрично' станцií за наявностi керовано' акумудятор-но' батаре'.
Лiтература
1. Стоян О.Ю. Мiжнародний досвiд державного регулювання та стимулювання розвитку вщновлювально! енергетики / О.Ю. Стоян // Вгсник Чернiгiвського державного технологiчного ушверситету. - Сер.: Економiчнi науки. - 2014. - № 4. - С. 320-326. [Електронний ресурс]. -Доступний з http://nbuv.gov.ua/j-pdf/Vcndtue_2014_4_49.pdf.
2. Лукутин Б.В. Энергоэффективные методы построения атомных ветроэнергетических установок / Б.В. Лукутин, Е.Б. Шандарова // Энергетика: экология, надежность, безопасность : матер. док. XV Всеросс. науч.-техн. конф., 9-11 декабря 2009 г., Томск / Томский политехнический университет (ТПУ) и др.; под ред. В.В. Литвака. - Томск : Изд-во ТПУ, 2009. - С. 23-25.
3. Шандарова Е.Б. Ветроэлектростанция с регулируемой ёмкостью аккумуляторной батареи / Е.Б. Шандарова // Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования : матер. Всеросс. науч.-техн. конф., 12-14 мая 2008 г., Томск / Томский политехнический ун-тет. - Томск : Изд-во ТПУ, 2008. - С. 128-130.
4. Ветроэнергетика. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности / под ред. В.М. Каргиева. - М. : Изд-во "Интерсоларцентр", 2001.
5. Лукутин Б.В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении / Б.В. Лукутин. - М. : Изд-во "Энергоатомиздат", 2008. - 346 с.
6. "Can Batteries Save Embattled Wind Power?" by Hiroki Yomogita 2008. - 43 p.
7. Медиковський М.О. Виконання щлочиселъного програмування для визначення складу в^ово! електростанци / М.О. Медиковский, О.Б. Шуневич // Збiрник наукових праць 1н-ту проблем моделювання в енергетищ ш. Г.С. Пухова НАН Украши. - К. : Вид-во 1ПМЕ ш. Г.е. Пухова НАН Украши. - 2010. - Вип. 57. - С. 230-233.
8. Медиковський М.О. Застосування динамiчного програмування для 3aAa4Î piBHOMipHoro використання вiтpoвих електроустановок / М.О. Медиковський, В.М. Теслюк, О.Б. Шуневич // Технiчна електродпнамжа : зб. наук. праць. - 2014. - № 4. - С. 135-137.
Надтшла доредакцп 26.10.2016р.
Кравчишин В.С., Медиковский М.О, МельникР.В., Шуневич О.Б. Исследование режимов управления энергодинамическими процессами в системах электроснабжения при наличии аккумулирующих элементов
Обоснована эффективность использования управляемых аккумуляторных батарей в структуре ветровой электрической станции, с целью повышения эффективности использования производимой мощности. Установлено, что применение управляемых аккумуляторных батарей в структуре ветровой электростанции расширяет возможности оптимизации режимов энергопотребления, а также существенно повышает эффективность ветроэнергетического оборудования. Использование энергоаккумулирующего элемента в структуре ветровой электростанции обеспечивает смягчение переходных энергодинамических процессов в периоды критических погодных условий (в условиях недостаточной или избыточной скорости ветра) и нагрузок потребителей.
Ключевые слова: ветровая электрическая станция, аккумуляторная батарея, структура ВЭС.
Kravchyshyn V.S., MedykovskyyM.O., MelnykR.V., Shunevych O.B. The Research of Modes of Control of Energy-dynamic Processes in Electricity Supply Systems Using Accumulator Batteries
The efficiency of using accumulator batteries in wind power plant structure for increasing the efficiency of using of generated power is substantiated. Using controlled accumulator batteries in the wind power plant structure significantly expands possibilities of optimization of electricity supply modes and increases the efficiency of power equipment. Using of energy-accumulating element in wind power plant structure allows softening the transition energy-dynamic process during critical weather conditions (where wind speed is critically low or high) and critical consumer loads.
Keywords: wind power station, accumulator battery, wind power station structure.
УДК 621.9.025.7
ТОРЦОВЫЕ РЕЖУЩИЕ И РЕЖУЩЕ-ДЕФОРМИРУЮЩИЕ ФРЕЗЫ
С БОКОВЫМИ МНОГОГРАННЫМИ НЕПЕРЕТАЧИВАЕМЫМИ
ПЛАСТИНАМИ В.А. Настасенко1
Рассмотрены сборные торцовые фрезы с боковым креплением стандартных многогранных неперетачиваемых пластин (МНП) и показаны их недостатки - значительный радиус сопряжения боковых граней на вершинах (г > 0,2 мм), что ограничивает их применение для черновой обработки с большой толщиной срезаемого слоя. Предложено устранить указанный недостаток дополнительной заточки на вершинах МНП лысок или дуговых выемок, уменьшающих этот радиус до г < 0,01 мм, что обеспечивает возможность их применения для чистовой обработки. На этой базе создан новый вид пластин - боковые многогранные неперетачиваемые пластины (БМНП) и новые конструкции торцовых фрез, в т.ч. для комбинированной чистовой обработки резанием и пластическим деформированием.
Ключевые слова: многогранные неперетачиваемые пластины, сборные торцовые фрезы.
1 проф. В. А. Настасенко, канд. техн. наук - Херсонская государственная морская академия
