Научная статья на тему 'ПЛАВУЧИЕ ОСНОВАНИЯ МОРСКИХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В АРКТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ'

ПЛАВУЧИЕ ОСНОВАНИЯ МОРСКИХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В АРКТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
57
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АРКТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ / ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ / ВОДОИЗМЕЩЕНИЕ / ОСТОЙЧИВОСТЬ / ПЛАВУЧИЕ ОСНОВАНИЯ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Агафонова Светлана Валерьевна

Цель работы - разработка концептуальных вариантов конструкции опорного основания морской плавучей ветроэнергетической станции, адаптированной к условиям северных и дальневосточных морей Российской Федерации. В ходе работы проведен анализ преимуществ и технических сложностей, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией морских плавучих ветроэнергетических станций; разработаны концептуальные подходы к созданию плавучего основания морских ветроэнергетических станций. Результаты данного исследования могут быть применены в дальнейшем для создания реального проекта морской плавучей ветроэнергетической станции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Агафонова Светлана Валерьевна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FLOATING BASE SEA WIND POWER STATIONS IN ARCTIC CONDITIONS

The purpose of work to develop conceptual design options construction f support base sea floating wind power station, adapted to the conditions of the northern and far eastern seas of the Russian Federation. In the process of the analysis of the advantages and technical difficulties associated with the design, construction and operation of sea floating wind power stations; conceptual approaches to creating a floating base sea wind power stations. The results of this research can be applied in the future to generate actual project sea floating wind power station.

Текст научной работы на тему «ПЛАВУЧИЕ ОСНОВАНИЯ МОРСКИХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК В АРКТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ»

НПЗ в 1974г. была произведена реконструкция ректификационных колонн К-4 и изменена схема обвязки печных насосов Н-10. В результате проведенной реконструкции отбор термогазойля от сырья увеличился до 28-30% и улучшилось качество термогазойля по всем основным показателям.

В 1962г. на Красноводском НПЗ была проведена коренная реконструкция технологической схемы двухблоч-ных установок термического крекинга с заменой значительной части действующей аппаратуры и с объединением двух установок термического крекинга и стабилизационной газофракционирующей установки в комбинированную. Проведенная реконструкция позволила обеспечить получение стабильного бензина, пропан-пропилено-вой и бутан-бутиленовой фракций. Объем крекирования по мазуту возрос - на 62%.

На Омском НПЗ в 1960г. была разработана схема реконструкции установки термического крекинга системы ГНЗ с целью получения из высокосернистого мазута или полугудрона максимального количества дизельных и соляровых фракций и товарного топочного мазута.

В сентябре 1962г. и мае 1963г. на заводе были осуществлены опытные пробеги на двухпечной установке термического крекинга с выносной реакционной камерой с крекированием тяжелого каталитического газойля и экстрактов от селективной очистки масел. Полученные партии термического газойля были испытаны в качестве сырья для получения сажи на нескольких заводах и дали удовлетворительные результаты.

В 1970-е годы из построенных в Советском Союзе с 1928году 94 установок термического крекинга в работе находилась 81 установка, из которых в дальнейшем 7 демонтировали (Уфимский ордена Ленина НПЗ, Новоуфимский, Новокуйбышевский НПЗ, Грозненский НПЗ им. Ленина).

В 1980-е годы на нефтеперерабатывающих заводах отрасли в эксплуатации находились установки термического крекинга, из них отечественных систем 47 и импортных 15, которые работали по следующей схеме:

13 установок по схеме АТ-ТК (Московский, Куйбышевский, Ухтинский, Красноводский, Саратовский, Хабаровский, Гурьевский НПЗ);

9 установок использовались для крекинга дистил-лятного сырья, из них 7 - для получения сажевого сырья и 2 - для получения крекинг-остатка для производства электродного кокса;

3 установки использовались для термического ри-форминга бензина;

одна установка термического крекинга и 2 установки висбрекинга в комбинированном блоке ГК-3 бездействовали.

Остальные установки использовались по прямому назначению для крекинга тяжелого нефтяного сырья.

Все установки термокрекинга на НПЗ отрасли были двухпечные, за исключением установок на Хабаровском, Дрогобычевском НПЗ и установок риформинга. Все эти установки, как отечественные, так и импортные, были подвергнуты многочисленным реконструкциям, усовершенствованиям и дооборудованию.

Таким образом, термический крекинг на российских НПЗ по объему переработки и в 1980 - е годы оставался важнейшим процессом нефтепереработки, уступая из вторичных процессов только гидроочистке.

Литература

1. Байбаков Н.К., Байков Н.М., Басниев К.С. и др. Вчера, сегодня, завтра нефтяной и газовой промышленности России. - М.: изд. НГ и РГН, 1995. -448 с.

2. Ахмадова Х.Х., Абубакарова З.Ш., Сыркин А.М. // Нефтепереработка и нефтехимия-2006.: материалы межд.науч.-практ.конф.-Уфа.-2006.-С.69-71

3. Купер Т.А., Баллард У.П. // Новейшие достижения нефтехимии и нефтепереработки (под ред. Дж. Мак-Кета). М.: Химия, 1965.- T.V-VI.- С.63-200

4. Прохорова А.А. // Химия и технология топлив и масел. - 1983. - №2.-С.44 - 46

5. Ашитко С.Г., Герасичева З.В., Каминский Э.Ф. и др. // Химия и технология топлив и масел. - 1984. -№3.-С. 26-29

6. Варфоломеев Д.Ф., Фрязинов В.В., Валявин Г.Г. Висбрекинг нефтяных остатков // Переработка нефти: Тем.обзор./М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1982. -52 с.

7. Теляшев Г.Г., Гимаев Р.Н., Махов А.Ф. и др. // Химия и технология топлив и масел. - 1987. - №4.-С.8 -10

8. Гареев Р.Г., Арсланов Ф.А., Теляшев Г.Г. и др. // Нефтепереработка и нефтехимия. - 1997.- №5.-С.10-14.

ПЛАВУЧИЕ ОСНОВАНИЯ МОРСКИХ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

В АРКТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Агафонова Светлана Валерьевна

Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, г. Санкт-Петербург

FLOATING BASE SEA WIND POWER STATIONS IN ARCTIC CONDITIONS

Agafonova Svetlana, Peter the Great Saint-Petersburg Polytechnic University, Saint-Petersburg АННОТАЦИЯ

Цель работы - разработка концептуальных вариантов конструкции опорного основания морской плавучей ветроэнергетической станции, адаптированной к условиям северных и дальневосточных морей Российской Федерации.

В ходе работы проведен анализ преимуществ и технических сложностей, связанных с проектированием, строительством и эксплуатацией морских плавучих ветроэнергетических станций; разработаны концептуальные подходы к созданию плавучего основания морских ветроэнергетических станций.

Результаты данного исследования могут быть применены в дальнейшем для создания реального проекта морской плавучей ветроэнергетической станции.

ABSTRACT

The purpose of work to develop conceptual design options construction f support base sea floating wind power station, adapted to the conditions of the northern and far eastern seas of the Russian Federation.

In the process of the analysis of the advantages and technical difficulties associated with the design, construction and operation of sea floating wind power stations; conceptual approaches to creating a floating base sea wind power stations.

The results of this research can be applied in the future to generate actual project sea floating wind power station.

Ключевые слова: арктические условия; ветроэнергетические установки; водоизмещение; остойчивость; плавучие основания.

Keywords: arctic conditions; wind power stations; displacement; stability; floating base.

Ветроэнергетические установки (ВЭУ) являются одними из наиболее технологически эффективных источников генерации электроэнергии, которые доступны на сегодняшний день. Основной принцип работы ветроэнергетических установок заключается в преобразовании кинетической энергии ветрового потока в электрическую энергию.

Россия располагает значительными ресурсами ветровой энергии, которые сосредоточены в тех регионах, где отсутствует централизованное энергоснабжение. Такая ситуация характерна для всего Арктического побережья от Кольского полуострова до Чукотки, для побережья и островных территорий Берингова и Охотского морей, а также для Юга России и Дальнего Востока, где использование энергии ветра экономически выгодно [1].

Прибрежные морские зоны Российской Федерации обладают высоким ветроэнергетическим потенциалом, использование которого благоприятно скажется на инфраструктуре производства электроэнергии в близлежащих регионах и улучшит условия жизни местного населения [2,3].

Конструкции опорных оснований ВЭУ морского и сухопутного базирования значительно отличаются друг от друга в техническом и экономическом плане [4].

На сегодняшний день подробно изучен вопрос, касающийся создания морских ВЭУ для условий южных или незамерзающих морских акваторий.

На акваториях с ледовым режимом необходимо применять ВЭУ с мобильным основанием, рассчитанным на значительные ледовые нагрузки. В связи с этим, возникают проблемы в процессе проектирования, строительства и эксплуатации подобных сооружений [5].

Актуальность данного исследования обусловлена необходимостью научного обоснования проектных решений при обустройстве морских ВЭУ на российском континентальном шельфе.

Основными задачами данного исследования являются:

1. анализ преимуществ и технических сложностей, связанных с проектированием, строительством и установкой морских плавучих ветроэнергетических станций;

2. разработка концептуальных подходов к созданию плавучего основания морских ветроэнергетических станций в ледовых условиях.

Введение в рынок ветроэнергетики нового вида ВЭУ - морских плавучих ветроэнергетических станций, сопровождается рядом преимуществ:

- высокая производительность и качество вырабатываемой электроэнергии;

- мобильность;

- ремонтопригодность и простота утилизации по окончанию срока службы;

- экологичность и др.

Наряду с преимуществами морских плавучих ВЭУ существуют технические сложности, связанные с проектированием, строительством и эксплуатацией подобных объектов:

- Снижение металлоемкости конструкции приводит к сокращению стоимости конструкции, и в то же время, уменьшению ее прочности и остойчивости;

- Поиск варианта конструкции, обеспечивающей оптимальное сочетание волновых, ледовых, ветровых воздействий и др.

Следующей задачей является разработка принципов конструирования плавучего основания ВЭУ, направленных на минимизацию ледовых нагрузок.

На рисунке 1 представлены расчетные схемы плавучего основания морской ВЭУ.

На морскую ВЭУ действует ветровой поток. Цилиндрическое основание закреплено на плаву с помощью якорных связей. В основаниях рассматриваемых установок используется система удержания с предварительно натянутыми связями. Определены координаты клюзовых точек (точка «а») и угол наклона якорных связей ф.

В первом случае конструкция обладает минимальной металлоемкостью за счет ферменной оболочки и хорошей остойчивостью в результате работы вертикально натянутых связей. Однако при обрыве связей конструкция теряет остойчивость и при воздействии ледовых нагрузок необходимо устраивать дополнительные предварительно натянутые связи, что приводит к увеличению стоимости сооружения.

Сооружения второго типа имеют значительную осадку и удерживаются за счет наклонных связей. Достоинство таких конструкций заключается в том, что они сохраняют остойчивость даже при обрыве связей. Такие сооружения необходимо применять только на значительных глубинах, вследствие большой высоты (80-100 м). Благодаря малому диаметру сооружения минимизируются волновые и ледовые нагрузки на конструкцию [6].

Ледовые нагрузки на сооружение вычисляются по методикам СНиП 2.06.04-82*,СНиП 2.01.07 - 85, СП 38.13330.2012 и ISO 19906 [7-10].

Расчет волновых нагрузок производится с помощью математического моделирования в программном комплексе "Anchored Structures" [11,12].

При ледовом воздействии в вертикально натянутых связях возникает горизонтальная составляющая силы реакции, которая компенсирует ледовую нагрузку.

5л> й) '»> у к г"г» т ги т т лс лс лс

Рисунок 1. Расчетная схема плавучего основания морской ветроэнергетической установки

При действии ветрового потока в наклонных связях появляется сила реакции, компенсирующая аэродинамический момент. При погружении установки в морскую воду возникает сила Архимеда, которая, в свою очередь, компенсирует вертикальную составляющую реакции якорных связей.

Таким образом, учитывая вышесказанное, можно утверждать, что сооружение находится в равновесии:

Fwind = FR •^Ф р- g- ДЬ S w = Fr • cos ф

Fwind- Hwind = FR- xa- sinФ+ FR- za- cosФ (11) где Fwind - сила, возникающая при действии ветрового

fr

потока на ветроэнергетическую установку; - сила реакции наклонных связей сооружения на действие ветрового потока; р - плотность морской воды;

g - ускорение свободного падения; Дh

погружения установки при ветровом воздействии;

глубина

SW .

площадь ватерлинии сооружения;

.H wind.

высота при-

ложения равнодействующей силы ветрового потока;

x

a

z

a

координаты клюзовой точки а. После упрощения система (1.1) приобретает следующий вид:

= SW

р- g- Дh Hwind = xa + za

ctgф

(1.2)

Таким образом, проанализировав полученную систему уравнений (1.2), можно сформулировать принципы конструирования плавучих оснований морских ВЭУ:

1. Для полупогружных плавучих оснований характерно дополнительное натяжение связей при ветровом воздействии, поэтому площадь ватерлинии должна быть такой, чтобы компенсировать силы реакции якорных связей.

2. Для оснований первого и второго типа необходимо предусмотреть расположение клюзовых точек. Для оснований первого типа клюзовые точки должны находиться по горизонтали на таком расстоянии, чтобы оно было сравнимо с высотой приложения равнодействующей силы ветрового потока. Для оснований второго типа клюзовые точки должны располагаться по вертикали на таком расстоянии от центра тяжести установки, чтобы оно было сравнимо с высотой приложения силы ветрового потока.

Таким образом, если увеличивать площадь ватерлинии, то неизбежно значительное воздействие ледовых и волновых нагрузок на установку. В связи с этим, для акваторий с преобладающим ледовым режимом необходимо заглублять водоизмещающие объемы конструкции ниже уровня ледового воздействия. Заключение

Практическая значимость данной работы заключается в возможности применения морских плавучих ВЭУ на акваториях Российской Федерации с целью энергоснабжения прибрежных регионов.

Вопрос о размещении морских плавучих ВЭУ в условиях южных или незамерзающих морей подробно изучен специалистами различных стран. В свою очередь, применение морских плавучих ВЭУ в условиях северных и дальневосточных морей России недостаточно изучено и добавляет ряд технических сложностей на пути от проектирования до эксплуатации подобных объектов.

В ходе данного исследования были разработаны концептуальные подходы к созданию плавучего основания морских ВЭУ, направленные на минимизацию значительных ледовых нагрузок, действующих на сооружения.

Показано, что для акваторий с ледовым режимом, целесообразно заглублять водоизмещающие объемы сооружения ниже уровня воды.

Выявлены преимущества и технические проблемы, связанные с проектированием, строительством и установкой морских плавучих ветроэнергетических станций.

Список литературы

1. Справочник по ресурсам возобновляемых источников энергии России и местным видам топлива / показатели по территориям/Безруких П.П, Елистратов В.В., Сидоренко Г.И.. и др. - М.: ИАЦ Энергия, 2007 г.- 272 с.

2. Елистратов В.В., Кузнецов М.В. Теоретические основы нетрадиционной и возобновляемой энергетики. Ч. 1.Определение ветроэнергетических ресурсов региона. Методические указания. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003 г. - 55с.

3. А.С. Большев, К.Н. Шхинек, Т.В. Филиповская/ Гидротехнические сооружения на континентальном шельфе России, Журнал «Гидротехника.ХХ! век» №4 (16) 2013 г., с.48-56.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Большев А.С., Фролов С.А., Чернецов В.А., Купреев В.В. Вопросы проектирования опорных конструкций для морских ветрогенераторов, журнал «Гидротехническое строительство», №5, М.: 2007 г. с. 31-36.

5. Елистратов В.В., Большев А.С., Панфилов А.А., Мегрецкий К.В., Купреев В.В. Научно-технические проблемы создания ветроэлектрических станций

на шельфе Арктики. — СПб.: Изд-во Научно-технический центр «ТАТА», 2014, с. 36-48.

6. Шхинек К.Н., Балагура С.В., Большев А.С., Фролов С.А. Математическое моделирование воздействия ровного льда и торосов с заякоренными плавучими сооружениями типа FPU и платформами типа SPAR/^аучно-технический сборник РМРС. 2009. № 32. C. 93-108.

7. СНиП 2.06.04-82*. Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 40с.

8. СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия», Госстрой СССР, М., 1987.

9. СП 38.13330.2012 Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) Актуализированная редакция СНиП 2.06.0482*. - М. «Аналитик», 2012. - 111 с.

10. ISO 19906. Petroleum and natural gas industry. Arctic offshore structures. 2009. 428 р.

11. Большев А.С., Фролов С.А., Михаленко Е.Б. Математическое моделирование поведения морских плавучих сооружений// Труды СПбГПУ, изд. СПбГПУ, 2007, №502, с.252-274.

12. А.С. Большев, С. А. Фролов, М.А. Кутейников, Математическое моделирование поведения морских плавучих объектов в программном комплексе "Anchored Structures", Научно-технический сборник РМРС, вып.36, 2013, стр.68-90.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА САЗЕРЛЕНДА-КОЭНА ДЛЯ ОТСЕЧЕНИЯ ЗАДАННОЙ

ФИГУРЫ ПРЯМОУГОЛЬНЫМ ОКНОМ

Ананьева Марина Алексеевна

старший преподаватель, Московский Государственный Университет информационных технологий,

радиотехники и электроники МИРЭА, г. Москва

USE METHOD CACHERLENDA-KOENA FOR CLEAR SET FIGURE BOXED WINDOW

Ananieva Marina Alekseevna, older teacher of Moskow State University information technology, radio-technology and electronics, MIREA, MOSCOW АННОТАЦИЯ

Отсечение применяется в компьютерной графике в алгоритмах удаления невидимых линий и поверхностей, при построении теней, а также при формировании фактуры. Рассматривается фигура с отсекающим прямоугольным окном, параллельным осям координат экрана. Окно задаётся левым(х1), правым(хг), нижним(уп), верхним(yv) двумерными окнами. Целью алгоритма отсечения является определение отрезков или их частей, которые лежат внутри отсекающего окна. Остальные части отбрасываются. Для отсечения используется алгоритм отсечения Сазерленда-Коэна[ 1 ]. ABSTRACT

Clear application in computer graphics in algorithm deletion unvisibility line and surface, by build shade, also by form facture. Examine figure with clear boxed window, parallelaxis coordinate display field. Window set left(xl), right(xr), bottom(yn), top(yv) two-dimensional window. Object of algorithm clear appear definition cut of or them part, which lie in clear window. The rest part throw aside. For clear use algorithm clear Cacherlenda-Koena. Ключевые слова: отсечение. Keywords: clear.

//Программа написана на языке программирования C++Builder 6 #include <vcl.h> #pragma hdrstop

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.