Аннотация: В учебно-методическом пособии рассмотрены термодинамические особенности и теоретические основы работы паросиловых установок, двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, газотурбинных установок, холодильных установок и тепловых насосов. Приведены основные характеристики атомного топлива, конструкции и термодинамические циклы атомных станций. Учебно-методическое пособие содержит задания для самоконтроля знаний, краткие теоретические сведения, примеры и задания для расчетных работ. Приведены справочные данные, необходимые для решения расчетных работ. Рекомендовано для студентов направления подготовки 08.03.01 «Строительство», профиль «Городское строительство и хозяйство» очной и заочной формы обучения.

Аннотация: В монографии в основном обзорного характера собраны практически все сведения, полученные в нашей стране и частично за рубежом, по теплообменным и гидравлическим характеристикам каналов прямоугольного поперечного сечения с большим отношением сторон (щелевым) при установке в них шахматно или коридорно расположенных цилиндрических штырей-турбулизаторов (вставок) применительно к каналам охлаждения лопаток газовых турбин. Представлены данные об экспериментальном оборудовании и измерительной аппаратуре проведенных опытных исследований и приведены полученные эмпирические критериальные соотношения по теплогидравлическим характеристикам таких каналов. Анализ опытных данных позволил в сопоставимых условиях сравнить полученные различными авторами результаты и дать рекомендации по их использованию. Более детально изложены методики и результаты проведенных в ЛПИ опытных исследований теплогидравлических характеристик рассматриваемых каналов с системами штырей-турбулизаторов. Изложены имеющиеся методики проектировочных расчетов каналов охлаждения рассматриваемой конфигурации применительно к лопаткам газовых турбин, позволяющие выбирать некоторую оптимальную геометрию расстановки системы штырей-турбулизаторов и обеспечивающие заданное тепловое состояние охлаждаемых лопаток. Для научных и инженерно-технических работников, занимающихся разработкой и исследованием теплообменных систем различного назначения, а также для аспирантов и студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки «Энергетическое машиностроение».

Аннотация: Предназначен для студентов, обучающихся по дисциплинам «Турбины ТЭС и АЭС», «Паротурбинные установки», по направлениям 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника», 13.03.03 «Энергетическое машиностроение». В лабораторном практикуме 8 лабораторных работ. Работы направлены на получение практических навыков и знаний в области эксплуатации, расчёта и моделирования энергетического оборудования тепловых и атомных электрических станций. Для выполнения некоторых лабораторных работ требуется ПК с установленным программным обеспечением Microsoft Office и OpenModelica.

Аннотация: В учебном пособии рассмотрены конструкции высокоскоростных опор, применяемых на газокомпрессорном оборудовании, дан анализ эксплуатационных характеристик роторов на газомагнитных опорах. Описаны экспериментальные установки для исследования выходных характеристик высокоскоростных роторов на газомагнитных опорах, применимых в газокомпрессорах. Представлены экспериментальные и численные исследования, а также ряд зависимостей выходных характеристик работы ГМО в оборудовании от различных режимных и конструктивных параметров. Учебное пособие будет полезно студентам направления подготовки 15.04.02 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Оборудование нефтегазопереработки») при изучении дисциплины «Научные основы проектирования, эксплуатации и ремонта оборудования нефтегазопереработки» и их научным руководителям. Издание также может быть использовано аспирантами, бакалаврами и специалистами, занимающимися исследованием и проектированием опор высокоскоростных роторов газотурбинных установок.

Аннотация: Изложены основы газодинамики при течении среды через каналы турбинных решеток, конструктивные особенности конденсационных и теплофикационных турбин ТЭС и АЭС, а также их вспомогательного оборудования. Рассмотрены основы эксплуатации турбинного оборудования согласно ПТЭ, обслуживания работающей турбины и вспомогательного оборудования, пуск и останов паровой турбины. Приведены требования к организации ремонтного обслуживания турбин и вспомогательного оборудования. Отражены особенности эксплуатации и ремонта турбин АЭС. Для студентов учреждений высшего образования по специальностям «Паротурбинные установки атомных электрических станций», «Проектирование и эксплуатация атомных электрических станций», «Тепловые электрические станции», «Автоматизация и управление теплоэнергетическими процессами». Может быть полезно учащимся энергетических колледжей.

Аннотация: Книга освещает теоретические и практические аспекты конструкции современных ветродвигателей в контексте их исторического развития, методы управления мощностью ветроэнергетических установок. Обширная библиография отечественных и зарубежных работ поможет специалистам глубже изучить рассматриваемые вопросы. Издание предназначено для широкого круга читателей – от изобретателей и исследователей до разработчиков и производителей ветроэнергетических установок, для студентов и преподавателей технических университетов по специальности ОКСО 140202 (Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии).

Аннотация: В пособии изложены основы теории работы ступени осевого компрессора, рассмотрены особенности совместной работы ступеней осевого компрессора, вопросы регулирования осевых компрессоров и их работы на переменных режимах, а также приводятся основы аэродинамического проектирования компрессоров.

Аннотация: Проанализированы современные конструкции и тенденции развития электрических генераторов для ветротурбин материковых и оффшорных ветроэлектростанций. Рассмотрены применяющиеся в мегаваттном диапазоне мощностей три типа генераторов для высокоскоростного, низкоскоростного и безредукторного привода. Определены необходимые электромагнитные нагрузки генераторов и изменение их основных размеров в зависимости от мощности. Отмечена тенденция к применению безредукторных синхронных генераторов с постоянными магнитами для мощностей до 8 МВт. Рассмотрены синхронные генераторы как с радиальным намагничиванием, так и другие варианты (с аксиальным потоком, без ферромагнитных сердечников и др. ). Для мощностей 10 МВт и выше существенное уменьшение массы ветротурбины дает применение сверхпроводникового генератора. Однако из-за стоимости сверхпроводника коммерчески выгодный вариант однозначно не определен. Рассматриваются различные проекты (с «теплой», «холодной» сверхпроводимостью), а также варианты как полностью сверхпроводниковых генераторов, так и генераторов только со сверхпроводниковой системой возбуждения.

Аннотация: Одним из способов повышения удельных энергетических показателей импульсных линейных электромагнитных двигателей является статическое нагружение двигателя на этапе трогания, реализуемое с помощью устройства электромагнитного удержания якоря. Стремление упростить конструкцию двигателя и одновременно повысить его энергетические показатели привело к идее интеграции конструкции двигателя и устройства удержания якоря на основе общего магнитопровода. В его состав входят ферромагнитный направляющий корпус и удерживающая поверхность. Экспериментальные исследования таких интегрированных двигателей показали сложность регулирования усилия удержания, поскольку оно определяется несколькими конструктивными параметрами. Актуальность исследования вызвана необходимостью определения диапазонов допустимого изменения и сочетания конструктивных параметров ферромагнитного направляющего корпуса и удерживающей площадки, которые обеспечивают работоспособность двигателя. Аналитически получена зависимость магнитной индукции ярма по отношению к индукции начала насыщения верхнего магнитного шунта от площади поперечного сечения этого шунта и удерживающей поверхности с помощью кусочно-линейной аппроксимации кривой намагничивания и схемы замещения магнитной системы. На основе полученных зависимостей для выбранных конструктивных параметров при рабочем зазоре 20 мм выполнено математическое моделирование магнитной системы интегрированного электромагнитного двигателя на этапе трогания. Путем численного эксперимента определены магнитные индукции в ярме и верхнем магнитном шунте, которые изготовлены из конструкционной стали Ст3. Результаты численного эксперимента подтвердили выполненные расчеты. Исследования и анализ показали возможность определять условия отрыва якоря на этапе трогания в виде границ и областей допустимых значений указанных конструктивных параметров. Вне этих областей интегрированный электромагнитный двигатель работать не может.

Аннотация: Рассмотрен гибридный энергокомплекс (ГЭК), содержащий возобновляемые источники энергии (ВИЭ) - ветроэнергетическую установку и фотоэлектрический генератор, а также (в качестве резервных) дизель-генераторную установку. Внедрение ВИЭ требует значительных финансовых затрат, так как технологии генерирования, передачи энергии и управление сетью, в состав которой входят ВИЭ, существенно отличаются от классических и недостаточно отработаны. При характерных для ВИЭ неуправляемых отклонениях в режимах работы использование стандартных методов оптимального распределения потоков мощности может повлечь перегрузки на линиях передачи, вплоть до каскадных отключений. Рассмотрены различные варианты (в зависимости от конкретных задач) систем управления и систем автоматического регулирования первичными источниками энергии при работе ГЭК в автономном режиме и при параллельной работе с электросетью.

Аннотация: Для привлечения внимания к развитию ветроэнергетики в Российской Федерации и накопления опыта эксплуатации ветроэнергетических установок (ВЭУ) в прибрежной зоне Балтийского моря был сооружен ветропарк суммарной установленной мощностью 5, 1 МВт. Ветропарк состоит из ВЭУ моделей Vestas V27 и Wind World 4200/600. Обе модели ВЭУ относятся к третьему поколению. В них используются асинхронные генераторы (АГ) с короткозамкнутым ротором. Представлены результаты исследований эксплуатационных режимов работы этого ветропарка. Отмечен ряд выявленных недостатков в работе ветропарка и даны рекомендации, которые могут быть полезны при реализации новых проектов в области ветроэнергетики.

Аннотация: Математически обосновывается и экспериментально подтверждается возможность регулирования возбуждения синхронных генераторов в сегментном исполнении путем преднамеренного изменения воздушного зазора отдельных модулей активного сегмента. Обосновывается введение ранее неизвестного канала регулирования синхронных машин с постоянными магнитами, что придает системе управления адаптивные свойства, обеспечивает автоматизированное управление. Это достигается расчетом поля в зоне рабочего воздушного зазора, что позволяет найти аналитические зависимости, подтверждаемые экспериментом на макете. В частности, приведены кривые, характеризующие найденные зависимости, подтверждающие исходные теоретические положения. В результате исследования фактически доказывается возможность введения дополнительного воздействия на данный объект, что дает синергетический эффект: с одной стороны, появляется возможность при небольшой скорости ветра уменьшить противодействующий момент на ветроколесо при постоянной нагрузке низкого уровня, с другой стороны, при интенсивном ветре существенно повышается энергоотдача агрегата. Приведена структурная схема системы управления, построенная на принципах экстремального управления. В качестве экстремальной (оптимальной) выступают либо угловая характеристика синхронного генератора, либо U-образная. В первом случае система с помощью сигнум-реле и коммутатора будет управлять исполнительным механизмом, регулирующим зазор в заранее установленных пределах.

Аннотация: Рассматриваются актуальные вопросы обеспечения синусоидальной формы кривой линейного напряжения, возникающие при проектировании широко применяемых в энергосистемах явнополюсных синхронных генераторов. Как известно, применение магнитных клиньев в пазах статора генератора позволяет улучшить основные электрические характеристики машины, снизить влияние высших гармоник, уменьшить добавочные потери, моменты от высших гармоник магнитного поля, шумы и вибрации, снизить температуру обмотки и активной стали статора и повысить КПД. Проведено исследование влияния магнитных свойств материала клиньев в пазах статора на коэффициент нелинейных искажений с помощью расчетного пакета прикладных программ ELCUT. Установлено, что значение относительной магнитной проводимости существенно влияет на коэффициент нелинейных искажений кривой ЭДС фаз обмотки статора и добавочных потерь в стали статора. Выбраны оптимальные значения магнитной проводимости материала клина, обеспечивающие форму кривой ЭДС генератора, соответствующую требованиям ГОСТ.

Аннотация: На многих электростанциях стран СНГ эксплуатируются турбо- и гидрогенераторы с системами возбуждения, в состав которых входят автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) устаревших типов. В цикле штатного начального возбуждения генераторов АРВ формируют полный форсирующий сигнал, создавая режим ударного возбуждения с максимальным напряжением ротора. В этом режиме в демпферном контуре ротора индуктируются большие значения токов, амплитуда которых, например у турбогенераторов мощностью 200-300 МВт, лежит в диапазоне 240-320 кА, а по термическому воздействию они эквивалентны односекундному току значением 175-190 кА и соизмеримы с током частотой 100 Гц. В статье предложен простой способ значительного уменьшения демпферного тока в процессе начального возбуждения генератора.

Аннотация: Современное состояние рынка стирлинг-генераторов свидетельствует, что в конкурентной борьбе побеждают высокотехнологичные двигатели, которые длительно доводились в процессе совместной работы или конкуренции сильных корпораций. Основные преимущества двигателей Стирлинга: возможность использовать различные источники теплоты и камеры сгорания, отвечающие экологическим требованиям; низкие уровни шума и вибрации; благоприятные характеристики, как для транспортных средств, так и для стационарных электрогенераторов; хорошая согласованность с линейной электрической машиной. Среди факторов, сдерживающих развитие стирлинг-генераторов, выделены: высокие стоимость и массогабаритные показатели, ограниченная агрегатная мощность, сложность удовлетворения требованиям к ресурсу. Особенность системы управления двигателем Стирлинга состоит в необходимости контролировать параметры в рабочем контуре, генераторе и камере сгорания. С учетом требований к обеспечению пусковых режимов система управления должна быть интеллектуальной. Управление мощностью свободнопоршневого двигателя Стирлинга обычно осуществляется изменением хода поршня, что реализуется электронным блоком управления линейным генератором. В настоящее время в связи с развитием альтернативной энергетики и распределенного электроснабжения растёт потенциальная ниша для применения Стирлинг-генераторов.

Аннотация: Повышение эффективности ветроэнергетических уставок мощной энергетической системы при скоростях ветра ниже номинальных является актуальным вопросом. Сравнение способов повышения эффективности ветроэнергетических уставок показало увеличение выработки энергии почти на 35 % для конструкции ВЭУ с двумя равнолопастными синхронно-вращающимися ветроколесами с управляемым углом между ними от альфа = 0 до aльфа = пи / n при скоростях ветра больше и ниже номинального значения соответственно. Допустимо исполнение ветроколес разного диаметра.

Аннотация: Исследуются специальные турбогенераторные установки (СТГУ) мощностью до 10000 кВт для преобразования механической энергии пара в электрическую с улучшенными виброакустическими характеристиками. В состав СТГУ входят: паровая турбина, синхронный генератор с магнитоэлектрическим возбуждением и преобразователь частоты, регулирующий параметры выходной электрической энергии. Частота вращения турбины и генератора в зависимости от мощности установки обеспечивает на выходе значения частоты от 50 до 300 Гц. Рассмотрены различные схемы построения автономных установок с генераторами магнитоэлектрического возбуждения. Предложена конструкция турбогенераторной установки с параллельным включением преобразователя частоты, позволяющая значительно улучшить массогабаритные характеристики преобразователя и повысить надежность установки в целом.

Аннотация: Рассмотрена возможность использования асинхронного генератора (АГ) для автономных ветроэнергетических установок (ВЭУ), применяемых с целью энергоснабжения удаленных от Единой энергетической системы (ЕЭС) потребителей. Приведены основные достоинства применения АГ как источника переменного трехфазного напряжения в сравнении с синхронными генераторами (СГ). Разработана новая система автоматического регулирования выходного напряжения и частоты АГ с самовозбуждением для ВЭУ малой мощности. Определены основные параметры схемы замещения АГ, построены характеристики кривой намагничивания для определения значения емкости возбуждения. Выполнен анализ системы автоматического регулирования напряжения (АРН) АГ с целью выявления ее конструктивных недостатков и их устранения. Подтверждена целесообразность использования системы АРН АГ ВЭУ с линейными конденсаторами в качестве регулирующего устройства.

Аннотация: Приведены результаты исследований высокооборотного стартер-генератора с постоянными магнитами и зубцовой обмоткой для перспективных беспилотных летательных аппаратов. Рассмотрены технология изготовления магнитопровода статора из аморфного железа, а также методика выбора числа пар полюсов высокооборотного стартер-генератора, обоснованы преимущества аморфного железа. Отдельный этап работы посвящен задачам оптимизации пазовой зоны стартер-генератора по критерию минимума потерь в постоянных магнитах на вихревые токи. Для минимизации этих потерь выполнена многокритериальная оптимизация пазовой зоны с помощью генетических алгоритмов, в результате которой потери были снижены в 4 раза относительно первоначального варианта. Предложена схема охлаждения синхронной машины в составе турбореактивного двигателя, проведены тепловые расчеты. Для верификации предложенной последовательности проектирования, а также для оценки эффективности использования аморфного железа создан полноразмерный макет мощностью 5 кВт с частотой вращения ротора 60000 об/мин, плотностью мощности 0, 2 кг/кВт и КПД 96, 4%. Первоначальные испытания экспериментального макета подтвердили теоретические выводы и показали, что применение аморфного железа позволяет снизить потери в магнитопроводе статора в 5-7 раз.

Аннотация: В работах, посвященных самовозбуждению электрических машин, понятия "жесткое" и "мягкое" самовозбуждение используются для оценки степени воздействия на систему и характер изменения выходной величины при самовозбуждении. В статье обосновывается необходимость использования этих терминов исключительно для оценки характера изменения выходной величины. По аналогии с генератором постоянного тока предложено разделить условия самовозбуждения асинхронного генератора на стартерные и автогенераторные (автоколебательные). Экспериментально показано, что при размагниченной системе (слабый стартер) самовозбуждение генератора постоянного тока сопровождается скачкообразным изменением напряжения, то есть имеет место жесткий режим самовозбуждения. После работы в установившемся режиме генератор вновь намагничивается (сильный стартер), и при повторном самовозбуждении скачкообразного изменения напряжения не наблюдается. Такое самовозбуждение, при котором сильный стартер за счет остаточной индукции нивелирует "жесткий" характер самовозбуждения, предложено называть "псевдомягким".