Выполнено исследование передачи электрической энергии по распределительным электрическим сетям различных классов номинального напряжения, находящихся на балансе филиала ПАО «Россети-Центр» «Костромаэнерго». Дана краткая структурная характеристика компании, ее состава, а также характерные особенности электропотребления. На основании исходной информации, находящейся в открытом доступе, произведена аналитическая оценка возникающих аварийных ситуаций в электрических сетях компании, а также последствий этих отказов за период 2016 2025 гг. Представлена количественная характеристика аварийных отключений, а также объема недопоставленной потребителям электрической энергии в результате этих аварий. Установлено, что за исследуемый период произошло 15555 отказов, в результате которых недопоставлено более 2365 МВт∙ч. При этом наибольшее количество аварийных отключений произошло в 2022 г. (почти 17% всех отказов за исследуемый период). Произведен анализ основных причин возникающих отказов. При этом установлены 5 основных групп причин, по которым эти отказы происходят. В результате произведенного анализа установлено, что более 53% всех отключений происходит по причине воздействия природных явлений, что, наряду с существенным износом электросетевого оборудования, приводит к аварийным повреждениям элементов электрических сетей. Второй основной причиной отказов (более 22%) является недостаточное техническое обслуживание и несвоевременный ремонт электрического оборудования. Использовались общенаучные методы, методы численного анализа, а также библиотеки графического редактора MATLAB для представления визуализированного изменения исследуемых показателей. На основании полученных выводов сформулированы рекомендации для руководства компании по повышению уровня надежности электропередачи. Полученные результаты исследования могут представлять интерес для руководства компании «Костромаэнерго», других электросетевых компаний, а также инженерных и научных работников, исследующих вопросы надежности электропередачи.

Подшипники скольжения и их динамические свойства, в первую очередь, определяют надежную работу валопроводов мощных турбоагрегатов, так как в масляном слое подшипников сосредоточены не только возмущающие гидродинамические силы, но также силы демпфирования. Определяющими являются не сами силы, а работа этих сил на перемещениях и скоростях этих перемещений. Прежде всего, необходимо в процессе эксплуатации обеспечить проектные нагрузки на подшипники, что достигается оптимальной центровкой роторов по полумуфтам. Во-первых, в энергетике исчезает культура корректного определения центровок роторов по полумуфтам и на огрехи заводов накладываются ошибки ремонта. Во-вторых, применять следует подшипники, обладающие максимальной анизотропией жесткости и оптимальной степенью эллиптичности. К сожалению, заводы часто идут в русле старых книг по механике, где предлагается задавать боковой зазор порядка одной тысячной диаметра, и это проникло в старые ремонтные формуляры. В то же время, теория и наладки показывают, что зазор в эллиптическом подшипнике скольжения крупного ротора не должен быть меньше 0,002 диаметра или относительный зазор по отношению к радиусу цапфы должен быть порядка 0,004. Центровка роторов по полумуфтам должна учитывать разное всплытие шеек роторов в смежных подшипниках. Особо отмечается необходимость выбора степени эллиптичности подшипников малого диаметра роторов высокого давления мощных турбин.

Анализ нормативно-технической документации показывает, что единый отраслевой классификатор повреждений элементов конструкции, который мог бы использоваться при разработке систем диагностики паровых турбин, в настоящее время отсутствует. Это, в свою очередь, может приводить к тому, что в разрабатываемых и внедряемых на электростанциях системах диагностики отсутствуют единые подходы к описанию проявлений повреждений. Объем и методы диагностирования оборудования также могут значительно отличаться. В связи с этим, по мнению авторов, целесообразна разработка классификатора повреждений элементов конструкции паровых турбин. Важной задачей при создании классификатора является выбор классификационных подмножеств, которые должны содержать информацию о повреждениях, их проявлениях в процессе работы оборудования, проявлениях, выявляемых при ремонте оборудования, методах выявления (контроля), причинах возникновения повреждения, скорости развития повреждения (внезапный или постепенный отказ), влиянии на возникновение и развитие других повреждений, оценку опасности (критичность) возникновения данного повреждения. Классификация повреждений по видам вызывающих их воздействий должна предусматривать возможные варианты воздействий на элементы турбины при ее работе (центробежные силы, силы трения, вибрационное воздействие, температурное воздействие, эрозионное воздействие, коррозионное воздействие, ударные нагрузки и т. д.). Классификация повреждений по возможностям и способам их диагностирования должна предусматривать возможность выявления дефектов в процессе эксплуатации на работающем оборудовании (по контролируемым параметрам), на остановленном оборудовании (например, методами эндоскопирования) или в процессе разборки ремонта. Классификация повреждений по степени опасности должна содержать оценку влияния повреждения на возможность надежной эксплуатации оборудования и быть основой для рекомендаций персоналу, эксплуатирующему оборудование. Основополагающим классификационным подмножеством должна быть классификация по объекту, т. е. перечень повреждений, соотнесенный с элементами конструкции оборудования.

В условиях трансформации энергосистемы под влиянием роста доли возобновляемых источников энергии теплоэлектроцентрали приобретают ключевую роль как маневренный резерв, обеспечивающий стабильность энергоснабжения. Цель исследования комплексная оценка влияния технического состояния оборудования на способность ТЭЦ эффективно функционировать на балансирующем рынке электроэнергии. Методика исследования включала анализ эксплуатационных данных за многолетний период, экспертные обследования основного и вспомогательного оборудования, тепловизионную и акустическую диагностику, а также разработку математической модели коэффициента готовности с применением методов экспоненциальной аппроксимации для прогнозирования деградации оборудования. Установлено, что значительная часть оборудования имеет длительный срок эксплуатации, что приводит к снижению энергетической эффективности котлоагрегатов, увеличению присосов воздуха в газовоздушном тракте, росту удельных расходов топлива и ухудшению коэффициента готовности ниже нормативных значений. Разработанная модель прогнозирования демонстрирует устойчивую тенденцию снижения коэффициента готовности в перспективе, что создает серьезные риски для участия станции в балансирующем рынке. Выявлена прямая корреляционная зависимость между коэффициентом готовности и экономическими показателями работы станции. Результаты исследования подтверждают необходимость перехода от реактивного к проактивному управлению надежностью оборудования через комплексную модернизацию и внедрение цифровых технологий прогнозирования технического состояния для обеспечения конкурентоспособности ТЭЦ в условиях рыночной энергосистемы.

Развитие аддитивных технологий и полимерных материалов позволяют найти им новое применение в машиностроении, в частности, в турбиностроении. Так, уже существуют исследования по возможности применения деталей из полиамида, изготовленных методов SLS-печати для формирования ступени малорасходных турбин, которые при экспериментальном исследовании показали свою эффективность. Данный метод изготовления позволяет рассмотреть новые формы элементов проточной части газовых турбин, которые не изготовить с помощью механической обработки заготовок. В данной статье рассмотрена конструкция радиального центростремительного рабочего колеса конструкции Ленинградского политехнического университета, предполагаемого к использованию в качестве автономного турбогенератора в линии газораспределения. Данное рабочее колесо имеет адаптированное бандажное уплотнение, которое учитывает особенности изготовления с помощью метода SLS-печати. Целью данной работы является показать эффективность применения предложенного варианта уплотнения, для чего был произведен газодинамический анализ 3 вариантов ступени: без уплотнения, с бандажным уплотнением, и с ответным лабиринтом на статорной части. Расчет производился на параметры проектирования с учетом окружной периодичности ступени в программном комплексе Ansys CFX при совместной работе соплового аппарата и рабочего колеса. Итоговое сравнение производится через расчет адиабатического коэффициента полезного действия, определяемого путем определения вырабатываемой мощности на рабочем колесе через момент и располагаемой мощности. Анализ результатов показал положительное влияние применения данного уплотнения, особенно для варианта с ответными лабиринтными каналами, что говорит о целесообразности внедрения данной конструкции в такого рода машины и необходимости дальнейшей работы по оптимизации уплотнения с со стороны газодинамических и прочностных свойств.

Математическое моделирование тепловых и гидравлических режимов в индивидуальном тепловом пункте (ИТП) приоритетная задача для проектирования, регулировки и диспетчеризации систем теплоснабжения в целом. ИТП являются связующим звеном между тепловыми сетями и инженерными системами зданий, поэтому их надежность и безопасность в значительной степени зависят от принятия корректных проектных решений, которые невозможны без разработки адекватных математических моделей. Необходимы решения, которые позволят существенно повысить качество регулирования отпуска тепловой энергии на ИТП. Использование математической модели ИТП позволит также планировать мероприятия по рациональному использованию энергетических ресурсов. Проблема надежности трубопроводных сетей ИТП требует более строгого внимания к принятию проектных решений. Таким образом, уточненные математические модели тепловых пунктов позволяют одновременно, и экономить капиталовложения, и обеспечивать надежность транспортирования тепловой энергии.

Цель: разработка математической модели потокораспределения индивидуального теплового пункта для обеспечения надежности и безопасности систем централизованного теплоснабжения в режиме реального времени. Методы: компьютерное моделирование потокораспределения на ИТП с различными характеристиками и схемами их присоединения к сетям централизованного теплоснабжения. Результаты: предложена математическая модель ИТП, позволяющая оценивать надежность его работы за счет использования компьютерных и программных технологий. Создано программное обеспечение, позволяющее проводить измерение в режиме реального времени. Показано, что регулирование тепловых потоков не всегда соответствуют фактическим потребностям зданий, что может приводить к неверной оценке удельных тепловых потерь. Выводы: построенная математическая модель теплового пункта позволяет получать достаточно полную картину состояния потокораспределения на ИТП и оценить надежность теплоснабжения зданий и сооружений.

В работе описан подход к теплогидравлическому расчету системы охлаждения одновального газотурбинного двигателя (ГТД). Расчет основан на разработке подробной одномерной модели геометрии каналов системы подвода охлаждающего воздуха к основным охлаждаемым элементам газотурбинного двигателя. Расчёт в математической модели базируется на 1 и 2 законах Кирхгофа с выделением минимального дерева в виде графа, в котором ветвями и узлами формируется гидравлическая сеть. Рассмотрены схемы подвода охлаждающего воздуха от осевого компрессора к опорному, опорно-упорному подшипникам, статору и ротору турбины. Разработана подробная одномерная модель каналов системы подвода охлаждающего воздуха, включая одномерные модели каналов охлаждающего воздуха в сопловых и рабочих лопатках турбины. В результате получено распределение давлений и расходов в каналах системы охлаждения. Одномерные расчётные модели каналов охлаждения сопловых и рабочих лопаток турбины верифицированы на основе холодных продувок на стенде проверки пропускной способности. Выполнен одномерный (по среднему диаметру) и трехмерный (CFD) газодинамический расчет турбины для определения распределения параметров газового потока по венцам турбины. Результаты этих расчетов использовались в качестве граничных условий для математической модели каналов системы охлаждения. Также был выполнен теплогидравлический расчет регенеративной системы охлаждения жаровой трубы камеры сгорания (КС) в одномерной постановке. В результате расчета были определены потери полного давления и распределения температуры стенок жаровой трубы по ходу движения потока охлаждающего воздуха.

На основе разработанной одномерной модели системы охлаждения газотурбинного двигателя были определены гидродинамические характеристики, определены скорости, расходы, давления и температуры охладителя во всех каналах охлаждающего тракта.

Применение гибридных энергокомплексов (ГЭК) на базе дизельных электростанций с интеграцией возобновляемых источников энергии (ВИЭ) повышает эффективность электроснабжения децентрализованных потребителей в условиях дорогостоящей доставки топлива. Цель исследования разработка методов учета надежности резервных дизель-генераторных установок (ДГУ) при многокритериальной оптимизации состава оборудования ГЭК, поскольку их отказ в периоды низкой генерации ВИЭ и разряженных аккумуляторов становится основной причиной недоотпуска электроэнергии. Для многокритериальной оптимизации состава оборудования ГЭК используется двухуровневый подход. На верхнем уровне формируется множество Парето-оптимальных конфигураций ГЭК, на нижнем уровне производится почасовое имитационное моделирование функционирования ГЭК для детальной оценки каждого варианта по критериям экономической и экологической эффективности, надежности электроснабжения. Предложены два подхода к учету критерия надежности: имитационно-динамический, моделирующий отказы ДГУ как события во времени с использованием распределения Вейбулла, а оценка последствий этих отказов производится с использованием краткосрочной имитационной модели и метода Монте-Карло, и комбинаторно-вероятностный, основанный на биномиальном законе распределения для анализа всех возможных статических состояний группы ДГУ. На примере выбора ГЭК для села Ковран в Камчатском крае показано влияние структуры предпочтений лица, принимающего решение (ЛПР), на состав оборудования. Имитационно-динамический подход обеспечивает более точную оценку риска длительных перерывов электроснабжения за счет учета временной связности отказов и восстановлений ДГУ. Разработанные подходы позволяют обоснованно определить целесообразный состав и мощность оборудования ГЭК, в том числе количество и единичную мощность ДГУ с учетом стохастического характера электропотребления и генерации ВИЭ, отказа оборудования.

Рассматривается комплексный подход к решению проблемы аварий и утечек в трубопроводных и котельных системах, сочетающий методы прогнозирования рисков и современные алгоритмы компьютерного зрения для анализа видеопотока. Актуальность исследования обусловлена высокой аварийностью инженерных сетей, значительными экономическими потерями и экологическими рисками, связанными с несвоевременным обнаружением утечек. Целью работы является разработка и экспериментальная оценка гибридного метода предотвращения аварий и утечек на основе прогнозирования рисков и нейросетевого анализа видеоданных в реальном времени. В рамках исследования проанализированы архитектуры сверточных нейронных сетей, применяемые для обработки видеопотока, и показаны ограничения традиционных методов мониторинга, основанных на точечных датчиках давления и расхода. На основе исторических, эксплуатационных и телеметрических данных формируется прогнозная таблица рисков, определяющая приоритетность контроля потенциально опасных участков инженерных систем. Для участков с повышенным уровнем риска применяется гибридная нейросетевая модель, включающая модуль пространственно-временной детекции аномалий и модуль семантической сегментации визуальных признаков утечек. Результаты экспериментального исследования, проведённого на наборе данных объемом 120 часов видеозаписей с 20 промышленных объектов, демонстрируют точность обнаружения до 94,7%, F1-score 92,9% и среднее время отклика около 22 секунд. В заключении отмечается, что предложенное решение позволяет перейти от реактивной к проактивной модели эксплуатации инженерных систем, повысить уровень промышленной и экологической безопасности и может быть интегрировано с существующими средствами контроля для расширения зоны мониторинга.