This article presents a comprehensive improvement in the experimental analysis of cracking processes in smooth and sharp V-notched samples taken from gas transport pipelines, utilizing the acoustic emission (AE) method. The research aimed to establish a robust correlation between the failure mechanisms of uniaxially tensile samples and the distinct characteristics of AE signals for enhanced quality management in pipeline integrity. The study encompassed materials from two different straight pipe sections, encompassing both long-term used materials and new, unused materials. Through the application of the k-means grouping method to AE signal analysis, we achieved the identification of AE signal parameters characteristic of various stages of the material destruction process. This advancement introduces a significant improvement in monitoring and managing the operational safety of pipeline networks, offering a methodology that leverages advanced acoustic emission signal analysis. The outcomes present significant implications for the pipeline industry by proposing methods to enhance safety systems and more effectively manage the integrity and quality of gas infrastructure.
Compaction is one of the fundamental modes of strain localization. Pure compaction bands are deformation structures that develop in granular rocks. The Otryt sandstone, a flysch sandstone, hosts naturally formed pure compaction bands that originated due to tectonic shortening. The pure compaction bands formed when the host rock was poorly indurated. The deformation bands are of the disaggregation or cataclastic type, with cataclasis occurring more frequently in coarser-grained sandstones. Additionally, in laminated fine-grained sandstones, disaggregation takes the form of micro-folding. Textural features of the host rock appear to control the microstructural type of pure compaction band.
The paper discusses the mathematical model of hydromechanics of multiphase flows with varying mass. A multiphase flow is considered a continuum consisting of a set of a large number of different groups of particles. The derivation of motion equations and similarity criteria are given taking into account both the externally attached (or detached) mass and phase transitions within the medium. The equations of mass, momentum and energy transfer for individual phases and the medium as a whole are derived based on fundamental conservation laws. It was demonstrated that in the absence of sources (or flow-offs) of mass, momentum and energy, the known equations of single- and multi-phase flow hydromechanics follow as a special case from the obtained systems of motion equations and similarity criteria. The obtained motion equations are valid for the description of an ingredient of mixture and the medium as a whole, regardless of their physical and mechanical properties. Thermodynamic and rheological state equations, as well as expressions for heat flow, interfacial mass forces phase transitions, and heat exchange between phases can be used to close them. The implemented models make it possible to simulate both the stationary distribution of parameters along the wellbore during production and non-stationary processes that occur, for example, when the pump shaft speed changes during oil production. The developed approaches were implemented in the DataFlow software tool for analysis of the hydrodynamics of multiphase hydrocarbon flows, taking into account heat exchange with the rocks surrounding the well, and phase transitions in the fluid. Using the software package, test calculations were carried out to demonstrate the performance of the proposed and implemented models.
PL
W artykule omówiono model matematyczny hydromechaniki przepływów wielofazowych o zmiennej masie. Przepływ wielofazowy jest traktowany jako kontinuum składające się ze zbioru dużej liczby różnych grup cząstek. Wprowadzone równania ruchu i kryteria podobieństwa są podane z uwzględnieniem zarówno zewnętrznej dołączonej (lub odłączonej) masy, jak i przejść fazowych wewnątrz ośrodka. Równania transferu masy, pędu i energii dla poszczególnych faz i ośrodka jako całości otrzymano przy użyciu podstawowych praw zachowania. Wykazano, że w przypadku braku źródeł (lub wypływów) masy, pędu i energii, znane równania hydromechaniki przepływu jedno- i wielofazowego wynikają jako szczególny przypadek z otrzymanych układów równań ruchu i kryteriów podobieństwa. Uzyskane równania ruchu mają zastosowanie do opisu składnika mieszaniny i medium jako całości, niezależnie od ich właściwości fizycznych i mechanicznych. Do ich rozwiązania można wykorzystać termodynamiczne i reologiczne równania stanu, a także wyrażenia dotyczące przepływu ciepła, siły międzyfazowych masy, przejść fazowych i wymiany ciepła między fazami. Wdrożone modele umożliwiają symulację zarówno stacjonarnego rozkładu parametrów wzdłuż odwiertu podczas wydobycia, jak i procesów niestacjonarnych, które zachodzą na przykład podczas zmiany prędkości wału pompy w trakcie wydobycia ropy. Opracowane podejścia zostały zaimplementowane w oprogramowaniu DataFlow do analizy hydrodynamiki wielofazowych przepływów węglowodorów, z uwzględnieniem wymiany ciepła ze skałami otaczającymi odwiert oraz przejść fazowych w płynie. Za pomocą pakietu oprogramowania przeprowadzono obliczenia testowe w celu wykazania wydajności proponowanych i wdrożonych modeli.
The paper focuses on experimental monitoring of tightening and floating of the belt at controlled loading of belt gear. In general, the belt gear is referred to as friction gear in practice the primary function of which is to transfer the performance as a consequence of frictional forces occurring between a driven belt pulley, a driving belt pulley and a flexible element. In experimental measurements, the flexible element is represented by a V-belt. The main advantages of the belt gears are peripheral speed, flexible engagement, silent running, vibration absorption and their price. Standard operation of the belt gear requires correct belt tightening which is achieved by movement of a pulley and a tension roll. At the same time, the belt tightening can be achieved by changing the spacing of the shaft axes used in experiments. In the case of belt gears use, specific principles must be observed. The principles include tightening of the belt with particular force which represents, in fact, primary condition of transmission of motion and force. At rest, the tension of both belt parts is identical. Complex analysis of belt gears was followed by experimental measurements on the stands designed for testing and monitoring of belt gears. For the purposes of monitoring of the belt floating there was a system designed which used a high precision sensor to measure distance between the belt and the sensor. At the same time, a device designed to determine the belt tightening was used as well. All measurements were analysed and collected data and facts were used to determine dependencies possible to be applied when the monitored parameters are evaluated. The results of experimental monitoring of the selected parameters at controlled loading of the belt gear can be useful in practice for designing, checking and maintenance operations.
This paper focuses on the analysis of a power factor correction (PFC) converter using close loop Ĉuk topology. Regardless of the input line voltage and output load variations, input current drawn by the buck or buck-boost converter is always discontinuous. The Boost converter suffers from high voltage stresses across the power electronic devices. The input current in Ĉuk converter is comparable to boost converter’s input current. In this paper output voltage is controlled by inner current and outer voltage control loop along with power factor correction (PFC). It shows less input current THD (less than 5%), nearly unity power factor and better output voltage regulation of AC-DC converter under variable input voltage and output load. Small signal model analysis is presented for obtaining frequency response of the control loop. The MATLAB Simulink programming environment is used as a simulation tool.
Spark plasma sintering (SPS) is a promising modern technology that sinters a powder, whether it is ceramic or metallic, transforming it into a solid. This technique applies both mechanical pressure and a pulsed direct electric current simultaneously. This study presents a three-dimensional (3D) numerical investigation of the thermoelectric (thermal and electric current density fields) and mechanical (strain-stress and displacement fields) couplings during the SPS process of two powders: alumina (ceramic) and copper (metallic). The ANSYS software was employed to solve the conservation equations for energy, electric potential, and mechanical equilibrium simultaneously. Initially, the numerical findings regarding the thermoelectric and mechanical coupling phenomena observed in the alumina and copper specimens were compared with existing numerical and experimental results from the literature. Subsequently, a comprehensive analysis was conducted to examine the influence of current intensity and applied pressure on the aforementioned coupling behavior within the SPS device. The aim was to verify and clarify specific experimental values associated with these parameters, as reported in the literature, and identify the optimal values of applied pressure (5 MPa for alumina and 8.72 MPa for copper) and electric current (1000 A for alumina and 500 A for copper) to achieve a more homogeneous material.
The proposed electronic switching device, which is a replacement (analogue) of the electromechanical switch KEP-12. The status and time settings are set for each channel separately through the device menu. It is characterized by less time and ease of reconfiguration.
PL
Proponowane jest elektroniczne urządzenie przełączające, które jest zamiennikiem (analogowym) przełącznika elektromechanicznego KEP-12. Status oraz ustawienia czasu zostają wyznaczone dla każdego kanału osobno poprzez menu urządzenia. Charakteryzuje się onozmniejszonączasochłonnością i łatwością rekonfiguracji.
Przepięciem w instalacji elektrycznej nazywamy każdy chwilowy wzrost napięcia powyżej poziomu najwyższego napięcia roboczego określonego normami lub innymi przepisami. W przeciwieństwie do zmian napięcia, które występują w instalacji w sposób ciągły, przepięcia to zdarzenia mające charakter incydentalny. Traktowane są głównie w ujęciu statystycznym – są to zdarzenia losowe i stosunkowo rzadkie. Tym niemniej uszkodzenia sprzętu spowodowane przez przepięcia mogą stanowić dotkliwe straty związane zarówno z fizycznym uszkodzeniem urządzeń, jak też przerwami w działalności lub brakiem dostępu do usług.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The large number of wind farms in the power system makes it possible to use them in the process of voltage regulation in the nodes to which they were connected. The regulation possibilities depend on the generators in which the wind farm has been equipped. Currently, Doubly-Fed Induction Generators are the most commonly used ones, which have wide possibilities of reactive power and voltage control at the wind farm connection point. The article presents an analysis of the connection of a wind farm consisting of wind turbines equipped with DFIG generators to the power system for the possibility of voltage regulation. Simulations were carried out using PowerWorld Simulation software.
PL
Duża liczba farm wiatrowych w systemie elektroenergetycznym stwarza możliwość wykorzystania ich w procesie regulacji napięcia w węzłach do których zostały przyłączone. Możliwości regulacyjne zależą od generatorów w jakie zostały wyposażone elektrownie wiatrowe. Obecnie najczęściej znajdują zastosowanie generatory asynchroniczne dwustronnie zasilane, które posiadają szerokie możliwości regulacji mocy biernej, a co za tym idzie napięcia w punkcie przyłączenia farmy wiatrowej. W artykule przedstawiono analizę przyłączenia farmy wiatrowej, składającej się z elektrowni wiatrowych wyposażonych w generatory asynchroniczne dwustronnie zasilane do systemu elektroenergetycznego pod kątem możliwości regulacji napięcia. Symulacje zostały przeprowadzone z wykorzystaniem oprogramowania PowerWorld Simulator.
Pipe conveyors make up important elements of ecological transport systems. They ensure the material is transported in the conveyor belt coiled to the shape of a pipe. Various stresses impact their most important component - the conveyor belt - straining it in both, the longitudinal and the transverse direction. This phenomenon arises in connection with the shape of the conveyor route of the pipe conveyor, the width and thickness of the conveyor belt, the volume of the material conveyed, and the like. In recent years, more and more authors have been researching contact dependencies of the normal forces acting on the idler rolls located in idler housings. Their task is to design such structure of a conveyor belt that will put the least strain on the idler rolls, thus significantly reducing the power required to ensure the movement of the pipe conveyor. In this way, greater efficiency of eco-friendly transport will be achieved. Following experimental research, the paper describes a regression model of dependencies of normal contact forces on tension forces required, as per individual idler rolls in idler housing.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Największe elektrownie systemowe najczęściej sąsiadują z dużymi stacjami elektroenergetycznymi. Regulacja napięcia na szynach rozdzielni wysokiego napięcia i mocy biernej realizowana jest niezależnie w Układzie Automatycznej Regulacji Napięcia Elektrowni (ARNE) przez zmianę napięcia wyjściowego i mocy biernej generatorów w elektrowni (regulacja pierwotna) oraz w Układzie Automatycznej Regulacji Napięcia i Mocy Biernej Autotransformatorów (ARST) przez sterowanie podobciążeniowymi przełącznikami ich zaczepów w przesyłowej stacji elektroenergetycznej (regulacja wtórna). W artykule zaprezentowano dwa nowe algorytmy (zaktualizowane kryterium A oraz nowe kryterium R) regulacji transformatorowej, optymalizujące regulację napięcia i redukujące zbędne przepływy mocy biernej, ostatecznie zwiększając stabilność i wydajność systemu elektroenergetycznego.
EN
The main system power plants are often localized near to main power stations. Voltage on HV busses and reactive power regulation is realized independently in Automatic Voltage Control System (ARNE) by change output voltage and reactive power of generators in the power plant (primary regulation) and in Automatic Voltage and Reactive Power Control System (ARST) by on-load taps change of HV autotransformers in transmission power station (secondary regulation). The article presents two new algorithms (updated A mode and new R mode) of autotransformer regulation optimizing voltage regulation and reducing needless flows of reactive power, finally increasing power network stability and efficiency.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono wyniki badań doświadczalnych monitorowania przebiegów napięciowo-prądowych w warunkach obróbki elektroerozyjnej. Określono wpływ parametrów procesu erozji na stabilność obróbki.
EN
The article presents results of monitoring current and voltage waveforms in EDM process. The relations between process parameters and stability of electrical erosion have been determined.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Significant breakdown delay occurs during high-voltage pulse discharge in water with hydrostatic pressure; this phenomenon contributes to an assessment of the stability of discharge. Monitoring discharge effect is also an important approach in engineering. However, only a few studies have reported related influencing factors. This study established an equivalent circuit of a high-voltage pulse discharge based on gasification-ionization of plasma channels to study characteristics of high-voltage pulse discharge breakdown in water with high hydrostatic pressure. Simulation calculation of channel resistance was conducted using experimental data under different hydrostatic pressure and voltage conditions. The discussions in this paper center on the influencing mechanisms of hydrostatic pressure and voltage in breakdown delay. The results show that higher voltage leads to shorter breakdown delay. Equivalent resistance decreases with increasing voltage. High voltage can enhance the degree of ionization in plasma channels, which accelerates the velocity of the ionization current, shortening breakdown delay. Higher hydrostatic pressure results in longer breakdown delay. Equivalent resistance increases with increasing hydrostatic pressure. High hydrostatic pressure inhibits section areas of the plasma channel, slowing down the velocity of the ionization current and prolonging breakdown delay. This study provides theoretical guidance for monitoring analysis of high-voltage pulse discharge in engineering and studies on breakdown delay characteristics in pulse discharges.
Przedstawiono efektywną metodę dokładnego pomiaru wielkości energii elektrycznej w sieciach, w warunkach znacznych zniekształceń przebiegów napięć i prądów, gdy przebiegi napięć i prądów mają charakter procesów stacjonarnych lub quasi-stacjonarnych.
EN
The paper presents the effective method of precise measurement of electric power in grids under conditions of considerable perturbations of voltage and current, when voltage and current function shape shave stationary or quasi stationary character.
Przedstawiono metody i układy realizowane w technice mikroprocesorowej do przetwarzania napięcie – częstotliwość i częstotliwość – napięcie oraz analizę dokładności, która umożliwia dopasowanie charakterystyk przetworników do parametrów przetwarzanego sygnału i ograniczenie poziomu błędów.
EN
The article presents methods and electronic circuits realized in microprocessor technique used as voltage-frequency and frequency-voltage converters along with the analysis of accuracy what made it possible to adopt the converters characteristics to the parameters of converted signals and reduce error levels.
The Design of experiment (DOE) method was used in this paper to rubber conveyor belt tension testing. Using DOE method were from experimentally obtained data established effects of factors and interactions that affect the value of the measured strength and also were determined regression models, which apply input and output variables to the relation. The regression model presents the complete multifactor experiment that contains main factors and interactions.
PL
Metoda planowania eksperymentu (DOE) w artykule użyta do testowania napięcia taśm przenośnikowych tkaninowo – gumowych. Korzystanie z metody DOE były ustalonych poszczególnych czynników oraz ich interakcji ze danych uzyskanych w sposób doświadczalny. Czynniki i interakcje wpływające na wartość zmierzonej wytrzymałośći, a także określono modele regresji, wykazającego związki pomiędzy zmiennymi wejściowymi i wyjściowymi. Model regresyjny przedstawia kompletny wieloczynnikowy eksperyment obejmujący podstawowe zmienne oraz ich interakcje.
Tematem artykułu są badania wysokonapięciowego tranzystora z azotku galu typu E-HEMT w aplikacji przekształtnika obniżającego napięcie typu buck. W pracy przedstawiono krótką charakterystykę i zalety półprzewodników szerokoprzerwowych, a także opis tranzystora GS66508P-E03 w obudowie do montażu powierzchniowego (SMD). Następnie poruszono problem chłodzenia łącznika mocy SMD i przeprowadzono badanie porównawcze dwóch układów chłodzenia. Wykazano, że zaproponowany układ jest ponad dwa razy bardziej wydajny niż zalecany przez producenta. W głównej części opracowania zaprezentowano wyniki pomiarów sprawności przekształtnika. Osiągnięto sprawność > 92 % dla układu twardo przełączającego o częstotliwości pracy 200 kHz. Tym samym potwierdzono możliwość budowania wysokosprawnych przekształtników z tranzystorami GaN.
EN
In this paper a brief description of wide-bandgap semiconductors is given. Particularly, advantages of a 650 V GaN EHEMT transistor GS66508P-E03 are shown. This power switch is experimentally evaluated in a synchronous buck with two transistors in a half bridge configuration. The experimental results show that GaN transistors have very low total losses even when operating at high frequencies. The efficiency over 92% is achieved at the frequency of 200 kHz with 5 A output current and output power at a rate of 310 W. Additionally, in this work two different cooling systems for surface mounted transistor are compared. In a prototype for thermal evaluation one transistor has the cooling system with thermal vias through the PCB and alternatively the second one has the cooling system with the copper stud. The proposed cooling system with the copper stud is proven to have the twice smaller thermal resistance than the system with thermal vias. Another advantage is that in the same conditions the transistor is cooler and has lower on-resistance, what decreases the power losses.