https://repository.utm.md/handle/5014/35074 Tue, 26 May 2026 21:07:24 GMT 2026-05-26T21:07:24Z https://repository.utm.md/handle/5014/36337 Impact of gas internal subflows in a turboexpander unit operating on an expander-compressor scheme on its power balance PETROPAVLOV, V. E.; VORONTSOV, M. A.; KILDIYAROV, S. S.; RUD, V. N.; GRACHEV, A. S.; POLYATSKY, V. V.; MARINYAK, A. I. This article presents operational data from turboexpander units (TEU) wherein a stable temperature gradient across both the turboexpander and the turbo compressor coexists with its power imbalance. A hypothesis attributing this phenomenon to internal gas internal subflows within the TEU flow path is proposed. The primary objective is to investigate the effect of such internal subflows on the power balance of a TEU configured as an expander-compressor unit and to substantiate the necessity of accounting for this effect during parametric diagnostics. Analytical power balance relations for the compressor and expander are formulated, incorporating potential gas internal subflows through diverse structural elements of the flow path. These relations are subsequently validated against gas-dynamic test data. Establishing that the computed power imbalance between the turbine and compressor may originate from internal subflows induced by wear of flow-path components enables the identification of critical assemblies requiring heightened attention during both design and operational phases, thereby informing future design improvements. Furthermore, prospective enhancements to the proposed methodology are examined within the framework of integrating TEU parametric diagnostic systems with big data analytics. The most significant outcome is the quantification of specific gas internal subflows exerting the greatest influence on the compressor-turbine power balance ratio, along with an upper-bound estimate of this influence. The scientific and practical relevance of these findings lies in augmenting TEU operational efficiency and reliability, providing a basis for design optimization, and enabling advanced performance monitoring methodologies.; Acest articol prezintă date operaționale de la unități de turbodetensoare(TEU) în care un gradient de temperatură stabil atât în turboexpander, cât și în turbocompresor coexistă cu dezechilibrul său de putere. Se propune o ipoteză care atribuie acest fenomen fluxurilorinterne de gaz din cadrul traseului de curgere al TEU. Obiectivul principal este de a investiga efectul acestor fluxuri interne asupra bilanțului de putere al unui TEU configurat ca o unitate de detensor-compresor și de a justifica necesitatea luării în considerare a acestui efect în timpul diagnosticării parametrice. Sunt formulate relații analitice de bilanț de putere pentru compresor și detensor, încorporând potențialele fluxuri interne de gaz prin diverse elemente structurale ale traseului decurgere. Aceste relații sunt ulterior validate în funcție de datele testelor gazodinamice. Stabilirea faptului că dezechilibrul de putere calculat dintre turbină și compresor poate proveni din fluxuri interne induse de uzură componentelor traseului de curgere permite identificarea ansamblurilor critice care necesită o atenție sporită atât în fazele de proiectare, cât și în cele operaționale, informând astfel crearea viitoare ale proiectării. În plus, sunt examinate posibile prospective ale metodologiei propuse în cadrul integrării sistemelor de diagnosticare parametrică TEU cu analiza big data. Cel mai semnificativ rezultat este cuantificarea fluxurilorinterne specifice de gaze care exercită cea mai mare influență asupra raportului de echilibru al puterilor compresor-turbină, împreună cu o estimare a limitelor superioare a acestei influențe. Relevanța științifică și practică a acestor descoperiri constă în creșterea eficienței operaționale și a fiabilității TEU, oferind o bază pentru optimizarea proiectării și permițând utilizarea unor metodologii avansate de monitorizare a performanței.; В статье представлены примеры значений показателей режимов работы турбодетандерных агрегатов (ТДА), полученных из опыта эксплуатации, при которых стабильная разность температур на входе и выходе турбодетандера, а также на входе и выходе турбокомпрессора сопровождается небалансом мощностей, и предложено объяснение причины данного явления наличием перетоков газа в проточной части ТДА. Основной целью исследования является проведение анализа влияния перетоков газа в ТДА, работающем по схеме «детандер-компрессор», на баланс его мощностей и обоснование необходимости учета данного влияния при проведении параметрической диагностики. Для достижения поставленной цели сформированы аналитические расчетные соотношения для баланса мощностей компрессора и детандера с учетом возможных перетоков газа через различные элементы конструкции проточной части ТДА и проведен анализ результатов газодинамических испытаний ТДА. Обоснование того факта, что расчетный «небаланс» мощностей турбины и компрессора может быть вызван перетоками газа, обусловленных износом элементов проточной части, позволит выявлять узлы, которым надо уделить особое внимание при конструировании и при эксплуатации ТДА, а в перспективе –разработать рекомендации по совершенствованию конструкции ТДА. Дополнительно рассмотрены перспективные направления развития предложенного решения в контексте совершенствования систем параметрической диагностики ТДА за счет интеграции с технологиями интеллектуального анализа больших данных. Наиболее важным результатом является определение перетоков газа в ТДА, оказывающих наибольшее влияние на отношение баланса мощностей компрессора и турбины ТДА и расчет максимальной величины этого влияния. Значимость полученных результатов состоит в повышении эффективности и надежности работы ТДА на основе полученных данных, а также в возможности разработки рекомендаций по совершенствованию конструкции ТДА и мониторингу эффективности их работы. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repository.utm.md/handle/5014/36337 2026-01-01T00:00:00Z https://repository.utm.md/handle/5014/36336 Improving steganosystem efficiency as an integral part of ensuring the routine operation of energy infrastructure facilities BOBOK, I. I.; HRYHORENKO, S. M.; KOBOZIEVA, A. A.; YAVORSKA, K. L. Steganography currently holds a vital position in information security, reflecting its growing importance within the energy industry. Steganographic methods are employed to ensure data integrity and authentication in Smart Grids; for the authentication of thermograms and diagnostic images obtained during power line monitoring, etc. The effectiveness of a steganographic system fundamentally depends on the properties of the container used, making the task of container selection highly relevant, yet one that has lacked a satisfactory solution until now. The objective of this work is to increase the efficiency of a steganographic system by developing a method for selecting a container from a given set of digital images, ensuring optimal or near-optimal visual quality of the stegomessage, regardless of the container format or the steganographic method employed. In this study, steganographic efficiency is defined as a quantitative assessment of the perceptual reliability of the generated stego-message, evaluated using the Structural Similarity Index Measure (SSIM). This objective was achieved by addressing the following tasks: introducing the concept of the local (pixelwise) texture degree of an image and justifying a selection criterion based on the relative number of pixels with the most frequent local texture degree value. The most significant result of this research is the provision of a mechanism for selecting a container that facilitates the formation of high-visualquality stego-messages. The importance of the obtained result lies in the fact that the developed selective method ensures an increase in steganographic system efficiency compared to the use of a random container. The maximum recorded increase in efficiency was 31.6%.; Steganografia ocupă în prezent o poziție vitală în securitatea informațiilor, reflectând importanța sa crescândă în industria energetică.Metodele steganografice sunt utilizate pentru a asigura integritatea datelor și autentificarea în rețelele inteligente;pentru autentificarea termogramelor și a imaginilor de diagnostic obținute în timpul monitorizării liniilor electrice etc. Eficacitatea unui sistem steganografic depinde fundamental de proprietățile recipientului utilizat, ceea ce face ca sarcina de selecție a recipientului să fie extrem de relevantă, una pentru care până în prezent nu a existat o soluțiesatisfăcătoare.Obiectivul acestei lucrări este de a crește eficiența unui sistem steganografic prin dezvoltarea unei metode de selectare a unui recipient dintr-un set dat de imagini digitale, asigurând o calitate vizuală optimă sau aproape optimă a stego-mesajului, indiferent de formatul recipientului sau de metoda steganografică utilizată.În acest studiu, eficiența steganografică este definită ca o evaluare cantitativă a fiabilității perceptive a stego-mesajului generat, evaluată folosind Măsurarea Indexului de Similaritate Structurală (SSIM).Acest obiectiv a fost atins prin abordarea următoarelor sarcini: introducerea conceptului de grad de textură locală (pe pixeli) al unei imagini și justificarea unui criteriu de selecție bazat pe numărul relativ de pixeli cu cea mai frecventă valoare a gradului de textură locală.Cel mai semnificativ rezultat al acestei cercetări este furnizarea unui mecanism de selectare a unui container care facilitează formarea de stego-mesaje de înaltă calitate vizuală.Importanța rezultatului obținut constă în faptul că metoda selectivă dezvoltată asigură o creștere a eficienței sistemului steganografic în comparație cu utilizarea unui container aleatoriu.Creșterea maximă înregistrată a eficienței a fost de 31.6%.; Развитие информационных технологий привели к внедрению их в процесс функционирования энергетической отрасли, ее широкой цифровизации, следствием чего явились многочисленные киберугрозы, количество и негативные последствия реализации которых возрастают с каждым днем. Важное место в организации защиты информации занимает сегодня стеганография, что нашло свое отражение и в процессе функционирования энергетической отрасли. Стеганометоды используются для обеспечения целостности данных и аутентификации в SmartGrids; для аутентификации термограмм и диагностических снимков, получаемых в ходе мониторинга состояния линий электропередач; для защиты секретной технической документации и т.д. Эффективность стеганосистемы ключевым образом зависит от свойств используемого контейнера, делая задачу его выбора актуальной, однако не имеющей удовлетворительного решения до настоящего момента. Целью работы является повышение эффективности стеганосистемы путем разработки метода выбора контейнера из заданного множества цифровых изображений, обеспечивающего наилучшее/близкое к наилучшему визуальному качеству стеганосообщения, независимо от формата контейнера и используемого стеганометода. Под эффективностью стеганосистемы в работе понимается количественная оценка надежности восприятия формируемого стеганосообщения, оцениваемая при помощи Structural Similarity Index Measure.Поставленная цель была достигнута путем решения следующих задач: введения понятия степени локальной (пиксельной) текстурности изображения; обоснования выбора критерия селекции контейнеров –относительного количества пикселей изображения с наиболее часто встречающимся значением степени локальной текстурности. Наиболее важным результатом работы является обеспечение возможности выбора контейнера, на основе которого формируется стеганосообщение высокого визуального качества. Значимость полученного результата заключается в обеспечении за счет использования разработанного селективного метода повышения эффективности стеганосистемы, по сравнению с использованием случайного контейнера. Максимально зафиксированное повышение эффективности составило 31.6%. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repository.utm.md/handle/5014/36336 2026-01-01T00:00:00Z https://repository.utm.md/handle/5014/36335 Exergy-based energy efficiency analysis of the pneumatic drive with controlled braking and compressed air recuperation ROGOVYI, А.; STRIZHAK, M. The main objectives of the study are to develop a methodology for calculating the energy efficiency of a pneumatic drive with controlled braking and compressed air recuperation based on a three-dimensional CFD model, as well as to optimize the control algorithm of the pneumatic system operating mode in order to maximize the utilization of the internal energy of the working medium. To achieve these objectives, the following tasks were accomplished: mathematical modeling of pneumatic drive dynamics was performed to determine the energetically justified switching point to the braking mode; the rational structure of switching connections between cylinder chambers was optimized to ensure implementation of compressed air recuperation into the supply line; three-dimensional modeling of unsteady gas-dynamic processes was carried out in ANSYS Fluent using a dynamic mesh; an exergy-based approach to assessing the system's energy balance was implemented. The most significant results include the development of a three-dimensional model that enables accurate determination of the pressure in the exhaust chamber; quantitative confirmation of the substantial influence of temperature fluctuations and internal energy redistribution on the efficiency of the pneumatic drive; refinement of the actual pressure level in the exhaust chamber and the mass flow rate of the recuperated air; and obtaining an exergy efficiency value of 48.37%, which is 1.5 times higher than the result calculated using a simplified isothermal model. The significance of the obtained results lies in the development of a scientifically substantiated methodology for calculating the energy efficiency of pneumatic drives based on three-dimensional modeling of transient processes.; Scopul acestui studiu este fundamentarea parametrilor de proiectare ai echipamentelor spiral-vortex care asigură desulfurarea eficientă din punct de vedere energetic a gazelor de eșapament ale centralelor electrice autonome cu piston pe gaz (GPPP) de capacitate medie. Actualitatea studiului este determinată de necesitatea reducerii rezistenței aerodinamice a sistemelor de epurare a gazelor pentru a minimiza sarcina parazitară asupra unităților de putere. Pentru a realiza acest lucru, au fost abordate următoarele sarcini: elaborarea unui model matematic al mișcării fazei gazoase într-un canal curbiliniu la scară macro; efectuarea modelării numerice a evoluției structurilor secundare macro-vortex; și determinarea influenței unghiului de înclinare spirală și a regimurilor de viteză asupra intensității transferului de masă. Metodologia de cercetare se bazează pe abordări de dinamică computațională a fluidelor (CFD) pentru analiza fluxurilor turbulente sub forțe centrifuge care acționează asupra gazelor de eșapament. Cel mai semnificativ rezultat este stabilirea posibilității formării unei pelicule lichide stabile și a macro-vortexurilor intense la rezistență aerodinamică scăzută (până la 400 Pa). Se demonstrează că la o viteză optimă de curgere de 6,0 m/s și o secțiune transversală a scruberului de 0.9 m², se obține o eficiență maximă de absorbție a SO2 (peste 96%) fără ventilatoare auxiliare cu tiraj indus. Semnificație. Importanța științifică și practică constă în crearea unei metodologii de proiectare inginerească pentru echipamente compacte de purificare a gazelor pentru generarea distribuită de energie electrică. Soluțiile de proiectare propuse oferă economii anuale de energie electrică de65-95 mii kWh per unitate de putere de 2.6-3.0 MW, crescând semnificativ profitabilitatea generală și siguranța de mediu a centrelor energetice autonome.; Основные цели исследования заключаются в разработке методики расчёта энергоэффективности пневматического привода с управляемым торможением и рекуперацией сжатого воздуха на основе трёхмерной CFD-модели, а также в оптимизации алгоритма управления режимом работы пневмосистемы с целью максимального использования внутренней энергии рабочего тела. Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи: выполнено математическое моделирование динамики пневмопривода для определения энергетически обоснованной точки переключения в режим торможения; оптимизирована рациональная структура коммутационных связей камер цилиндра, обеспечивающая реализацию режима рекуперации сжатого воздуха в магистраль; проведено трёхмерное моделирование нестационарных газодинамических процессов в ANSYS Fluent с использованием динамической сетки, что позволило учитывать пространственно-временное распределение давления, температуры и скорости и точно определить массовый расход рекуперируемого воздуха; реализован эксергетический подход к оценке энергетического баланса системы. Наиболее важными результатами являются разработка трёхмерной модели, которая позволяет корректно определить давление в выпускной камере; количественное подтверждение существенного влияния температурных колебаний и внутреннего перераспределения энергии на величину КПД пневмопривода; уточнение фактического уровня давления в выпускной камере и величины массового расхода рекуперируемого воздуха, а также получение значения эксергетического КПД пневмопривода 48.37%, что в 1.5 раза превышает результат, рассчитанный по упрощённой изотермической модели. Значимость полученных результатов состоит в получении научно обоснованной методики расчета энергоэффективности пневмоприводов на основе применения трёхмерного моделирования переходных процессов. Методика принципиально повышает точность определения КПД пневмосистем с рекуперацией энергии позволяет обоснованно оптимизировать процессы управления пневмоприводам и на этапе проектирования, обеспечивая реальное повышение энергоэффективности промышленных процессов. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repository.utm.md/handle/5014/36335 2026-01-01T00:00:00Z https://repository.utm.md/handle/5014/36334 Desulfurization of flue gases from medium-capacity gas-piston power plants using spiral-vortex equipment with reduced aerodynamic resistance HABIBOV, I. A.; LUZHANSKI, A. Y.; ABASOVA, S. M. The purpose of this study is to justify the design parameters of spiral-vortex equipment ensuring energy-efficient desulfurization of flue gases from autonomous medium-capacity gas-piston power plants (GPPPs). The study is driven by the necessity to reduce the aerodynamic resistance of gas cleaning systems to minimize the parasitic load on power units. To achieve this, the following tasks were addressed: developing a mathematical model of gas phase motion in a macro-scale curvilinear channel; conducting numerical modeling of the evolution of secondary macro-vortex structures; and determining the influence of the spiral inclination angle and velocity regimes on mass transfer intensity. The research methodology is based on computational fluid dynamics (CFD) approaches for analyzing turbulent flows under centrifugal forces acting on exhaust gases. The most significant result is establishing the possibility of stable liquid film formation and intense macro-vortices at low aerodynamic resistance (up to 400 Pa). It is demonstrated that at an optimal flow velocity of 6.0 m/s and a scrubber cross-sectional area of 0.9 m², a maximum SO2 absorption efficiency (above 96%) is achieved without auxiliary induced-draft fans. The scientific and practical significance lies in creating an engineering design methodology for compact gas cleaning equipment for distributed power generation. The proposed design solutions provide annual electricity savings of 65-95 thousand kWh per 2.6-3.0 MW power unit, significantly increasing the overall profitability and environmental safety of autonomous energy centers.; Scopul acestui studiu este fundamentareaparametrilorde proiectare ai echipamentelor spiral-vortex care asigură desulfurarea eficientă din punct de vedere energetic a gazelor de eșapamentale centralelorelectrice autonome cu piston pe gaz (GPPP) de capacitate medie. Actualitatea studiului estedeterminatăde necesitatea reduceriirezistențeiaerodinamicea sistemelor de epurarea gazelor pentru a minimiza sarcina parazitară asupra unităților de putere. Pentru a realiza acest lucru, au fost abordate următoarele sarcini: elaborareaunui model matematic al mișcării fazei gazoase într-un canal curbiliniu la scară macro; efectuarea modelării numerice a evoluției structurilor secundare macro-vortex; și determinarea influenței unghiului de înclinare spirală și a regimurilor de viteză asupra intensității transferului de masă. Metodologia de cercetare se bazează pe abordări de dinamică computațională a fluidelor (CFD) pentru analiza fluxurilor turbulente sub forțe centrifuge care acționează asupra gazelor de eșapament. Cel mai semnificativ rezultat este stabilirea posibilității formării unei pelicule lichide stabile și a macro-vortexurilor intense la rezistență aerodinamică scăzută (până la 400 Pa). Se demonstrează că la o viteză optimă de curgere de 6,0 m/s și o secțiune transversală a scruberului de 0.9 m², se obțineo eficiență maximă de absorbție a SO2 (peste 96%) fără ventilatoare auxiliare cu tiraj indus. Semnificație. Importanța științifică și practică constă în crearea unei metodologii de proiectare inginerească pentru echipamente compacte de purificare a gazelor pentru generarea distribuită de energie electrică. Soluțiile de proiectare propuse oferă economii anuale de energie electrică de 65-95 mii kWh per unitate de putere de 2.6-3.0 MW, crescând semnificativ profitabilitatea generală și siguranța de mediu a centrelor energetice autonome.; Целью данной работы является обоснование конструктивных параметров спирально-вихревого оборудования, обеспечивающего энергоэффективную десульфуризацию выхлопных газов автономных газопоршневых электростанций (ГПЭС) средней мощности. Актуальность исследования обусловлена необходимостью снижения аэродинамического сопротивления систем газоочистки для минимизации паразитной нагрузки на энергоблоки. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: разработка математической модели движения газовой фазы в криволинейном канале макро-масштаба; проведение численного моделирования эволюции вторичных макро-вихревых структур; определение влияние угла наклона спирали и скоростных режимов на интенсивность массообмена в оборудовании. Методология исследования базируется на использовании подходов вычислительной гидродинамики (CFD) для анализа турбулентных потоков в условиях действия центробежных сил на выхлопные газы. Наиболее важным результатом является установление возможности стабильного формирования жидкостной пленки и интенсивных макровихрей при низком аэродинамическом сопротивлении (до 400 Па) установки. На примере показано, что при оптимальной скорости потока 6.0м/с и площади рабочего сечения скруббера (0.9 м2), достигается максимальная эффективность абсорбцииSO2(свыше96%) без использования вспомогательных дымососов. Научная и практическая значимость работы заключается в создании инженерной методики проектирования компактного газоочистного оборудования для распределенной энергетики и предложенные конструктивные решения обеспечивают годовую экономию электроэнергии в размере 65–95 тыс. кВт·ч на один энергоблок мощностью 2.6–3.0 МВт, что существенно повышает общую рентабельностьиэкологическуюбезопасностьавтономныхэнергоцентров. Thu, 01 Jan 2026 00:00:00 GMT https://repository.utm.md/handle/5014/36334 2026-01-01T00:00:00Z