3663

В результате расчетов определена вероятность безотказной работы системы, равная 0,991.

Для системы с применением БЗРШК разработан алгоритм работы в системе газоснабжения в соответствии с требованиями [3].

Алгоритмы работы и испытания характеристик успешно проведены на прототипе БЗРШК.

Литература

1.Патент RU 194 386 Болдырев И.А., Харитонов Н.В., Вдовенко А.Н., Афонин А.В., Меньшиков П.Д., Беокаш А.А. Быстродействующий запорнорегулирующий шаровой кран. - Опубликовано: 09.12.2019 Бюл. № 34.

2.Руководящий документ «Технические требования к подсистеме технологических защит, выполненных на базе микропроцессорной техники» РД 153-34.1-35.137-00 – М.: РАО «ЕЭС России», 2001. – 65 с.

3.Руководящий документ «Технические условия на выполнение технологических защит и блокировок при использовании мазута и природного газа в котельных установках в соответствии с требованиями взрывобезопасности» РД 153-34.1-35.108-2001. – М.: РАО «ЕЭС России», 2001.

–48 с.

180

УДК 004.67

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ МАШИННОГО ОБУЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ ТЭП ГЕНЕРИРУЮЩИХ СИСТЕМ

Э.К. Аракелян1, И.А. Болдырев2, К.В. Евсеев3, Ю.А. Горбань4 1Д-р тех. наук, профессор, ArakelianEK@mpei.ru

2К.т.н., boldyrev@vfmei.ru

3Аспирант, kirillevseyev@gmail.com

4Аспирант, yuliya.bk.ru@mail.ru

1,3,4 ФГБОУ ВО НИУ «Московский энергетический институт» 2,3,4Филиал ФГБОУ ВО НИУ «Московский энергетический институт» в г. Волжском

В работе описывается метод оптимизации расчёта технико-экономических показателей (ТЭП) генерирующих систем с помощью машинного обучения; решается задача определения влияния параметров на эффективность управления энергетическим объектом.

Ключевые слова: АСУ ТП, ТЭП, машинное обучение, регрессионный анализ, генерирующая система.

При работе энергооборудования важно обеспечивать его наиболее экономичную эксплуатацию, прогнозировать ремонт, оценивать качество проведения наладочных и эксплуатационных испытаний. Эта информация может быть получена расчётом технико-экономических показателей (ТЭП).

Информация, необходимая для расчёта ТЭП, поступает в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) по информационным каналам с датчиков [1], в то же время количество сигналов может достигать больших значений, что может привести к усложнению расчёта, при этом не обязательно повышая точность результата. Справедливо, что не все сигналы, поступающие в систему управления, оказывают равное влияние на результат расчёта. В работе ставится задача выделения параметров, влияющих на результат расчёта ТЭП наиболее сильно и информирование оператора, на какие параметры следует обратить внимание при регулировании генерирующего оборудования тепловых станций, а также величину их влияния.

Поставленная выше задача может быть решена с помощью машинного обучения для отбора параметров среди множества входных сигналов. Архивные и данные реального времени могут быть использовании при обучении модели машинного обучения для прогнозирования состояния системы. В свою очередь, для обучения могут быть применены методы снижения размерности данных, чтобы получить модель, дающую высокий процент точности. Особенностью ряда моделей машинного обучения является способность решения задач классификации и регрессии на данных, которые трудно строго линейно разделить [2].

Применение такого подхода так же обусловлено необходимостью расчёта оперативных ТЭП, для которых характерно прогнозирование ряда параметров в пределах 10-15 минут вперёд [3].

181

Литература

1.Аракелян Э.К., Галустян М.К. Методические подходы к расчёту годовых технико-экономических показателей энергетического оборудования автономного комплекса производства электроэнергии и тепла // Общие вопросы электроэнергетики.- 2012.- №5.- с. 16-28.

2.Sebastian Raschka Python machine learning / Sebastian Raschka.- Packt publishing, 2015.- 456 p.

3.Аракелян Э.К. Проблемы современных автоматизированных систем управления технологическим процессом на базе программно-технических комплексов и возможный путь их решения / Аракелян Э.К., Васильев Е.Д., Хуршудян С.Р. // Вестник Московского энергетического института, 2014. с. - 15-20.

182

УДК 532.54

ПРИМЕНЕНИЕ УСТАНОВКИ «КУПОЛ-СЕПАРАТОР» ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ПРОРЫВА УГЛЕВОДОРОДОВ

В УСЛОВИЯХ ГЛУБОКИХ ВОДОЁМОВ

А.С. Чиглинцева1, И.А. Чиглинцев2, А.А. Насыров

1 Д-р физ.-мат. наук, доцент, changelina@rambler.ru

2Канд. физ.-мат. наук, schnik@mail.ru

3Канд. физ.-мат. наук, nasaza@mail.ru

1ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» 2 Бирский филиал ФГБОУ ВО «Башкирский государственный университет»

Вданной работе приводятся результаты исследований влияния различных материалов на теплофизические свойства установки «купол-сепаратор».

Ключевые слова: газ, нефть, гидрат, купол-сепаратор.

«Купол-сепаратор» позволяет аккумулировать газонефтеную смесь, на больших глубинах (свыше 500 м) для дальнейшего её сепарирования и поставки на суда-транспортеры. Однако, подобные условия эксплуатации благоприятны для возникновения гидратов газа. С целью предотвращения их образования необходимы изменения термофизических условий внутри устройства. Данная работа – это попытка ответить на вопрос: какой материал корпуса более всего пригоден для минимизации неблагоприятных эффектов?

Функционирование подобных устройств было описано в работах [1, 2, 3]. Исследование является дальнейшим продолжением и развитием работ [4,5] и поддержана грантом президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - докторов наук (Конкурс - МД-2020)

№ МД-2179.2020.1

Схема установки «купола-сепаратора»

183

На основе проведенных расчётов можно сделать вывод о том, что в куполе-сепараторе из резины процесс разложения гидрата происходит быстрее чем в полиуретановом и дюралюминиевом.

Литература

1.Жуков А. В., Звонарев М. И., Жукова Ю. А. Способ добычи газа из глубоководных месторождений газогидратов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. №10, ч.1. С. 16-20.

2.Gimaltdinov I.K., Kildibaeva S.R. About the theory of initial stage of oil accumulation in a dome-separator // Thermophysics and Aeromechanics. 2015. Т. 22.

№3. С. 387-392. (https://doi.org/10.1134/S0869864315030130)

3.Gimaltdinov I.K., Kildibaeva S.R.On the theory of accumulation of hydrocarbons in a dome used to eliminate a technogenic spill at the bottom of the ocean // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2018. Т. 91. № 1. С. 246-251. (https://doi.org/10.1134/S0869864318010079)

4.Насыров А. А. Моделирование процесса наполнения «купола – сепаратора», предназначенного для ликвидации нефтегазовых выбросов в зоне морского дна // Вестник Кемеровского государственного университета. 2015. №2(62). Tом 1. С. 41-45.

5.Chiglintsev I. A., Nasyrov A. A. Modeling of the Process of Filling a Dome Separator with the Decomposition of a Gas Hydrate Formed During the Mounting of the Installation // Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2016. Vol. 89. Issue 4. Pp. 854–863. (https://doi.org/10.1007/s10891-016-1446-0).

184

УДК 62.51

ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ ДВОЙНИКОВ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСАМИ ВИЭ

А.А. Смирнов 1, В.С. Луненко 2, И.А. Болдырев3 1 Аспирант, lehasmirnov1@gmail.com

2 Аспирант, kuponosovavalentina@mail.ru

3 Канд. техн. наук, зав. кафедрой boldyrev@vfmei.ru

1,2 ФГБОУ ВО «Национальный Исследовательский Университет «МЭИ»

3Филиал ФГБОУ ВО «Национальный Исследовательский Университет «МЭИ»

вг. Волжском

Вработе приводится описание системы управления комплексами возобновляемых источников энергии с оптимизацией режимов работы на основе цифровых двойников оборудования.

Ключевые слова: солнечные коллекторы, тепловой насос, цифровые двойники, управление.

Внастоящее время широкое развитие получает применение комплексов

возобновляемых источников энергии (ВИЭ) для генерации тепловой и электрической энергии. Одним из важных аспектов использования совокупности различных типов ВИЭ является осуществление в реальном времени оптимизации комбинаций задействованного оборудования.

Разработанный авторами алгоритм выбора комбинаций возобновляемых источников энергии для повышения энергоэффективности комлексов учитывает текущие значения параметров работы оборудования, прогноз потребления энергии, а также прогноз выработки энергии каждым из компонентов комплекса. Прогнозирование выработки осуществляется на основе разработанных моделей цифровых двойников оборудования возобновляемых источников энергии [1].

Реализуемая на базе рассматриваемого алгоритма САУ, имеет трехуровневую структуру, включающую уровень полевого оборудования и приборов, уровень локального управления комплексом, а также облачный уровень реализации оптимизационных задач.

Применение развернутого описания оборудования позволяет использовать цифровые двойники не только для управления по показателям энергоэффективности системы, но и проводить действия по виртуальной пусконаладке, переходить на техническое обслуживание системы по состоянию оборудования, а также создавать тренажеры для обучения персонала, обслуживающего комплекс [2].

Отработка алгоритмов управления комплексами ВИЭ и идентификация параметров цифровых двойников проводились на оборудовании Полигона возобновляемых источников энергии филиала НИУ «МЭИ» в г. Волжском [3].

185

Расчеты показывают, что применение предлагаемых алгоритмов позволяет получить прирост энергоэффективности комплексов ВИЭ до 20% для объектов, имеющих высокую суточную неравномерность потребления энергии.

Литература

1.Пат. RU 2018619534 Болдырев И.А., Купоносова В.С. Программа для моделирования работы грунтового теплового насоса. - опубл. 23.07.2018; бюл.

№8.

2.Программа для ЭВМ RU 2019661005 Султанов М.М., Болдырев И.А., Луненко В.С., Смирнов А.А., Меньшиков П.Д.Программа для организации проверки знаний и навыков выполнения технологических операций по эксплуатации КИПиА.

3.Кузеванов В.С. Исследование эффективности функционирования комбинации нетрадиционных и возобновляемых источников электрической и тепловой энергии (научная статья) Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – №14. –с.49-51.

186

УД 544.65; 620.98

ПРОБЛЕМЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ РЕШЕНИЯ

Кудряш В.И.1, Шалимов Ю.Н.2, Корольков В.И.3 1Канд. физ.-мат. наук, доцент, kudrjash_vi@mail.ru

2Д-р техн. наук, профессор, shalimov_yn@mail.ru

3Д-р техн. наук, профессор, korolkov_vi@bk.ru

1Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский институт Министерства внутренних дел Российской Федерации», г. Воронеж, Россия

2,3 ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

В работе рассмотрены вопросы перспективного использования водородных технологий в энергетике и на транспорте. Намечены ключевые задачи, обозначены перспективные направления развития технологий.

Ключевые слова: водорода, транспорт, энергетика, экология, безопасность.

Водородное энергетика, начало ее активного применения позволило еще в довоенные годы в СССР создать уникальные технологии повышениях энергоэффективности и энергосбережения. Использование водорода для охлаждения обмоток электрических машин значительно увеличило КПД электрогенерации. А сэкономленные средства в масштабе всего государства позволили совершить дополнительный технологический рывок.

На данном этапе водород является ключевым компонентом для повышения эффективности транспортных средств и обеспечения энергопитания различных устройств. В частности, для перспективных авиационных комплексов, достигающих при движении скоростей в диапазоне гиперзвуковых значений, для беспилотных летательных аппаратов различных классов, для средств наземного транспорта. Опыт полученный при эксплуатации Ту-155 является убедительным доказательством.

Надлежащее отношение к проблеме утилизации отходов открывает новые возможности получения водорода на их основе. То есть бытовые отходы, отходы сельскохозяйственной, лесной и пищевой промышленности являются ресурсом для получения стратегического продукта - водорода. Такое целостное понимание взаимосвязей в природе позволяет формировать новую научнотехнологическую парадигму, в которой водороду отведена ключевая роль. Опора на водородную энергетику позволит решить вопросы обеспечения растущих энергопотребностей человечества, сохраняя экологический баланс за счет технологий с завершенным циклом переработки отходов.

Возобновляемые биоресурсы являются источником топлива для систем газогенерации, которые обеспечивают выход газового продукта. В этом газовом продукте водород, его концентрация может быть существенно увеличена. При этом водород, как рабочий элемент системы резервирования энергии, позволяет

187

создать системы, регулирующие расход и генерацию топлива. Это достигается посредством соответствующих электрохимических преобразователей. Ключевая задача – повышение эффективности средств аккумулирования водорода в структуре вещества, уход от небезопасных технологий высокого давления и использование структурно-функциональных ресурсов металла-накопителя.

Доступ к дешевым водородным технологиям позволит усилить оборонный и производственный потенциал государства, сформировать задел для нового технологического уклада, а возможно и общественного устройства.

Литература 1. Шалимов Ю.Н. Водородные энергоустановки для летательных

аппаратов// Шалимов Ю.Н., Астахов А.В., Брысенкова Н.В., Руссу А.В. Международный научный журнал Альтернативная энергетика и экология. 2018. № 19-21 (267-269).

188

УДК 621.31

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПЛАНОВО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНОГО РЕМОНТА МАСЛОНАПОЛНЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРА

А.А. Тихомиров1, К.А. Яковлев2

1Канд. физ.-мат. наук, доцент, sasha.82@mail.ru

2Студент, jakov.1599@yandex.ru

1,2 ФГБОУ ВО «Петрозаводский государственный университет»

Вданной работе приводится модель прогнозирования планово-предупредительного ремонта маслонаполненных трансформаторов с естественным воздушным охлаждением.

Ключевые слова: электроэнергетика, силовой трансформатор, прогнозирование.

Внаучно-технической литературе отмечается, что на производстве наибольшую популярность получил планово-предупредительный метод, который подразумевает проведение ремонтных и диагностических работ по назначенному ресурсу без учета фактического технического состояния [1]. Такой подход зачастую предполагает ремонт фактически исправного оборудования, что ведет к необоснованным эксплуатационным затратам.

Согласно последним тенденциям для повышения надежности работы оборудования и снижения затрат на непредвиденный ремонт на сегодняшний день рассматриваются два основных метода:

- внедрение системы круглосуточного мониторинга основных параметров оборудования [2];

- проведение мероприятий по ремонту и диагностике оборудования с коротким межповерочным интервалом [3].

В[3] была рассмотрена оптимизация работы маслонаполненных

трансформаторов за счет внедрения автоматической системы охлаждения, использующей данные мониторинга режимов работы, с последующей оценкой целесообразности эксплуатации оборудования. То есть сравнение двух возможных вариантов с точки зрения экономической выгоды:

1.использование остаточного ресурса оборудования, при этом с дополнительными потерями, возникшими в ходе эксплуатации, сэкономив на стоимости оборудования;

2.установка нового трансформатора с лучшими техникоэкономическими показателями и минимальной вероятностью недоотпуска электроэнергии, вследствие вывода в ремонт – экономия на потерях.

При эксплуатации трансформатор может подвергаться перегрузкам, и как следствие перегреву токоведущих и изолирующих элементов. Это негативно сказывается на их свойствах и сроке службы.

Внастоящей работе предложена модель прогнозирования технического состояния маслонаполненного трансформатора. Модель основана на мониторинге режима работы и моделировании на его основе, а также ряда дополнительных параметров остаточного ресурса.

189