Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Разработка методического аппарата построения системы мониторинга резервных и автономных ДЭС

Диссертация: Разработка методического аппарата построения системы мониторинга резервных и автономных ДЭС
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Произведен анализ информационных характеристик двигателя внутреннего сгорания как объекта управления по режиму пуска. Анализ проведен с применением методов математического планирования экспериментов, при этом определены наиболее существенные факторы, влияющих на исследуемый процесс. Для реализации плана эксперимента разработан экспериментальный стенд, который позволил получить и проанализировать… Читать ещё >

Разработка методического аппарата построения системы мониторинга резервных и автономных ДЭС (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА АВТОНОМНЫХ И РЕЗЕРВНЫХ ДЭС
    • 1. 1. Анализ направлений развития систем управления объектами электроэнергетики
    • 1. 2. Анализ интеллектуальных систем мониторинга ДЭС
    • 1. 3. Анализ контроллеров систем управления дизель-генераторами систем электроснабжения
    • 1. 4. Современная оценка технического состояния дизельных двигателей автономных электростанций
    • 1. 5. Исследование диагностируемых систем и выбор диагностических параметров двигателя
    • 1. 6. Постановка научной задачи и частные задачи исследования
    • 1. 7. Выводы
  • ГЛАВА 2. ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОАГРЕГАТОВ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
    • 2. 1. Анализ систем дизельных двигателей и их режимов работы, как информационных подсистем
    • 2. 2. Моделирование процессов пуска дизельного двигателя
    • 2. 3. Планирование и методика. организации экспериментального исследования работы дизельного двигателя в условиях пуска
    • 2. 4. Разработка алгоритмического обеспечения функционирования ИСУМ
    • 2. 5. Выводы
  • ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ СОЗДАНИЯ БАЗ ДАННЫХ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И МОНИТОРИНГА ДИЗЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
    • 3. 1. Выбор методики описания предметной области базы данных ИСУМ
    • 3. 2. Разработка модели анализа предметной области
  • ИСУМ
    • 3. 3. Разработка методики моделирования предметной области базы данных ИСУМ
    • 3. 4. Выводы. v*
  • ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПОСТРОЕНИЯ КАНОНИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ -ИСУМ
    • 4. 1. Разработка методики анализа информационных структур базы данных ИСУМ и их графов
    • 4. 2. Разработка методики нормализации ф информационных структур и построения канонической структуры базы данных ИСУМ
    • 4. 3. Разработка методики определения типов информационных элементов и построения базы данных ИСУМ
    • 4. 4. Оценка эффективности применения методического 128 аппарата построения ИСУМ
  • < 4.5. Выводы

В настоящее время основными автономными и резервными источниками электрической энергии являются дизельные электрические станции (ДЭС). Высокая эффективность применения ДЭС как для стационарных, так и для мобильных установок и в ближайшем будущем делает их незаменимыми при обеспечении электроэнергией ответственных потребителей в различных режимах работы. Но в тоже время существует ряд причин, ограничивающих дальнейшее развитие ДЭС. К таким причинам относятся в первую очередь технические ограничения применяемых элементов и узлов ДЭС. Возможности современной элементной позволяют создавать системы, обладающие максимальным набором функций. Одним из основных элементов ДЭС является система автоматического управления (САУ) дизель-генератором (ДГ) в общем, и дизельным двигателем ДГ в частности. Существующие САУ ДГ, выполненные на релейной элементной базе, обладают низкой надёжностью и низкими массогабаритными показателями, возможности усовершенствования подобных систем практически исчерпаны.

Поэтому, одним из эффективных путей повышения технической готовности ответственных потребителей является совершенствование САУ ДГ, которое выражается в переходе на микропроцессорные системы с соответствующим информационным и программным обеспечением. Использование микропроцессоров в САУ ДГ позволит создать на их базе информационные системы управления и мониторинга объектов (ИСУМ), интегрированные с ЭВМ, что может повысить эффективность процессов управления ДЭС в целом. При этом одной из основных проблем является разработка алгоритмов функционирования и организация информационного обеспечения ИСУМ.

В связи с этим, разработка информационно-алгоритмического обеспечения системы автоматического управления ДГ представляется актуальной задачей.

Целью работы является разработка методического аппарата по созданию системы управления и мониторинга электроагрегатов дизельных электростанций с улучшенными эксплуатационными показателями.

При этом основными задачами исследования являются следующие:

1. Анализ современного состояния вопросов проектирования систем управления дизельными двигателями электростанций.

2. Выбор и обоснование диагностируемых систем дизельных двигателей для построения ИСУМ.

3. Разработка информационной модели дизельных двигателей электроагрегатов.

4. Разработка методики исследования, моделирования и анализа предметных областей ИСУМ.

5. Разработка методики создания баз данных ИСУМ дизельных двигателей.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем: проведен анализ информационных характеристик двигателя внутреннего сгорания как информационного объекта по каналу управления пускомразработана информационная модель дизельных двигателей в различных режимах работыразработана методика создания баз данных ИСУМ, позволяющая оптимизировать процедуры получения баз данных по значениям параметров объектов управленияразработаны алгоритмы управления двигателем внутреннего сгорания в режимах пуска, останова и контроля параметров работы двигателя с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Научная и практическая значимость результатов исследования состоит в том, что: методика исследования, моделирования и анализа предметных областей ИСУМ может быть использована при разработке перспективных.

САУ электростанций для выбора и обосновании диагностических параметров двигателейразработанная информационная модель дизельных двигателей, может являться базой для создания универсальной системы управления, реализующей принципы адаптивного управления объектами автономной электроэнергетики.

Основные научные результаты, выносимые на защиту:

Информационная модель дизельного двигателя как объекта управления по каналу управления пуском.

Алгоритмическое обеспечение функционирования ИСУМ.

Методика исследования, моделирования и анализа предметных областей ИСУМ.

Методика создания канонических баз данных ИСУМ.

Достоверность полученных результатов, сформулированных в диссертации, подтверждается корректностью принятых допущений, использованием апробированного математического аппарата и отдельных методик работы на практике.

Результаты диссертационной работы реализованы и используются в перспективных работах ДОАО Электрогаз ОАО Газпром, РКЦ г. Сочи ГУ Банка России по Краснодарскому краю и научно-исследовательской работе Краснодарского высшего военного училища (военного института) имени генерала армии С. М. Штеменко.

Основные научные результаты докладывались на научно-технических конференциях в Краснодарском военном авиационном институте и на научно-технических конференциях Краснодарского высшего военного училища.

Основное содержание и результаты работы изложены в 7 научных статьях, 2 тезисах к докладам и 1 отчете по НИР.

Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и приложений, список использованной литературы включает 89 наименований.

4.5. Выводы.

1. Разработана методика анализа информационных структур БД ИСУМ и их графов, включающая в себя выделение множества структурных элементов, построение матрицы семантической смежности и матрицы семантической достижимости, выделение информационных составов групп, выделение множеств предшествования и достижимости для каждого структурного элемента.

2. Разработана методика нормализации информационных структур и построение канонической модели БД ИСУМ включающая в себя процесс приведения информационных структур к виду, обеспечивающему минимальную избыточность и дублируемость данных и связей, а также спецификацию типов информационных элементов групп (ключей и атрибутов).

3. Построена приведенная матрица смежности и матрица смежности канонической структуры БД ИСУМ и доказано, что приведенные преобразования корректны относительно третьей нормальной формы.

4. Оценка эффективности применения методического аппарата при разработке унифицированных БД показывает снижение трудозатрат в пределах 30%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Диссертационная работа посвящена созданию системы управления и мониторинга электроагрегатов дизельных электростанций с улучшенными эксплуатационными показателями.

Основные научные и практические результаты проведенных исследований заключаются в следующем:

1. Произведен анализ современных систем управления автономными электростанциями, рассмотрены контроллеры дизель-генераторов. Исследованы подходы к оценке технического состояния дизельных двигателей, что позволило определить диагностируемые системы и выбрать диагностические параметры двигателей, которые послужили базой для получения информационных характеристик интеллектуальной системы управления и мониторинга (ИСУМ).

2. Произведен анализ информационных характеристик двигателя внутреннего сгорания как объекта управления по режиму пуска. Анализ проведен с применением методов математического планирования экспериментов, при этом определены наиболее существенные факторы, влияющих на исследуемый процесс. Для реализации плана эксперимента разработан экспериментальный стенд, который позволил получить и проанализировать зависимость значения пусковых оборотов от температуры охлаждающей жидкости, напряжения стартерных аккумуляторных батарей и сорта применяемого топлива.

3. Разработаны алгоритмы работы ИСУМ во всех режимах эксплуатации.

Данными алгоритмами являются. алгоритмы управления двигателем внутреннего сгорания в режимах пуска, останова и контроля параметров работыалгоритмы управления двигателем внутреннего сгорания по параметрам источника электрической энергииразработан алгоритм определения величины пусковых оборотов двигателя внутреннего сгорания по результатам анализа информационных параметров двигателя внутреннего сгорания в процессе пуска.

Разработанные алгоритмы удовлетворяют требованиям к математическому обеспечению процедур функционирования универсальной САУ дизельными двигателями электроагрегатов.

4. Разработана методика создания баз данных информационной системы управления и мониторинга дизельных двигателей автономных электростанций. Предложена методика построения канонической структуры базы данных ИСУМ.

5. По результатам работы разработано специализированное программное обеспечение, которое является базой для программирования микропроцессорного блока ИСУМ. Предложена специальная программа для отладки разработанной алгоритмической базы, которая с использованием графического интерфейса позволяет исследовать поведение дизельного двигателя при различных сочетаниях параметров систем охлаждения, смазки и напряжения стартерных аккумуляторных батарей в режимах пуска и останова.

К направлениям дальнейших исследований следует отнести:

1. Разработку принципов взаимодействия предлагаемой ИСУМ с подобными системами при объединении их в сеть и разработку принципов информационно-управляющего обмена между такими устройствами.

2. Разработку методики определения параметров дизельных двигателей в условиях неопределённости внешних воздействий на них.

3. Проработку вопросов применения перспективных регуляторов и датчиков в составе объекта управления и его системы мониторинга.

Показать весь текст

Список литературы

  1. С.А., Балакин В. И., Виксман А. С., Пинский Ф. И. Экспериментальная проверка эффективности адаптивного управления дизель-генератора переменного тока с дизелем 12ЧН 118/20, //Двигателестроение. 1984. — № 12. — с. 33 — 37
  2. Автомобильные двигатели. Лурье В. А., Мангушев В. А., Маркова И. В. М.: ВИНИТИ. ДВС. 1982,232 с.
  3. Автоматизация управления /В.А. Абчук, A.JT. Лифшиц, А. А. Федулов, Э.И. Куштина- Под ред. В. А. Абчука. М.: Радио и связь, 1984. — 264 с.
  4. Адаменко А. Н, Кучуков A.M. Логическое программирование и Visual Prolog. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. — 992 е.: ил.
  5. А.А., Бочков А. Ф., Козлов В. В., Шунтов А. В. Применение микропроцессорных систем для автоматизации управления на электростанциях.//Электрические станции. 1995. — № 11. — с. 47 — 54
  6. В.А., Лысенко М. П., Шарапов С. В., Воеводин Е. М. Обзорная информация о контроллерах систем управления дизель-генераторами, М.:"Промышленная энергетика". 2005. № 1. — С.19−22
  7. А. А., Мороз А. В. Надёжность систем автоматического регулирования. Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1984. -216 е.: ил.
  8. И. В., Смирнова Т. Н., Пушкин С. Б., Математическая модель пуска двигателя. //Двигателестроение. 1984. — № 6. — с. 14−16
  9. Е.М., Шарапов С. В. Алгоритмы определения типа дизельного двигателя и режима работы системы управления дизель-электрическими агрегатами. М.:"Промышленная энергетика". 2004. -№ 7. С.34−38
  10. Е.М., Шарапов С. В. Особенности программного обеспечения некоторых современных цифровых блоков управления электроагрегатами. Межвузовский сборник научных трудов № 5. Т.1. -Краснодар.: КВИ, 2004. 280 с.
  11. Е.М., Шарапов С. В. Особенности аппаратной реализации цифровых блоков управления электроагрегатами информационных объектов, выпускаемых ПО «Элтехника». Межвузовский сборник научных трудов № 5. Т.1. Краснодар.: КВИ, 2004. — 280 с.
  12. Е.М., Шарапов С. В., Склянов О. В., Джулаев О. В. Обзор исследований в области систем, основанных на знаниях. Межвузовский сборник научных трудов № 5. Т.1. Краснодар.: КВИ, 2004. — 280 с.
  13. Е.М., Шарапов С. В., Капустин С. А., Самборский И. В. Области применения экспертных систем. V Межвузовская научнотехническая конференция. Сборник трудов. Т.1. Краснодар.: КВВУ, 2005. — 338 с.
  14. Е.М. Преобразователь виброакустического шума для диагностики технического состояния дизельных двигателей электроагрегатов. Академия естествознания, Москва: «Успехи современного естествознания». 2005. № 9. — С.71−74
  15. А. Н. Сгорание в быстроходных поршневых двигателях. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1977, 277 е.: ил.
  16. М. А. Очистка масла в двигателях внутреннего сгорания. -М.: Машиностроение, 1983. 148 е.: ил.
  17. Д.А., Виноградова А. В. Информационно-управляющие комплексы для автономных систем электроснабжения. «Приборы и системы управления». М., Изд. центр «Приборы и системы управления», № 7,1998. С. 26−28.
  18. Д.А., Плеханов С. Н. Методы искусственного интеллекта в информационно-управляющих комплексах автономных систем электроснабжения // Датчики и системы. 2002. № 11. С. 39−43.
  19. М.А., Курзуков Н. И., Тютрюмов О. С., Ягнятинский В. М. Стартерные аккумуляторные батареи: Устройство, эксплуатация и ремонт. -М.: Транспорт, 1991. 255 с.
  20. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов: Учеб./Луканин В.Н., Морозов К. А., Хачиян А. С. и др.- Под ред. В. Н. Луканина. М.: Высш. шк., 1995. — 368 с.
  21. . П. Введение в экспертные системы.: Пер. с англ.: Уч. Пос. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 624 е.: ил. — Парал. Тит. Англ.
  22. Р.А. Разработка методического аппарата для создания баз данных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии. Дис. канд. техн. наук. Краснодар.: КубГТУ, 2004. — 141 с.
  23. А. Д. Моделирование микропроцессорных систем. М.: Энергоатомиздат, 1990. — 144 с.
  24. Н. Н. Автоматическое регулирование. Теория и элементы систем. Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп. М., «Машиностроение», 1978. 736 с.
  25. . А. и др. Планирование эксперимента в электромеханике, М.: Энергия, 1975.- 184 с.
  26. Измерительная экспертная система для определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания// Приборы и системы управления: № 12.- 1998.- С. 56−59. Соавторы Добролюбов И. П., Альт В. В., Савченко О. Ф.
  27. А.В. Эффективность проектируемой техники: Основы анализа, М.: Машиностроение, 1991. 336 с.
  28. Информационное обеспечение экспертизы состояния двигателей,-Новосибирск: Изд-во СО РАСХН, 2001.- 220 с. Соавторы Альт В. В., Добролюбов И. П., Савченко О. Ф.
  29. Источники и преобразователи энергии. Учебник./В. П. Морозов и др. МО СССР, 1991.-523 с.
  30. В., Олифиров Ф., Добрянский Г., В. Буковский. Новые технологии в системах управления и диагностики подачи и дозирования топлива авиационных двигателей. http://engine.aviaport.ru/issues/23/page 16.html.
  31. М. М. Электрические машины: Учеб. Для учащихся электротехн. спец. техникумов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 1990.-463 с.
  32. В.В. Разработка системы цифрового управления пуском энергоагрегатов: дис. канд. техн. наук. М., 1983. — 261 с.
  33. Р.А. Диагностирование механического оборудования. Л.: Судостроение, 1980. 296 с.
  34. В.И. Автоматическое регулирование и управление двигателей внутреннего сгорания, М.: Машиностроение, 1989. 414 с.
  35. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1986. — 448 с.
  36. В. И., Козьминых А. В. Автоматизированные системы управления судовыми дизельными и газотурбинными установками: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Транспорт, 1990. — 335 с.
  37. А., Сафонов С., Касаткин А., Серёгин В. Система управления дизелями М533 для судна на воздушной каверне «Меркурий «//СТА. — 1999. № 1.-с. 20−25
  38. И.М., Виноградская- Т.М., Рубчинский АЛ, Соколов В. В. Теория выбора и принятия решений. -М.: Наука, 1982.-328 с.
  39. Мац 3. 3. Расчеты процессов сгорания при различных режимах работы двигателя//Двигателестроение. 1984. — № 8. — с. 3 — 7
  40. Микропроцессорные гибкие системы релейной защиты./ В. В. Михайлов, Е. В. Кириевский, Е. М. Ульяницкий и др.- Под ред. В. П. Морозкина. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 240 с.
  41. B.C., Волкович В. Л. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем.- М.: Наука, 1982.-286 с.
  42. Модели и алгоритмы оптимизации надежности сложных систем/В.Л.Волкович, А. Ф. Волошин, В. А. Заславский, И.А. Ушаков/ Под ред. B.C. Михалевича.-К.: Наукова думка, 1992.-312 с.
  43. Патент Российской Федерации № 2 175 120, от 20.10.01 г., бюл. № 29. Способ определения технического состояния двигателей внутреннего сгорания и экспертная система для его осуществления. Савченко О. Ф., Добролюбов И. П., Альт В.В.
  44. Планирование эксперимента в технике. Барабащук В. И., Креденцер Б. П., Мирошниченко В. И.- Под ред. Б. П. Креденцера. К.: Техшка, 1984.-200 с.
  45. А., Парфенов А., Жердев О. АСУ ТП Нижневартовской ГРЭС.//СТА. 1999. — № 3. — С.48 — 58
  46. В.В., Гаврилов В. М. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. М.: Советское радио, 1975. 192 с.
  47. Г. П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Двигатели внутреннего сгорания» и «Автомобили и тракторы». — М.: Машиностроение. 1985. 200 с.
  48. В.Е., Петров Г. Д. НК как инструмент для реализации ресурсосберегающих технологий // В мире неразрушающего контроля. -1999.-№ 4.-С. 10−13.
  49. Работа дизелей в условиях эксплуатации: Справочник/ А. К. Костин, Б. П. Пугачёв, Ю. Ю. Кочинев- Под общ. ред. А. К. Костина. — Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. 284 с.
  50. Г. М. и др. Автоматизация систем электроснабжения. -МО СССР, 1985.-457 с.
  51. Д.Н., Шарапов С. В. Исследование методов совершенствования технического обслуживания аккумуляторных батарей: Тез. докл. Материалы научной конференции факультетов механизации, энергетики и электрификации. Краснодар: КГАУ, 2001. — 124 с.
  52. Справочник. Искусственный интеллект: В 3 кн. Кн. 1. Системы общения и экспертные системы /Ред. Попов Э. В. Москва: Радио и связь, 1990.-464.
  53. В. Н., Шлоссер Б. Экспериментальное подтверждение нецелесообразности вращения заряда в цилиндре дизелей при пуске в условиях низких температур.//Двигателестроение. 1984. — № 9. — с. 5 -8
  54. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И. Определение участков и каналов управления двигателями внутреннего сгорания. Межвузовский сборник научных трудов № 3. Т.2 Краснодар, КВИ, 2002 г. 240 с.
  55. Ю.И., Шарапов С. В., Мельников Д. В. Перспективы развития дизельных электрических станций//Промышленная энергетика. 2001. -№Ц.С.28−32
  56. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И. Перспективные направления развития электронных систем управления двигателями внутреннего сгорания: Тез. докл. XXVII науч. конф. студентов и молодых ученых юга России. Краснодар: КГАФК, 2000. — 202 с.
  57. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И. Подпрограммы функционирования микропроцессорных систем управления двигателями внутреннего сгорания//Промышленная энергетика. -2001. -№ 4.-С.31 -33
  58. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И. Система автоматического управления ДЭС с применением микропроцессорнойтехники. Межвузовский сборник научных трудов № 1. Краснодар: КВИ, 2000. 183 с.
  59. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И., Перевалов В. Д. Разработка системы автоматического управления ДЭС с применением микропроцессорной техники. М.: ЦСИФ МО, Сборник рефератов депонированных рукописей. Серия В. Выпуск № 51, 2000. 16 с.
  60. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И., Солтан Д. Н. Анализ перспективных электронных систем управления двигателями внутреннего сгорания. М.: ЦСИФ МО, Сборник рефератов депонированных рукописей. Серия В. выпуск № 51, 2000. 20 с.
  61. Ю.И., Шарапов С. В., Потапенко А. И. Солтан Д.Н. Разработка алгоритмической базы для микропроцессорных систем управления электроагрегатами. М.: ЦСИФ МО, Сборник рефератов депонированных рукописей. Серия В. выпуск № 51, 2000. 21 с.
  62. Требования к информационным показателям измерительных каналов экспертных систем дизелей// Вестник РАСХН: М.: № 6. 1998. — С. 3335. Соавторы — Добролюбов И. П., Савченко О. Ф.
  63. В. К., Кононов Б. Т., Морозов В. П., Волков Г. И., Крутий JI. М., Тятый В. М. Источники и первичные преобразователи энергии. Учебник. МО СССР, 1979. 554 с.
  64. В. М. Тепломеханические и технические системы. М.: МО СССР, 1982.-197 с.
  65. С.В., Герасимов С. Ю. Некоторые аспекты применения микропроцессорных систем автоматического управления. Материалы научной конференции факультетов механизации, энергетики и электрификации: Тез. докл. Краснодар: КГАУ, 2000. — 178 с.
  66. С.В., Герасимов С. Ю. Основные задачи, стоящие перед разработчиками микропроцессорных систем автоматического управления. Тез. докл. Краснодар: КГАУ, 2000. — 178 с.
  67. Э., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска: Пер. с англ. В. С. Сыромятникова, Г. С. Деминой.-М.: Машиностроение, 1984.-528 с.
  68. Е.И. Теория автоматического управления. JL: Энергия, 1969. -375 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!