Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления

Определение допустимых рабочих токов в условиях изменения количества линий кабельного канала, в аварийных режимах сопровождается определенными трудностями ввиду большого количества оказывающих влияние факторов. Является актуальным вопрос использования численного моделирования при эксплуатации и проектировании кабельных сооружений сложной конструкции. Цель исследования: разработка системы управления процессом распределения электрической энергии в кабельном канале для повышения эффективности использования и обеспечения безопасной эксплуатации силовых кабелей. Результаты: построена структурная схема системы управления токовой загрузкой кабельного канала с использованием математической модели с целью проверки допустимости перспективных нагрузочных режимов. Исследовалась задача оценки тепловых режимов работы кабельного канала в условиях изменяющихся нагрузок. Построена математическая модель процессов термодинамики в подземном кабельном канале, включающем в себя несколько кабельных линий, расположенных в трубах и нагруженных неравномерно. Получено температурное поле канала в условиях исходного рабочего режима. Исследован перспективный режим работы канала в условиях прокладки дополнительной двухцепной кабельной линии в резервных трубах. Получены температурные поля в канале с дополнительными линиями. Исследованы аварийные режимы работы кабельного канала, которые могут привести к существенному разогреву кабельных линий. Получены температурные поля канала в условиях аварийных режимов работы. Оценены изменения температуры наиболее разогретых в исходном режиме кабельных линий с целью контроля непревышения предельно допустимых значений. Практическая значимость: разработанная система управления с использованием математической модели может быть использована при проектировании, а также эксплуатации кабельных сооружений сложной формы.

Управление режимами работы дожимной насосной станции (ДНС) традиционно связано с применением ПИД-регуляторов. Однако неопределенность характеристик объекта, нелинейность объекта и возмущения, связанные с непрерывным изменением подачи нефти, приводят к колебаниям расхода и давления как в трубопроводе, так и на ЦПС. Одним из эффективных путей решения данной проблемы является использование интеллектуальных систем. Непрерывное изменение подачи нефти, изменение физико-химического состава нефти, температуры окружающей среды и т.д. приводят к неопределенности в управлении уровнем жидкости в сепараторе с помощью ПИД-регулятора. В данном случае целесообразно использовать адаптивный нечеткий регулятор уровня жидкости в сепараторе. Цель исследования: разработка адаптивного нечеткого регулятора уровня нефти-сырца в сепараторе. Методы: разработка математической модели автоматического управления уровнем жидкости в сепараторе, разработка архитектуры нечеткого регулятора, применение в адаптивном фаззификаторе сигмоидальных функций принадлежности с коррекцией степеней принадлежности методом последовательного обучения, применение уравнений Сугено в блоке нечеткого вывода. Результаты: на базе разработанного адаптивного нечеткого регулятора уровня повысилась точность поддержания уровня при существующих неопределенностях. Разработанная математическая модель сепаратора подтвердила применение нечеткого управления для решения поставленной задачи. Точность поддержания уровня нефти-сырца в сепараторе удовлетворяет заданным требованиям. Практическая значимость: результаты исследований использованы при разработке адаптивного нечеткого регулятора уровня для управления оттоком нефти-сырца из сепаратора, что устранило аварийные ситуации при эксплуатации сепаратора в режиме переменного притока нефти-сырца от качалок.

Рассматриваются преимущества иерархического подхода перед стандартными подходами распознавания: уменьшение числа распознаваемых пикселей (за счёт отбрасывания участков изображения, не несущих полезной информации для процесса распознавания), уменьшение общего времени обработки изображения. Суть иерархического метода распознавания заключается в том, что он добавляет предварительную обработку изображения, выделяя области интереса на изображении (ROI), и распознаёт только их. Для оценки влияния иерархического подхода было решено создать аналитическую модель, входными параметрами которой являются интенсивность возникновения объектов в зоне распознавания, размер изображения объекта и максимально возможная скорость обработки изображения системой (при большой загрузке производительность системы снижается). Модель рассчитывает интенсивность обслуживания заявок, исходя из допустимых размеров области интереса (ROI), учитывает возможность распараллеливания процесса распознавания объекта за счёт освободившихся вычислительных ресурсов. Результаты, полученные в ходе моделирования, помогают проанализировать перспективы применения иерархического метода распознавания для каждой конкретной системы и выполнить предварительный расчёт среднего времени обработки одной заявки. Цель исследования: создание аналитической модели расчёта параметров системы иерархического распознавания объектов. Для этого были применены методы из теории систем массового обслуживания (СМО), теории телетрафика и статистический анализ. Результаты: произведён расчёт оптимальных характеристик системы (рекомендованный размер изображения для грубого и точного поиска) в условиях заданного размера изображения и времени, необходимого алгоритму на обработку одного пикселя. Предложен вариант приблизительного расчёта времени распознавания объекта на изображении системой иерархического распознавания.

При производстве кабелей на среднее и высокое напряжение чаще всего изоляцию сшивают пероксидным методом. Такой процесс сшивки является технически сложным, и для получения качественной изоляции необходимо грамотно подбирать и контролировать технологический режим, что влечет возникновение на производстве проблемы подбора таких параметров, как температура секций, скорость перемещения заготовки. Определение данных параметров эмпирическим путем подразумевает большие затраты материала и времени, поэтому предпочтительнее использовать расчетный метод. Цели работы: разработка математической модели процессов тепломассопереноса в наклонной линии вулканизации изоляции кабеля. Определение рациональных режимов работы оборудования. Результаты: методом конечных элементов реализована осесимметричная задача тепломассообмена в трубе вулканизации, получены поля температур по всей длине линии вулканизации, определены параметры оптимального режима работы вулканизационной линии. Для решения задачи использовано регрессионное выражение для определения степени сшивки в поперечных сечениях и по длине изоляционного покрытия. Реализация геометрии модели происходила при помощи сеточного генератора ANSYS ICEM CFD, расчет производился решателем ANSYS Fluent. Для подтверждения адекватности разработанной модели проведен натурный эксперимент по определению максимальной температуры в изоляции, а также выполнено сравнение с результатами численного расчета. Проведена оценка сходимости разработанной модели, а также оценка адекватности модели путем сравнения с похожими исследованиями других авторов. В ходе работы получены кривые распределения температуры на поверхности жилы и изоляции по длине линии вулканизации. Оценено влияние на распределение температуры таких производственных факторов, как скорость изолирования и режим нагрева линии. На основе полученных данных произведен расчет степени сшивки изоляции и представлен оптимальный технологический режим сшивки. Практическая значимость: возможность использования предложенной математической модели для описания вулканизационных процессов для широкого спектра маркоразмеров кабелей среднего и высокого напряжения, выбор рациональных параметров режима вулканизации для проектируемых линий и коррекция существующих технологических режимов, что позволит повысить производительность линии без потери качества изготавливаемой продукции.

Развитие экономики страны ориентировано на внедрение приоритетных технологий, в том числе обеспечивающих высокую энергетическую эффективность производственных объектов. Эффективность добычи нефти предполагает комплексный учет факторов, влияющих на электропотребление объектов нефтедобычи, включая способы эксплуатации и обслуживания оборудования, технологические режимы работы, различные физико-географические, климатические и другие условия их функционирования. Для оценки влияния климатических факторов целесообразно использовать методы математического моделирования, позволяющие проводить анализ текущих данных о состоянии объекта и выявлять наиболее критические показатели, которые следует учитывать при прогнозировании электропотребления и планировании технологического процесса нефтедобычи. Цели: формирование и апробация методики оценки влияния климатических факторов на электропотребление объектов нефтедобычи с использованием имеющейся статистической информации об их функционировании. Методы: регрессионный анализ статистических данных о работе нефтяных месторождений, включая данные о конфигурации системы электроснабжения, о существующих потребителях электроэнергии и объемах потребления, режимах работы объектов, а также данные метеорологических служб. Результаты: на основе анализа особенностей эксплуатации нефтяных месторождений предложена процедура оценки влияния климатических факторов на его электропотребление, основанная на применении регрессионного анализа и формализации аналитических зависимостей потребления от различных климатических факторов с учетом детализации структуры объекта, изменения режимов его работы, сезонности. Сформированы рекомендации касательно формирования и обработки исходных для анализа данных. Проведена практическая апробация методики на примере нефтяного месторождения, расположенного на территории Пермского края. Описана процедура повышения объективности результатов регрессионного анализа и получены аналитические зависимости электропотребления от метеорологических факторов температуры, давления, влажности воздуха и скорости ветра. Практическая значимость: методика является универсальной и может быть применена на типовых объектах, а также в смежных отраслях промышленности. Разрабатываемые аналитические зависимости позволяют учитывать влияние ключевых климатических факторов на электропотребление объектов нефтедобычи, что может быть важным этапом при планировании и управлении режимами работы объектов для улучшения показателей экономической эффективности процесса нефтедобычи.

Вопросы рационального использования, контроля и сбережения энергоресурсов рассматриваются в качестве актуальных как в текущий момент времени, так и в долгосрочной перспективе. Комплексное решение задач снижения энергетических затрат и повышения энергетической эффективности предполагает грамотную энергетическую политику предприятий за счет построения и развития систем энергетического менеджмента. Основу таких систем составляют механизмы сбора, обработки и анализа данных, полученных с использованием различных информационно-аналитических решений, средств мониторинга и контроля, позволяющих определять ключевые показатели, которые характеризуют эффективность производственной деятельности. Наличие большого числа факторов, связанных с изменением параметров электроэнергетической системы, обусловливает необходимость применения для оценки и прогнозирования таких показателей методов математического моделирования электропотребления. Цель исследования: разработка методики расчета потребления и распределения электроэнергии на основе матрично-топологического метода в системе электроснабжения месторождений нефти с использованием информации, поступающей из существующих систем мониторинга. Методы: линеаризация данных во временном ряду для фильтрации исходного массива информации. Отфильтрованные массивы информации используются в качестве основы объединённого набора данных для матрично-топологического расчета. Результаты: разработаны методика и алгоритм матрично-топологического расчета электропотребления объектов нефтедобычи, которые позволяют сформировать исходный набор аналитических данных при использовании минимального количества информации, поступающей с систем мониторинга в процессе нефтедобычи, создать единый dataset системы электроснабжения предприятия с применением математические модели ее отдельных элементов, а также провести по сформированному dataset расчет распределения (потребления) электрической энергии в рамках всего месторождения с использованием матрично-топологического метода. На базе предлагаемой методики матрично-топологического расчета произведена оценка потребления электроэнергии на примере месторождения имени Сухарева предприятия ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Практическая значимость: разработанная методика может быть использована для моделирования различных производственных ситуаций, формирования балансовых заявок, упрощения процесса подбора оборудования или принятия решений.