Наукові основи керування електротехнічними комплексами неперервних виробництв із прогнозуванням нештатних ситуацій
Вантажиться...
Файли
Дата
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
НУБіП України
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук зі спеціальності 05.09.03 «Електротехнічні комплекси та системи». Національний університет біоресурсів і природокористування України. Київ, 2019. Дисертацію присвячено вирішенню важливої актуальної науковоприкладної проблеми створення методів прогнозування для запобігання виникнення нештатних ситуацій шляхом розроблення та впровадження системи ефективного функціонування електротехнічних комплексів харчових виробництв з урахуванням їх особливостей як взаємопов’язаних організаційнотехнологічних систем, що направлено на підвищення енергоефективності, ресурсоощадження та продуктивності. Для визначення ефективних стратегій досягнення цільових критеріїв функціонування підприємства на основі виконаних теоретичних і експериментальних досліджень розроблено нові факторно-цільові моделі електротехнічного комплексу харчових виробництв. Обґрунтовано формалізований процес формування комплексної програми технічного обслуговування та ремонту обладнання з використанням підсистем прогнозування надійності первинних вимірювальних перетворювачів та електродвигунів. Вирішено оптимізаційну задачу розмірності простору вхідних параметрів моделі прогнозування надійності електродвигунів та розроблено математичні моделі прогнозування надійності електродвигунів, які дають змогу в оперативному режимі виявити дефекти, контролювати стан машин та прогнозувати термін їх роботи. Розвинуто ресурсно-процесний підхід скорочення тривалості машинного часу реалізації добової виробничої потужності підприємства, що дозволяє підвищити енерго- та ресурсоефективність харчових виробництв. Реалізовано стратегію вибору типу системи керування технологічним процесом для забезпечення стійкості в умовах виникнення нештатних ситуацій із використанням в нештатному режимі робастних систем керування. Побудовано сценарно-когнітивну модель для визначення ефективних стратегій та сценаріїв функціонування електротехнічного комплексу харчових виробництв і прогнозу його поведінки за різних керуючих впливів. У результаті проведених досліджень запропоновано нову стратегію узагальнення експертної оцінки взаємовпливів концептів на основі методів кластерного аналізу. Проведено систематизацію параметрів стоків для різнопрофільних підприємств харчового сегменту, створено перелік забруднювачів і визначено способи доведення їх до гранично допустимих концентрацій. Встановлено взаємозв’язок витрат електроенергії електротехнологічного комплексу очищення стоків харчових виробництв у залежності від типу підприємства та об’єму стічних вод із застосуванням за залпових викидів стічних вод блоку утилізації. Науково обґрунтовано нову узагальнену структуру системи керування із функцією прогнозування та розроблено її алгоритмічно-програмне забезпечення, що дає змогу впровадження системи на різнопрофільних підприємствах харчової промисловості, оперативної оцінки взаємовпливів між станом та параметрами роботи електротехнічного комплексу та дозволяє підвищити енергоефективність, ресурсоощадження та продуктивність виробництва
Опис
Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.09.03 «Electrotechnical Complexes and Systems». National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine. Kyiv, 2019. The dissertation is devoted to the decision of the important actual scientific and applied problem of creating forecasting methods for prevention of occurrence of abnormal situations by developing and implementing a system of efficient functioning of electrical engineering complexes of food industries taking into account their features as interrelated organizational and technological systems aimed at increasing energy efficiency, resource conservation and performance According to the results of the research, it was found that obtaining the maximum profit of the enterprise is possible only in the absence of downtime, compliance with the technological regulations, timely detection of deviations of the regulated variables from the given values, as well as the absence of breakdown, determined by the appropriate technical condition. To determine the effective strategies for achieving the target criteria for the functioning of the enterprise, based on the performed theoretical and experimental research, new factor-purpose models of the electrical complex of food production, which include modeling the interconnections of the electrical equipment of the enterprise, are based on the definition of the hierarchical structure of the subsystems of the electrotechnical complex, the formulation of unified goals and objectives. The formalized process of forming a comprehensive program of maintenance and repair of equipment, based on the principles of service on the basis of reliability (Reliability-Centered Maintenance IEC 60300-3-11: 2009), is grounded using subsystems for predicting the reliability of primary measuring converters and motors. The expediency of application of methods of functional diagnostics for electrotechnical equipment has been proved. Using the genetic algorithms, an optimization problem for the dimension of the space of the input parameters of the prediction model for the reliability of the electric motors is solved. With the help of the theory of neural networks, mathematical models of prediction of reliability of electric motors, which in the operational mode carry out the intellectual analysis of measurement data of sensors of the regime parameters, which allows to detect defects, control the state of machines and predict the term of their work. The structural-logical scheme of fault detection stages of primary measuring transducers at the early stages of diagnostics is developed, which is based on the results of a statistical analysis of technological measurements using control maps of Shuhart, test diagnostics and analysis of the schedule of repair and preventive works of technical means, which at the early stages indicate the appearance problems and give time to the operator to detect various types of breakdowns. The systematization of wastewater parameters for diversified food segment enterprises was made, a list of pollutants was created and methods for bringing them to limit-permissible concentrations were determined. An estimation of technogenic risks in the case of emergencies of abnormal situations concerning a spill in food production and the variant of the combined complex of electrotechnological processes of sewage treatment of food industries with the account of the action of unusual situations is developed. The interconnection of electricity consumption of the electrotechnological complex of sewage treatment of food industries depending on the type of the enterprise and the volume of waste water with the use of volley wastewaters of the utilization unit, which enables to determine in operational mode energy and economic indicators of the functioning of such a complex, is determined. In order to increase the efficiency of the use of electrical equipment for food production by optimizing the machine-time use of equipment, a resource-process approach to reduce the machine time of the implementation of daily production capacity of the enterprise is developed, which allows to increase the energy and resource efficiency of food production. The scheme of interconnection of administrative levels of the enterprise on the basis of the factor-target model of the electrical complex of food production is developed. The strategy of choosing the type of control system for the technological process for ensuring stability in the conditions of occurrence of abnormal situations with the use in the non-regular mode of robust control systems is implemented. A generalized structure of a fuzzy cognitive map was created and a scenariocognitive model for establishing effective strategies and scenarios of the functioning of the electrical engineering complex of food industries and its behavioral forecast for various control influences was constructed. As a result of the conducted researches a new strategy of generalization of expert estimation of mutual influence of concepts on the basis of methods of cluster analysis is proposed. The new generalized structure of the control system with the prediction function was scientifically substantiated and its algorithmic software was developed, which enables the introduction of the system at diverse enterprises of the food industry, the operational assessment of the interactions between the state and parameters of the electrical engineering system and allows to increase energy efficiency, resource conservation and productivity of production
Ключові слова
електротехнічний комплекс, електротехнічне обладнання, факторно-цільове моделювання, модель прогнозування, діагностика, стічні води, генетичні алгоритми, нейронні мережі, кластерний аналіз, когнітивна карта, нештатні ситуації, electrical engineering complex, electrical equipment, factor-purpose modeling
Бібліографічний опис
Наукові основи керування електротехнічними комплексами неперервних виробництв із прогнозуванням нештатних ситуацій: автор. дис. ...доктора технічних наук: 05.09.03 "Електротехнічні комплекси та системи" (технічні науки) / Н.А. Заєць ; Національний університет біоресурсів і природокористування України. - К., 2019. - 48 с.