Метод и алгоритм прогнозирования аварийных режимов работы сложных теплоэнергетических объектов 

Дмитрий Владимирович Артамонов, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автономных информационных и управляющих
систем, первый проректор университета, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: dva@pnzgu.ru
Владислав Михайлович Мыскин, аспирант, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40); ведущий специалист, Научно-производственная фирма «КРУГ» (Россия, г. Пенза, ул. Германа Титова, 1г), E-mail: myskin.vlad97@gmail.com
Анатолий Дмитриевич Семенов, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры информационно- измерительной техники и метрологии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: ad-semenov@mail.ru

Актуальность и цели. Актуальность данной работы обусловлена необходимостью усовершенствования низкоэффективных традиционных методов контроля аварийных ситуаций на промышленных объектах. В ходе выполнения исследования рассматривается случай возникновения электрической дуги в щеточной траверсе электрического генератора, который привел к нарушению теплового баланса и аварийному катастрофическому росту температуры, своевременно не обнаруженному существующей системой допускового контроля. Материалы и методы. По методу скользящей выборки данных экспериментального тренда роста температуры генератора была проведена оценка параметров уравнения теплового баланса, показавшая, что нарушение теплового баланса привело к возникновению катастрофы типа А1. Результаты. Было сделано предположение, что катастрофический рост температуры вызван отражением корпусом генератора части тепловой энергии внутрь этого корпуса. С учетом того, что количество энергии, излучаемое корпусом, подчиняется закону Стефана – Больцмана, получено уравнение теплового баланса, учитывающее внутреннее отражение тепловой энергии и показавшее, что теоретически возможно возникновение элементарных по Арнольду катастроф типа А1–А4. Предложен метод прогнозирования, с использованием которого время обнаружения катастрофы сокращается на 200 мин, по сравнению с временем обнаружения аварийной ситуации традиционной системой контроля. Выводы. Доказано, что процесс развития аварии в электрогенераторе обусловлен избыточным притоком тепла и наличием теплоотражающего экрана (корпуса генератора). Наличие такого экрана нарушает естественный процесс теплообмена, и если полагать, что количество энергии, излучаемое экраном, будет подчинятся закону Стефана – Больцмана, то в соответствии с классификацией катастроф теоретически возможно возникновение элементарных катастроф типа: A0 – несингулярная точка; A1 – локальный экстремум (устойчивый минимум или неустойчивый максимум); A2 – складка; A3 – сборка. Выполнена параметриче- ская идентификация нелинейного уравнения теплового баланса, проведенная по методу скользящей выборки. Максимальная ошибка расчета температуры аварийногорежима по этому уравнению не превышает 30 °С. С достаточной для практики точ- ностью уравнение теплового баланса соответствует классификации элементарных катастроф Тома, что может приводить к возникновению катастрофы типа A1.

Ключевые слова

система контроля, метод прогнозирования, аварийные режимы, элементарная катастрофа, электрический генератор

 Скачать статью в формате PDF

Для цитирования:

Артамонов Д. В., Мыскин В. М., Семенов А. Д. Метод и алгоритм прогнозирования аварийных режимов работы сложных теплоэнергетических объек-
тов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. 2024. № 4. С. 70–80. doi: 10.21685/2072-3059-2024-4-6