On-line контроль параметров судовой энергетической установки
В статье рассматривается проблема определения в эксплуатации и удаленного контроля основных энергетических параметров судовой дизельной энергетической установки (СЭУ). Предложены двухпараметрические зависимости для определения мощности и расхода топлива. У статті розглядається проблема визначення...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Штучний інтелект |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60435 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | On-line контроль параметров судовой энергетической установки / Р.А. Варбанец, В.Г. Ивановский, Ю.Н. Кучеренко, И.В. Логишев // Штучний інтелект. — 2011. — № 4. — С. 273-276. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-60435 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Варбанец, Р.А. Ивановский, В.Г. Кучеренко, Ю.Н. Логишев, И.В. 2014-04-15T16:59:09Z 2014-04-15T16:59:09Z 2011 On-line контроль параметров судовой энергетической установки / Р.А. Варбанец, В.Г. Ивановский, Ю.Н. Кучеренко, И.В. Логишев // Штучний інтелект. — 2011. — № 4. — С. 273-276. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60435 681:30 В статье рассматривается проблема определения в эксплуатации и удаленного контроля основных энергетических параметров судовой дизельной энергетической установки (СЭУ). Предложены двухпараметрические зависимости для определения мощности и расхода топлива. У статті розглядається проблема визначення в експлуатації та віддаленого контролю основних енергетичних параметрів суднової дизельної енергетичної установки. Запропоновано двопараметричні залежності для визначення потужності і витрат палива. The paper is devoted to the problem of definition of key energy parameters for marine diesel power plant in the process of operation and remote control. Two-parameter restrictions for determination of power and fuel consumption are proposed. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Штучний інтелект Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений On-line контроль параметров судовой энергетической установки On-line контроль параметрів суднової енергетичної установки On-line Control of Ship Power Plant Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки |
| spellingShingle |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки Варбанец, Р.А. Ивановский, В.Г. Кучеренко, Ю.Н. Логишев, И.В. Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений |
| title_short |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки |
| title_full |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки |
| title_fullStr |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки |
| title_full_unstemmed |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки |
| title_sort |
on-line контроль параметров судовой энергетической установки |
| author |
Варбанец, Р.А. Ивановский, В.Г. Кучеренко, Ю.Н. Логишев, И.В. |
| author_facet |
Варбанец, Р.А. Ивановский, В.Г. Кучеренко, Ю.Н. Логишев, И.В. |
| topic |
Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений |
| topic_facet |
Интеллектуальные системы планирования, управления, моделирования и принятия решений |
| publishDate |
2011 |
| language |
Russian |
| container_title |
Штучний інтелект |
| publisher |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
On-line контроль параметрів суднової енергетичної установки On-line Control of Ship Power Plant |
| description |
В статье рассматривается проблема определения в эксплуатации и удаленного контроля основных энергетических параметров судовой дизельной энергетической установки (СЭУ). Предложены
двухпараметрические зависимости для определения мощности и расхода топлива.
У статті розглядається проблема визначення в експлуатації та віддаленого контролю основних енергетичних параметрів суднової дизельної енергетичної установки. Запропоновано двопараметричні
залежності для визначення потужності і витрат палива.
The paper is devoted to the problem of definition of key energy parameters for marine diesel power plant in the process of operation and remote control. Two-parameter restrictions for determination of power and fuel consumption
are proposed.
|
| issn |
1561-5359 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/60435 |
| citation_txt |
On-line контроль параметров судовой энергетической установки / Р.А. Варбанец, В.Г. Ивановский, Ю.Н. Кучеренко, И.В. Логишев // Штучний інтелект. — 2011. — № 4. — С. 273-276. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT varbanecra onlinekontrolʹparametrovsudovoiénergetičeskoiustanovki AT ivanovskiivg onlinekontrolʹparametrovsudovoiénergetičeskoiustanovki AT kučerenkoûn onlinekontrolʹparametrovsudovoiénergetičeskoiustanovki AT logiševiv onlinekontrolʹparametrovsudovoiénergetičeskoiustanovki AT varbanecra onlinekontrolʹparametrívsudnovoíenergetičnoíustanovki AT ivanovskiivg onlinekontrolʹparametrívsudnovoíenergetičnoíustanovki AT kučerenkoûn onlinekontrolʹparametrívsudnovoíenergetičnoíustanovki AT logiševiv onlinekontrolʹparametrívsudnovoíenergetičnoíustanovki AT varbanecra onlinecontrolofshippowerplant AT ivanovskiivg onlinecontrolofshippowerplant AT kučerenkoûn onlinecontrolofshippowerplant AT logiševiv onlinecontrolofshippowerplant |
| first_indexed |
2025-11-24T19:15:47Z |
| last_indexed |
2025-11-24T19:15:47Z |
| _version_ |
1850490429425844224 |
| fulltext |
«Штучний інтелект» 4’2011 273
5В
УДК 681:30
Р.А. Варбанец, В.Г. Ивановский, Ю.Н. Кучеренко, И.В. Логишев
Одесская национальная морская академия ОНМА, г. Одесса, Украина
Одесский национальный морской университет ОНМУ, г. Одесса, Украина
roman.varbanets@gmail.com
On-line контроль параметров судовой
энергетической установки
В статье рассматривается проблема определения в эксплуатации и удаленного контроля основных
энергетических параметров судовой дизельной энергетической установки (СЭУ). Предложены
двухпараметрические зависимости для определения мощности и расхода топлива.
Введение
Время desktop-приложений, как и время локального решения задач управления
технологическими процессами, быстро уходит в прошлое. В настоящее время
актуально сетевое, корпоративное online-управление и контроль, когда учитываются
мнения многих и всем видны результаты совместной деятельности. Эффективность
такой стратегии в разы выше за счет быстрых обратных связей и исключения
случайного субъективного фактора.
Основными энергетическими объектами современного транспортного судна
общего назначения являются главные двигатели, вспомогательные дизельгенераторы
и котел. От технического состояния этих объектов зависит способность судна выполнять
свою главную задачу – перевозить грузы, а также обеспечивать безопасность море-
плавания и жизнь экипажа. Текущие расходы на эксплуатацию этих объектов в виде
расходов на топливо, масло и ремонт также стоят на первом месте [1]. Поэтому
актуальными являются следующие задачи: повышение эффективности работы СЭУ,
контроль мощности на всех эксплуатационных режимах, учет потребления топлива и
масла, а также точный учет моторесурса в зависимости от степени нагруженности
механизмов [2]
)();();,( NeftNefgNenfg me ,
где ge, gm – удельные эффективные расходы топлива и масла;
t – время работы механизмов (наработок).
Целью данной работы является анализ и разработка методов контроля в реальном
времени основных энергетических параметров судовой дизельной энергетической
установки транспортного судна.
Анализ и синтез методов контроля основных
энергетических параметров СЭУ
Исходя из поставленной задачи разработана система on-line контроля следующих
основных объектов СЭУ: главных двигателей (двух), вспомогательных двигателей
(до 4 дизельгенераторов) и судового котла. Система базируется на современных
технологиях определения эффективных параметров СЭУ в процессе эксплуатации
Варбанец Р.А., Ивановский В.Г., Кучеренко Ю.Н., Логишев И.В.
«Искусственный интеллект» 4’2011 274
5В
судна. Определение в эксплуатации реальных значений эффективной мощности главных
и вспомогательных двигателей позволяет максимально корректно рассчитывать
фактический расход топлива/масла, а также контролировать техническое состояние
дизелей. Такая информация позволяет, с одной стороны, производить тщательный
контроль расхода ГСМ, а с другой – поддерживать нормальное техническое состояние
основных объектов СЭУ силами технического персонала судна.
Известно, что существует техническая проблема определения расхода топлива
в эксплуатации с помощью разного рода расходомеров. Практически невозможно
объяснить колебания расхода в широких диапазонах, не учитывая внешние условия
эксплуатации судна, фактор обрастания корпуса и состояние двигателей. Сложность
установки расходомеров объясняется также тем, что на большинстве дизелей
существует обратная отсечная магистраль, а значит, нужно устанавливать два (!)
дорогостоящих расходомера, работа которых происходит в среде со значительными
гидродинамическими пульсациями. Кроме того, существуют неконтролируемые про-
течки и субъективный человеческий фактор, что в совокупности сводит на нет все
усилия по непосредственному контролю расхода топлива в эксплуатации.
Очевидное решение перечисленных проблем заключается в максимально кор-
ректной оценке эффективных показателей СЭУ, в первую очередь – мощности и
моменте на гребном валу главных двигателей. В этом случае влияние всех внешних
факторов учитывается по эффективной мощности. В конечном итоге, именно удельный
эффективный расход топлива ]/[ hkWtgge является паспортной величиной двига-
теля и может быть принят в качестве независимого экспертного критерия. Изменение
eg в зависимости от технического состояния двигателей носит предсказуемый характер и
может быть с достаточной точностью определено при теплотехнических испытаниях.
Анализ основных типов главных среднеоборотных двигателей судов класса
«река – море» (NVD-48, skoda 275, Г-72(70) и др.) позволил сформулировать общую
двухпараметрическую зависимость удельного эффективного расхода топлива в
зависимости от мощности и частоты вращения вала двигателя:
);,( ee Nnfg
;)))((()/)exp((7.20 nnnFnDCBAnnnkge nomnom
где n, nnom – текущая и номинальная частота вращения КВ двигателя;
A,B,C,D,E – коэффициенты полиномиальной зависимости, определяемые по
данным теплотехнических испытаний путем минимизации функционала Z с
помощью процедуры безградиентного поиска Powell’64 [3]:
min
),,,,(
t
t
f
FDCBAff
Z ;
k – коэффициент нагрузки двигателя, определяемый по формуле:
nnDnCBAnnnkNek nomnom ))(()/)exp((1/ ;
где k1 – коэффициент, рассчитываемый с помощью специального устройства,
определяющего эффективный момент Ме на валу двигателя.
On-line контроль параметров судовой энергетической установки
«Штучний інтелект» 4’2011 275
5В
200 250 300 350 400
RPM
0
400
800
1200
1600
150
154
158
162
166
170
174
Ne, bhp
k=0.0 - current
k=0.25
k=0.5
k=0.75
k=1.0
k=0.0 - current
k=-3.0
k=-2.0
k=-1.0
ge, g/bhp*h
Ne
ge
Рисунок 1 Двухпараметрические модели мощности и удельного расхода топлива
Датчиком устройства служит тензометрический мост, построенный на элементной
базе KYOWA ELECTRONIC [4]. Принцип работы моста показан на рис. 1 Особенностью
приведенной на рисунке схемы является повышенная чувствительность, помехозащищен-
ность и термокомпенсация. Элементная база KYOWA позволяет осуществить устойчи-
вое, защищенное соединение тензорезисторов с валом и исключить температурную
погрешность подводящего кабеля. В лаборатории кафедры СЭУ и ТЭ ОНМУ по-
строен специальный стенд для тарировки и тестирования тензометрических мостов.
Испытания показали высокую чувствительность такой схемы и линейность вы-
ходного сигнала.
Система, предназначенная для определения параметров основных объектов
СЭУ и привязанная к ним сенсорами, рассредоточена по всему машинному отделению
судна. Устаревшие, дорогостоящие и слабо помехозащищенные гальванические связи
заменены в системе DFM на современную беспроводную Mesh-сеть, построенную на
модулях XBee Series 2 [5]. Благодаря встроенному в модули стеку все операции по
формированию сети осуществляются автоматически, без участия внешнего микрокон-
троллера. Модули устанавливаются в монтируемых на плате однорядных держателях
Samtec и не требуют пайки. Это является удобной опцией в связи с необходимостью
модифицировать управляющую программу, при изменении конфигурации системы,
или обновлять стек. Модули могут работать самостоятельно благодаря наличию у
них периферийных узлов – портов ввода-вывода и АЦП. На практике (в условиях
МО) была подтверждена заявленная характеристика модулей – устойчивое сетевое
соединение в радиусе 40 метров вне зоны прямой видимости, что является доста-
точным для использования в судовых условиях.
Отображение маршрута следования судна производится по карте Google maps.
В связи с этим актуальной является задача корректного выбора частоты дискретизации
данных (опроса позиции по GPS/ГЛОНАСС и всех датчиков в машинном отделении).
Если выбрать большой интервал времени между опросами, может произойти эффект
«плавания судна по берегам», в этом случае корректность расчета расхода топлива и
мощности будет весьма сомнительной. Эта проблема особенно актуальна для речных
судов. В DFM дискретность получения данных заведомо меньше постоянных времени
как самого судна, так и контролируемых объектов СЭУ. Благодаря этому в DFM под-
держивается высокое качество отображения записанного маршрута и минимизируется
погрешность в расчете мощности и потребляемого ГСМ.
Варбанец Р.А., Ивановский В.Г., Кучеренко Ю.Н., Логишев И.В.
«Искусственный интеллект» 4’2011 276
5В
В состав ее системы могут быть включены дополнительные датчики, позволяющие
производить мониторинг других объектов СЭУ, например, можно контролировать
шаг винта ВРШ или работу мощных вспомогательных механизмов.
Выводы
По результатам работы системы можно осуществлять:
– анализ фактической мощности и потребления топлива и масла СЭУ;
– планирование ремонтов и учет расхода запасных частей, основанный на опре-
делении фактического времени наработки объектов СЭУ, причем учитывать не
только время, но и степень нагруженности механизмов;
– оптимальное управление режимами работы СЭУ для конкретной задачи и
условий эксплуатации судна (варьировать нагрузочные режимы СЭУ в зависимости
от выбранных критериев оптимизации, получать результат и оперативно реагировать
на текущую ситуацию).
Доступ к информации, передаваемой с судна по одному из каналов связи
(GPRS, INMARSAT или спутниковая связь), организован через сайт www.dfm.od.ua.
Службе управления достаточно иметь выход в Интернет и параметры авторизации,
чтобы из любой точки мира круглосуточно получать информацию по своим судам.
Беспроводные технологии обмена данными не требуют прокладки кабельных трасс,
минимизируют время установки и позволяют снизить стоимость всей установки,
наряду с повышением ее надежности и помехозащищенности.
Литература
1. Семенов В.С. Современные проблемы теории судовых дизелей (рабочий процесс и теплопередача) :
тексты лекций / Семенов В.С. – М. : В/О «Мортехинформреклама», 1991. – 112 с.
2. Фомин Ю.Я. Судовые двигатели внутреннего сгорания / Фомин Ю.Я. и др. – Л. : Судостроение, 1989. –
344 с.
3. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование / Химмельблау Д. – М. : Мир, 1975. – 534 с.
4. TP bridge manual [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.kyowa.ru
5. XBee manual [Електронний ресурс]. – Режим доступу : http://www.digi.com
Lіteratura
1. Semenov V.S. Sovremennyie problemyi teorii sudovyih dizeley (rabochiy protsess i teploperedacha):
Tekstyi lektsiy. M.: V/O “Mortehinformreklama”. 1991. 112 s.
2. Fomin Yu.Ya. Sudovyie dvigateli vnutrennego sgoraniya.L.: Sudostroenie. 1989. 344 s.
3. D. Himmelblau. Prikladnoe nelineynoe programmirovanie. M.: Mir. 1975. 534 s.
4. TP bridge manual. http://www.kyowa.ru
5. XBee manual. http://www.digi.com
Р.А. Варбанець, В.Г. Івановський, Ю.М. Кучеренко, І.В. Логішев
On-line контроль параметрів суднової енергетичної установки
У статті розглядається проблема визначення в експлуатації та віддаленого контролю основних
енергетичних параметрів суднової дизельної енергетичної установки. Запропоновано двопараметричні
залежності для визначення потужності і витрат палива.
R.A. Varbanets, V.G. Ivanovskiy, Ju.N. Kucherenko, I.V. Logishev
On-line Control of Ship Power Plant
The paper is devoted to the problem of definition of key energy parameters for marine diesel power plant in the
process of operation and remote control. Two-parameter restrictions for determination of power and fuel consumption
are proposed.
Статья поступила в редакцию 22.06.2011.
|