КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-79-01292
НазваниеРазработка информационно-аналитической системы принятия решений по управлению энергоэффективностью и техническим состоянием электроприводов переменного тока
Руководитель Королёв Николай Александрович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" , г Санкт-Петербург
Конкурс №84 - Конкурс 2023 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-601 - Теория, методы проектирования и эффективность функционирования технических систем
Ключевые слова Математическое моделирование, диагностика, техническое состояние, автоматизированный электропривод, алгоритм управления, энергоэффективность, интеллектуальная система, техническое зрение.
Код ГРНТИ45.41.33
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Автоматизированный электропривод является ключевым звеном в технологических процессах горнодобывающих, промышленных предприятий и объектов городской инфраструктуры, преобразую электроэнергию в механическую вращающего движения с общей долей энергопотребления 80-85 % по отраслям. Особенностью электропривода является его уникальность в силу того, что как электротехнический (электромеханический) комплекс представляет собой многокомпонентную многосвязную систему, связывающую электронные, электрические, магнитные и механические компоненты в элементы, узлы и устройства. Большой перечень технологических процессов, режимов работы соответствует объёму конструкторских, технических и инженерных решений на всех уровнях систем и подсистем электропривода за счет которых достигаются оптимальные энергетические и механические характеристики. Электромеханическое оборудование, как и все другое подвергается процессам старения, износа, что приводят к появлению неисправностей (дефектов), снижающих оптимум показателей и характеристик, достигнутых при разработке и пусконаладке, а также к непредвиденным (аварийным) остановкам, ремонтам, простоям, суммарно увеличивающих себестоимость продукции с рисками нарушения сопряженного оборудования и травматизма персонала. Ввиду сложности унификации и специфичности оборудования с перечнем процессов (в том числе износа, старения, развития дефектов и их влияние на функционал) в электроприводе существующие решения обеспечивают идентификации ряда неисправностей узлов, защитное отключение или резервирование.
В проекте предлагается провести исследования по идентификации дефектов с определением вида, уровня и их локализаций (средствами технического зрения, машинного обучения) последующей оценкой технического состояния в виде интегрального показателя (индекса технического состояния), характеризующего энергоэффективность и функциональность электропривода. Установить зависимости интегрального показателя с функциональными узлами (системными модулями) электропривода оценив возможность и потенциал опережающего управления по поддержанию эффективных показателей. На основе установленных зависимостей разработать средства и алгоритмы воздействий на энергоэффективность и функциональность электропривода путем имитации перечня и комбинаций неисправностей (дефектов) на планируемом лабораторном стенде и цифровом двойнике. По результатам выявленных вариантов воздействия разработать алгоритмы принятия решения (нейронная сеть) по оптимальному выбору упреждающего управления.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Разработана информационно-аналитическая система диагностики и управления энергетической и механической эффективностью электропривода, решающая в комплексе задачи мониторинга, диагностики, общей оценки технического состояния, непрерывной оценке энергетической и механической эффективности электропривода на базе анализа мгновенных значений токов и напряжений. (результаты опубликованы в журнале Energies (Scopus Q1), https://www.mdpi.com/1996-1073/18/9/2266).
Система позволяет решить следующие моменты в эксплуатации:
- установка измерительного модуля не требует дополнительного модификация оборудования в составе электропривода без остановки и отключения от питающей сети.
- анализ обобщённых векторов тока и напряжения позволяет разделить между собой искажения вносимые электрической сетью и диагностические признаки двигателя.
- идентификация широкого перечень видов дефектов с оценкой их негативного воздействия на энергетические и механические характеристики.
- оценка общего технического состояния электропривода в виде индекса технического состояния, что позволяет более эффективно и своевременно проводить работы по обслуживанию, ремонту и управлению.
- математическая модель электропривода, производимая по текущим параметрам схемы замещения электродвигателя, параллельно моделируя все возможные варианты по управлению.
- электронный измерительный прибор для сбора и анализа диагностических данных электроприводов в режиме реального времени.
- минимизация энергических и экономических затрат за счет исключения непредвиденных остановок оборудования, аварийных ситуаций, а также эффективного управление как одним, так и группой электроприводов.
Публикации
1.
Королёв Н.А.
Analytical diagnostic and control system of energy and mechanical efficiency of electric drives
Energies, 18(9), 2266 (год публикации - 2025)
10.3390/en18092266