№70-14
Дослідження та синтез системи автоматичного керування рівнем води у шахтному водозбірнику за критерієм мінімізації дисперсії коливань споживаної потужності
А.В. Бубліков1, М.Л. Ісакова1, В.В. Надточий1, Д.С. Зибалов1, Ю.М. Гальченко1, М.О. Хорошайлов1
1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 70:146-156
https://doi.org/10.33271/crpnmu/70.146
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Метою є підвищення ефективності процесу автоматичного керування рівнем води у шахтному водозбірнику за рахунок вдосконалення алгоритму автоматичного керування. Головним показником якості роботи системи автоматичного керування рівнем води у шахтному водозбірнику є мінімізація дисперсії коливань сумарної потужності, що споживають насоси станції.
Методика досліджень. За умови вирішення завдань дослідження за основу взятий метод обчислювальних експериментівз використанням спеціалізованих комп’ютерних програм для моделювання процесу керування насосами у водозбірнику. Для дослідження системи автоматичного керування використані теоретичні методи дослідження, а саме – аналіз й синтез системи на основі сучасної теорії автоматичного керування, а також системний аналіз. Оцінювання ефективності процесу автоматичного керування проведене з використанням методів математичної статистики.
Результати дослідження. Створена імітаційна модель системи автоматичного керування рівнем води у шахтному водозбірнику. Розроблений метод синтезу системи автоматичного керування рівнем води у шахтному водозбірнику на основі введення експертних правил з метою забезпечення дисперсії коливань сумарної потужності двигунів насосів, наближеної до мінімального значення, за рахунок спеціального алгоритму увімкнення та вимкнення насосів. Отримані результати дослідження ефективності запропонованого експертного алгоритму керування насосами у шахтному водозбірнику у порівнянні з існуючим алгоритмом керування.
Наукова новизна. Запропонований новий підхід щодо синтезу системи автоматичного керування насосами водовідливної станції, який полягає у наступному. Весь діапазон зміни об’єму води у водозбірнику розбивається умовно на середній, підвищений, високий, надвисокий, занижений, низький та наднизький рівні. Задачею є тримати рівень води між підвищеним та заниженим рівнями за рахунок забезпечення якомога довше незмінної комбінації активних насосів 0/1, 1/2 або 2/3, а діапазони між підвищеним й високим, а також між заниженим й низьким рівнями використати для переходу до іншої з означених вище комбінацій за кількістю активних насосів.
Таким чином, на більшій кількості часових інтервалів різність кількості активних насосів не буде перевищувати одного, що є умовою зменшення дисперсії сумарної потужності, що споживається насосами.
Практичне значення. Запропонований метод синтезу системи автоматичного керування рівнем води у шахтному водозбірнику на основі введення експертних правил, завдяки якому мінімізується дисперсія коливань сумарної потужності двигунів насосів. Зменшення дисперсії зміни у часі потужності підвищує прогнозованість кількості споживаної енергії на відкачування води, а також зменшує кількість часу, коли спостерігається суттєво підвищена сумарна потужність приводів насосів. Це дозволяє зменшити питомі енерговитрати на відкачування води за умови використання диференційованого підходу при розрахунку вартості електроенергії.
Ключові слова: синтез системи автоматичного керування, шахтний водозбірник, рівень води.
Перелік посилань
1.Вугільна галузь: скільки в Україні та світі працює шахт (2021)
https://www.slovoidilo.ua/2020/08/27/infografika/ekonomika/vuhilna-haluz-skilky-ukrayini-ta-sviti-pracyuye-shaxt
2. Немчинов М. (2018).Що чекає на українські шахти
https://www.radiosvoboda.org/a/svoboda-v-detalyah/29458040.html
3. Стан розвитку паливно-енергетичного комплексу України за 11 місяців 2017 року (за фактичними даними) (2018).
http://mpe.kmu.gov.ua/minugol/doccatalog/document?id=245265701
4. Концепція розвитку вугільної промисловості (2021).
https://www.kmu.gov.ua/npas/18609693
5. Бубліков, А.В., Козарь, М.В., & Проценко, С.М. (2012). Автоматизація технологічних процесів підземних гірничих робіт.
6. Рухлова, Н.Ю. (n.d.) Повышение энергоэффективности работы главного водоотлива угольной шахты в режиме потребителя-регулятора. (Дис. канд. тех. наук).
7. Разумний, Ю.Т., & Рухлов, А.В. (2012). Аспекти вирішення проблем нерівномірності споживання електричної енергії.
8. Шаруда В.Г., Ткачов В.В., & Бубліков А.В. (2015). Дослідницька частина в кваліфікаційній роботі магістра.
