Введение к работе
Актуальность работы обусловлена необходимостью снижения расходов на эксплуатацию электровозов. При этом в условиях, когда повышение надежности и долговечности в сложных электромеханических объектах исчерпываются, дальнейшее повышение их эффективности может быть достигнуто методами адаптивного управления. Для решения подобных задач необходима разработка методов управления технологическими процессами с помощью технических средств, адаптивных к условиям окружающей среды и к системам электроснабжения. Управление технологическими процессами тепловлагообмена в изоляции электрооборудования при быстро изменяющихся параметрах и внешних возмущениях является эффективным способом повышения надежности и долговечности электрооборудования. Внедрение систем управления, повышающих качество и эффективность технологических процессов, снижающих интенсивность отказов электрооборудования и увеличивающих его ресурс, является одним из важнейших направлений дальнейшего развития техники.
Анализ надежности электрооборудования технологических установок показал, что на долю силового электрооборудования приходится более одной пятой отказов. Результатами исследований установлено, что 75...85% электрооборудования выходит из строя по пробою изоляции в осенне-зимне-весешшй период времени, т.е. в период времени, когда происходит интенсивное изменение температуры окружающей среды и увлажнение изоляции силового электрооборудования, снижение ее диэлектрической прочности.
Рост количества повреждений изоляции происходит по мере увеличения срока эксплуатации электрооборудования. Средняя стоимость устранения отказа силового электрооборудования на электровозах составляет 148 тыс. рублей и в несколько раз превышает стоимость устранения повреждений других видов технологического оборудования. Две трети неисправностей силового электрооборудования вызваны пробоями изоляции токоведущих частей. Существующими системами управления не учитывается влияние на качество изоляции таких параметров внешней среды, как перепады температуры окружающего воздуха, влажность и барометрическое давление. В процессе эксплуатации электрооборудования технологических установок известными системами управления из-за неравномерности нагрузки возрастает количество циклов нагрева и охлаждения изоляционного материала, что вызывает его интенсивное старенне.
В связи с этим возникает необходимость разработки и внедрения адаптивной системы управления тепловлагообменом в изоляции силового электрооборудования.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности технологических процессов тепловлагообмена на основе разработки адаптивной системы управления температурным режимом изоляции токоведущих частей, повышение надежности и ресурса электрооборудования.
Необходимость достижения указанной в диссертационной работе цели обусловила постановку и решение следующих задач:
-выполнить анализ причин отказов электрооборудования электровозов при эксплуатации их в условиях Восточного реїтіона Российской Федерации;
-провести анализ воздействия параметров окружающей среды на состояние изоляции электрооборудования;
- выполнить обзор методов анализа и синтеза адаптивных систем управления, обосновать структуру адаптивной системы управления температурным режимом электрооборудования;
-разработать адаптивную систему управления температурным режимом изоляции электрических машин электровоза;
-исследовать адаптивную систему управления температурным режимом изоляции электрооборудования и рассчитать ее технико-экономическую эффективность.
Научную новизну диссертации представляют следующие результаты, которые выносятся на защиту:
- закономерности воздействия внешней среды на изоляцию электрооборудования электровозов;
-беспоисковая адаптивная система управления температурным режимом изоляции электрооборудования с наблюдающими устройствами идентификации параметра; - математическая модель адаптивной системы управления температурным режимом изоляции электрооборудования с наблюдающим устройством идентификации и изменяемой структурой управления;
-методика расчета показателей качества управления адаптивной системы с наблюдающим устройством идентификации параметра.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработана адаптивная система управления температурным режимом изоляции электрооборудования технологических установок, предложена методика расчета показателей качества управления системы, с наблюдающим устройством идентификации параметров.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций базируется на фундаментальных положениях теории автоматическою управления; подтверждена практической реализацией и экспериментальной проверкой результатов исследований, сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований адаптивной системы управления температурным режимом изоляции электрооборудования.
Реализация результатов работы. Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований, внедрены на предприятиях Восточно-Сибирской железной дороги филиала ОАО «Российские железные дороги». Опытный образец адаптивной системы управления температурным режимом изоляции электрооборудования с наблюдающим устройством идентификации и изменяемой структурой управления, методика математического моделирования адаптивной системы управления внедрены в учебный процесс Иркутского государственного университета путей сообщения при подготовке инженеров по специальности 190303 «Электрический транспорт железных дорог» и повышении квалификации специалистов.
Апробация работы. Основные положения и результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях ИрГУПС 2006, 2008 г.; на научно технической конференции «Энергосбережение; технологии, приборы, оборудование»» Международный выставочный комплекс «СибЭкспоЦентр» (г. Иркутск 2008 г.); на региональной научно-технической конференции «Научно-технические проблемы транспорта, промышленности и образования» (г. Хабаровск, 2006 г.); на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (г. Красноярск, 2005 г.); па Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке, технике и образовании» (г. Иркутск, 2005г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, из них 4 работы опубликовано в изданиях, определенных перечнем ВАК Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы из 219 наименований и 12 приложений. Общий объем работы составляет 226 страниц машинописного текста, содержит 45 рисунков и 25 таблиц.
