Введение к работе
Актуальность проблемы
Диссертация посвящена проблеме выбора, проектирования и экъллуаташш гребных электрических установок с современными и перспективными электрическими машинами. Многообразие принятых схемных решений ГЭУ и условий эксплуатации требует своевременной и обоснованной оценки эффективности установки для выбранного типа судна с учетом предполагаемых условий эксплуатации. Под э<|фективностью ГЭУ подразумевается совокупность свойств, определяющих степень ее приспособленности к выполнению поставленных задач с учетом внешних воздействий и вложенных в нее средств при создании и эксплуатации.
Эта проблема в настоящее время решается перебором нескольких схемных решений и заданием определенного района плавания судна. Детерминированный подход к этой проблеме является одной из причин отсутствия в настоящее время общих основ выбора ГЭУ, наиболее приспособленных к условиям эксплуатации.
Развитие отечественной и мировой электротехники позволило реально решать вопросы применения перспективных систем электро-движения и,в первую очередь,со сверхпроводниковыми электрическими машинами.
Определение основных закономерностей эксплуатации серий судов с ГЭУ разных типов с использованием детерминированных и вероятностных методов на основе марковских процессов дает возможность с единой точки зрения в рамках теории эксплуатации сложных систем определить основные тенденции развития ГЭУ и её элементов, установить законы их функционирования в эксплуатации, оценивать и прогнозировать количественные и качественные
- л -характеристики современных и перспективных установок, как с точки зрения получения наилучших технических характеристик и их сочетаний, так и с точки зрения наименьшей стоимости. Все это определяет актуальность данной работы.
Цель работы - развитие теории выбора, проектирования и эксплуатапии гребных электрических установок, включая вероятностный характер внутренних и внешних воздействий при разной степени неопределенности.
Для достижения поставленной пели в работе потребовалось решить следующие задачи:
-
Обоснование методов исследования ГЭУ в условиях эксплуатапии на основе статистической информации с учетом особенностей функционирования ее основных элементов в статических и динамических режимах.
-
Обоснование и разработка имитационных моделей процесса функционирования ГЭУ.в эксплуатационных режимах с учетом вероятностного характера нагружения и других эксплуатапионных . возмущений..
-
Использование и разработка эвристических методов выбора, сравнения и оценки эффективности основных элементов и схем ГЭУ с учетом условий их эксплуатации.
-
Разработка методики многокритериальной оценки эффективности использования ГЭУ современной и перспективной постройки на базе имитационных моделей функционирования комплекса ГЭУ-судно - окружающая среда.
5. Сравнение эффективности и качества вариантов современных и
перспективных ГЭУ для судов различного назначения.
Научная новизна диссертации заключается в обобщении и разви
тии современной концепции выбора типа ГЭУ с учетом следующих
задач:
определения возмущающих воздействий и изменения структуры ГЭУ в условиях эксплуатации;
выбора состава и оценки эксплуатационных характеристик основных элементов и всего комплекса ГЭУ;
разработки методов опенки эффективности использования современных и перспективных ГЭУ.
Разработана общая теория комплексной оценки эффективности ГЭУ на основе вероятностных концепций, включая марковские процессы. При этом создана единая система сравнения разных систем электродвияения судов различного назначения с учетом мощности, условий плавания, эксплуатационных режимов и основных элементов ГЭУ.
Проанализированы вероятностные процессы изменения мощности, времени работы, токов и напряжений установок в условиях эксплуатации. Определены законы изменения структуры ГЭУ.
Исследованы технико-эксплуатационные характеристики элементов ГЭУ, включая электрические машины традиционного и сверхпроводникового исполнения, первичные двигатели, силовые преобразователи, системы криогенного обеспечения и другие.
Создан комплекс имитационных моделей, позволивших оценить технико-эксплуатационные характеристики системы ГЭУ - судно -окружающая среда и прогнозировать эффективность современных и перспективных установок в условиях эксплуатации.
По теме диссертации получено шесть авторских свидетельств на изобретение.
Научная и практическая ценность работы.,
Выполненные исследования расширили и детализировали общие
представления о процессе функционирования ГЭУ под воздействием внутренних и внешних факторов с учетом детерминированных и вероятностных процессов.
Обобщен опыт эксплуатации современных ГЭУ. Определены основные законы распределения нагрузки в основных элементах ГЭУ» надежностные, энергетические, экономические и экологические характеристики. Развитая в работе теория эксплуатации сложных систем в части ГЭУ и использование математического аппарата полумарковских и марковских процессов позволили комплексно определить важнейшие эксплуатационные характеристики современных и перспективных ГЭУ.
Полученные в результате исследований модели функционирования ГЭУ с учетом многокритериальности «функций полезности и платы за полезность позволяют определить как составные части обобщенных показателей, так и качественные характеристики этих установок.
Выбран мощностной ряд для типовых ГЭУ современной и перспективной постройки с учетом энергетических, конструктивных, эксплуатационных и экономических параметров главных электрических машин традиционного и сверхпроводникового исполнения. Определены основные структурные схемы современных и перспективных ГЭУ.
Научные работы по тематике докторской диссертации входили в Государственную целевую программу ГКНТ СССР (Постановление № 92 от 05.04.88 г) по использованию явления сверхпроводимости в народном хозяйстве.
Разработаны требования к основным схемным решениям и технико-экономическому обоснованию современных и перспективных ГЭУ по заказам: Министерства морского флота СССР, Департамента
морского транспорта РФ, Научно-производственного предприятия Всероссийский научно-исследовательский институт электромеханики с заводом (НЛП ВНИИЭМ), Центрального научно-исследовательского института имени академика А.Н.Крылова, Всероссийского научно-исследовательского института электромашиностроения (ВНИИ электромаш), Центрального научно-исследовательского института морского флота, а также для Мурманского и Балтийского морских пароходств. Материалы диссертации использованы в учебных программах по электротехническим дисциплинам для учебных заведений . Министерства морского флота СССР и при чтении лекций в Институте повышения квалификации при ГУЛА имени адмирала С.О.Макарова.
Апробация работы
Основные положения и результаты диссертации докладывались на: Всесоюзной НТК "Вопросы совершенствования организации и технологии ремонта судового электрооборудования0, Владивосток, 1981 г.; Всесоюзной НТК "Повышение долговечности и надежности машин и приборов", Куйбышев, 1981 г.; Межотраслевом семинаре по электродвижения судов и электромагнитной совместимости, Ленинград, 1981 г.; Всесоюзной научно-технической конференции по повышепию эффективности и качества систем и средств управления, Пермь, 1983 г.; УШ Всесоюзной НТК по движителям, Москва, 1987 г.; Расширенном заседании лаборатории проблем энергетики . морского и речного транспорта Ленинградского отделения комиссии Академии наук СССР по проблемам транспорта, 1990 г.; Заседании научно-технического совета-Министерства морского флота СССР, Москва, 1990 г; Всероссийской НТК "Проблемы обеспечения живучести кораблей и судов", Санкт-Петербург, 1992 г.; Международном симпозиуме "Автономная энергетика сегодня и завтра",
Санкт-Петербург, 1993 г.; а также на НТК IMA имени адмирала
С.О.Макарова и заседаниях секции "Электромеханика и автоматика" Дома Ученых имени М.Горького, Санкт-Петербург,. 1981 и 1995 гг.
Материалы диссертации были представлены на международных выставках „(Ре^^з-? axcS c?s~ern~ faraPean-Teafi notify two/ Zbwe'ifi***!- теАг'#/-/сп-"
в г.Гамбурге, сентябрь 1994 г.
Публикация результатов диссертации
Основное содержание диссертации опубликовано в книгах Панова В.Л.s Романовского В.В., Корди С.А. "Эксплуатация гребных электроустановок"; Емельянова П.С, Романовского В.В., Шегало-ва И.Л, "Вероятностные процессы в судовых энергетических установках"; в учебнике Котрикова К.П., Романовского В.В. "Судовые электрические машины"; в 40 статьях и 6 авторских свидетельствах, перечень которых приведен в конце автореферата.
Личный вклад автора
В диссертацию включены лишь те результаты, которые получены автором лично, либо в создание которых автор внес основной творческий вклад.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, содержащего 162 наименования,и приложений с практическими примерами расчета и актами внедрения материалов работы. Общий объем 308 страниц, 77 рисунков, 53 таблицы.
