Разработка алгоритмического обеспечения информационно-измерительной системы обнаружения критических режимов функционирования модульной котельной установки

• Автор: Коток, Юрий Иванович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 134 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АКТУАЛЬНОСТЬ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННО-
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ КРИТИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МОДУЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
1.1. Характеристика модульных котельных установок
1.2. Надежность модульных котельных установок на множестве состояний функционирования
1.3. Обзор существующих информационно-измерительных систем, применяемых в модульных котельных, и средств их разработки
1.4. Модели процессов в информационно-измерительной системе в различных условиях эксплуатации модульной котельной установки
1.5. Модели измерений в информационно-измерительной системе модульной котельной установки
1.6. Анализ критических режимов функционирования модульных котельных установок
1.7. Анализ методов обнаружения отказов при функционировании модульных котельных. Обоснование применяемого научно-методического аппарата
1.8. Выводы по главе. Постановка общей научной и частных задач исследования
Глава 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОДУЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
2.1. Модели процессов в модульной котельной установке при обнаружении изменений фазовых координат
2.2. Обнаружение изменений характеристик фазовых координат модульной котельной установки
2.3. Модели индикаторов признаков, сопутствующих изменению характеристик фазовых координат МКУ
2.4. Метод ускоренного обнаружения начала постепенного изменения характеристик фазовых координат МКУ
2.5. Алгоритм обнаружения начала постепенного изменения характеристик фазовых координат МКУ
2.6. Алгоритм контроля технического состояния ИИС МКУ
2.7. Разработка структурной схемы ИИС МКУ
2.8. Выводы по второй главе
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДУЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ С РАЗРАБОТАННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ
3.1. Анализ алгоритмов последовательного обнаружения.
Задачи моделирования
3.2. Исследование алгоритма контроля технического состояния ИИС
3.3. Исследование способности ИИС к обнаружению предпосылок
к инцидентам и авариям в МКУ
3.4. Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Акты внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Скриншоты экрана диспетчерского пульта
ПРИЛОЖЕНИЕ В Листинг программного обеспечения диспетчерского пульта
ВВЕДЕНИЕ
Увеличение количества модульных котельных установок (МКУ) для различных вариантов теплоснабжения потребителей является устойчивой тенденцией на протяжении последних 20 лет, как за рубежом, так и в России. МКУ является сложной технической системой, управляемой дистанционно. В систему управления МКУ входит информационно-измерительная система (ИИС), предназначенная для автоматического получения количественной информации непосредственно от элементов МКУ путем процедур измерения и контроля, обработки этой информации и выдачи ее в виде совокупности чисел, высказываний, графиков, отражающих состояние МКУ.
Воздействие неблагоприятных факторов (высокие давления и температуры рабочей среды, износ, старение элементов и др.) как отдельно, так и в совокупности приводит к возникновению аварий и инцидентов при эксплуатации МКУ. Наиболее сложными для обнаружения являются постепенные отказы элементов. В настоящее время задача обнаружения постепенных отказов элементов МКУ и измерителей из состава ИИС не имеет удовлетворительного для практики решения.
При функционировании МКУ и ее ИИС в условиях воздействия совокупности неблагоприятных факторов необходимо не только инциденты и аварии, но и предпосылки к ним обнаруживать с минимально возможной задержкой.
Объект исследования - информационно-измерительная система модульной котельной установки.
Предмет исследования - алгоритмическое обеспечение информационноизмерительной системы МКУ.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности информационно-измерительной системы модульной котельной установки за счет сокращения промежутка времени, требуемого для обнаружения критического режима функционирования МКУ, путем совершенствования ее алгоритмического обеспечения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- выявить основные факторы, влияющие на надежность МКУ;
- обосновать применяемый научно-методический аппарат (НМА), осуществить постановку задачи исследования;
Последовательный статистический анализ Вальда [14] многократно применялся для решения задачи обнаружения «разладки» свойств случайных процессов. В случае независимых случайных величин в [17] проверялась гипотеза об изменении среднего значения в неизвестный момент времени при помощи алгоритма кумулятивных сумм. Выраженный последовательный анализ применен к задаче о скорейшем обнаружении «разладки» в работах А.Н. Ширяева (таблица 2).
В условиях воздействия на МКУ совокупности неблагоприятных факторов «разладку», возникающую в выходных сигналах измерителей, можно интерпретировать как изменение свойств случайных процессов, наблюдаемых в шуме.
В обзоре [87] рассмотрены методы обнаружения «разладок» в стохастических динамических системах, заданных в пространстве состояний {Г* + } и наблюдений {Zk} уравнениями:
У*+1=Ф (к)¥к+В(к)/к+Ук, (1.23)
гк+х=Н{к)¥к+[+С(к)/к + 1/+|, (1.24)
где/- известное входное возмущение; , Ук - последовательности гауссовских независимых случайных величин. Оптимальная оценка 9к+ задается дискретными уравнениями калмановского фильтра. Выделены разные виды «разладки», соответствующие прибавлению члена У8к+1 к (1.23) или к (1.24), когда V - неизвестный
вектор, X - неизвестное время «разладки», 8kj - символ Кронекера. В первом случае моделируется «разладка» динамической системы, во втором - измерительных приборов.
Методы обнаружения «разладки» в [38] классифицированы следующим образом: 1) фильтры, чувствительные к «разладке»; 2) системы с голосованием;
3) фильтры, основанные на различных гипотезах об исследуемой системе; 4) мето-
ды, использующие скачкообразные процессы; 5) обнаружение, основанное на восстановлении.