Модуль с интеллектом. Как снизить расход электроэнергии?

Учёные Пермского политеха придумали систему, которая поможет более рационально использовать оборудование на предприятиях. Они разработали модель комплекса, который будет «подсказывать» верные решения во время эксплуатации установок.

На многих промышленных предприятиях используют автономные энергетические установки. Но вот беда: они не всегда работают точно.

Проверка на надёжность

Идея создать свою разработку появилась у пермских исследователей, когда к ним обратились представители предприятия, где как раз произошли проблемы – вышло из строя оборудование.

«Так как инструментальные замеры ничего не показали, то мы решили создать модель электротехнического комплекса и продолжить исследование в формате полунатурного моделирования, – рассказывает старший преподаватель кафедры микропроцессорных средств автоматизации Пермского политеха Дмитрий Лейзгольд. – То есть схема частично заменяется математической моделью, а на лабораторном стенде моделируется часть нагрузок с помощью некоторых алгоритмов и методик, которые позволяют интерпретировать показания, снятые со стенда к параметрам реального объекта. Этот подход позволяет моделировать аварийные режимы и короткие замыкания, которые мы не можем получить в реальной системе. Также ведётся анализ влияния различных факторов (перегрузка оборудования, частота технической эксплуатации и т. д.) на надёжность».

По сути, программа, которую разработали исследователи, позволит находить наиболее перспективные режимы систем энергоснабжения. Подобрав оптимальные виды оборудования, можно будет обеспечить его длительную и эффективную работу, а главное – избежать аварий.

«В итоге планируется получить некоторую систему поддержки принятия решений, которая бы «давала советы» операторам. К примеру, указывала бы, в каком режиме будет наблюдаться наибольшая продолжительность эксплуатации, в каком – наименьшие потери, какой из режимов более актуален в данной ситуации и т. д. Всё, конечно же, зависит от того, какую цель ставит перед собой предприятие. В зависимости от задач можно будет вносить изменения», – поясняет исследователь.

Учесть все факторы

Разработку создают при поддержке образовательного и исследовательского гранта европейской программы Erasmus+ (проект INSPIRE).

«Руководитель проекта – завкафедрой микропроцессорных средств автоматизации (МСА) ПНИПУ Антон Петроченков. Не так давно он защитил докторскую диссертацию по сходной тематике, – рассказывает учёный. – В ней он предлагает метод, где вся система представлена в виде некоторой модели, которая включает не только электрические, но и сопутствующие параметры. Получается так называемая энергоинформационная модель. Данный подход позволяет более точно выявить проблемы, потому что не всегда именно электрические параметры являются источниками искажений и т. д.»

Особенности разработки пермских учёных как раз в том, что в отличие от других моделей, она учитывает неэлектрические параметры: графики обслуживания оборудования, результаты оценки технического состояния и энергетической эффективности.

Программный модуль, который создали разработчики, моделирует электротехнические комплексы как взаимосвязанные структуры со сложными подсистемами. Методика «предсказывает», как будут функционировать сложные режимы автономных систем электроснабжения на основе газотурбинных установок. Результатом должна стать экономия расходов на эксплуатацию оборудования, ведь система будет работать надёжно, бесперебойно, и при этом будут минимизироваться расходы электрической энергии.

Сейчас исследователи продолжают научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, сотрудничая с Пермским научно-образовательным центром мирового уровня «Рациональное недропользование». Созданный комплекс планируют внедрить на одно из пермских предприятий.

«Часть комплекса уже разработана. Идут обсуждения, куда лучше его внедрить, где он будет наиболее действенен. Для начала нужна опытная промышленная эксплуатация, чтобы подтвердить его эффективность. Надо обкатать, посмотреть, есть ли какие-то недостатки, – рассказывает Дмитрий Лейзгольд. – Важно также понять, как разработку воспримут сотрудники предприятия, придётся ли она им по душе. Возможно, мы получим от них какие-то советы о том, как усовершенствовать комплекс, изменить его интерфейс. Хотелось бы, чтоб в дальнейшем предприятие использовало весь потенциал по энергосбережению и повышению эффективности работы оборудования. Политика энергосбережения сейчас очень актуальна. Также развивается тренд на цифровизацию. Несколько предприятий уже проявили заинтересованность в нашей разработке».

Кстати

Математические модели систем электроснабжения и программные комплексы учёных ПНИПУ уже использовали на нескольких предприятиях Пермского края. К примеру, модуль оценки электротехнических параметров объектов нефтедобычи апробирован на Ильичёвском месторождении нефти и газа. Разработчики подтвердили эффективность программы в промышленных условиях с помощью полунатурных моделей и инструментальных обследований.