Registration Number
0826U003059, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
04-09-2026
popup.evolution
o
Title
Automated control of a solid fuel boiler with an intelligent decision support subsystem
Author
Roman V. Karpenko,
popup.head Nataliia M. Lutska
popup.opponent Oleksii O. Koyfman
popup.opponent Oleksandr V. Stepanets
popup.review Roman M. Mirkevych
popup.review Viktor M. Sidletskyi
popup.rada
National university of food technologies
Description
У дисертаційній роботі вирішується завдання підвищення енергоефективності та забезпечення тривалої безперебійної роботи твердопаливних енергетичних котлів шляхом вдосконалення системи підтримки прийняття рішень, що використовує інтелектуальні моделі та алгоритми. Проведено аналіз твердопаливної котельної установки як об'єкта керування, визначено основні елементи технологічної системи, їх взаємодію та особливості функціонування в умовах змінних режимів роботи підприємств цукрової промисловості. Виконано декомпозицію об'єкта і його складових частин, що дозволило створити передумови для застосування підсистем підтримки прийняття рішень.
Розглянуто можливість застосування підсистем підтримки прийняття рішень щодо їх використання в складі систем автоматизації твердопаливних котлів. Розроблено наступні модулі та алгоритми керування твердопаливним котлом з підсистемою підтримки прийняття рішень:
• модуль прогнозування якості горіння твердого палива на основі машинного навчання (рекурентна нейронна мережа LSTM). Забезпечує достатню точність і знижує ризик нестабільної роботи котла. З економічної точки зору, модель дозволяє зменшити кількість палива для горіння, що є прямим показником економії ресурсів.
• модуль прогнозування інтенсивності утворення відкладень, що засновані на нейронній мережі NARX. Зменшує вплив людського фактору та недолік недостатньої точності традиційних методів вимірювання і реагування. Застосування моделі зменшить витрати на енергетичні ресурси, а також знизить викиди забруднюючих речовин в атмосферу.
• модуль виявлення аномалій у роботі котла, що заснований на алгоритмі “Isolation Forest”. Дозволяє зменшити кількість аварійних ситуацій, за рахунок чого мінімізується кількість простоїв обладнання.
• модуль оптимізації періодичності та тривалості очищення поверхонь нагріву. Забезпечує уникнення надмірної витрати енергоносія для обдування сажі, зберігаючи при цьому високу ефективність теплопередачі поверхонь нагріву.
Розроблено порадчу систему сповіщення оператора котла про необхідність запуску чи зупинки процесу сажообдуву, що значно спрощує процес експлуатації твердопаливного котла та знімає навантаження з оператора. Зокрема, побудовано розгортку карти забрудненості екранних поверхонь водотрубної системи топки. Таке візуальне зображення рівня забрудненості екранних поверхонь нагріву топки допомагає оператору розуміти поточний стан поверхонь та приймати рішення про необхідність запуску процесу сажообдуву тих поверхонь, що мають значне забруднення.
Розроблено блок логічного виведення системи підтримки прийняття рішень, який обробляє дані та виводить запропоновані рішення оператору через інтерфейс взаємодії (ЛМІ/SCADA). Запропонована в даній роботі система підтримки і прийняття рішень дозволяє враховувати характеристики різних видів палива, формувати карту забрудненості екранних поверхонь топки та своєчасно рекомендувати запуск процедури сажообдування. Додатково, підсистема виявлення аномалій сприяє запобіганню аварійних зупинок твердопаливного парового котла.
Запропонована система дозволяє враховувати характеристики різних видів палива, формувати карту забрудненості екранних поверхонь топки та своєчасно рекомендувати запуск процедури сажообдування. Практичне впровадження результатів дослідження сприятиме підвищенню енергоефективності котельних установок, зменшенню витрат на очищення поверхонь нагріву та зниженню пливу людського фактору під час експлуатації твердопаливних котлів.
В даній роботі представлено комплексний підхід до оперативного моніторингу та оптимізації системи сажообдувки в котлах, що працюють на твердому паливі.
Методи, запропоновані в цій роботі, можуть бути застосовані для оцінки стану та управлінням роботою системи обдувки котла для досягнення мети енергозбереження. Інтелектуальне видалення сажі є поєднанням моделювання, техніки програмного обчислення та онлайн системи для моніторингу забрудненості котла.
Registration Date
2026-07-02
popup.nrat_date
2026-07-02 / 2026-09-21
