Реєстраційний номер
0826U000778, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
06-05-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Удосконалення методів підвищення якості систем керування глибинними насосами
Здобувач
Насиров Сергій Володимирович,
Керівник Князєва Вікторія Миколаївна
Опонент Середюк Орест Євгенович
Опонент Рудик Юрій Іванович
Рецензент Грінченко Ганна Сергіївна
Рецензент Антоненко Наталія Сергіївна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
Опис
У дисертаційній роботі розвинуто підхід до розв’язання актуальної науково-технічної проблеми підвищення показників якості роботи компресорних установок газоперекачувальних станцій (ГПС) шляхом забезпечення оптимальних та енергоефективних режимів їх функціонування в усталених і перехідних процесах за нормальних умов експлуатації. Досягнення поставленої мети дає змогу поліпшити ключові характеристики компресорного обладнання, насамперед економічність та енергоефективність, завдяки зменшенню енергетичних втрат у компресорних агрегатах і підвищенню рівня енерго- та ресурсозбереження на ГПС.
Основним вектором досліджень є удосконалення методів підвищення якості роботи газоперекачувальних станцій шляхом впровадження енергоефективних принципів керування. Запропоновано наукові методи й технічні рішення, що можуть становити основу для формування енергоощадних алгоритмів керування, спрямованих на істотне підвищення енергоефективності транспортування газу та забезпечення стійких режимів роботи компресорних установок.
Мета дослідження полягає в підвищенні показників якості компресорних установок ГПС шляхом удосконалення систем керування, які забезпечують мінімальні втрати енергії в нормальних режимах експлуатації. Об’єктом дослідження є процеси підвищення показників якості роботи компресорних установок газоперекачувальних станцій у нормальних режимах. Предметом дослідження є наукові методи, нормативне забезпечення й технічні засоби підвищення показників якості роботи компресорних установок.
Методи дослідження включають аналіз і синтез математичних моделей газоперекачувальних агрегатів (динамічні моделі другого порядку, моделі газотурбінного або електроприводу, лінеаризація в робочій точці), системний аналіз та ідентифікацію параметрів із урахуванням взаємодії газодинамічних, механічних і теплотехнічних підсистем, а також оптимізаційні методи синтезу регуляторів. Застосовано мінімізацію інтегральних критеріїв якості, енергетично орієнтовану оптимізацію за питомими енерговитратами та паливною економічністю, градієнтні методи для пошуку оптимальних параметрів ПІД- і адаптивних регуляторів. Використано імітаційне моделювання у MATLAB/Simulink для оцінювання стійкості, динаміки та енерговитрат, а також експериментальну верифікацію за експлуатаційними даними ГПС (тиск, витрата, частота обертання, паливні витрати).
Наукова новизна одержаних результатів полягає в такому: 1. удосконалено комплексний критерій якості роботи ГПС на основі інтеграції енергетичних і технічних показників компресорного агрегату та динамічних інтегральних показників якості системи керування зі змінними ваговими коефіцієнтами, що дозволяє використовувати його як критерій оптимальності за різних умов експлуатації; 2. набули подальшого розвитку методи підвищення якості роботи ГПС шляхом оптимізації автоматизованих систем керування та синтезу ефективних регуляторів, орієнтованих на максимум енергоефективності; 3. набули подальшого розвитку математичні моделі систем керування компресорними установками шляхом інтеграції моделей компресора з енергетичними характеристиками приводу та реальними нелінійностями (насичення приводу, обмеження витрати палива), що підвищує точність оцінювання показників якості; 4. вперше розроблено структуру системи автоматичного керування компресорними установками з еталонною математичною моделлю, яка працює за критерієм максимальної енергоефективності та здатна в режимі реального часу підлаштовувати параметри при зміні внутрішніх характеристик компресора й параметрів навколишнього середовища.
У роботі виконано аналіз показників якості газотранспортної системи та ролі ГПС у підтриманні тиску й витрати, узагальнено шляхи підвищення ефективності та вимоги нормативної бази. Побудовано узагальнену динамічну модель газоперекачувального агрегату, розроблено лінеаризовані моделі для синтезу регуляторів і запропоновано алгоритми оптимального налаштування, спрямовані на зниження втрат і віддаленість від помпажної межі. За результатами аналізу експлуатаційних даних визначено резерви енергозбереження, зокрема при частотному керуванні електроприводом, та отримано кількісні оцінки покращення показників якості в оптимізованих режимах.
Розроблено проєкт технічних умов «Забезпечення високих показників якості роботи газоперекачувальних станцій при їх автоматизованому керуванні». Результати можуть бути впроваджені в АСК компресорних установок ГПС та використовуються в навчальному процесі ХНУ імені В. Н. Каразіна (ННІ «УІПА») у дисциплінах з сучасних методів і алгоритмів керування. Матеріали дисертації викладено у 13 наукових працях, у тому числі 4 статтях у фахових виданнях та 9 тезах доповідей.
Дата реєстрації
2026-04-02
Додано/оновлено в НРАТ
2026-04-02 / 2026-07-02
