Реєстраційний номер
0826U000834, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
05-05-2026
Статус
Захищена
Назва роботи
Удосконалення методів підвищення якості систем керування глибинними насосами
Здобувач
Чирочкін Денис Олександрович,
Керівник Канюк Геннадій Іванович
Опонент Дядюра Костянтин Олександрович
Опонент Рудик Юрій Іванович
Рецензент Близниченко Олена Миколаївна
Рецензент Антоненко Наталія Сергіївна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна
Опис
У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-технічну проблему підвищення показників якості систем керування глибинними насосами відцентрового та гвинтового типів шляхом забезпечення оптимальних і енергоефективних режимів їх функціонування в усталених і перехідних процесах за нормальних умов експлуатації. Реалізація запропонованих підходів дає змогу покращити економічність та енергоефективність насосних установок завдяки зменшенню енергетичних втрат у насосах, підвищенню рівня енерго- та ресурсозбереження на насосних станціях.
Головним напрямом досліджень є вдосконалення методів підвищення якості функціонування систем керування глибинними насосами на основі енергоефективного керування. Запропоновано наукові підходи й технічні рішення, що можуть слугувати базою для створення ефективних алгоритмів керування, спрямованих на підвищення енергоефективності та покращення динамічних показників роботи насосів у різних режимах.
Мета дослідження полягає в удосконаленні методів підвищення показників якості глибинних насосів відцентрового та гвинтового типів шляхом синтезу ефективних систем керування, які забезпечують мінімальні втрати енергії в нормальних режимах експлуатації. Об’єктом досліджень є процеси підвищення показників якості роботи глибинних насосів у нормальних режимах експлуатації. Предметом досліджень є наукові методи, нормативне забезпечення і технічні засоби підвищення показників якості роботи глибинних насосів.
Методи дослідження ґрунтуються на сучасних теоретичних і експериментальних підходах: аналізі та узагальненні науково-технічних джерел; системному аналізі характеристик насосних установок; математичному моделюванні для побудови нелінійних і лінеаризованих моделей глибинних насосів; методах теорії автоматичного керування для розроблення структур регуляторів, аналізу стійкості, побудови передатних функцій і визначення параметрів регулювання; оптимізаційних методах налаштування регуляторів за критеріями якості, мінімізації енерговитрат і забезпечення високих динамічних характеристик; методах ідентифікації; комп’ютерному моделюванні для аналізу динаміки та перевірки працездатності рішень; статистичних методах обробки результатів експериментів.
Наукова новизна одержаних результатів полягає в такому. 1. Удосконалено комплексний критерій якості роботи глибинних насосів шляхом поєднання показників якості роботи насоса та показників якості системи керування, що дає можливість використовувати його як основний критерій оптимальності. 2. Набули подальшого розвитку методи підвищення якості роботи глибинних насосів шляхом структурного синтезу й оптимізації систем керування та використання удосконаленого комплексного показника якості, що забезпечує підтримання максимальної ефективності в процесі експлуатації. 3. Набули подальшого розвитку математичні моделі систем автоматичного керування глибинними насосами в усталених і перехідних режимах за рахунок урахування інерційності насоса та нелінійності функцій втрат, що дозволяє визначати й аналізувати основні показники якості. 4. Вперше розроблено структуру системи автоматичного керування глибинними насосами з використанням еталонної математичної моделі, яка забезпечує визначення та підтримання високих показників якості безпосередньо в процесі експлуатації.
У першому розділі виконано комплексний аналіз роботи глибинних насосів і чинників, що визначають їх якість та ефективність: подача, напір, ККД, енергоспоживання, надійність, стабільність у перехідних режимах і чутливість до збурень. Розглянуто сучасні підходи до підвищення якості, включаючи енергоощадні режими та частотне регулювання, а також нормативно-технічне забезпечення. У другому розділі розроблено математичні моделі насосів двох типів, моделі показників якості та втрат енергії (гідравлічних, механічних, об’ємних, швидкісних) і підходи до їх мінімізації через оптимізацію режимів та керування частотою обертання. У третьому розділі поставлено задачу оптимізації режимів роботи, сформовано критерії та обмеження, побудовано лінеаризовані векторні моделі й виконано структурний синтез енергоефективної системи керування з можливістю адаптації параметрів до змін умов і стану обладнання. У четвертому розділі проведено експериментальні дослідження, ідентифікацію моделей, оптимізацію ПІД-регуляторів і робочих режимів; показано, що частотно-регульоване керування за правильно визначеної робочої точки знижує енерговитрати та покращує стабільність.
Розроблено проєкт технічних умов «Забезпечення високих показників якості роботи глибинними насосами при їх автоматизованому керуванні». Результати можуть бути впроваджені в АСК глибинними насосами та використовуються в навчальному процесі ХНУ імені В. Н. Каразіна (ННІ «УІПА») у дисциплінах, пов’язаних із сучасними методами керування. Матеріали дисертації викладено у 9 наукових працях (5 статей у фахових виданнях України та 4 тези доповідей).
Дата реєстрації
2026-04-06
Додано/оновлено в НРАТ
2026-04-06 / 2026-07-02
