Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка принципов построения и создание интеллектуальной системы обеспечения безопасности и энергетической эффективности автомобильных газонаполнительных компрессорных станций

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
техническая диагностика, автоматическая газонаполнительная компрессорная станция, измерение параметров, автоматизация обработки, информационно-измерительная система, система мониторинга

Цель проекта:
1. Обеспечение безаварийной и энергоэффективной эксплуатации средств хранения и распределения энергоносителей на основе природного газа. 2. Разработка научно-технологических решений для создания системы аппаратных, алгоритмических и программных средств, обеспечивающих безаварийную и энергоэффективную эксплуатацию средств хранения и распределения энергоносителей на основе природного газа.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Проведен анализ научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему вибрационной и энергетической диагностики, исследуемую в рамках ПНИ;
Выполнено обоснование выбора направления исследований, в том числе:
– описание разработки возможных направлений проведения исследований систем диагностики технического состояния автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС);
– описание разработки возможных научно-технологических решений в области мониторинга энергопотребления компрессорного оборудования;
– сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований;
– метрологический анализ задачи диагностики технического состояния АГНКС
– обоснование выбора оптимального варианта направления исследований.
Исследованы и обоснованы принципы построения систем диагностики технического состояния АГНКС;
Разработаны алгоритмы мониторинга технического состояния АГНКС;
Проведены теоретические исследования систем технической диагностики и мониторинга состояния оборудования АГНКС, в том числе:
– анализ предметной области диагностики газокомпрессорного оборудования;
– анализ типовых отказов, влияющих на эффективность работы АГНКС, их классификация; сопоставление отказам диагностических признаков;
– выбор дополнительных физических величин, предназначенных для диагностики АГНКС;
– анализ применяющихся средств измерений, с точки зрения их метрологических характеристик, достаточности или необходимости расширения;
– алгоритмы накопления информации и выработки диагностических признаков состояний оборудования АГНКС;
Разработана концепция взаимодействия измерительной и информационно-вычислительной подсистем;
Создан макет информационно-вычислительной подсистемы
Подготовлен отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ 15.011-96 (п. 2.2 ТЗ).
Проведено маркетинговое исследование с целью изучения перспектив коммерциализации систем технической диагностики и мониторинга состояния оборудования АГНКС.
- проведен анализ применяющихся средств обработки данных (технологические ПЛК, про-мышленные компьютеры, входящие в состав систем автоматизации).
- разработаны аппаратно-программных средства измерительного канала энергетической ди-агностики АГНКС.
- проведены экспериментальные исследования для накопления статистических данных по потреблению электрической энергии от находящегося в эксплуатации оборудования, проверены ди-агностические выводы на имеющихся данных.
- разработаны аппаратно-программные средства измерительного канала вибрационной ди-агностики АГНКС.
- проведены экспериментальных исследований для накопления статистических данных по вибрационной диагностике от находящегося в эксплуатации оборудования, проверены диагности-ческие выводы на имеющихся данных.
- разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец СТД АГНКС.
- изготовлен и смонтирован экспериментальный образец СТД АГНКС.
- разработано программное обеспечение экспериментального образца СТД АГНКС.
- разработана программа и методика исследовательских испытаний программного обеспе-чения экспериментального образца СТД АГНКС.
- проведены испытания программного обеспечения СТД АГНКС.
- компрессорное оборудование АГНКС оснащено необходимыми датчиками и устройствами сбора и обработки данных;
- выполнена комплексная наладка СТД АГНКС, организована линия связи для получения данных от СТД АГНКС.
- разработана программа и методика исследовательских испытаний экспериментального образца СТД АГНКС.
Рассмотрены возможные варианты построения СТД АГНКС с помощью технических средств этой фирмы «SIEMENS», «OMRON», «Fastwel», «Advantech», «WAGO». Проанализированы технические характеристики процессорных модулей, технические и метрологические характеристики модулей аналогового и дискретного ввода-вывода. Выбор сделан в пользу семейства модулей «WAGO-750», удовлетворяющих требованиям по точности и допускающим применение доступных по цене средств поддержки разработок.
Разработаны функциональные схемы измерительного канала тока, применяющегося для энергетической диагностики КУ, измерительного канала вибрации, в общем случае состоящие из первичного измерительного преобразователя, нормирующего преобразователя, аналого-цифрового преобразователя и вычислительного устройства, осуществляющего программирование АЦП, получение результата преобразования и передачу его в подсистему обработки. Эксперименты проводились с каналами на основе датчиков Холла и измерительных трансформаторов тока. Разработаны программные части каналов энергетической и вибрационной диагностики.
Проведен анализ результатов измерений параметров потребления электроэнергии и вибрации действующего оборудования.
В соответствии с ГОСТ 2.102-68 и п. 2.7 технического задания на стадии создания экспериментального образца разрабатывается эскизная конструкторская документация (схема функциональная, схема соединений, габаритный чертеж) СТД АГНКС.
Результаты испытаний экспериментального образца СТД АГНКС.
Правила формирования диагностических выводов; оценка технического состояния оборудования АГНКС;
Перечень точек сбора данных;
Обобщение и анализ результатов ПНИ и проверка их соответствия требованиям ТЗ; оценка результативности ПНИ и эффективности результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
Технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов;
Проект ТЗ на проведение ОКР по теме: «Разработка интеллектуальной системы обеспечения безопасности и энергетической эффективности автомобильных газонаполнительных компрессорных станций»
Рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
2. Разработанное программно-алгоритмическое обеспечение позволяет осуществить раннее обнаружение дефектов оборудования АГНКС.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. На основе результатов проведенных исследований может быть создан опытный образец интеллектуальной системы обеспечения безопасности и энергетической эффективности автомобильных газонаполнительных компрессорных станций.
2. Элементы новизны заключаются в комплексном мониторинге с анализом технологических параметров, а также диагностических – энергопотребления и вибраций, применении вейвлет-анализа для обработки сигналов.
3. Существующие системы (КОМПАКС и др.) отличаются большим количеством измерительных каналов, что может быть экономически оправдано только на крупных предприятиях нефтегазохимии с непрерывным технологическим процессом. Создаваемая система с оптимальной аппаратной конфигурацией, обеспечивающей параллельно-последовательную организацию контроля и диагностик с использованием ситуационных матриц, позволяющих на основе решающих правил установить факт перехода оборудования в предаварийный режим и, по возможности, локализовать неисправность, облегчив задачу специалиста по обслуживанию и ремонту.
4. Накопление результатов экспериментов. Проведение опытно-конструкторской работы, тиражирование результатов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Распределение энергоресурсов, техническая диагностика, создание систем управления умным предприятием.
2. В соответствии с планом-графиком на 2015 год осуществлен монтаж экспериментального образца на реальном объекте и проведены испытания.
3. Полученные на данном этапе результаты должны оказать влияние на развитие современных методов и средств мониторинга состояния компрессорного оборудования АГНКС.
4. В свете заинтересованности правительства в переводе значительной части подвижного состава общественного транспорта, коммунальной и сельскохозяйственной техники на природный газ, результаты проекта, направленного на обеспечение безопасной и энергоэффективной эксплуатации АГНКС, окажут существенное влияние на расширение сети АГНКС и сокращение расходов государственных средств на автотранспортные перевозки, коммунальное хозяйство и стоимость сельхозпродукции.

Текущие результаты проекта:
Разработаны аппаратно-программные средства измерительных каналов энергетической и вибрационной диагностики АГНКС.
Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец СТД АГНКС.
Изготовлен и смонтирован экспериментальный образец СТД АГНКС.
Разработано программное обеспечение экспериментального образца СТД АГНКС.
Разработана программа и методика исследовательских испытаний программного обеспечения экспериментального образца СТД АГНКС.
Проведены испытания программного обеспечения СТД АГНКС.
Выполнена комплексная наладка СТД АГНКС.
Проведены исследовательские испытаний экспериментального образца СТД АГНКС.
Проведена технико-экономическая оценка рыночного потенциала полученных результатов.
Разработаны рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках.
Получен патент на полезную модель № 155504 «Устройство диагностики состояния поршневого компрессора», РФ), приоритет полезной модели 15.04.2015, зарегистрировано в Гос. реестре полезных моделей 16.09.2015, (заявка № 2015114062 от 15.04.2015 .