НЕКОТОРЫЕ ЗАДАЧИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССОМ ИЗНОСА ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ
Воинова С.А.
Реализация задач технической геронтологии (ТГ) опирается на
оптимизацию режима функционирования
технических объектов (ТО), которая может опираться только на применение их комплексной автоматизации. При
этом, необходимо использовать весь арсенал средств автоматики, все ее элементы,
и прежде всего контроль, регулирование, блокировку, защиту, сигнализацию,
техническую диагностику.
Предполагается,
что ТО изначально оснащены традиционными
средствами автоматики, помогающими решать обычные технологические задачи.
Перевод на автоматизацию согласно правилам и
нормам ТГ выдвигает новые элементы технологических задач, требует подчас
нетрадиционного подхода к поиску путей и средств их решения. Выдвигает новые
задачи в рамках каждой из трех функций ТГ как научной дисциплины [1, 2, 4].
Укажем эти функции
1.Изучение ТО с учетом непрерывно
происходящего их износа (прежде всего вследствие деградации конструкционных
материалов по прочностным свойствам) в процессе функционирования.
2.Предсказание
(прогнозирование) хода процесса износа объектов во времени.
3.Управление объектами с учетом процесса
износа их во времени, что равносильно косвенному управлению этим процессом.
В рамках первой функции необходимо
углубленно изучить ряд вопросов, в том числе следующие:
·факторы,
оказывающие влияние на состояние ТО; средства получения сигналов, пропорциональных
текущему уровню физических величин, выступающих в роли таких факторов,
·разделение
этих факторов на зависящие от свойств ТО и на режимные (не зависящие),
·механизм,
характер, направление, интенсивность воздействия указанных факторов (статические
характеристики),
·последствия
их длительного воздействия на ТО, т.е.
признаки износа (динамические характеристики выходных параметров, прежде всего
- прочностных и прочих служебных свойств конструкционных материалов в
ответственных деталях, свойств поверхностного слоя на их рабочих поверхностях,
деформации, зазоров в сочленениях, режима появления и развития трещин и др),
·динамика
изменения состояния ТО (их реакция) под действием разных факторов в отдельности
и в их совокупности,
·методология
и методика оценки этого состояния на основе
анализа данных об отражающих его параметрах, характеристиках ТО,
·показатели
(характеристики) свойств и состояния важных частей и ТО в целом, на уровень
которых должна воздействовать система автоматического управления (САУ) в рамках
решения задачи управления износом ТО; средства получения сигналов,
пропорциональных текущему уровню таких показателей;
·параметры
технологического процесса, характеризующие режим работы ТО, значение которых
можно использовать в автоматике для решения указанной задачи; средства
получения сигналов, пропорциональных
текущему уровню этих параметров,
В рамках второй функции необходимо
·располагать
сведениями о свойствах, состоянии ТО и режиме
функционирования на предыдущем этапе,
·располагать
результатами решения задач первой функции,
·располагать
сведениями о допустимых отклонениях управляемых параметров состояния ТО
(например, о допустимой степени деградации конструкционных материалов по
параметрам прочности) и технологического процесса на предстоящем этапе их
работы,
·располагать
техническим заданием на прогнозируемый этап работы ТО, в котором содержатся
сведения о предстоящем режиме их работы и допустимой степени износа,
·выполнить
расчетный прогноз износа ТО на предстоящем этапе их работы,
·разработать
организационно-технический регламент управления ТО на предстоящем этапе их
работы.
В рамках третьей функции необходимо
·обеспечить
сбор текущих оперативных сведений о состоянии ТО и состоянии технологического
процесса, их обработку, обобщение и анализ,
·по
текущим результатам анализа оперативно диагностировать состояние ТО в реальном
времени (или с допустимо небольшим запаздыванием),
·на
основании полученных данных выработать алгоритм управления процессом износа ТО
на предстоящий период,
·обеспечить
работу САУ процессом износа ТО в соответствии с регламентом, составленным по
нормам ТГ,
·осуществить
необходимое научное обеспечение и техническое обслуживание САУ процессом износа
ТО.
Следует
отметить, что развитие ТГ выдвигает ряд новых технологических задач в рамках
каждой из трех указанных выше функций. В связи с этим, применительно к сфере
этой научной дисциплины перед теорией и практикой автоматизации появляются
особенности решения задач традиционных, возникают новые задачи. К числу
последних можно отнести, в частности, следующие:
·
выявление объективных однозначных,
четких признаков износа ТО, свободных от влияния любых факторов кроме его
состояния,
·
преобразование этих признаков в
полезный технологически целесообразный, метрологически полноценный сигнал,
измерение его параметров и передача в систему автоматики,
·
создание и развитие внутри существующих
систем технической диагностики звена (блока), ответственного за оценку
состояния (степени износа) ТО с учетом их наработки (возраста),
·
создание в системе автоматики контура
программного управления процессом износа ТО, содержащего элементы логики и
призванного предельно замедлить этот процесс, обеспечить высокую степень
адаптации ТО к условиям работы, оценить их состояние, оптимизировать режим
работы с учетом степени износа, оценить остаточный ресурс работоспособности.
Традиционные САУ настроены с учетом реальных статических и динамических характеристик ТО на управляемых участках технологического процесса. С течением времени, вследствие износа объектов, указанные характеристики претерпевают изменения. Поэтому для оборудования, используемого в течение длительного времени, необходимо периодически проводить испытания и корректировать характеристики. В этом заключается один их элементов новизны в сфере применения традиционной автоматики.
Радикальное
решение задачи состоит в создании таких САУ ТП, которые позволили бы
оптимизировать процесс управления объектами с учетом непрерывно изменяющегося
их состояния на всем протяжении срока службы. Это решение должно опираться
на применение специальных адаптивных
самонастраивающихся САУ, в которых узел адаптации действует по алгоритму,
учитывающему текущее состояние (степень износа)
ТО и условия их работы.
Программа управления износом должна касаться прежде всего
наиболее уязвимых частей ТО, т.е. тех, которые определяют их состояние на всем
протяжении кампании. В практических условиях неизбежно корректирование
программы или отдельных ее фрагментов. В частности, после проведения
восстановительных ремонтов упомянутых уязвимых частей ТО, необходимо в
соответствующие места программы вносить коррекцию. В этом смысле адаптивность
программы управления износом должна быть высокой.
Для
создания новых САУ процессом износа ТО, разработки новых алгоритмов, необходимо
знание закономерностей влияния текущего
состояния ТО, условий и длительности функционирования на свойства и остаточный
ресурс этих объектов. Сбор данных для установления указанных закономерностей –
важная и срочная научно-техническая задача. Она обладает существенными
особенностями в каждой из сфер производства, в каждом из реальных ТО.
Важность
учета степени износа ТО при его автоматизации дает основание считать целесообразным отражение задач ТГ в учебных планах вузов [3].
Литература
1.Воинов А.П.,
Воинова С.А. Техническая геронтология и
задача повышения надежности котельно-топочной техники. Тез. докл. на
межвуз. науч. семинаре (1-3
нояб. 1999 года, г. Самара).- Самара, Международная АНВШ, 1999 г. С.110.
2. Воинов А.П., Воинова С.А. Техническая
геронтология и особенности управления состоянием технических объектов. (См.
статью в настоящем журнале).
3. Воинова С.А Элементы технической
геронтологии в учебном процессе вуза. Матеріали VI Міжнар. науково-метод. конф. “Удосконал. підготовки фахівців”
(28-30 травня 2001 року, м. Одеса).- Одеса, “Астропринт”, 2001. С. 178.
4. Воинов
А.П., Воинова С.А. Техническая геронтология в проблеме повышения
технологической эффективности энергетического оборудования. Вісник Інженерної
академії України, № 3, 2001 р. С. 174
–177.