Удосконалення засобів діагностування технічного стану суднових електроенергетичних установок

Автор(и)

  • Альберт Кирилович Сандлер Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0002-0709-0542
  • Віталій Віталійович Будашко Національний університет "Одеська морська академія", Україна https://orcid.org/0000-0003-4873-5236

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266267

Ключові слова:

електроенергетичні установки, відносна вологість, оптичне волокно, показник заломлення, шарувата структура

Анотація

Існуючі інформаційно-вимірювальні системи (ІВС) за своїми характеристиками не повною мірою відповідають завданням моніторингу електроенергетичних установок  (ЕЕУ). Можливості ІВС мають певні обмеження щодо вірогідності результатів вимірювання та ступені інваріантності до впливу експлуатаційних факторів. Це доводить, що для сучасної технічної експлуатації ЕЕУ до передвідмовного стану затребувані нові засоби діагностування. Такі засоби повинні органічно імплементися до ІВС, забезпечувати високу експлуатаційну ефективність та надійність функціонування. Тому особливої актуальності набуває розв`язання науково-технічної проблеми раціонального сполучення захисту та збереження характеристик волоконно-оптичних датчиків відносної вологості систем контролю суднових ЕЕУ. Для вирішення проблеми визначено об`єкт дослідження - процеси формування й перетворення діагностичного сигналу у засобі контролю вологості. Встановлено, що вдосконалення характеристик засобів контролю може бути досягнуто за рахунок синтезу відомих оптичних схем та новітніх матеріалів. Для реєстрації параметрів відносної вологості запропоновано нове схемотехнічне рішення датчика на основі волоконно-оптичних та елементів з наноматеріалів. Основна відмінність запропонованого засобу моніторингу полягає в інваріантності до експлуатаційних дестабілізуючих факторів. Сфера використання отриманих результатів дослідження залучає до себе розподілені волоконно-оптичні системи моніторингу технічного стану суднових електроенергетичних систем. Впровадження нового засобу вимірювання вологості дозволить досягти підвищення  ефективності використання та надійності ЕЕУ за рахунок зниження аварійності на 6…11 %, та зменшення експлуатаційних витрат на 8…10 ам. дол. на 1 кВт×г генерованої потужності за рік роботи зі середньостатистичним навантаженням

Біографії авторів

Альберт Кирилович Сандлер, Національний університет "Одеська морська академія"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра теорії автоматичного управління та обчислювальної техніки

Навчально-науковий інститут автоматики та електромеханіки

Віталій Віталійович Будашко, Національний університет "Одеська морська академія"

Доктор технічних наук, професор

Кафедра електричної інженерії та електроніки

Навчально-науковий інститут автоматики та електромеханіки

Посилання

  1. Udd, E., Spillman, W. B. (Eds.) (2011). Fiber Optic Sensors: An Introduction for Engineers and Scientists. John Wiley & Sons, Inc. doi: https://doi.org/10.1002/9781118014103
  2. Budashko, V., Sandler, A., Shevchenko, V. (2022). Diagnosis of the Technical Condition of High-tech Complexes by Probabilistic Methods. TransNav, the International Journal on Marine Navigation and Safety of Sea Transportation, 16 (1), 105–111. doi: https://doi.org/10.12716/1001.16.01.11
  3. Myrhorod, V., Hvozdeva, I., Budashko, V. (2020). Multi-parameter Diagnostic Model of the Technical Conditions Changes of Ship Diesel Generator Sets. 2020 IEEE Problems of Automated Electrodrive. Theory and Practice (PAEP). doi: https://doi.org/10.1109/paep49887.2020.9240905
  4. Sziroczak, D., Rohacs, D., Rohacs, J. (2022). Review of using small UAV based meteorological measurements for road weather management. Progress in Aerospace Sciences, 134, 100859. doi: https://doi.org/10.1016/j.paerosci.2022.100859
  5. Budashko, V., Golikov, V. (2017). Theoretical-applied aspects of the composition of regression models for combined propulsion complexes based on data of experimental research. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (3 (88)), 11–20. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.107244
  6. Guachamin-Acero, W., Portilla, J. (2022). Prediction of dynamic responses for execution of marine operations using partitioning of multimodal directional wave spectra and machine learning regression models. Ocean Engineering, 262, 112157. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.112157
  7. Butov, O. V., Bazakutsa, A. P., Chamorovskiy, Y. K., Fedorov, A. N., Shevtsov, I. A. (2019). All-Fiber Highly Sensitive Bragg Grating Bend Sensor. Sensors, 19 (19), 4228. doi: https://doi.org/10.3390/s19194228
  8. Kolpakov, S., Gordon, N., Mou, C., Zhou, K. (2014). Toward a New Generation of Photonic Humidity Sensors. Sensors, 14 (3), 3986–4013. doi: https://doi.org/10.3390/s140303986
  9. Hvozdeva, I., Myrhorod, V., Budashko, V., Shevchenko, V. (2020). Problems of Improving the Diagnostic Systems of Marine Diesel Generator Sets. 2020 IEEE 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET). doi: https://doi.org/10.1109/tcset49122.2020.235453
  10. Cavalcanti, E. J. C. (2021). Energy, exergy and exergoenvironmental analyses on gas-diesel fuel marine engine used for trigeneration system. Applied Thermal Engineering, 184, 116211. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2020.116211
  11. Velasco-Gallego, C., Lazakis, I. (2022). RADIS: A real-time anomaly detection intelligent system for fault diagnosis of marine machinery. Expert Systems with Applications, 204, 117634. doi: https://doi.org/10.1016/j.eswa.2022.117634
  12. Katok, V. B., Rudenko, I. E., Odnoroh, P. M. (2016). Volokonno-optychni systemy zviazku. Kyiv: Velar, 445. Available at: https://docplayer.net/65638724-V-b-katok-i-e-rudenko-p-m-odnorog.html
  13. Zhao, J., Xia, L., Chamorovskii, Yu. K., Popov, S. M., Butov, O. V., Wen, Y. (2022). A temperature compensation method of FBG based on OFDR fiber sensing system. Conference on Lasers and Electro-Optics, Technical Digest Series (Optica Publishing Group, 2022), JW3B.55. doi: https://doi.org/10.1364/CLEO_AT.2022.JW3B.55
  14. Wang, L., Fang, N., Huang, Z. (2012). Polyimide-Coated Fiber Bragg Grating Sensors for Humidity Measurements. High Performance Polymers - Polyimides Based - From Chemistry to Applications. doi: https://doi.org/10.5772/53551
  15. Berruti, G., Consales, M., Giordano, M., Sansone, L., Petagna, P., Buontempo, S., Breglio, G., Cusano, A. (2013). Radiation hard humidity sensors for high energy physics applications using polyimide-coated fiber Bragg gratings sensors. Sensors and Actuators B: Chemical, 177, 94–102. doi: https://doi.org/10.1016/j.snb.2012.10.047
  16. Massaroni, C., Caponero, M., D’Amato, R., Lo Presti, D., Schena, E. (2017). Fiber Bragg Grating Measuring System for Simultaneous Monitoring of Temperature and Humidity in Mechanical Ventilation. Sensors, 17 (4), 749. doi: https://doi.org/10.3390/s17040749
  17. Sandler, A. K., Danchuk, D. P. (2021). Means of increasing the efficiency of cargo condition monitoring on gas carriers based on fiber-optic technologies. Automation of Technological and Business Processes, 13 (4), 18–26. doi: https://doi.org/10.15673/atbp.v13i4.2202
  18. Wang, Q., Wang, C., Zhang, M., Jian, M., Zhang, Y. (2016). Feeding Single-Walled Carbon Nanotubes or Graphene to Silkworms for Reinforced Silk Fibers. Nano Letters, 16 (10), 6695–6700. doi: https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b03597
  19. Yeo, T. L., Tong Sun, Grattan, K. T. V., Parry, D., Lade, R., Powell, B. D. (2005). Polymer-coated fiber Bragg grating for relative humidity sensing. IEEE Sensors Journal, 5 (5), 1082–1089. doi: https://doi.org/10.1109/jsen.2005.847935
  20. Budashko, V., Shevchenko, V. (2021). The synthesis of control system to synchronize ship generator assemblies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (109)), 45–63. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225517
  21. Zhu, X., Wang, K., Yang, J., Huang, L., Shen, B., Sun, M. (2022). Research on the control strategy of grid connection between shore power supply and ship power grid. Energy Reports, 8, 638–647. doi: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.08.164
  22. Kistner, L., Bensmann, A., Hanke-Rauschenbach, R. (2022). Optimal Design of a Distributed Ship Power System with Solid Oxide Fuel Cells under the Consideration of Component Malfunctions. Applied Energy, 316, 119052. doi: https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2022.119052
  23. Sandler, А. (2019). Sensitive element of fiber optical accelerometer based on sapphire glass. Materials of the 9th international scientific and practical conference: ships’ electrical engineering, electronics and automation. Odessa, 27–33. Available at: http://femire.onma.edu.ua/docs/conf/SEEEA-2019.05.11.19.pdf
  24. Okda, H. A., Kandas, I., Aly, M. H., El Osairy, M. (2018). Solution of dispersion relations of multilayer optical fibers: a comprehensive study. Applied Optics, 57 (14), 3788. doi: https://doi.org/10.1364/ao.57.003788
  25. Dai, L., Sun, J. (2016). Mechanical Properties of Carbon Nanotubes-Polymer Composites. Carbon Nanotubes - Current Progress of Their Polymer Composites. doi: https://doi.org/10.5772/62635
  26. Kramarev, D. V., Osipchik, V. S., Chalaya, N. M., Berezina, A. B., Kolesnikov, A. V. (2018). A Study of the Laws Governing the Modification of Polyimide Materials used in Multilayer Structures of Space Vehicles. International Polymer Science and Technology, 45 (5), 221–225. doi: https://doi.org/10.1177/0307174x1804500508
  27. Snyder, A. W., Love, J. (1983). Optical Waveguide Theory. Springer, 738. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4613-2813-1
  28. Sadd, M. H. (2014). Elasticity: Theory, Applications, and Numerics. Academic Press. doi: https://doi.org/10.1016/C2012-0-06981-5
  29. Gerasimenko, A. Yu., Kuksin, A. V., Shaman, Y. P., Kitsyuk, E. P., Fedorova, Y. O., Murashko, D. T. et al. (2022). Hybrid Carbon Nanotubes–Graphene Nanostructures: Modeling, Formation, Characterization. Nanomaterials, 12 (16), 2812. doi: https://doi.org/10.3390/nano12162812
  30. Budashko, V., Shevchenko, V. (2021). Solving a task of coordinated control over a ship automated electric power system under a changing load. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (2 (110)), 54–70. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.229033
  31. Tretyakov, E., Istomin, S., Avdienko, E., Denisov, I. (2022). Development of the system of coordinated control of traction power supply equipment and electric rolling stock. Transportation Research Procedia, 63, 1970–1978. doi: https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.06.218
  32. Barreiro, J., Zaragoza, S., Diaz-Casas, V. (2022). Review of ship energy efficiency. Ocean Engineering, 257, 111594. doi: https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2022.111594
  33. Budashko, V. (2020). Thrusters Physical Model Formalization with regard to Situational and Identification Factors of Motion Modes. 2020 International Conference on Electrical, Communication, and Computer Engineering (ICECCE). doi: https://doi.org/10.1109/icecce49384.2020.9179301
  34. Ning, Z., Liu, C., Zhu, X., Wang, Y., An, B., Yu, D. (2021). Diagnostic and modelling investigation on the ion acceleration and plasma throttling effects in a dual-emitter hollow cathode micro-thruster. Chinese Journal of Aeronautics, 34 (12), 85–98. doi: https://doi.org/10.1016/j.cja.2021.02.007
  35. Thyri, E. H., Bitar, G., Breivik, M. (2021). A 3DOF Path-Following Controller for a Non-Directionally Stable Vessel with Slow Thruster Dynamics. IFAC-PapersOnLine, 54 (16), 288–294. doi: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2021.10.106
Удосконалення засобів діагностування технічного стану суднових електроенергетичних установок

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-30

Як цитувати

Сандлер, А. К., & Будашко, В. В. (2022). Удосконалення засобів діагностування технічного стану суднових електроенергетичних установок. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(5 (119), 25–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.266267

Номер

Том 5 № 5 (119) (2022): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Albert Sandler, Vitalii Budashko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.