Важность постоянного функционирования электротехнического оборудования в таких областях, как аэрокосмическая, атомная промышленность и медицина, нельзя переоценить. В связи с этим особенно актуален вопрос оптимизации технологических процессов в этих сферах. В этом направлении работают ученые Южно-Уральского государственного университета.
Один из проектов — «Повышение живучести электроприводов объектов ответственного назначения», реализуется под руководством доктора технических наук, профессора Юрия Усынина. Исследование было отмечено грантом конкурса «Вперед к открытиям — 2017». О том, как будут улучшены электроприводы, рассказал автор проекта, магистрант кафедры «Автоматизированный электропривод» Политехнического института ЮУрГУ Мария Крупнова.
Медицина, транспортировка опасных грузов и другие направления
«Повышение живучести электроприводов – это очень важная проблема, поскольку требования к безопасности на предприятиях, а также в медицинской сфере очень высоки. К чему может привести обрыв фазы или полный выход из строя двигателя? Это значит, что в больнице может отсутствовать освещение, или же не будут созданы условия для работы оборудования, необходимого при проведении операций. Поэтому совершенствование электроприводов в области медицины является очень актуальной и ответственной задачей. Кроме того, большое внимание уделяется живучести электроприводов в подъемно-транспортных комплексах перемещения потенциально опасных грузов, нефте- и газопродуктов, а также в ракетных и авиационных системах. Мы занимаемся классификацией причин отказов двигателей в электроприводе и разрабатываем алгоритмы для обеспечения отказоустойчивости».
Стандартные подходы повышения живучести электропривода основаны на бесперебойной работе механизма с заданными функциями при различных видах отказов. Попытки обеспечить нужные функции системы в аварийном режиме часто приводят к опасным для жизни и здоровья человека ситуациям.
При повреждениях система будет обучена к сопротивлению
Оценка показателей живучести электроприводов осуществляется на суперкомпьютере с помощью программы ANSYS. Моделируемые в ней процессы демонстрируют способы негативного воздействия, такие как повреждение изоляции, обрыв фазы и др. Учеными рассматривается поведение двигателя в различных ситуациях. Понимание того, как он будет себя вести, позволит усовершенствовать всю систему. Кроме того, станет возможным ее обучение к сопротивлению при будущих негативных воздействиях.
«Мы пытаемся определить возможности функционирования двигателя в случаях частичного отказа. Нами предложены различные критерии для оценки показателей живучести двигателя. Результатом исследования станет возможность использования разработанных математических моделей для оценки показателей стойкости, живучести и ремонтопригодности. В дальнейшем будут разработаны алгоритмы восстановления работоспособности системы при наличии однократных или множественных отказов, реализованные в виде программного кода», — объясняет Мария Крупнова.
Разработки команды ученых Политехнического института позволят обеспечить безопасность функционирования и ограничить риски аварийных режимов работы электротехнического оборудования (аппарат искусственной вентиляции лёгких, радиолокационная станция и др.). Кроме того, будут минимизированы риски убытков на предприятиях. На данный момент поданы две заявки на получение свидетельств о государственной регистрации программ для электро-вычислительных машин.
