CC BY
8
Методика диагностирования включает три этапа: подготовительный, основной и заключительный.
Подготовительной этап включает: анализ информации о работоспособном состоянии дизеля по данным водителя и эксплуатационной документации, визуальный осмотр для определения мест утечек масла и топлива, ослабления крепления навесного оборудования и т.д. Контрольный осмотр дизеля и приведение (при необходимости) эксплуатационных материалов до требований ТУ. Подготовка ИВК к диагностированию.
Основной этап заключается в непосредственном измерении ПСТИ, с контролем частоты вращения КВ двигателя.
Частота вращения КВ двигателя в ходе проведении замеров для общего и локального диагностирования устанавливается 600 мин-1. При замерах контролируются тепловой режим работы дизеля и давление масла.
Основные режимы работы и контролируемые значения ПСТИ работоспособного дизеля КамАЗ - 740 приведены в таблице 1.
Заключительный этап заключается в расшифровке термограммы и анализе результатов диагностирования. Затем определяется объем работ по ТО и ремонту, а также
формирование необходимых управляющих воздействий.
Таким образом, методика диагностирования топливной аппаратуры и механизмов дизелей с использованием тепловизионного метода по ПСТИ позволяет:
- производить контроль технического состояния дизелей без разборным и бесконтактным методами, а также значительно повысить объективность поиска мест и причин отказов;
- снизить трудоемкость выполняемых работ ТО и Р, исключив проведение необоснованных технических воздействий, а, следовательно, продолжительность простоя АТС и повысить их готовность к использованию.
Список литературы
1. Афанасьев А.С., Михалев Ю.В. Диагностирование военной автомобильной техники. - СПб.: ВА МТО, 2013 - 125с.
2. Мисюра Д.А. Диагностирование дизелей ВАТ по параметрам спектра теплового излучения. - СПб.: ВАТТ,2010 - 214с.
АДАПТАЦИЯ МЕТОДОВ ТЕОРИИ ПРИНЯТИЯ СЛОЖНЫХ РЕШЕНИЙ К ПРОЦЕДУРЕ СИНТЕЗА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Агафонов Виталий Валерьевич
кандидат технических наук, Горный институт при НИТУ «МиСИС»
Беляев Вячеслав Вячеславович
аспирант кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» Горного института при НИТУ МиСИС
Ютяев Андрей Евгеньевич
аспирант кафедры «Подземная разработка пластовых месторождений» Горного института при НИТУ МиСИС
ADAPTATION OF METHODS OF THE THEORY OF COMPLEX DECISION FOR THE PROCEDURE OF SYNTHESIS OF TECHNOLOGICAL SYSTEMS OF COAL MINES АННОТАЦИЯ
В статье изложена процедура формирования интегральных оценок эффективности отдельных элементов технологических систем угольных шахт и общий алгоритм формирования множества рациональных и выбора оптимального вариантов на базе использования методов теории принятия сложных решений Ключевые слова: оптимизация, технологическая система, угольная шахта THE SUMMARY
In article special methods of optimization of difficult systems and their adaptation to technological schemes of collieries are stated
Keywords: optimization, the technological systems, a colliery
Функционально-структурные и экономические особенности фондообразующих подсистем угольных шахт, к которым можно отнести процессы очистных и подготовительных работ, транспорта-подъёма, вентиляции, переработки угля на поверхности в системе угледобычи и невозможность объективного учёта этих особенностей при формировании альтернативных вариантов с помощью известных критериев оптимальности (включая и чистый дисконтированный доход) выдвигает в качестве актуальной задачи разработку специальной методики выбора наиболее эффективных вариантов подобных подсистем, учитывающих и аккумулирующих такие важнейшие свойства технологического объекта, как гибкость, динамичность, надёжность, прогрессивность, способность к воспроизводству и т.д.
Одним из центральных вопросов при синтезе и оптимизации параметров технологических систем угольных
шахт является выбор и обоснование критерия оптимальности (меры оценки степени достижения поставленной задачи в моделируемой системе), с которым посредством целевой функции связываются параметры, оптимальные значения которых требуется найти в ходе решения задачи и величины, которые остаются неизменными в ходе выполнения оптимизационных расчетов (ограничивающие условия). Таким образом, целевая функция, выраженная критерием оптимальности выполняет важную содержательную и операционную роли, придает определенность функционально-ориентированной структуре технологических систем угольных шахт и служит для сравнения альтернатив.
В этих условиях основной итерационной процедурой является обоснование системы частных или локальных критериев, позволяющих для каждого анализируемого уровня технологической системы выбрать и
обосновать такие параметры и качественные характеристики, которые обеспечивали бы наивысшую эффективность функционирования технологической схемы шахты с учетом горно-геологических и горнотехнических условий эксплуатации.
Следует отметить, что различные сочетания элементов уровней технологической системы формируют различные варианты, которые в целом характеризуются определенными технико-экономическими показателями, при этом показатели, относящиеся к разным элементам, могут иметь противоположные тенденции изменения (так, себестоимость добычи 1т угля стремится к минимуму, а производительность труда рабочего по добыче - к максимуму), что обусловлено различным характером цели некоторых элементов (различный оптимум). В многокритериальных задачах теории принятия решений при этом сравнение альтернатив по предпочтительности осуществляется при помощи заданных числовых функций, называемых критериями или показателями эффективности, критериальными функциями.
В этом случае имеется несколько точек зрения на оптимальность, при этом они часто оказываются противоречивыми, так как каждый из показателей - критериев является функцией составляющих окончательного решения. Анализ ранее проведенных исследований показал в этом случае приоритет использования следующей процедуры: -с помощью специальных математических приёмов все составляющие полной эффективности сводятся в единый интегральный функционал, являющийся мерилом полной эффективности (Рис.1).
Выражение полной эффективности сложных объектов можно в этом случае записать следующим образом:
£
эф.полн.
= ЁЯэф.г ~ Кинт = I{1г Ь ^ = 1,2,"> т
¿=1
С учётом этого и вышеперечисленных требований в применении к производственным системам динамического характера, какими являются технологические системы угольных шахт, целесообразно представить обобщенный (интегральный) критерий эффективности как критерий высшего ранга.
Рис.1. Измерение эффективности технологических схем угольных шахт с помощью комплекса показателей и метода
интегральной оценки
£ ~ I ■ £
эф
I ■ £
12Ъ.....°эф
I-
Общий алгоритм формирования интегральных коэффициентов эффективности элементов технологической системы шахты выглядит при этом следующим образом:
- определяются коэффициенты важности (стандартизированные ранги) отдельных элементов всех уровней технологической системы шахты (экспертный опрос);
- формируется матрица условного (гипотетического) эталона самых высоких, прогрессивных и экономичных показателей производственно-хозяйственной деятельности шахт оцениваемого угольного региона за ретроспективный период;
- формируется матрица натуральных фактических значений ьтого показателя эффективности 1-го элемента технологической системы конкретной проектируемой шахты в ьом году;
- в сформированной матрице определяются минимальные и максимальные значения показателей эффективности функционирования 1-го элемента технологической системы;
- формируется математическая модель расчета интегральных функционалов элементов технологической системы.
На основе корреляционно-регрессионного, логического и структурного анализа с учетом присущих отдельным показателям сильных и слабых сторон к анализу были привлечены следующие технико-экономические показатели, разбитые по своей сущности на две группы: -производственно-технические и экономические.
1. группа - производственная мощность шахты, удельный объем проводимых горных выработок, удельная протяженность поддерживаемых горных выработок, удельная протяженность транспортных
магистралей, удельная протяженность вентиляционных магистралей, удельный объем зданий и сооружений на поверхности, потери угля, нагрузка на очистной забой.
2. группа - себестоимость добычи 1т угля, производительность труда, сметная стоимость строительства, рентабельность.
Таким образом, можно сформировать два обобщающих интегральных функционала эффективности технологической системы: технологический и экономический.
В общем случае постановка задачи формирования рациональных вариантов технологических систем угольных шахт базируется на следующем основополагающем аспекте: сформировать с помощью решающего правила топологическую пространственно-планировочную сеть горных выработок, которая с учетом ограничений на синтез технологических элементов по горно-геологическим и горнотехническим условиям обеспечит минимум интегрального критерия эффективности (максимальный экономический эффект) при выполнении условий совместимости и адаптации.
Вид целевой функции математической модели выбора вариантов технологической системы угольной шахты в этом случае выглядит следующим образом:
Кинп = ХутЮ,,
где Кинп - интегральный критерий эффективности ьго варианта технологической системы; у = 1, если 1 -ый технологический элемент принадлежит му варианту,
у = 0, если не входит в область применения; Ю - совокупный коэффициент эффективности 1-го элемента.
Так как, в основном, все частные (локальные) характеристики и параметры угольной шахты подчиняются нормальному закону распределения, то для определения совокупного коэффициента эффективности i -го элемента технологической системы угольной шахты предлагается использовать среднеарифметическую квадратическую функцию следующего вида:
К1 = V МфШ2,
где 5у - относительное отклонение ьтого технико-экономического показателя у j-того элемента технологической системы от эталонного показателя Jэт., фу - коэффициент функциональной полезности (важности) i -того показателя технико-экономической эффективности у j-того уровня технологической системы.
Относительные отклонения (безразмерные эквиваленты натуральных показателей) определяются по формуле:
5у = Jэт - Jф / Jmax+ Jmin,
где Jэт - эталонное значение технико-экономического показателя,
Jф - фактическое значение технико-экономического показателя;
.Ттах - максимальное значение показателя, .Тшт - минимальное значение показателя.
Основным достоинством вышеприведенной формулы вычисления относительных оценок является то, что она однозначно определяет величину интегральных функционалов эффективности в условиях различной оптимальности оценочных показателей при одновременном улучшении качества
Kuumj = f (I ,Ф) ^ min,
т.е. величина отклонений от показателей условной эталон-шахты сравнения, имеющей самый прогрессивный техни-ческо-экономический уровень основных технологических подсистем должна стремиться к минимуму.
Интегральный показатель эффективности любого из сравниваемых проектов в этом случае будет отражать степень его ухудшения, удаления от несуществующего, но наилучшего варианта. Наличие среди оценочных показателей групп критериев, эталонные значения которых стремятся к минимальной ^эт^-тщ) и максимальной (Ji+^^-max) величинам, уже не делает неопределенным оптимальное значение интегрального показателя. В этих
/ J3m - Jф /
kt =st = —i-mi i j max + J min
условиях увеличение ' i показывает
ухудшение качества как для первой группы критериев оценки ^эт^-тш) так и для второй (Ji+^^-max).
Условный эталон сравнения формируется из самых эффективных и прогрессивных технико-экономических показателей производственно-хозяйственной деятельности шахт за принятый ретроспективный период (временной тренд) и в самом общем понимании представляет из себя гипотетический объект (шахту), оснащенную на данном этапе развития научно-технического прогресса наиболее совершенными горнодобывающей техникой и угледобывающими технологиями (технологической системой).
Анализ теоретических и практических исследований в данной области показал, что одними из важнейших показателей, по которым можно сопоставлять альтернативные решения на уровнях технологических систем угольных шахт при их синтезе являются рентабельность, себестоимость добычи и производительность труда, - данные критерии используются практически на всех уровнях. Не менее значимыми являются производственная мощность шахты, нагрузка на очистной забой и сметная стоимость строительства шахты.
Следует отметить, что все отобранные критерии не противоречат современной практике оценки эффективности технологических систем и тесно связаны с управляемыми качественными переменными, а также коррелируют с исходными горно-геологическими характеристиками, что увязывает правомерность их использования.
Данная процедура формирования совокупных коэффициентов эффективности отдельных элементов технологической системы позволяет весьма значительно сократить их объем на стадии предварительного рассмотрения вариантов и практически исключить возможность возникновения ошибок при выборе множества альтернативных решений.
Учитывая вышеизложенное, общий алгоритм формирования множества рациональных и выбора оптимального вариантов технологической системы угольной шахты в соответствии с постановкой задачи выглядит следующим образом:
- формируется обобщенная классификационная структура технологических систем угольных шахт (упорядоченный перечень элементов и уровней),
- формируется структурная модель всех возможных вариантов технологической системы с учетом совместимости и адаптации отдельных технологических элементов внутри каждого варианта,
- в модель вводятся ограничения горно-геологического и горнотехнического характера (области применения элементов технологической системы),
- на базе математической модели формируются матрицы совокупных коэффициентов эффективности отдельных элементов технологической системы,
- на базе вычисленных обобщаюших интегральных показателей эффективности определяется рациональный вариант технологической системы среди альтернативных.
Список литературы
1. Малкин А.С., Пучков Л.А., Еремеев В.М. и др. Проектирование шахт. М.: издание Академии горных наук. 2000. - 375с.
2. Жежелевский Ю.А., Бегеза Н.С. Конструирование и выбор технологической схемы угольной шахты. Сборник научных трудов МГИ. М.: 1996. - 102с.
МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В БЕТОНЕ ПРИ ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКЕ
Аксенчик Константин Васильевич
ФГБОУ ВПО «Череповецкий государственный университет», г. Череповец
Современные исследования процессов тепловлаж-ностной обработки (ТВО) не возможны без моделирования тепломассообменных процессов, протекающих при ТВО бетонов. Только математическое моделирование с использованием современных компьютеров и средств вычислительной техники способно учесть наибольшее количество факторов. Несмотря на принципиальное подобие процессов тепло- и массообмена, протекающих при ТВО бетонов, конкретные особенности данного способа, установки, вида бетона и др. накладывают ограничения (условия однозначности), которые приводят, в конечном счете, к разным решениям одних и тех же дифференциальных уравнений.
Наиболее существенный вклад в исследование вопросов тепло- и массообмена при твердении бетонов
внесли Г.А. Бужевич, Л.Я. Волосян, Н.И. Гамаюнов, К.Э. Горяйнов, А.Д. Дмитрович, В.П. Журавлева, И.Б. Заседа-телев, А.М. Ибрагимов, Л.А. Кайсер, А.В. Лагойда, А.В. Лыков, Л.А. Малинина, Н.Б. Марьямов, С.А. Миронов, Б.А. Новиков, В.Г. Петров-Денисов, С.Г. Романовский, М.Т. Солдаткин, С.В. Федосов, С.В. Фролов, Е.И. Шмитько и др.
Анализ литературных источников показал, что при описании тепло- и массообмена в процессе ТВО сплошное плоское бетонное или железобетонное изделие с достаточной точностью можно рассматривать как неограниченную пластину (рис. 1), а расчет перепадов температуры и вла-госодержания по сечению изделия должен базироваться на решении краевых задач тепло- и массопереноса в неограниченной пластине.
Т(х, Т) U(x, Т)
Тср(т) I
<Р(Т)
Рисунок 1. Расчетная схема бетонного изделия: I - паровоздушная среда; II - бетонное изделие; 1 - открытая поверхность, 2 - закрытая поверхность; 3 - форма; Т(х, т), и(х, т) - температура и влагосодержание; по сечению изделия в момент времени т; ТСР(х), ф(т) - температура и относительная влажность паровоздушной среды в момент времени т; Н - толщина изделия
Согласно А.В. Лыкову [1, с. 403] процессы тепло- и массообмена в капиллярно-пористых телах математически описываются системой дифференциальных уравнений, которая при отсутствии градиента давлений (VP = 0) для одномерного вида (неограниченной пластины) имеет вид:
MîilL k дU(Х,Т)+K --Kii—~— + Ki2
дт дТ ( х,т)
дт
K
2i
дх д 2U ( х, т) дх2
+ K
22
д 2T ( х, т)
дх2 д 2T ( х, т) дх2
(1)
где: и - удельное влагосодержание, кг/кг; Т - абсолютная температура, К; К11, К12 - коэффициенты диффузии и термодиффузии влаги, соответственно; К21, К22 - коэффициенты, учитывающий перенос теплоты за счет фазовых превращений влаги и за счет теплопроводности и термодиффузии пара, соответственно; х - текущая координата, м; т - время, с.
Процессы переноса теплоты и влаги согласно системе уравнений (1) являются связанными, т.е. температурные градиенты вызывают градиенты влагосодержания и наоборот. Применительно к твердеющему в паровоздушной среде (ПВС) бетону система уравнений (1) изменяется, так как коэффициентами К12 и К21, учитывающими перенос влаги за счет термодиффузии и теплоту
<
