CC BY-NC
7
СЕКЦИЯ 3. СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ИХ ЭЛЕМЕНТЫ
Б01: 10.24937/2542-2324-2021-1-8-1-125-127 УДК 629.5.03
А.С. Баёв
СПбГМТУ, Санкт-Петербург
ЛОГИКО-СЕМАНТИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ОЦЕНКИ СБАЛАНСИРОВАННОСТИ СОСТАВА СУДОВЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Рассмотрены основные аспекты сбалансированности состава судовых энергетических установок и алгоритм логико-семантической методики её оценки.
Ключевые слова: согласованность параметров, баланс потоков энергий, сбалансированность, логико-семантическая методика.
Автор заявляет об отсутствии возможных конфликтов интересов.
SECTION 3. SHIP POWERPLANTS AND THEIR COMPONENTS
DOI: 10.24937/2542-2324-2020-1-S-I-125-127 UDC 629.5.03
A.S. Bayov
St. Petersburg State Marine Technical University, St. Petersburg
LOGICAL-SEMANTIC METHODOLOGY FOR ASSESSING THE BALANCE OF THE COMPOSITION OF SHIP POWER PLANTS
The main aspects of the balance of the composition of ship power plants and the algorithm of the logical-semantic methodology for its assessment are considered.
Key words: consistency of parameters, balance of energy flows, balance, logical-semantic methodology.
Author declares lack of the possible conflicts of interests.
Работа элементов судовой энергетической установки (СЭУ), особенно основных (главных и вспомогательных двигателей, котлов и т.д.), взаимосвязана и взаимозависима [1]. Поэтому эффективность функционирования СЭУ в значительной степени определяется сбалансированностью её состава, в том числе согласованностью параметров выбранного энергетического оборудования и балансом генерации (производства) и потребления (расхода) энергий (балансом потоков энергий).
Что касается первого аспекта сбалансированности (согласованности параметров выбранного энер-
гетического оборудования), то теоретически он может обеспечиваться автоматически, поскольку параметры выбираемого оборудования установки, как правило, являются производными от показателей главных двигателей СЭУ. Практически же из-за ограниченности номенклатуры судового оборудования с необходимыми параметрами нередки случаи, когда согласованность состава установок по номинальным показателям их элементов оказывается недостаточной [2].
Для оценки согласованности параметров элементов СЭУ достаточно построить матрицу энерго-
Для цитирования: Баёв А.С. Логико-семантическая методика оценки сбалансированности состава судовых энергетических установок. Труды Крыловского государственного научного центра. 2021; Специальный выпуск 1: 125-127. For citations: Bayov A.S. Logical-semantic methodology for assessing the balance of the composition of ship power plants. Transactions of the Krylov State Research Centre. 2021; Special Edition 1: 125-127 (in Russian).
А.С. Баёв
Логико-семантическая методика оценки сбалансированности состава судовых энергетических установок
обеспечения (движения, энерго- и ресурсоснабже-ния) судна - интеллектуальную таблицу, состоящая из строк и столбцов, на пересечении которых для каждой долевой частоты вращения коленчатых валов главных двигателей п/пн определяется количество работающих (или возможная степень использования) основных элементов СЭУ. Признаком достаточной согласованности параметров оборудования СЭУ является обеспечение номинальной работы её составляющих в рамках номинального режима главных двигателей.
Более сложно оценивается второй аспект сбалансированности состава установки (баланс потоков энергий), так как потоки энергий зависят не только от номинальных параметров элементов СЭУ, но и от режима их работы, который (режим) в свою очередь определяется еще и условиями эксплуатации судна.
Ниже кратко рассмотрен алгоритм комплексной методики, которая исходит из того, что для оценки сбалансированности состава СЭУ достаточно убедиться, что среди множества режимов работы установки существует режим (режим оптимального энергоиспользования), при котором вырабатываемые ею энергии используются наилучшим образом, в том числе обеспечивается и необходимый баланс потоков энергий и согласованность параметров оборудования установки, если номинальная работа последних обеспечивается в рамках номинального режима главных двигателей.
Для определения режима оптимального энергоиспользования может использоваться экономический подход. Однако в современных условиях он оказывается неоднозначным, так как имеет пространственно-временное изменение [3]. Так, цена на топливо, одного из основных факторов экономической оценки, в зависимости от времени и места бункеровки может отличаться до полутора раз.
Более стабилен энергетический подход определения режима оптимального энергоиспользования, исходя из минимума удельных затрат энергии на движение судна (минимума энергоёмкости транспортировки) [4].
На рисунке приведена теоретическая зависимость энергоёмкости транспортировки е от режима работы главных двигателей (относительной частоты вращения коленчатого вала главных двигателей п/пн), характерная для штатного режима работы судов смешанного плавания с механической главной передачей в составе главного энергетического комплекса.
На график рисунка нанесены ограничения режима работы главных двигателей: по безопасности
главных двигателей (п/пнб), их топливной экономичности (п/пнт), а также по условиям эффективного снабжения судна в ходу электроэнергией (п/пнэ), теплотой (п/пнг) и эксплуатационными ресурсами (в данном случае ограничение по пресной водой п/пнв). Первые два ограничения (п/пнб и п/пнт) лимитируют верхний предел режима главных двигателей, выше которого их работа небезопасна или нецелесообразна, а три остальных ограничивают нижний предел режима главных двигателей, ниже которого работа зависимого от главных двигателей оборудования становиться невозможной или неэффективной.
Из рассмотрения рисунка вытекает, что при такой зависимости е от п/пн, имеющей явное «плато», для инженерных расчетов вполне логично в качестве режима оптимального энергоиспользования п/пно (режим работы главных двигателей, который обеспечивает минимум энергоемкости транспортировки, обозначен п/пнт1П) принимать ограничение по пресной воде п/пнв.
При таком подходе существенно упрощается алгоритм оценки сбалансированности состав СЭУ, который сводится вначале к определению ограничений режима работы главных двигателей, далее к установлению на их основе режима оптимального энергоиспользования с помощью следующей логической формулы:
п/пно = ЕСЛИ (МАКС(п/пнг; п/пнэ; п/п^) < < (МИН(п/пнб; п/пнт);
МАКС(п/пнг; п/пнэ; п/п^); МИН(п/пнб; п/пнт)).
И в заключении к оценке сбалансированности состава СЭУ с помощью комбинации из импликации и конъюнкции в виде:
ЕСЛИ (Хо = х; Хво = 0; Хко = 0; Хго = хг; Хуо = Ху; Хоо = Хо); 1; 0),
где Хо, Хво, Хко, Хго, Хуо и Хоо - количество работающих на режиме п/пно главных двигателей, дизель-генераторов, автономных котлов, валогене-раторов, утилизационных котлов и водоопреснителей при их числе в составе СЭУ соответственно х, хг, ху и хо; 1 - логическая единица свидетельствует о сбалансированности состава установки, а 0 - логический нуль - о его недостаточной сбалансированности.
В докладе предполагается рассмотреть эффективность применения логико-семантической методики для оценки сбалансированности состава энергетических установок ряда транспортных судов.
126
Труды Крыловского государственного научного центра. Специальный выпуск 1, 2021
A.S. Bayov
Logical-semantic methodology for assessing the balance of the composition of ship power plants
Список использованной литературы
1. Овсянников М.К., Петухов В.А. Судовые автоматизированные энергетические установки. М.: Транспорт, 1989. 256 с.
2. Сидоров С.Б. Обоснование возможностей повышения эффективности энергетических комплексов судов внутреннего водного транспорта: автореф. дис. ... канд. техн. наук. - СПб.: 1999. 23 с.
3. Шишкин В.А. Развитие технической эксплуатации судовых энергетических установок на базе информационных технологий: автореф. дис. ... докт. техн. наук. - СПб.: 1996. 50 с.
4. Баёв А. С. Технологии искусственного интеллекта судовых энергетических установок: монография. Bassin: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2019. 187 с.
Поступила / Received: 15.11.21 Принята в печать / Accepted: 08.12.21 © Баёв А.С., 2021
