Автоматизированная система контроля и управления насосным комплексом с применением прецедентного подхода тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат наук Новоженин Максим Борисович

• Новоженин Максим Борисович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Новоженин Максим Борисович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 . АНАЛИЗ КАВИТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ И СПОСОБОВ ИХ УСТРАНЕНИЯ

1.1 Нестационарные гидродинамические процессы и их виды

1.2 Кавитационные режимы работы

1.3 Причины кавитации в центробежном насосе

1.3.1 Зависимость кавитации от давления и скорости

1.3.2 Влияние мгновенной пульсации давления, давления парообразования и внутреннего давления пузырька на величину кавитации

1.3.3 Влияние температуры жидкости

1.3.4 Влияние водородного показателя жидкости

1.3.5 Влияние турбулентности

1.3.6 Возможные причины кавитации

1.4 Методы устранения кавитации

1.4.1 Методы изменения физических параметров: повышение давления впуском струи воды, изменение температуры

1.4.2 Методы регулирования режимов работы: байпасирование, дросселирование, изменение частоты вращения

1.4.3 Методы обнаружения кавитации в центробежном насосе

1.4.4 Обзор автоматизированных систем контроля и управления насосным комплексом

1.4.5 Патентный обзор подходов к контролю и управлению режимами работы насосного комплекса

Вывод по главе

ГЛАВА 2 . РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НАСОСНОГО

КОМПЛЕКСА, КРИТЕРИЕВ И АЛГОРИТМОВ ЕЕ ОЦЕНКИ

2.1 Особенности построения математической модели

2.2 Анализ состояния вопроса

2.3 Постановка задачи исследования

2.4 Математическая модель насосного комплекса

2.5 Идентификация математической модели определения режима работы

2.6 Критерий оценки режима работы насосного комплекса

2.7 Алгоритм контроля режимов работы насосного комплекса с помощью математической модели и критерия оценки

2.8 Моделирование и анализ результатов

Выводы по главе

ГЛАВА 3 . РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ НАЛИЧИЯ УСЛОВИЙ ВОЗНИКНОВЕНИЯ КАВИТАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ НАСОСНЫХ КОМПЛЕКСАХ

3.1 Предлагаемый подход

3.2 Изменение величины давления, температуры и плотности перекачиваемой жидкости и частоты вращения центробежного насоса и сравнение результатов

3.3 Контроль и выбор режима с помощью управления насосным комплексом

3.4 Прикладное исследование причин возникновения кавитации в насосном комплексе

3.5 Сравнение характеристик центробежного насоса №-150-400 и №-125-200

3.6 Изменение режимов работы центробежного насоса частотным регулированием

3.7 Причины и следствия автоколебательного режима

3.8 Формирование условий ограничений для управления режимами работы насосного комплекса

Выводы по главе

93

ГЛАВА 4 . РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ НАСОСНОГО КОМПЛЕКСА

4.1 Формирование способа управления насосным комплексом на основе математической модели

4.2 Использование автоматизированной системы контроля и управления насосным комплексом совместно со SCADA - системой

4.3 Применение прецедентного подхода в автоматизированной системе контроля и управления насосным комплексом

4.4 Сбор данных перед запуском в работу автоматизированной системы контроля и управления насосным комплексом

4.5 Обучение нейронной сети по результатам экспериментов

4.6 Определение ролей и ограничений

4.7 Применение метода Хука - Дживса для поиска

4.8 Программное обеспечение автоматизированной системы контроля и управления

4.9 Организация передачи сигналов

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Приложение А. Листинг программы в приложении App Designer

Приложение Б. Реализация математической модели в Simulink

Приложение В. Результаты моделирования насосного комплекса в среде

Turbomachinery CFD

Приложение Г. Свидетельство о государственной регистрации программы

для ЭВМ

Приложение Д. Акты внедрения результатов диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизированная система контроля и управления насосным комплексом с применением прецедентного подхода»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Технологические процессы перекачивания жидкостей широко используются в различных отраслях промышленности - в коммунальном хозяйстве, водоснабжении и водоотведении, при транспортировке нефтепродуктов и т.д. Для этого обычно используются насосные комплексы, под которыми подразумеваются один или несколько насосов с прилегающими к ним трубопроводами. Наибольшее распространение получили насосные комплексы на основе центробежных насосов в силу их значительной производительности, высокого КПД и удобства в эксплуатации.

В процессе функционирования насосных комплексов может возникнуть кавитация. Она имеет место при локальном снижении давления в центробежном насосе или трубопроводе до давления насыщенных паров с последующим схлопыванием образующихся полостей, заполненных газом или паром. Эти явления приводят к эрозии рабочих органов центробежного насоса, шумам, вибрации и пульсациям давления в системе.

Кавитация представляет собой важную проблему в связи с трудностью контроля ее возникновения и последствий воздействия на насосные комплексы - уменьшение производительности (на 20-30% от номинального значения), снижение КПД, повышение износа и разрушение элементов, уменьшение срока службы оборудования. Кавитационный режим выражает различную меру кавитации в зависимости от присутствующих условий ее возникновения.

Традиционными способами устранения кавитации в настоящее время являются изменения в конструкции насосных комплексов, ручное и механизированное управление режимами их работы.

В то же время, проблема автоматизированного оперативного контроля и управления режимами работы в условиях возникновения кавитации в

насосных комплексах в реальном времени обусловлена отсутствием соответствующих эффективных автоматизированных методов и средств. Используемые на практике способы контроля и управления насосными комплексами в указанных условиях обладают существенными недостатками или решают проблему лишь частично.

В связи с этим, научные исследования, направленные на разработку эффективных методов и средств автоматизированного оперативного контроля и управления насосными комплексами при перекачивании жидкости в условиях возникновения кавитации, являются актуальными.

В силу значительной распространенности процессов водоснабжения и воотведения в промышленности и коммунальном хозяйстве в настоящей работе процессы автоматизированного контроля и управления насосным комплексом рассмотрены на примере перекачивания воды.

Степень разработанности темы. Исследованию режимов работы центробежных насосов погружного типа посвящены работы: О.Г. Гафурова, В.И. Игревского, П.Д. Ляпкова, И.Т. Мищенко, И.М. Муравьева, Н.Н. Репина и др., непогружного типа - А.М. Грабовского, Г.И. Григоращенко, Р.Н. Шищенко и зарубежных авторов - Н.Корр, 1.Мигакаш1, ХРппеШ и др.

Большой вклад в решение проблемы по определению влияния вязкости жидкости на характеристики центробежных насосов внесли Н.Д. Айзенштейн, И.И. Афиногенов, К.А. Ибатулов, А.Т. Иппен, Л.Г. Колпаков, П.Р. Ляпков, И.Т. Мищенко, К.Н. Солдатов, Д.Я. Суханов, Р.И. Шишенко и др. Основу расчета по влиянию подрезки рабочего колеса на характеристики центробежных насосов составили работы С.А. Абдурашитова, М. Бержерона, В.И. Еронена, Л.Г. Колпакова, В.В. Малюшенко, А.И. Степанова, С.А. Филипповича и др.

Методы гидродинамического моделирования насосного комплекса изложены в работах С.Г. Валюхова, В.О. Ломакина, А.И. Петрова, С.Ф. Тимушева. Подходы к математическому моделированию режимов работы

насосного комплекса изложены в работах Т. В. Кореньковой, В.С. Костышина, Д.Н. Попова и др.

Исследование кавитационной эрозии и влияния вязкости на характеристики центробежного насоса изложено в работах А.И. Петрова. Экспериментальные исследования кавитации рассмотрены в работах В.О. Ломакина. Вибрационные методы контроля рассмотрены в работах Р.Б.Фаттахова.

Вопросы энергоэффективности представлены в работах Р.Б. Фаттахова, В.А. Носкова. Исследование зависимости кавитации от модели рабочего колеса представлена в работах И.В. Иванова. Метод пульсации давления изложен в работах С.Ф. Тимушева. Исследование методов контроля и мониторинга насосного комплекса выполнены в работах С.Н. Бойченко.

Объект исследования - процесс управления режимами работы насосного комплекса при перекачивании жидкости (на примере воды) в условиях возникновения кавитации.

Предмет исследования - закономерности изменения характеристик насосного комплекса при перекачивании жидкости (на примере воды) в условиях возникновения кавитации.

Цель исследования - обеспечение заданной производительности насосного комплекса при перекачивании жидкости (на примере воды) в условиях возникновения кавитации с использованием моделей и методов автоматизированного контроля и управления на основе прецедентного подхода.

В дальнейшем в работе в качестве жидкости будет пониматься вода с возможными механическими примесями и включениями.

Основные задачи исследования:

1) разработать математическую модель процесса перекачивания жидкости для определения кавитационного режима работы насосного комплекса;

2) разработать критерий определения условий возникновения кавитации в насосном комплексе;

3) разработать метод контроля и классификации режимов работы насосного комплекса при перекачивании жидкости в условиях возникновения кавитации на основе прецедентного подхода;

4) разработать структуру автоматизированной системы контроля и управления насосным комплексом при перекачивании жидкости в условиях возникновения кавитации на основе прецедентного подхода и оценить ее эффективность.

Научная новизна исследования:

1) разработана математическая модель процесса перекачивания жидкости насосным комплексом, отличающаяся от известных тем, что используется физическое подобие процессов перекачивания жидкости в центробежном насосе и в поршневом насосе;

2) предложен критерий, определяющий эффективность работы насосного комплекса и наличие условий возникновения кавитации, отличающийся от известных тем, что оценка производится сравнением давлений, рассчитанного по разработанной математической модели процесса перекачивания жидкости и регистрируемого с объекта управления - насосного комплекса;

3) предложен метод контроля процесса перекачивания жидкости насосным комплексом, отличающийся от известных тем, что определение наличия условий возникновения кавитации в насосном комплексе основано на сравнении данных, регистрируемых в насосном комплексе, и данных, полученных при анализе математической и твердотельной моделей насосного комплекса;

4) разработан метод управления насосным комплексом на основе предложенных модели и метода, отличающийся от известных тем, что

выбранные стратегии изначально тестируются на математической модели процесса перекачивания жидкости и далее сохраняются в базе прецедентов;

5) предложен алгоритм автоматизированной системы контроля и управления насосным комплексом при перекачивании жидкости в условиях возникновения кавитации, отличающийся от известных тем, что используется прецедентный подход.

Практическая значимость работы:

1) программный комплекс, реализующий алгоритм автоматизированной системы контроля и управления насосным комплексом при перекачивании жидкости в условиях возникновения кавитации с использованием прецедентного подхода;

2) инженерная методика-инструкция работы оператора с автоматизированной системой контроля и управления насосным комплексом при перекачивании жидкости в условиях возникновения кавитации с использованием прецедентного подхода.

Положения, выносимые на защиту:

1) математическая модель процесса перекачивания жидкости насосным комплексом на основе подобия процесса перекачивания жидкости в центробежном насосе и процесса перекачивания жидкости в поршневом насосе для определения наличия кавитации (соответствуют п.4 паспорта специальности);

2) критерий определения наличия условий возникновения кавитации в насосном комплексе, основанный на разности между текущим давлением на всасе центробежного насоса и давлением насыщенных паров, определяющий производительность и отсутствие кавитации (соответствуют п.6 паспорта специальности);

3) метод контроля и управления автоматизированным насосным комплексом на основе предложенной математической модели процесса

перекачивания жидкости центробежным насосом и прецедентного подхода (соответствуют п. 16 паспорта специальности);

4) алгоритм автоматизированной системы контроля и управления насосным комплексом на основе математической модели процесса перекачивания жидкости и прецедентного подхода (соответствуют п.3 паспорта специальности).

Связь работы с научными программами. Отдельные результаты работы получены в рамках научно-исследовательской работы (НИР) №11.6893.2017/БЧ на выполнение государственных работ в сфере научной деятельности в рамках базовой части государственного задания Минобрнауки России.

Апробация работы. Основные результаты работы обсуждались и получили одобрение на научных конференциях: Всероссийская научно-практическая конференция АУТПП, г. Уфа, 2011 г., 2013 г.; VIII Всероссийская зимняя школа-семинар аспирантов и молодых учёных, г. Уфа, 2013 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Наукоёмкие технологии в машиностроении», г. Ишимбай, 2014 г.; IX Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения», г. Уфа, 2015 г.; IV Международная конференция Information Technologies for Intellegent Décision Making Support (ITIDS'2016), г. Уфа, 2016 г.; Республиканский форум Дни технологического предпринимательства в Республике Башкортостан 9-10 ноября 2017 г. (тема "Интеллектуальная автоматизированная система диагностики и управления режимами работы насосного комплекса"); Всероссийская научно-техническая конференция "Станкостроение и инновационное машиностроение. Проблемы и точки роста", г. Уфа, 2018 г., 2020 г.

Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы приняты к использованию ЗАО Уральское предприятие «Росводоканал» (г. Уфа), ОАО «Башкоммунэнерго» (г. Уфа) в виде моделей и методов

автоматизированного оперативного контроля и управления насосным комплексом в системах водоснабжения в условиях возникновения кавитации.

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 4 работы в рецензируемых журналах из списка ВАК, получено 1 свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов и выводов. Содержит 171 страницы машинописного текста, 69 рисунков, список использованных источников из 122 наименований, 5 приложений.

Основное содержание работы.

Во введении обоснована акуальность темы диссертационной работы, степень ее разработанности, объект и предмет исследования, цель и задачи, научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы, апробация результатов, объем и структура работы.

В первой главе рассмотрены причины возникновения нестационарных гидродинамических процессов в насосном комплексе и особое внимание было уделено кавитации.

Среди причин кавитации в центробежном насосе рассмотрены изменения давления и скорости, изменения мгновенной пульсации давления, физические свойства жидкости, температуры, водородный показатель.

Во второй главе представлен анализ математической модели режимов работы насосного комплекса с применением теории подобия режимов работы центробежного и поршневого насоса на стадии втягивания. Объект управления рассмотрен в виде «черного ящика», определены информативные параметры: входные, выходные и возмущающие воздействия.

Изменение динамических информативных выходных параметров, таких как давление, расход основано на изменение силы, действующей на перекачиваемую жидкость. Упростив геометрию центробежного колеса, и представив ее в виде поршня, к которому приложены данные силы, появляется возможность сформировать зависимости расхода и давления от силы воздействия.

Рассмотрены подходы к идентификации математической модели; критерий, производящий оценку разности между выходными динамическими параметрами, который определяет пригодность проверяемого прецедента.

Представлен алгоритм контроля режимов работы насосного комплекса с помощью предлагаемой математической модели и приведен пример его применения.

В третьей главе рассмотрены методы контроля режимов работы с помощью методы гидродинамического моделирования в САПР турбомашин ТигЬошаеЫпегу СББ и СБТигЬо.

Ввиду того, что визуальное наблюдение кавитации затруднительно в большинстве случаев эксплуатации, применение средств гидродинамического моделирования, таких как ТигЬошаеЫпегу СББ и СБТигЬо, упрощает определение режима работы.

По результатам моделирования режимов работы была определена роль информативных параметров, таких как давление на всасе, плотность, вязкость и температура перекачиваемой жидкости, частота вращения центробежного насоса. Изменение информативных параметров удобно представить в виде прецедентных диаграмм - набор данных, связывающий информативные параметры насосного комплекса, величину объема кавитации и управляющее воздействие.

Были проведены натурные эксперименты по определению влияния частоты вращения, задаваемой с помощью частотного регулятора, на величину расхода, давления на выходе и входе. Было определено влияние

границ регулирования частотного регулятора, которые формируются по значению мощности на центробежном насосе. Несоблюдение границы регулирования приводит к возникновению такого нестационарного гидродинамического процесса, как автоколебания, которые приводят к появлению кавитации.

В четвертой главе сформирован способ управления насосным комплексом с применением математической модели. С этой целью предлагается автоматизированная система контроля и управления с применением прецедентного подхода. Представлена схема алгоритма и его связь со структурой автоматизированной системы контроля и управления, структура базы данных, определение ролей и ограничений. Ввиду сложности определения зависимости объема кавитации от информативных параметров и для использования имеющихся данных с целью последующего расширения предлагается производить определение объема кавитации с помощью нейронной сети, которая обучается на экспериментальных данных.

Произвден обзор методов поиска, и в качестве решения был выбран метода Хука - Дживса.

Предложена практическая реализация автоматизированной системы контроля и управления в математическом пакете МайаЪ. Взаимосвязь программного обеспечения и технических средств автоматизации под руководством SCADA - системы обеспечивает удобное управление режимами с помощью математической модели.

ГЛАВА 1 . АНАЛИЗ КАВИТАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ И СПОСОБОВ ИХ УСТРАНЕНИЯ

1.1 Нестационарные гидродинамические процессы и их виды

Насосные комплексы (НК), под которыми понимается насос (насосы) и прилегающие к нему участки трубопровода, широко применяются в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. В настоящее время широкое распространение получили автоматизированные НК с частотно-регулируемыми центробежными насосами (ЦН) [67]. При этом НК часто функционируют в условиях нестационарных гидродинамических процессов, при которых появляются такие явления, как кавитация, гидравлический удар и автоколебания, что ведет к уменьшению КПД и срока службы оборудования. Нестационарные гидродинамические процессы при эксплуатации НК приводят к изменению режима его работы, нарушению сплошности потока жидкости и могут приводить к выкрашиванию металла и эрозионному износу элементов НК.

Наибольшую опасность для НК представляет кавитация. Кавитация ведет к выкрашиванию материала рабочего колеса и входного патрубка, к потере КПД установки и нарушениям в режиме функционирования НК. Контроль таких нестационарных гидродинамических процессов затруднителен, так как отсутствуют четкие информативные параметры, по которым можно однозначно составить математическое описание режима работы, процедуры классификации и определить наличие данных процессов.

Появление нестационарных гидродинамических процессов при работе НК часто зависит от его конструкционных особенностей, поэтому изменение режимов функционирования целесообразно рассматривать на практических случаях, характеризующихся обобщенными условиями работы для

определенного типа НК. Для удобства рассмотрим наиболее распространенные типы насосов - центробежные и НК, построенные на них.

1.2 Кавитационные режимы работы

Кавитационная характеристика (рисунок 1.1) является основным инструментом для определения наличия кавитации по значению напора. Данная характеристика имеет следующием участки: участок рабочего режима, участки первого кавитационного и второго кавитационного (участок кавитационных) режимов.

Рисунок 1.1 - Кавитационная характеристика ЦН

Кавитационный запас - превышение полного напора жидкости во всасывающем патрубке насоса над давлением насыщенных паров рн.п этой жидкости и определяется зависимостью

д^ _ Рвсас ^1_Рн.п

У 2д' у ' ( . )

где рвсас - абсолютное давление жидкости на входе в насос, Па; рн.п - давление насыщенных паров жидкости, Па; - средняя скорость жидкости на входе в насос, м/с. Также

2 2

Дйт,п = Ц^ + А^ (12)

где ц и А - коэффициенты, зависящие от конструкции подвода и рабочего колеса и характеризующие возрастание соответственно абсолютной и относительной скоростей потока при входе в рабочее колесо по сравнению с их средними значениями. Рекомендуемые значения ц = 1,0 — 1,2 и А = 0,2 — 0,3.

К сложностям определения ЛЯ относится определение фактических значений ц и А. В связи с этим в ряде случаев для количественной оценки развития кавитации в насосах используют другие параметры, из которых наиболее подходящим является коэффициент кавитации Тома а. За расчетную скорость принимается у = где Я - напор гидромашины. Хотя

фактически такой скорости в машине может и не быть, это предложение позволяет выразить снижение напора на входе в насос как часть полного напора Я

АЛ (л

а = 1Т (13)

Коэффициент кавитации а так же, как и кавитационный запас, может быть использован в качестве количественного критерия кавитации, поскольку разным стадиям ее развития в насосе соответствуют различные значения а. Коэффициент кавитации а неудобен при оценке ЦН, так как минимальный кавитационный запас ЛЯт,п не зависит от условий выхода потока из колеса.

Также для оценки кавитации предлагается коэффициент быстроходности С.С. Руднева [58], представленный в виде

с = (1.4)

^Щд) /4

где С = ^ 103 • - постоянная характеризующая конструкцию насоса.

Режим, при котором начинается падение напора и мощности, называют первым критическим режимом, которому соответствует первый критический

запас АЛ.^. Достижение второго кавитационного запаса АЛ.^ ведет к полному отрыву потока от лопасти. При наличии кавитации в пределах 0 — 1% режим классифицируется как рабочий и кавитация не регистрируется; при 1 — 3% - первый кавитационный режим; более 3% - второй кавитационный режим.

С практической точки зрения, кавитация приводит к значительному износу оборудования, поэтому эксплуатация НК позволительна в первом кавитационном режиме, но желательным является поддержание режима работы НК на границе первого кавитационного и рабочего режимов.

Переход в первый кавитационный режим определяется началом кавитации в насосе. На кавитационных кривых этот режим характеризуется началом понижения напора или КПД. Срыв режима работы определяет переход из первого кавитационного режима во второй. На кавитационных кривых этот режим характеризуется началом резкого падения контролируемого параметра.

Первый и второй режим характеризуют граничные условия и, следовательно, заранее исключаются из рассмотрения все лежащие между ними режимы работы с частично развившейся кавитацией, в то время как многие из них могут быть либо экономически оправданными, либо

неизбежными при определенных условиях эксплуатации. Однако разработка другой, более детальной, классификации кавитационных режимов работы насосов в настоящее время невозможна из-за отсутствия надежных, оперативных методов обнаружения и количественной оценки степени кавитации.

Имея кавитационную характеристику насоса Я = Я5) можно построить кривые ЛЯ =Я5), соответствующие первому и второму режимам, а также любому промежуточному режиму, характеризуемому некоторым допустимым значением падения напора АЯдоп вследствие кавитации (рисунок 1.2). Выделяют различные формы кавитационной характеристики [42].

Рисунок 1.2 - Определение действительных значений кавитационного запаса, соответствующих различным кавитационным режимам работы насоса

1.3 Причины кавитации в центробежном насосе

Обычно кавитационная зона располагается непосредственно на поверхности обтекаемого потоком элемента, поэтому кавитацию такого типа обычно называют поверхностной. Образование обширных кавитационных зон

возможно и на значительном удалении от обтекаемой поверхности. В отличие от поверхностной, такую кавитацию можно назвать отрывной. Причиной отрывной кавитации являются свободные вихри или вихревые шнуры и слои, срывающиеся с обтекаемых потоком профилей или образующиеся на поверхностях взаимодействия при турбулентном перемешивании потоков с различными скоростями.

Случаи поверхностной и отрывной кавитации характерны для установившегося течения жидкости. Однако, причинами возникновения кавитации могут являться и нестационарные явления в потоке при неустановившихся режимах работы (пуске, остановке, резких эксплуатационных или аварийных изменениях режима и т.п.).

1.3.1 Зависимость кавитации от давления и скорости

Возникновение кавитации обусловлено уменьшением давления жидкости рж до давления насыщенных паров рнп. :

Рж < Рн.п,- (1.5)

Вызываемая понижением местного давления кавитация зависит от гидродинамических характеристик потока, определяемых, в свою очередь, особенностями проточной части и режимом работы НК. Эта зависимость в общем виде определяется уравнением (1.8), из которого следует, что минимальное давление в зоне возможного возникновения кавитации

1

Рт^Ро+^Сртт-р-"^. (16)

2

Из выражения (1.6) видно, что при сохранении постоянными остальных параметров с увеличением общего давления р0 повышается минимальное давление рт,п и задерживается возникновение кавитации в системе [57].

Падение давления до рпар может происходить при неизменной скорости течения и начало кавитации будет вызвано понижением общего уровня давления с первоначального значения р0 до какого-то значения рнач, соответствующее моменту возникновения кавитации:

1

Рнач-^нач р 1^0 +Рпар. (1.7)

Эпюра распределения давления в ЦН представляет собой сложную фигуру [68]. При неизменном общем давлении в системе кавитация является следствием повышения скорости течения до ^нач, которая может быть определена следующим образом:

^нач = (1.8)

Л/ 2Р нач

Возникновение отдельных зон кавитации при неизменных параметрах р0 и невозмущенного потока, что происходит, например, при обтекании жидкостью профиля, объясняется, увеличением местной скорости течения, которая в начальный момент кавитации унач может быть определена из

^нач = ^о ■ 7^нач + 1 . (1.9)

1.3.2 Влияние мгновенной пульсации давления, давления парообразования и внутреннего давления пузырька на величину кавитации

Определение числа кавитации при решении практических задач затруднено также и тем, что осредненные значения минимально давления р1 не дают представления о полной картине течения, так как обтекание

поверхностей в условиях турбулентного потока сопровождается, как правило, значительными пульсациями давления. Действительное давление на обтекаемой потоком поверхности в пределах области возможного возникновения кавитации может быть выражено следующим соотношением:

Pi = Рср ± Лрмгн, (11°)

где рср и Дрмгн - соответственно осредненное по времени давление и его мгновенная пульсационная составляющая.

Число кавитации с учетом зависимости (1.10) может быть выражено так:

М = = ^р ± ^мгн. (1.11)

р^ Р^ р

Для использования уравнения (1.11) необходимо знать амплитуду пульсации давления Дрмгн, так как с целью обеспечения безопасной, с точки зрения кавитации, эксплуатации НК, значения Дрмгн должны быть известны до ее изготовления. В этом отношении большой интерес представляет работа проф. И.П. Розанова [102], в которой предлагается определить мгновенную составляющую пульсации давления следующим образом:

ДРмгн = УД1 + Уд2, (1.12)

где Д1 - амплитуда пульсации вакуума, вызванная турбулентными микропульсациями; Д2 - амплитуда пульсации вакуума, вызванная периодическим изменением общего уровня давления, например, вынужденными волнами.

Амплитуда Д2 может быть представлена в виде

г2

Д2 = V-, (U3)

где 51 - коэффициент пульсации вакуума или относительная амплитуда пульсации вакуума; V - скорость потока в области вакуума.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Новоженин Максим Борисович, 2020 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Arndt, R.T.A. Cavitation near surfaces of distributed roughness / R.T.A. Arndt, A.T. Ippen // «Rept. of MIT Hydrodynamic Lab.», 1967. - vol. XIV. -no. 104. - p.150.

2 Arndt, R.T.A., Ippen A.T. Rough surface effects on cavitation inception / R.T.A. Arndt, A.T. Ippen // «Trans. ASME», serie D, 1968. - vol. 90. - no. 2 - p. 249-261.

3 CFturbo. Manual, CFTurbo GmbH, 2020 (дата обращения: 25.03.2020) URL: https: //en. cfturbo. com/fileadmin/content/

4 Chudina, M. Use of noise and vibration spectra to detection cavitation in kinetic pumps / M. Chudina, J. Prezelj, J. Chernetich // Proceedings of the Eighth International Symposium on Cavitation, 2012. - pp. 456 - 461

5 Eisenberg, P.A. Mechanics of cavitation. Handbook of Fluid Dynamics / P.A. Eisenberg. - McGraw - Hill, New York, 1961. -315 p.

6 Fanelli, M. Some Present Trends in Hydraulic Machinery Research, Hydraulic Machinery and Cavitation / M. Fanelli. - Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 1996. -273 p.

7 ISO 3555, Centrifugal, mixed flow and axial pumps - Code for acceptance tests - Class B, 1977.

8 Knapp, R.T., Daily J.W., Hammitt F.G. Cavitation / R.T. Knapp, J.W. Daily, F.G. Hammitt - McGraw - Hill, New York, 1970 - 578 p.

9 Kotb, A. Cavitation detection in variable speed pump by analyzing the acoustic and vibration spectrums / A. Kotb, A.M. Abdulaziz // Engineering, 2015. - no.7. - pp.706-716.

10 Li, S. C. Cavitation of Hydraulic Machinery / S. C. Li. - Imperial College Press., 2000. - 425 p.

11 McNulty, P.J. Cavitation inception in pumps / P.J. McNulty, I.S. Pearsall // Journal of fluids engineering, 1982. - vol.104. - no.3 - pp. 99 - 104.

12 Meier, W. Pump - turbines and storage pumps / W. Meier, I. Muller, H. Grein, M. Jaquet // «Escher Wyss New», 1971. - vol.2. - pp. 3 - 22.

13 Rus, T. Investigation of the Relationship between Acoustic Emission, Vibration. Noise and Cavitation Structures on a Kaplan Turbine / T. Rus, M. Dular, M. Hocevar // An Journal of Fluids Engineering, 2007. - vol. 129. - pp. 1112-1122.

14 TCFD 17.10 - Manual., CFD support s.r.o., 2020 (дата обращения: 23.03.2020) URL: https://www.cfdsupport.com/download/TCFD-manual-v17.10.pdf

15 Yong, W. Experimental measurement on cavitation induced vibration and noise of centrifugal pumps / W. Yong, L. Houlin, Y. Shouqi // Proceedings of the Eighth International Symposium on Cavitation, 2012. - pp. 498 - 502.

16 Yongsheng, S. Application of parallel recombination simulated annealing algorithms in recognition of inception cavitation fault / S. Yongsheng, Zh. Yongxiang, M.Tingfeng // Journal of Wuhan University of Technology, 2008. - vol. 32. - pp. 1025-1028.

17 Yongyan, N. Detection of cavitation in centrifugal pump by vibration methods / N. Yongyan, Y. Shouqi, P. Zhongyong // Chinese journal of mechanical engineering, 2008. - vol. 21. - no. 5. - pp. 76 - 84.

18 Yuan, L. Wavelet entropy based condition test and identification of cavitation / L. Yuan, H. Yongyong, Ch. Darong // Journal of Mechanical Strength, 2009. - vol. 31. - pp. 19-23.

19 Zhongqi, P. Turbine Cavitation Testing Based on Wavelet Singularity Detection / P. Zhongqi, Zh. Wei, Sh. Keren // Journal of Vibration and Shock, 2005. - vol. 24. - pp. 71-74.

20 А. с. 628345 СССР, МПК F 04 D 29/66. Способ обнаружения кавитации в центробежном насосе /Л. Р. Варенбуд, А.Ф. Ефимочкин, В.П. Козелков. № 23167310/25-06 ; заявл.01.06.76; опубл. 15.10.78, бюл. № 38.

21 Акуличев, В.А. Некоторые статические характеристики кавитации / В.А. Акуличев, В.В. Ольшевский // Акустический журнал. - 1968. -№ 14(2). - С. 163 - 169.

22 Арбузов, И.А. Численное моделирование колебательных процессов в центробежном насосе / И.А. Арбузов, Р.В. Бульбович, Б.Е. Кириевский,

B.Я. Модорский, П.В. Писарев, А.А. Ташкинов, Д.В. Щенятский // Научно-технический вестник Поволжья. - 2012. - №3. - С. 44-49.

23 Афанасьев, Ю.О. Гидрогазомеханика. Учеб. пособие / Ю.О. Афанасьев, Н.В. Тиунова. - Кемерово: Кузбас. гос. техн. ун-т., 2009. - 133 с.

24 Барилович, В.А. Основы термогазодинамики двухфазных потоков и их численное решение: Учебное пособие / В.А. Барилович. - СПб.: Изд. Политехнического университета, 2009. - 425 с.

25 Баров, Ю.Н. Повышение энергоэффективности транспортировки продукции скважин с использованием объемных насосов / Ю.Н Баров,

C.Х. Мотыгуллин, А.А. Дорохин, С.Л. Волдавин, Р.Б. Фаттахов // Экспозиция Нефть Газ. 2014. - №2 (34). - С. 81-83.

26 Бегляров, Д. С. Научное обоснование методов расчетов переходных процессов в напорных системах водоподачи с насосными станциями: дисс. ... док. техн. наук: 05.23.16 / Д. С. Бегляров. - Москва, 2007. - 275 с.

27 Бейко, И.В. Методы и алгоритмы решения задач оптимизации / И.В. Бейко, Б.Н. Бублик, П.Н. Зинько. - К. : Вища школа. Головное изд-во, 1983. - 512 с.

28 Белкин, А.П. Диагностика теплотехнического оборудования: учебное пособие / А.П. Белкин, О.А. Степанов - СПб.: Издательство «Лань», 2016. - 240 с.: ил.

29 Бойченко, С.Н. Диагностирование кавитационного режима центробежного насосного агрегата в процессе эксплуатации / С.Н. Бойченко, Н.А. Жеганина, В.Н. Костюков // В сборнике: Наука, образование, бизнес. Материалы международной научно-практической

конференции ученых, преподавателей, аспирантов, студентов, специалистов промышленности и связи, посвященной Дню радио, 2015. - С. 101-105.

30 Бойченко, С.Н. Контроль и мониторинг технического состояния центробежного насосного агрегата по спектральным параметрам вибрации: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.11.13 / С.Н. Бойченко. -Омск, 2006. - 19 с.

31 Булыгин, Ю.А. Нейросетевое моделирование динамических процессов течения и взаимодействия с лопатками рабочего колеса центробежного насоса двухфазной среды / Ю.А Булыгин, С.Г. Валюхов, А.В. Кретинин, М.П. Феропонтов // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2007. - Т. 3. - №6. - С. 52-56.

32 Булыгин, Ю.А. Создание параметрической замкнутой оптимизационной математической модели рабочего колеса центробежного насоса на платформе Ansys Workbench / Ю.А. Булыгин, А.В. Иванов, Д.Н. Галдин // Вестник Воронежского государственного технического университета, 2017. - Т.13. - №1.- С. 29-32.

33 Валюхов, С.Г. Математическое моделирование гидродинамических процессов в проточной части центробежного насоса с использованием нейросетевых алгоритмов / С.Г. Валюхов, А.В. Кретинин // Насосы. Турбины. Системы, 2011. - №1 (1). - С. 53-60.

34 Валюхов, С.Г. Нейросетевое моделирование рабочего процесса колеса грунтового насоса / С.Г. Валюхов, М.П. Феропонтов // Конверсия в машиностроении, 2007. - №6. - С. 117-122.

35 Валюхов, С.Г. Оптимизационное проектирование проточной части магистрального нефтяного насоса с использованием turbo инструментов Ansys / С.Г. Валюхов, А.В. Кретинин, Д.Н. Галдин, С.С. Баранов // Насосы. Турбины. Системы, 2015. - №1 (14). - С. 56-69.

36 Валюхов, С.Г. Параметрическое моделирование лопаточного направляющего аппарата и двухзаходного спирального отвода центробежного насоса в Ansys Design Modeler / С.Г. Валюхов, Е.М. Оболонская // Химическая техника, 2015. - № 12. - С. 6.

37 Валюхов, С.Г. Создание параметрической замкнутой оптимизационной математической модели подвода магистрального нефтяного насоса на платформе Ansys Workbench / С.Г. Валюхов, Д.Н. Галдин, М.К. Карташов, А.А. Попова, И.И. Шкурлетова // Насосы. Турбины. Системы, 2016. - №2 (19). - С. 80-85.

38 Васильев, Д.А. Повышение энергосбережения при применении частотных преобразователей. В сборнике: Научно обоснованные технологии интенсификации сельскохозяйственного производства / Д.А. Васильев, Л.А. Пантелеева, В.А. Носков // Материалы Международной научно-практической конференции в 3-ех томах. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ФГБОУ ВО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия», 2017. - С. 238-241.

39 Васильев, Д.А. Регулируемый электропривод как средство энергосбережения в установках с центробежным насосом. В сборнике: Научное и кадровое обеспечение АПК для продовольственного импортозамещения / Д.А. Васильев, Л.А. Пантелеева, В.А. Носков // Материалы Всероссийской научно-практической конференции. Министерство сельского хозяйства Российской Федерации, ФГБОУ ВПО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия», 2016. - С. 171-174.

40 Васильев, С.Н. Интеллектуальное управление динамическими системами / С.Н. Васильев, А.К. Жерлов, Е.А. Федосев, Б.Е. Федунов // М.: Физико-математическая литература, 2000. - 352 с.

41 Волков, А.В. Развитие технологии 3D - прототипирования применительно к вопросам совершенствования гидродинамических характеристик насосов / А.В. Волков, Д.В. Даниленко, Д.В. Ермаков, В.О. Ломакин // Насосы. Турбины. Системы, 2017. - №3 (24). - С. 70-74.

42 Высокооборотные лопаточные насосы / Под ред. д-ра техн. наук Б.В. Овсянникова и д-ра техн. наук В.Ф. Чебаевского. - М., «Машиностроение», 1975, - 336 с.

43 Гайнутдинова, Д.Ф. Вычислительное моделирование области возникновения кавитации при вибрациях / Д.Ф. Гайнутдинова, В.Я. Модорский, А.В. Козлова // Научно-технический вестник Поволжья, 2014. - №6. - С. 127-129.

44 Гайнутдинова, Д.Ф. Исследование влияния вибрации и давления на возникновение кавитации / Д.Ф. Гайнутдинова, А.В. Козлова, В.Я. Модорский, Е.В. Мехоношина // Научно-технический вестник Поволжья, 2013. - №6. - С. 364-367.

45 Гайнутдинова, Д.Ф. Численное моделирование кавитационных эффектов при действии вибрации / Д.Ф. Гайнутдинова, А.В. Козлова, В.Я. Модорский, Мехоношина Е.В // Научно-технический вестник Поволжья, 2013. - №6. - С. 219-222.

46 Гаспаров, М. С. Гидродинамика и виброакустика комбинированных насосных агрегатов / М.С. Гаспаров, А.Н Крючков, Е.В. Шахматов, В.П. Шорин. - Самара: СГАУ, 2006. - 86 с.

47 Гвоздева, Т.В. Проектирование информационных систем: учеб. пособие / Т.В. Гвоздева, Б.А. Баллод. - Ростов н/Д: Феникс, 2009. - 508 с. : ил.

48 Гидравлика, гидромашины и гидроприводы : [учебник для вузов] / Т. М. Башта [и др.] .— 2-е изд., перераб .— М. : Машиностроение, 1982 .— 423 с. : ил. ; 22 см.

49 Гумеров, А.М. Математическое моделирование химико-технологических процессов: учеб. пособие/ А.М. Гумеров. - 2-е изд., перераб. - СПб [и др.]: Лань, 2014. - 176 с.: ил.

50 Джарратано, Дж. Экспертные системы: принципы разработки и программирование / Дж. Джарратано, Г. Райли. - 4-е изд., пер. с англ. -М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007. - 1152 с.

51 Доброходов, К.А. Особенности проведения испытаний динамических насосов на высоковязких жидкостях / К.А. Доброходов, А.И. Петров // Гидравлика, 2018. - №2 (6). - С. 38-47.

52 Дубровская, О.Г. Математическое моделирование кавитационных процессов при кондиционировании промышленных сточных вод / О.Г. Дубровская, В.А. Кулагин, Е.С. Сапожникова, Ли Фэнг-Чэнь, Ли Цянь, Чжэн Чжи-Ин // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии, 2015. - №3. - Т.8. - С 369-376.

53 Дьяконов, В.П. Simulink 5/6/7: Самоучитель / В.П. Дьяконов. - М.: ДМК-Пресс, 2008. - 784 с.: ил.

54 Жарковский, А. А. Математическое моделирование рабочих процессов в центробежных насосах низкой и средней быстроходности для решения задач автоматизированного проектирования: автореф. дис. ... док. техн. наук: 05.04.13/ А. А. Жарковский. - Санкт-Петербург, 2003.- 32 а

55 Зангвилл, У. Нелинейное программирование. Единый подход. / У. Зангвилл. - Пер. с англ., под ред. Е. Г. Гольштейна. - М., «Сов. радио», 1973. - 312 с.

56 Канаков, В.А. О совместных проявлениях сонолюминесценции и субгармоники в акустическом поле / В.А. Канаков, Д.А. Селивановский // Акустический журнал, 2010. - том 56. - № 4. - С. 447 - 451.

57 Карелин, В.Я. Влияние гидродинамических условий, физических свойств и состояния жидкости на начало и развитие кавитации /

В.Я. Карелин // «Сб. трудов кафедры ИВЭ МИСИ им. В.В. Куйбышева», М., Госэнергоиздат, 1962. - № 4. - с. 49-55.

58 Карелин, В.Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах / В.Я Карелин - М., «Машиностроение», 1975. - 335 с.

59 Клименко, Д.В. Сравнительный анализ пульсаций давления в вариантах трубчатого направляющего аппарата шнекоцентробежного насоса жидкостных ракетных двигателей / Д.В. Клименко, С.Ф. Тимушев,

B.В. Корчинский // Труды МАИ, 2015. - №82. - С. 15.

60 Козырев, С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации /

C.П. Козырев. - М., «Машиностроение», 1971. - 240 с.

61 Коннов, В.А. Вибрация как показатель технического состояния узлов насосов динамического и объемного действия / В.А. Коннов, Р.Б. Фаттахов, М.А. Абрамов, А.М. Шарафиев. - В сборнике: Сборник научных трудов ТатНИПИнефть. ТатНИПИнефть. Набережные Челны, 2017. - С.432-437.

62 Костюков, В.Н. Интеллектуальный мониторинг технического состояния механического оборудования на основе адаптивных измерений / В.Н. Костюков, А.В. Костюков, С.Н. Бойченко. - В книге: ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКОГО И НЕФТЕГАЗОВОГО ПРОИЗВОДСТВА. Материалы 6-й международной научно-технической конференции, 2016. - С. 115.

63 Костюков, В.Н. Использование показателя Херста для диагностики и мониторинга кавитационного режима работы центробежного насосного агрегата в реальном времени / В.Н. Костюков, С.Н. Бойченко // Динамика систем, механизмов и машин, 2014. - №4. - С. 132-135.

64 Костюков, В.Н. Комплексное применение методов вибродиагностики и частичных разрядов на различных этапах эксплуатации динамического оборудования / В.Н. Костюков, А.В. Костюков, С.Н. Бойченко,

A.В. Щелканов, Е.А. Бурда // В мире неразрушающего контроля, 2017. -Т.20. - №3. - С. 15-18.

65 Кулагин, В.А. Численное исследование суперкавитирующего насоса /

B.А. Кулагин // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии, 2015. - №5. - Т.8. - С 669-674.

66 Куменко, А.И. Разработка элементов системы мониторинга технического состояния турбоагрегатов ТЭС и АЭС / А.И. Куменко, В.Н. Костюков, Н.Ю. Кузьминых, С.Н. Бойченко, А.В. Тимин // Теплоэнергетика, 2017. - №8. - С. 14-23.

67 Лезнов, Б.С. Энергосбережение и регулируемый привод в насосных и воздуходувных установках / Б.С. Лезнов. - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 360 с.

68 Лепешкин, А. В. Гидравлика и гидропневмопривод. Гидравлические машины и гидропневмопривод: учебник / А.В. Лепешкин, А.А. Михайлин, А.А. Шейпак. — 6-е изд., перераб. и доп. — Москва: ИНФРА-М, 2017. — 446 с.

69 Ломакин, В. О. Разработка комплексного метода расчета проточных частей центробежных насосов с оптимизацией параметров: дис. ... док. техн.наук: 05.04.13 / В. О. Ломакин. - Москва, 2017. - 250 стр.

70 Ломакин, В.О. Исследование двухфазного течения в осецентробежном колесе методами гидродинамического моделирования / В.О. Ломакин, А.И. Петров, М.С. Кулешова. - Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. - №9. - С. 45-64.

71 Ломакин, В.О. Численное моделирование течения жидкости в насосной станции / В.О. Ломакин, М.С. Кулешова, С.М. Божьева // Гидротехническое строительство, 2015. - №8. - С. 13-16.

72 Лятхер, В.М. Турбулентность в гидросооружениях / В.М. Лятхер -Москва: Энергия, 1968. - 408 с. : ил.; 21 см.

73 Маргулис, М.А. О механизме свечения при акустической и лазерной кавитации / М.А. Маргулис, И.М. Маргулис // Акустический журнал, 2006. - том 52. - № 3. - С. 340 - 350.

74 Мозгалевский, А.В. Вопросы проектирования систем диагностирования / А.В. Мозгалевский, А.Н. Койда - Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985. - 112 с., ил. - (Б-ка по автоматике: Вып. 648).

75 Новоженин, М. Б. Метод диагностики насосного комплекса на основе моделирования режимов работы в условиях возникновения кавитации / А. Г. Лютов, М. Б. Новоженин, Д.З. Хуснутдинов. // Нефтегазовое дело, 2017. - Т. 15. - № 1. - С. 160-164.

76 Новоженин, М. Б. Моделирование и диагностика нестационарных режимов автоматизированных насосных комплексов / А.Г. Лютов, М.Б. Новоженин // Вестник УГАТУ. 2018. Т.22. № 1. С. 113-120.

77 Новоженин, М. Б. Экспериментальное исследование режимов работы автоматизированного насосного комплекса при нестационарных процессах / М. Б. Новоженин, А. Г. Лютов, М. Ю. Озеров // Вестник ЮУрГУ, 2018. - Т. 18. - № 1. - С. 110-116.

78 Новоженин, М.Б. Автоматизированная система диагностики и управления режимами работы насосного комплекса при нестационарных процессах / А.Г. Лютов, М.Б. Новоженин // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. - 2018. - Т. 22, № 3. - С. 114-123.

79 Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Под ред. чл. - корр. АН СССР П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. и доп. - Л.: Химия, 1987. - 576 с., ил.

80 Пат. 20100143157 A1 США. Method and system for detecting cavitation of pump and frequency converter / T. Ahonen, J. Ahola Опубл. 10.06.2010.

81 Пат. 6206646 B1 США. Method and sensor for the detection of cavitaions and an apparatus containing a sensor of this kind / P. Bucher Опубл. 27.03.2001.

82 Пат. 6206646 B1 США. Method and system for detecting cavitation of pump and frequency converter / P. Bucher Опубл. 27.03.2001.

83 Пат. 6431823 B1 США. Centrifugal pump with variable capacity and pressure / Y. Slepoy Опубл. 13.08.2002.

84 Пат. 6564627 B1 США. Determining centrifugal pump suction conditions using non-traditional method / P. Sabini, A. Lorenc Опубл. 20.05.2003.

85 Пат. 6655922 B1 США. System and method for detecting and diagnosing pump cavitation / O. Flek Опубл. 2.12.2003.

86 Пат. 6709240 B1 США. Method and apparatus of detecting low flow/cavitation in a centrifugal pump / O. Flek Опубл. 23.03.2004.

87 Пат. 7112037 B1 США. Centrifugal pump performance degradation detection / P. Sabini, A. Lorenc Опубл. 26.09.2006.

88 Пат. 7558699 B2 США. Control system for centrifugal pumps / T. L. Beck, R.G. Anderson, S. J. Olson Опубл. 7.07.2009.

89 Пат. 9255578 B2 США. Systems and methods to monitor pump cavitation / J. H. Sharpe, Jr., G.Hawkins, R.Skeirik Опубл. 9.02.2016.

90 Пат. DE 19858946 A1 Германия. Verfahren zur Feststellung von Kavitation an einer mehrstufigen Kreiselpumpe / E. Klaus, K.Uwe Опубл. 15.06.2000.

91 Пат. FR 2880543 A1 Франция. Demande de brevet d'invention / F.J. Marie Опубл. 7.01.2005.

92 Патент 2372529 РФ, МПК F 04 D 29/22. Антикавитационное рабочее колесо / В. Д. Анохин, А. С. Дубовик; заявл. 07.03.2008; опубл. 10.11.2009.

93 Патент 2492362 РФ, МПК F 04 D 29/22. Рабочее колесо для центробежного насоса (варианты) / С.Р. Вейт, Д.Е. Сиделко; заявл. 14.11.2011; опубл. 10.09.2013.

94 Перник, А.Д. Проблемы кавитации / А.Д. Перник. - Л., «Судостроение», 1966. - 439 с.

95 Петров, А.И. Исследование работы лопастного насоса в зоне отрицательных подач методами гидродинамического моделирования / А.И. Петров, Н.Ю. Исаев // Научное обозрение, 2017. - №13. - С. 74-78.

96 Петров, А.И. Исследование сравнительной стойкости к кавитационной эрозии образцов материалов и покрытий проточной части гидромашин / А.И. Петров, М.М. Скобелев, А.Г. Ханычев // Вестник Московского государственного технического университета и. Н.Э. Баумана. Серия: Машиностроение, 2015. - №2 (101). - С. 128-137.

97 Петров, А.И. Расчет процесса пуска центробежного насоса методами гидродинамического моделирования / А.И. Петров, Т.З. Валиев // Гидравлика, 2017. - №3. - С. 63-75.

98 Полуэктов, Д.А. Численное моделирование кавитационных явлений в центробежном насосе / Д.А. Полуэктов, В.О. Ломакин, Е.В. Краева // Вестник машиностроения, 2016. - №2. - С. 3-5.

99 Поморцев, М.Ю. Исследование влияние рН рабочей среды на энергетические и кавитационные свойства центробежных насосов: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.04.13 / М.Ю. Поморцев. - Москва, 2005 - 20 с.

100 Попов, Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. Учеб. для машиностроительных вузов / Д.Н. Попов - М., «Машиностроение», 1976. - 424 с.

101 Рамбо, Дж. ЦЫС 2.0. Объектно-ориентированное моделирование и разработка / Дж. Рамбо, М. Блаха - СПб.: Питер, 2007. - 544 с.: ил.

102 Розанов, Н.П. Вопросы проектирования водопропускных сооружений, работающих в условиях вакуума и при больших скоростях потока / Н.П. Розанов. - М., Госэнергоиздат, 1959. - 118 с.

103 Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы: Пер. с польск. И.Д. Рудинского / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский - М.: Горячая линия - Телеком, 2006. -452 с.: ил.

104 Савин, Л.А. Обоснование возможностей повышения энергетических характеристик центробежных насосов / Л.А. Савин, С.В. Григорьев, Р.М. Шахбанов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2015. - №7-2. - С. 122-127.

105 Свидетельство №» 2019664367 Российская Федерация. Программа контроля и управления насосным комплексом: свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ / А.Г. Лютов, М.Б. Новоженин, И.Б. Новоженин; заявители и правообладатели А.Г. Лютов, М.Б. Новоженин, И.Б. Новоженин - № 2019663414; заявл. 28.10.2019; зарегистр. 06.11.2019.

106 Система «АСКиР» [Электронный ресурс] - Режим доступа:

http://www.lvdcom.щ/mdex.php?optюn=com content& (дата обращения

23.03.2020).

107 Тарасик, В.П. Математическое моделирование технических систем: Учебник для вузов / В.П. Тарасик. - Мн.: ДизайПРО, 2004. -640 с.: ил.

108 Тимушев, С.Ф. Расчет пульсаций давления в отводе шнекоцентробежного насоса акустико-вихревым методом / С.Ф. Тимушев, Д.В. Клименко // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнева, 2015. -Т.16. - №4. - С. 907-917.

109 Тимушев, С.Ф. Численное моделирование нестационарных гидродинамических процессов в центробежных насосах и вентиляторах с целью снижения их виброактивности и шума: автореф. дис. ... док. техн. наук: 05.07.05 / С.Ф. Тимушев. - Москва, 1995. - 30 с.

110 Тимушев, С.Ф. Численное моделирование пульсаций давления в вентиляторах и насосах с целью оптимизации проточной части и снижения шума / С.Ф. Тимушев, К.А. Соколов. // В сборнике: Защита населения от повышенного шумового воздействия. Сборник докладов II Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. под редакцией Иванова Н.И, 2014. - С. 278-282.

111 Топалова, О.В. Химия окружающей среды: учебное пособие / О.В. Топалова, Л.А. Пимнева. - СПб.: Издательство «Лань», 2013. -160 с.: ил.

112 Фрейз, А.С. Исследование влияния вязкости жидкости на характеристику малорасходного центробежного насоса / А.С. Фрейз, А.И. Петров // Естественные и технические науки, 2018. - №1 (115). -С. 119-122.

113 Химмельблау, Д. Прикладное нелинейное программирование / Д. Химмельблау ; Пер. с англ. И. Н. Быховской и Б. Т. Вавилова ; Под ред. М. Л. Быховского. - Москва : Мир, 1975. - 534 с.

114 Чабурко, П.С. Численное моделирование течения жидкости в струйном насосе / П.С. Чабурко, В.О. Ломакин // Грузовик, 2014. - №3. -С. 55.

115 Чудина, М. Шум как индикатор кавитации в центробежном насосе / М. Чудина // Акустический журнал, 2003. - т. 49. - №4. - С 551 - 564.

116 Шарипов, Г.Л. Люминесценция нескольких пузырьков в акустическом поле сферического резонатора в водных растворах соединений натрия и тербия / Г.Л. Шарипов, Б.М. Гареев, А.М. Абдрахманов // Акустический журнал, 2013. - т. 59. - №5. - С. 578 - 585.

117 Шахбанов, Р.М. Анализ гидродинамических процессов в центробежных насосах с использованием CFD систем / Р.М. Шахбанов, С.В. Майоров, Л.А. Савин // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии, 2014. - №5 (307). - С. 58-64.

118 Шахбанов, Р.М. Моделирование гидромеханических процессов в центробежных насосах / Р.М. Шахбанов, Л.А. Савин // Вестник Брянского государственного технического университет, 2016. - .№1 (49). - С. 100-105.

119 Шахбанов, Р.М. Повышение энергетических показателей центробежных насосов на основе решения задачи параметрической оптимизации / Р.М. Шахбанов, Л.А. Савин, С.В. Григорьев // Мир транспорта и технологических машин, 2015. - №3 (50). - С. 62-67.

120 Шигапова, Д. Ю. Численное моделирование течения флюида в ступени центробежного насоса: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 01.02.05 / Д. Ю. Шигапова. - Москва, 2009. - 21 с.

121 Ширман, А.Р. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования / А.Р. Ширман, А.Б. Соловьев -Москва, 1996. - 276 с.

122 Эксплуатация насосно-силового оборудования на объектах трубопроводного транспорта: учебное пособие/ под общей ред. Ю.Д. Зеленкова. - Тюмень:ТюмГНТУ, 2010 - 456 с.

Приложение А. Листинг программы в приложении App

Designer

classdef NL_1 < matlab.apps.AppBase

% Properties that correspond to app components properties (Access = public) UIFigure nEditFieldLabel nEditField StartButton DeltahEditFieldLabel DeltahEditField

ExitButton UIAxes Qn_OULabel Qn_MMLabel

Label

Label_2

Qv_OULabel

Label_3

Qv_MMLabel

Label_4

Pn_OULabel

Label_5

Pn_MMLabel

Label_6

UIAxes4

Pv_OULabel

Label_7

Pv_MMLabel

Label_8

UIAxes5

Dh_OULabel

Label_9

Dh_MMLabel

Label_10

StartANNButton

UITable

ControlDropDownLabel ControlDropDown Label_16 ValueLabel

ofprecedentEditFieldLabel

ofprecedentEditField

NewnEditFieldLabel

NewnEditField

NewalfaEditFieldLabel

NewalfaEditField

PrecedentStart

LearnANN

Mode

ServicelogTextAreaLabel Servicelog

matlab.ui.Figure matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.NumericEditField matlab.ui.control.Button matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.NumericEditField matlab.ui.control.Button matlab.ui.control.UIAxes matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.UIAxes matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.UIAxes matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Button matlab.ui.control.Table

matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.DropDown matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.NumericEditField matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.NumericEditField matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.NumericEditField matlab.ui.control.Button matlab.ui.control.Button matlab.ui.control.Button matlab.ui.control.Label matlab.ui.control.TextArea

alfaEditFieldLabel matlab.ui.control.Label

alfaEditField matlab.ui.control.NumericEditField

end

properties (Access = private)

result© = 0; % Кавитационный запас модельный number = 11; % Крайняя запись в базе прецедентов

% текстовый лог log;

% время моделирования simulation_time = 10;

% счетчик изменения режимов meter = 0;

% крайние значения результатов моделирования

last_Qn = 0;

last_Qv = 0;

last_Pn = 0;

last_Pv = 0;

last_Dh = 0;

end

methods (Access = private)

% Code that executes after component creation function startupFcn(app) % вывод текущего времени

text_log = "%s Запустите приложение, нажав кнопку Start"; ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); app.log = sprintf(text_log, ti);

app.Servicelog.Value = app.log;

end

% Button pushed function: StartButton function StartButtonPushed(app, event) text_log = "%s Загрузка...";

ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); logl = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, logl); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

if(app.ControlDropDown.Value == 'n') assignin('base','N',app.nEditField.Value);

simout = sim('MathMod_N','StopTime',num2str(app.simulation_time));

elseif(app.ControlDropDown.Value == 'alfa')

assignin('base','alfa',app.alfaEditField.Value);

simout = sim('MathMod_alfa','StopTime',num2str(app.simulation_time)); end

% Qv и Qn

plot(app.UIAxes,simout.Qv.Time, simout. Qv.Data,...

simout.Qv_MM.Time, simout.Qv_MM.Data, simout.Qn.Time, simout.Qn.Data,...

simout.Qn_MM.Time, simout.Qn_MM.Data); % Определение количества элементов pointMod = length(simout.Qv.Data); pointRea = length(simout.Qv_MM.Data); % вывод значений

app.Label.Text = num2str(simout.Qn.Data(pointMod));

app.Label_2.Text = num2str(simout.Qn_MM.Data(pointRea));

app.Label_3.Text = num2str(simout.Qv.Data(pointMod));

app.Label_4.Text = num2str(simout.Qv_MM.Data(pointRea));

% записать переменную как глобальную

app.last_Qv = simout.Qv_MM.Data(pointMod);

app.last_Qn = simout.Qn_MM.Data(pointMod);

% массштабирование графика

zoom(app.UIAxes,'on')

% дополнительные оси

yyaxis(app.UIAxes,'left')

xdata = simout.Qn.Time;

ydata = simout.Qn.Data;

app.UIAxes.Color = [1 1 0.8]; % цвет графика

plot(app.UIAxes,xdata,ydata);

yyaxis(app.UIAxes,'right')

y2data = simout.Qv.Data;

app.UIAxes.YLabel.String='Qv';

app.UIAxes.YColor = [1 0 0]; % цвет шрифта

plot(app.UIAxes,xdata,y2data);

% Pn и Pv

plot(app.UIAxes4, simout.Pv.Time, simout.Pv.Data, simout.Pv_MM.Time, simout.Pv_MM.Data,...

simout.Pn.Time, simout.Pn.Data, simout.Pn_MM.Time, simout.Pn_MM.Data);

% Определение количества элементов

app.Label_5.Text = num2str(simout.Pn.Data(pointMod));

app.Label_6.Text = num2str(simout.Pn_MM.Data(pointRea));

app.Label_7.Text = num2str(simout.Pv.Data(pointMod));

app.Label_8.Text = num2str(simout.Pv_MM.Data(pointRea));

% записать переменную как глобальную

app.last_Pv = simout.Pv_MM.Data(pointMod);

app.last_Pn = simout.Pn_MM.Data(pointMod);

% массштабирование графика

zoom(app.UIAxes4,'on')

% дополнительные оси

yyaxis(app.UIAxes4,'left')

xdata = simout.Pn.Time;

ydata = simout.Pn.Data;

app.UIAxes4.Color = [1 1 0.8]; % цвет графика

plot(app.UIAxes4,xdata,ydata);

yyaxis(app.UIAxes4,'right')

y2data = simout.Pv.Data;

app.UIAxes4.YLabel.String='Pn';

app.UIAxes4.YColor = [1 0 0]; % цвет шрифта

plot(app.UIAxes4,xdata,y2data);

% Delta H

plot(app.UIAxes5, simout.Dh.Time, simout.Dh.Data, simout.Dh_MM.Time, simout.Dh_MM.Data);

% Определение количества элементов

app.Label_9.Text = num2str(simout.Dh.Data(pointMod)); app.Label_10.Text = num2str(simout.Dh_MM.Data(pointRea)); % записать переменную как глобальную app.last_Dh = simout.Dh_MM.Data(pointMod); % запись кавитационного запаса для последующего сравнения app.result0 = simout.Pv.Data(pointMod);

% расчет выполнен и программа свободна text_log = "%s Расчет завершен";

ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM');

log1 = sprintf(text_log, ti);

log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1);

app.Servicelog.Value = [log2]; % вывод прецедентов Prec1 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A1:G1'); Prec2 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A2:G2'); Prec3 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A3:G3'); Prec4 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A4:G4'); Prec5 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A5:G5'); Prec6 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A6:G6'); Prec7 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A7:G7'); Prec8 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A8:G8'); Prec9 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A9:G9'); Prec10 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A10:G10'); precedent = [Prec1; Prec2; Prec3; Prec4; Prec5; Prec6;...

Prec7; Prec8; Prec9; Prec10]; app.UITable.Data = precedent;

columnA = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A:A'); app.UITable.RowName = {columnA};

end

% Button pushed function: ExitButton function ExitButtonPushed(app, event) close(app.UIFigure);

end

% Button pushed function: StartANNButton function StartANNButtonPushed(app, event)

text_log = "%s Выполняется расчет кавитационного запаса с помощью нейронной сети";

ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

alfa_sigm = 3; % значение альфа для сигмоиды ro = 1100;

% моделирование работы ММ

if (app.last_Pv == 0) && (app.ControlDropDown.Value =='n') assignin('base','N',app.nEditField.Value);

simout = sim('MathMod_N','StopTime',num2str(app.simulation_time)); end

if (app.last_Pv == 0) && (app.ControlDropDown.Value =='alfa') assignin('base','alfa',app.alfaEditField.Value); simout =

sim('MathMod_alfa','StopTime',num2str(app.simulation_time)); end

% справедливо для 5 входных значений % матрица весов первого слоя

num = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','ANN','A1:E5'); % матрица входных значений

X = [app.last_Qv; app.last_Qn; app.last_Pv; app.last_Pn; ro];

% умножим матрицы и добавим веса C = num * X;

bias = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','ANN','F1:F5'); C1 = C + bias;

% вычисление функции активации y11 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C1(1))); y12 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C1(2))); y13 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C1(3))); y14 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C1(4))); y15 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C1(5))); % работа в скрытом слое % количество нейронов - 7

num1 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','ANN','A6:E12'); Y1 = [y11; y12; y13; y14; y15]; C2 = num1 * Y1;

bias1 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','ANN','F6:F12'); C3 = C2 + bias1;

y21 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(1))); y22 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(2))); y23 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(3))); y24 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(4))); y25 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(5))); y26 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(6))); y27 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(7))); % выходной слой

num2 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','ANN','A13:G13'); Y2 = [y21; y22; y23; y24; y25; y26; y27]; C4 = num2 * Y2;

bias2 = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','ANN','H13'); C5 = C4 + bias2;

y31 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C5(1))); % окончание расчета нейронной сети

text_log = "%s Расчет кавитационного запаса с помощью нейронной

сети выполнен";

ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

end

% Value changed function: ofprecedentEditField function ofprecedentEditFieldValueChanged(app, event)

value = app.ofprecedentEditField.Value;

[num,~,~] = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','precedent','F:F');

[num1,~,~] = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','precedent','G:G');

if value > 0

app.NewnEditField.Value = num(value); app.NewalfaEditField.Value = num1(value);

% был выбран прецедент для проверки в ручном режиме text_log = "%s Выбран прецедент для проверки"; ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

end

end

% Button pushed function: PrecedentStart function PrecedentStartPushed(app, event)

% был выбран прецедент для проверки в ручном режиме text_log = "%s Проверка прецедента на математической модели"; ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

N_old = app.nEditField.Value;

N_new = app.NewnEditField.Value;

alfa_old = app.alfaEditField.Value;

alfa_new = app.NewalfaEditField.Value;

if (N_new ~= N_old) && (app.ControlDropDown.Value == 'n') assignin('base','N',app.NewnEditField.Value); simout =

sim('MathMod_N','StopTime',num2str(app.simulation_time));

text_log = "%s Проверка прецедента по частоте вращения"; ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

end

if (alfa_new ~= alfa_old) && (app.ControlDropDown.Value == 'alfa') assignin('base','alfa',app.NewalfaEditField.Value); simout =

sim('MathMod_alfa','StopTime',num2str(app.simulation_time));

text_log = "%s Проверка прецедента по углу задвижки"; ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

end

% Qv и Qn

plot(app.UIAxes, simout.Qv.Time, simout.Qv.Data,...

simout.Qv_MM.Time, simout.Qv_MM.Data, simout.Qn.Time, simout.Qn.Data,...

simout.Qn_MM.Time, simout.Qn_MM.Data); % Определение количества элементов pointMod = length(simout.Qv.Data); pointRea = length(simout.Qv_MM.Data); % вывод значений

app.Label.Text = num2str(simout.Qn.Data(pointMod));

app.Label_2.Text = num2str(simout.Qn_MM.Data(pointRea));

app.Label_3.Text = num2str(simout.Qv.Data(pointMod));

app.Label_4.Text = num2str(simout.Qv_MM.Data(pointRea));

% записать переменную как глобальную

app.last_Qv = simout.Qv_MM.Data(pointMod);

app.last_Qn = simout.Qn_MM.Data(pointMod);

% массштабирование графика

zoom(app.UIAxes,'on')

% дополнительные оси

yyaxis(app.UIAxes,'left')

xdata = simout.Qn.Time;

ydata = simout.Qn.Data;

app.UIAxes.Color = [1 1 0.8]; % цвет графика

plot(app.UIAxes,xdata,ydata);

yyaxis(app.UIAxes,'right')

y2data = simout.Qv.Data;

app.UIAxes.YLabel.String='Qv';

app.UIAxes.YColor = [1 0 0]; % цвет шрифта

plot(app.UIAxes,xdata,y2data);

% Pn и Pv

plot(app.UIAxes4, simout.Pv.Time, simout.Pv.Data, simout.Pv_MM.Time, simout.Pv_MM.Data,...

simout.Pn.Time, simout.Pn.Data, simout.Pn_MM.Time, simout.Pn_MM.Data);

% Определение количества элементов

app.Label_5.Text = num2str(simout.Pn.Data(pointMod)); app.Label_6.Text = num2str(simout.Pn_MM.Data(pointRea)); app.Label_7.Text = num2str(simout.Pv.Data(pointMod)); app.Label_8.Text = num2str(simout.Pv_MM.Data(pointRea)); % записать переменную как глобальную app.last_Pv = simout.Pv_MM.Data(pointMod); app.last_Pn = simout.Pn_MM.Data(pointMod); % массштабирование графика zoom(app.UIAxes4,'on')

% дополнительные оси yyaxis(app.UIAxes4,'left') xdata = simout.Pn.Time; ydata = simout.Pn.Data;

app.UIAxes4.Color = [1 1 0.8]; % цвет графика

plot(app.UIAxes4,xdata,ydata);

yyaxis(app.UIAxes4,'right')

y2data = simout.Pv.Data;

app.UIAxes4.YLabel.String='Pn';

app.UIAxes4.YColor = [1 0 0]; % цвет шрифта

plot(app.UIAxes4,xdata,y2data);

% Delta H

plot(app.UIAxes5, simout.Dh.Time, simout.Dh.Data, simout.Dh_MM.Time, simout.Dh_MM.Data);

% Определение количества элементов

app.Label_9.Text = num2str(simout.Dh.Data(pointMod)); app.Label_10.Text = num2str(simout.Dh_MM.Data(pointRea)); % записать переменную как глобальную app.last_Dh = simout.Dh_MM.Data(pointMod);

% запись прецедентов precedentBase = app.UITable.Data;

newPrecedent = [app.number; app.last_Qn; app.last_Qv; app.last_Dh; app.last_ Pv; app.NewnEditField.Value; app.NewalfaEditField.Value]; app.UITable.Data = [precedentBase; newPrecedent]; columnA = xlsread('D:/Matlab_work/main.xlsx','precedent','A:A'); app.UITable.RowName = {columnA};

end

% Button pushed function: LearnANN function LearnANNButtonPushed(app, event)

text_log = "%s Начало обучения нейронной сети"; ti = datestr(now, 'mmmm dd, yyyy HH:MM:SS.FFF AM'); log1 = sprintf(text_log, ti); log2 = sprintf('%s\n%s',app.log, log1); app.Servicelog.Value = [log2]; app.log = log2;

% тестовая выборка first_layerW = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','A1:E5');

first_bias = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','F1:F5'); X = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','G1:G5'); private_layerW = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','A6:E12'); private_bias =

xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','F6:F12');

output_layerW = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','A13:G13');

output_bias = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','H13'); e = xlsread('D:/Matlab_work/main.xls','teach_ANN','I13');

% расчет

alfa_sigm = 3; % значение альфа для сигмоиды % умножим матрицы и добавим веса privateWX = first_layerW * X;

privateX = privateWX + first_bias; % со смещением

% вычисление функции активации

y11 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*privateX(1))) ;

y12 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*privateX(2)));

y13 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*privateX(3)));

y14 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*privateX(4)));

y15 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*privateX(5)));

% работа в скрытом слое

% количество нейронов - 7

Y1 = [y11; y12; y13; y14; y15];

C2 = private_layerW * Y1;

C3 = C2 + private_bias;

y21 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(1)));

y22 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(2)));

y23 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(3)));

y24 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(4)));

y25 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(5)));

y26 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(e)));

y27 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C3(7)));

% выходной слой

Y2 = [y21; y22; y23; y24; y25; y26; y27];

C4 = output_layerW * Y2;

C5 = C4 + output_bias;

y31 = 1/(1+exp(-2*alfa_sigm*C5(1)));

d = e - y31; epsilon = 0.5;

% алгоритм обратного распространения ошибки epoch = 1;

while (d > epsilon) && (epoch < 100) output_layerD = d * output_layerW; private_layerD = output_layerD * private_layerW; a = 0.1; % скорость обучения % w_new = w_old + d*F(S)*X*a % входной слой

d_Fs = [private_layerD(1)*y11;private_layerD(2)*y12;... private_layerD(3)*y13;private_layerD(4)*y14;... private_layerD(5)*y15];

% X;

d_Fs_X = d_Fs*X';

newW = first_layerW + d_Fs_X;

% промежуточный слой

d_Fs_1 = [output_layerD(1)*y21;output_layerD(2)*y22;... output_layerD(3)*y23;output_layerD(4)*y24;... output_layerD(5)*y25;output_layerD(6)*y26;... output_layerD(7)*y27];

% Y1

d_Fs_1_X = d_Fs_1*Y1';

newW_1 = private_layerW + d_Fs_1_X;

% выходной слой