|
DOI: 10.14489/td.2026.11.pp.041-050
Орлов А. А., Будадин О. Н., Крылова Е. В., Щербаков В. М., Федотов М. Ю., Авдеев А. Д., Козельская С. О.
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ПОДСИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ И АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕЗЕРВИРОВАНИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
(c. 41-50)
Аннотация. Обеспечение бесперебойного электропитания автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора газотурбинной установки ГТД-110М является критическим условием безопасной и надежной эксплуатации энергоблока, поскольку потеря интерфейса управления в аварийной ситуации равносильна полной потере контроля над технологическим процессом. Основным элементом системы гарантированного питания выступают аккумуляторные батареи (АКБ) источника бесперебойного питания (ИБП), отказ которых вследствие деградационных процессов (сульфатация, коррозия, потеря емкости) создает скрытую угрозу внезапного обесточивания АРМ. Решается задача повышения надежности резервного электроснабжения путем разработки подсистемы мониторинга состояния аккумуляторных батарей с функцией автоматического резервирования и предиктивной диагностики. Предложена архитектура системы на базе программируемого логического контроллера, обеспечивающая непрерывный контроль напряжения, температуры и тока заряда-разряда двух независимых групп АКБ, а также периодическую оценку их остаточной емкости методом контролируемого нагрузочного тестирования.
Ключевые слова: ГТД-110М, автоматизированное рабочее место оператора, источник бесперебойного питания, аккумуляторная батарея, мониторинг технического состояния, предиктивная диагностика, резервирование, программируемый логический контроллер, Trace Mode 7.
Orlov A. A., Budadin O. N., Shcherbakov V. M., Fedotov M. Yu., Krylova E. V., Avdeev A. D., Kozelskaya S. O.
INTELLIGENT SUBSYSTEM FOR DIAGNOSING THE CONDITION AND AUTOMATIC BACKUP OF BATTERIES
(pp. 41-50)
Abstract. Ensuring uninterrupted power supply to the automated workstation (AWS) of the operator of the GTD‑110M gas turbine unit is a critical condition for the safe and reliable operation of the power unit, since the loss of the control interface in an emergency situation is equivalent to a complete loss of control over the technological process. The main element of the guaranteed power supply system is the rechargeable batteries (RAB) of the uninterruptible power supply (UPS), the failure of which due to degradation processes (sulfation, corrosion, loss of capacity) creates a hidden threat of sudden de‑powering of the AWS. This paper addresses the problem of improving the reliability of backup power supply by developing a battery condition monitoring subsystem with automatic redundancy and predictive diagnostics functions. A system architecture based on a programmable logic controller is proposed, which ensures continuous monitoring of the voltage, temperature, and charge/discharge current of two independent groups of batteries, as well as periodic assessment of their residual capacity using controlled load testing.
Keywords: GTD-110M, automated operator workstation, uninterruptible power sup-ply, battery, technical condition monitoring, predictive diagnostics, redundancy, program-mable logic controller, Trace Mode 7.
А. А. Орлов (ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»; Российская инженерная академия, Москва; АО «Научно-учебно-производственно-экологическое предприятие «Карат», с. Старое Шаткино, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
О. Н. Будадин (АО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения», Хотьково, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. М. Щербаков (ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
М. Ю. Федотов (Российская инженерная академия, Москва, Россия. ФГБОУ ВО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева – КАИ», Казань, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Е. В. Крылова (ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»; Российская инженерная академия, Москва; АО «Научно-учебно-производственно-экологическое предприятие «Карат», с. Старое Шаткино, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. Д. Авдеев (ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
С. О. Козельская (АО «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения», Хотьково, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. A. Orlov (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "National Research University "MEI", Moscow, Russia, Russian Academy of Engineering, Moscow, Russia, Joint-stock company "Scientific, Educational, Industrial and Environmental Enterprise "Karat", Staroe Shatkino village, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
O. N. Budadin (JSC Central Research Institute of Special Machine Building, Khotkovo, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. M. Shcherbakov (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "National Research University "MEI", Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
M. Yu. Fedotov (Russian Academy of Engineering, Moscow, Russia, Kazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev – KAI, Kazan, Russia)E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
E. V. Krylova (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "National Research University "MEI", Moscow, Russia, Joint-stock company "Scientific, Educational, Industrial and Environmental Enterprise "Karat", Staroe Shatkino village, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. D. Avdeev (Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "National Research University "MEI", Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. O. Kozelskaya (JSC Central Research Institute of Special Machine Building, Khotkovo, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Орлов А. А., Крылова Е. В., Щербаков В. М., Авдеев А. Д. Интеллектуальная система мониторинга и диагностики элементов газотурбинной установки (ИСМДЭГТУ) // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2025. Т. 27, № 2. С. 211 – 221. DOI: 10.30724/1998-9903-2025-27-2-211-221
2. Щербаков В. М., Крылова Е. В., Сириченко А. А. Интеллектуализация автоматического параметрического диагностирования мощного энергетического оборудования // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XXXI Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, Москва, 13 – 15 марта 2025 г. М.: ЦПУ «Радуга», 2025. 988 с.
3. Карпов В. Н., Колосовский В. В. Диагностирование свинцово-кислотных аккумуляторов по ЭДС и температуре электролита // Вестник Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. 2007. № 6. С. 36–37.
4. Гонтовой Е. А., Лобов Д. Г., Чупин Д. П. Тепловой контроль свинцово-кислотных аккумуляторных батарей // Вестник Омского государственного технического университета. 2021. № 1. С. 4 – 8.
5. Дорожко С. В., Кудрявцев А. В., Нестеренко Д. Д. Анализ методов диагностирования свинцово-кислотных аккумуляторных батарей // Сб. науч. тр. Ставропольского государственного аграрного университета. 2020. С. 26 – 29.
6. Тищенко О. О. Анализ методов контроля состояния свинцово-кислотных АКБ и АД на АТС с электроприводом // Вестник Донского государственного технического университета. 2022. № 21-7(191). С. 58 – 61.
7. Орлов А. А., Крылова Е. В., Щербаков В. М. и др. Интеллектуальная система автоматического управления технологическими режимами работы энергоемкого агрегата // Электротехническая сталь 2024: сб. матер. науч.-техн. конф., Москва, 30–31 мая 2024 г. М.: НИТУ «МИСИС», 2024. С. 13–14.
8. Постников А. А. Оценка погрешностей при расчете фактической емкости свинцово-кислотных батарей // Вестник Рязанского высшего воздушно-десантного командного училища. 2019. № 58. С. 61 – 63.
9. Гонтовой Е. А., Лобов Д. Г. Исследование зависимости внутреннего сопротивления свинцово-кислот¬ной аккумуляторной батареи от величины остаточного заряда // Вестник Омского государственного технического университета. 2022. Т. 10, № 1. С. 60 – 64.
10. Sieciński S., Kostka P. S., Tkacz E. J. Heart Rate Variability Analysis on Electrocardiograms, Seismocardiograms and Gyrocardiograms on Healthy Volunteers // Sensors. 2020. Vol. 20, No. 16. P. 4522. DOI: 10.3390/s20164522
11. Орлов А. А., Крылова Е. В., Сириченко А. В. и др. Применение отечественного микроконтроллера МИК-32 при автоматизации диагностического оборудования в теплоэнергетике // Проблемы современной теплоэнергетики: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф., Липецк, 6 дек. 2024 г. Казань: Бук, 2024. С. 192 – 199.
12. Щербаков В. М., Пыткина Е. А. Интеллектуализация автоматизированного параметрического диагностирования элементов газотурбинных двигателей (ГТД) большой мощности // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докл. XXX Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов, Москва, 29 фев. – 2 марта 2024 г. М.: ЦПУ «Радуга», 2024. С. 1040.
1. Orlov, A. A., Krylova, E. V., Shcherbakov, V. M., & Avdeev, A. D. (2025). Intelligent monitoring and diagnostics system for gas turbine elements (ISMEGTU). Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Problemy energetiki, 27(2), 211–221. [in Russian language]. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2025-27-2-211-221
2. Shcherbakov, V. M., Krylova, E. V., & Sirichenko, A. A. (2025). Intellectualization of automatic parametric diagnostics of powerful energy equipment. In Radioelectronics, Electrical Engineering and Energy: Abstracts of the XXXI International Scientific and Technical Conference of Students and Postgraduates (p. 988). TsPU "Raduga". [in Russian language].
3. Karpov, V. N., & Kolosovsky, V. V. (2007). Diagnostics of lead-acid batteries by EMF and electrolyte temperature. Vestnik Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta, (6), 36–37. [in Russian language].
4. Gontovoy, E. A., Lobov, D. G., & Chupin, D. P. (2021). Thermal control of lead-acid batteries. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, (1), 4–8. [in Russian language].
5. Dorozhko, S. V., Kudryavtsev, A. V., & Nesterenko, D. D. (2020). Analysis of methods for diagnostics of lead-acid batteries. In Sbornik nauchnykh trudov Stavropolskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta (pp. 26–29). [in Russian language].
6. Tishchenko, O. O. (2022). Analysis of methods for monitoring the condition of lead-acid batteries and electric drives on electric vehicles. Vestnik Donskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, (21–7), 58–61. [in Russian language].
7. Orlov, A. A., Krylova, E. V., Shcherbakov, V. M., et al. (2024). Intelligent system for automatic control of technological modes of an energy-intensive unit. In Elektrotekhnicheskaya stal 2024: Sbornik materialov nauchno-tekhnicheskoy konferentsii (pp. 13–14). NITU "MISIS". [in Russian language].
8. Postnikov, A. A. (2019). Estimation of errors in calculating the actual capacity of lead-acid batteries. Vestnik Ryazanskogo vysshego vozdushno-desantnogo komandnogo uchilishcha, (58), 61–63. [in Russian language].
9. Gontovoy, E. A., & Lobov, D. G. (2022). Study of the dependence of the internal resistance of a lead-acid battery on the residual charge. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 10(1), 60–64. [in Russian language].
10. Sieciński, S., Kostka, P. S., & Tkacz, E. J. (2020). Heart rate variability analysis on electrocardiograms, seismocardiograms and gyrocardiograms on healthy volunteers. Sensors, 20(16), Article 4522. https://doi.org/10.3390/s20164522
11. Orlov, A. A., Krylova, E. V., Sirichenko, A. V., et al. (2024). Application of the domestic microcontroller MIK-32 in the automation of diagnostic equipment in thermal power engineering. In Problemy sovremennoy teploenergetiki: Sbornik trudov Mezhdunarodnoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii (pp. 192–199). Buk. [in Russian language].
12. Shcherbakov, V. M., & Pytkina, E. A. (2024). Intellectualization of automated parametric diagnostics of high-power gas turbine engine elements. In Radioelectronics, Electrical Engineering and Energy: Abstracts of the XXX International Scientific and Technical Conference of Students and Postgraduates (p. 1040). TsPU "Raduga". [in Russian language].
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»