автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Создание экспертно-математической системы поддержки принятия решений на основе метода анализа иерархий для разработки установок электросинтеза озона

На правах рукописи

КРОТОВ ЮРИЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ

СОЗДАНИЕ ЭКСПЕРТ1ГО-МАТЕМАТ11ЧБСКОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПА ОСНОВЕ МЕТОДА АНАЛИЗА ИЕРАРХИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОСИНТЕЗА ОЗОНА

С пециалькость

05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (промышленность) по техническим наукам

05.09.03 — Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Киров 2006

Работа выполнена на кафедре электротехники и электроники Вятского государственного университета

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Пантелеев В. И.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Серебряков А. С.

доктор технических наук, профессор Хорошавин В. С.

Ведущая организация: ОАО Электромашиностроительный завод

«Лепсе», г. Киров,

Зашита состоится 21 декабря 2006 г. в 14°° часов на заседании диссертационного совета К212.042.01 при Вятском государственном университете по адресу: 610000, г. Киров, ул. Московская, д. 36, ауд. 1-310.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан « ^ » ноябре_2006 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

В. Г. Ланских

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В последние годы значительно возрос интерес к применению озона в различных областях. Установки электросинтеза озона (УЭО) малой и средней производительности находят широкое применение в медицине, ветеринарии, водоподготовке и для решения экологических задач. Специфика областей применения озона и постоянное совершенствование озоновых технологий предполагает разнообразие и динамичность изменений технических требований к оборудованию, что требует от разработчиков создания большого числа разновидностей УЭО за минимально короткие сроки. Специфичность УЭО малой и средней производительности не позволяет в явном виде использовать результаты разработок созданного ранее озонаторного оборудования. При этом в интересах разработчика минимизировать затраты на выполнение новых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР),

Анализ номенклатуры и технических характеристик промышленно выпускаемых отечественных УЭО показывает их неполное соответствие требованиям заказчиков. Например, применение озона в медицине эффективно не только при профилактике и лечении многих распространённых заболеваний, но и при оказании экстренной помощи в условиях чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, в условиях боевых действий (обработка ран и ожогов), что требует применения специальных портативных УЭО с автономным электропитанием. Особенностями производимых в России медицинских УЭО являются относительно большие габаритные размеры, масса, электропитание только от сети -220 В, что делает невозможным их использование в полевых условиях.

Таким образом, складывается проблемная ситуация в обеспечении потребностей в озоне и озонаторном оборудовании с требуемыми характеристиками.

Причиной указанной ситуации является недостаточная изученность процессов в системе УЭО. Электросинтез озона осуществляется в барьерном газовом разряде и определяется сложным сочетанием электрических, физических и химических процессов (как детерминированных, так и стохастических), при этом полное формальное описание системы по всем входам и выходам на сегодняшний день отсутствует. Вследствие этого разработчику УЭО сложно однозначно определить зависимость конечного результата от принимаемых на этапе проектирования технических решений. По этой причине разработка высокоэффективных УЭО представляет собой длительный итерационный процесс, включающий в себя стадии создания и исследования макетных и опытных образцов.

Актуальным является проведение системных исследований УЭО, направленных на повышение уровня системности и алгоритмичности проектирования.

В рамках решения задачи системного анализа актуальным также является повышение эффективности существующих и разработка новых конструкций электрогазоразрядных реакторов (ЭГРР); исследование электрических процессов в рассматриваемой нелинейной электротехнической системе; обеспечение рационального преобразования электроэнергии в энергию барьерного газового разряда; повышение надежности полупроводниковых преобразователей частоты (ПЧ) при работе на электрогазоразрядную нагрузку с емкостной составляющей сопротивления; снижения материалоемкости озонаторного оборудования и его стоимости. Работы по развитию теории электросинтеза озона, исследованию системных

связей в системах электросинтеза озона, разработке новых конструкций ЭГРР, высокочастотных источников питания (ИП) ведутся в МГУ, МЭИ и других научных центрах страны. Большой вклад в развитие теоретических основ электросинтеза озона и разработку озонаторного оборудования внесли такие российские и зарубежные учёные, как Е. Брине, И. П. Верещагин, В. А. Вобликова, В. И. Гнба-лов, Л. В. Дмитриев, Ю. М. Емельянов, Е. Н. Еремин, Н. И. Кобозев, Т. П. Костюкова, В. В. Лунин, Т. Менли, В. И. Пантелеев, С. Д. Разумовский, J1. Э. Рогин-ская, В. Г. Самойлович, А. С. Серебряков, Ю. В. Филиппов, С. В. Шапиро и другие.

Актуальность работ в области создания УЭО медицинского назначения подтверждается действующим приоритетным национальным проектом «Современное здравоохранение», Постановлениями Правительства РФ, приказами и распоряжениями Министерства здравоохранения РФ, письмом Российской ассоциации озонотерапевтов, письмом департамента здравоохранения Кировской области, договорами ВятГУ с учреждениями РФ и Кировской области на выполнение НИР и ОКР по разработке озонаторного оборудования.

Цель работы — разработка установок электросинтеза озона различного назначения путём создания и применения экспертно-математической системы принятия решений на этапе проектирования.

Для достижения цели работы решались следующие задачи:

1. Исследование системы электросинтеза озона с целью определения проблем и целей, выполнение декомпозиции и структурирования системы, генерирование альтернате, выбор критериев и уч&г ограничений.

2. Поиск эффективных решений проблемы разработки УЭО, направленных на повышение алгоритмичности проектирования, сокращения времени и затрат на разработку.

3. Оценка результатов вносимых в процесс проектирования УЭО изменений, исследование эффективности функционирования УЭО, формулировка практических рекомендаций по реализации результатов системных исследований.

4. Реализация результатов системного анализа и полученных практических рекомендаций при разработке и внедрении опытных и промышленных образцов УЭО различного назначения.

Методы исследования. В исследованиях применялись методы системного анализа, метод анализа иерархий, методы теории нелинейных электрических цепей, электрической теории озонаторов, интегрального и дифференциального исчисления, теории автоматического управления, математической статистики, численные методы решения систем дифференциальных уравнений, физическое и математическое моделирование, моделирование на ЭВМ с применением программ MathCAD 2000 PRO, System View 1.9 и др. Экспериментальные данные получены с применением методов прямых и косвенных измерений.

11а защиту выносятся следующие результаты:

1. Система поддержки принятия решений (СППР) на основе экспертных оценок и математических методов их обработки в сочетании с объективными расчетными данными о функционировании системы ИП-ЭГРР, позволяющая увеличить степень формализации разработки УЭО.

2. Метод выбора оптимальных альтернатив, основанный на использовании

разработанной СППР, позволяющий повысить эффективность трубчатых ЭГРР в 1,5-2 раза относительно классической трубчатой конструкции.

3. Решение задачи согласования полупроводникового ПЧ с ЭГРР и рационального преобразования электроэнергии в энергию барьерного разряда с использованием резонансных явлений различных видов в системе ИП-ЭГРР.

4. Способ организации работы ПЧ на частоте собственных колебаний в цепи ЭГРР (синхронизация) и способ управления системой с использованием широт-но-импульсной модуляции напряжения ПЧ и отрицательной обратной связи по среднему значению тока ЭГРР с компенсацией частотной зависимости мощности, обеспечивающие устойчивую работу резонансных ИП ЭГРР с максимальными энергетическими показателями, а также стабилизацию и регулирование активной мощности разряда в системах с резонансными синхронизируемыми ИП.

Научная новизна

1. Разработана экспертноматематическая СППР по выбору типа барьерного ЭГРР и конструктивных параметров трубчатых ЭГРР, базирующаяся на использовании метода анализа иерархий и расч&ге основных характеристик ЭГРР.

2. Выполнена многокритериальная оптимизация параметров трубчатых ЭГРР, положительные результаты которой подтверждены экспериментально.

3. Разработаны математические описания процессов и модели системы ИП-ЭГРР, с помощью которых исследованы: резонанс магнитосвязанных контуров, резонанс высших гармонических составляющих, параметрический резонанс в нелинейных цепях, содержащих ЭГРР — элемент со скачкообразно изменяющимся параметром (Ёмкостью) и газовым барьерным разрядом.

4. Установлено, что работа ПЧ в синхронном режиме обеспечивает эффективное согласование ПЧ и ЭГРР в большей части диапазона регулирования, а стабилизации мощности разряда ЭГРР в системах с резонансными ИП можно достичь при широтио-импульсном регулировании напряжения ПЧ с введением обратной связи по среднему значению тока ЭГРР с компенсацией частотной зависимости мощности.

ррактическая ценность работы заключается в разработке:

1. Инженерной методики проектирования УЭО различного назначения.

2. Программного обеспечения для обработки экспертных оценок в соответствии с методом анализа иерархий, расчёта критериев и поиска оптимальных параметров ЭГРР.

3. Программ моделирования системы ИП-ЭГРР с резонансными ИП, позволяющих определить условия оптимального согласования н параметры элементов.

4. Рекомендаций по схемотехническим решениям резонансных ИП ЭГРР, позволяющих осуществить устойчивую работу ИП, рациональное и эффективное преобразование электроэнергии в энергию барьерного разряда, достижение требуемых технических характеристик УЭО.

Внедрение результатов. С использованием результатов исследований при участии автора разработан ряд УЭО медицинского назначения с улучшенными технико-экономическими показателями для использования в условиях стационара и в полевых условиях, а также установки малой и средней производительности различного назначения:

1. Разработаны опытные образцы портативных медицинских УЭО, отве-

чающих современным медико-техническим требованиям, в том числе портативный генератор озона с автономным питанием для Центра медицины катастроф Республики Татарстан.

2. Отдельные результаты работы использованы при организации промышленного производства сертифицированных медицинских УЭО на ОАО «Лепсе» (г. Киров}.

3. Разработаны УЭО для использования в научных исследованиях и учебном процессе Вятского государственного университета, Кировской государственной медицинской академии, Вятской государственной сельхозакадемии.

4. Результаты работы использованы при выполнении договоров ВятГУ с учреждениями и предприятиями РФ и Кировской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 13-й Международном Конгрессе по Озону, в Киото, Япония, 1997 г.; региональной конференции ЕвропеЙско-Азиатской группы Международной Озоновой Ассоциации, в рамках «ЭКВАТЕК-98», в Москве, 1998 г.; 14-м Международном Конгрессе по Озону, в г. Дерборн, Мичиган, США, 1999 г.; Российских научно-технических конференциях «Медико-технические технологии на страже здоровья» («Медтех - 1999, 2000, 2001, 2002, 2003») в г. Геленджик (в 1999, 2000 гг.) и г. Анталья, Турция (в 2001 - 2003 гг.); Ш и IV Всероссийских научно-практических конференциях «Озон и методы эфферентной терапии в медицине» в г. Н. Новгород, 1999 и 2000 г.; ежегодной региональной научно-технической конференции ВятГУ «Наука — Производство — Технология — Экология» в г. Киров в 1998 — 2006 гг, I научно-практической конференции «Озон в биологии и медицине» в с. Большое Боддино Нижегородской области в 2006 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 34 печатные работы.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 5 приложений. Общий объём работы составляет 259 страниц, в том числе 240 страниц основного текста, включая 119 рисунков, 18 таблиц. Библиографический список содержит 118 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во пведепиц обоснована актуальность работы. Сформулирована цель работы, определен круг исследовательских задач, их научная новизна и практическая значимость, положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены свойства озона и области применения озоновых технологий, определены перспективы озонаторостроения, выявлен основной круг проблем, возникающих при разработке УЭО. Выполнен детальный анализ проблематики создания УЭО медицинского назначения:

1. Определена эффективность и целесообразность широкого внедрения озо-нотералии для профилактики и лечения распространенных заболеваний и для оказания экстренной медицинской помощи.

2. Рассмотрены общие требования к УЭО и современные медико-технические требования (МТТ) к медицинским УЭО, в том числе и портативным.

3. Выполнен анализ технических характеристик медицинских УЭО, про-

мышленно выпускаемых на данный момент в нашей стране и за рубежом.

4. Сделан вывод о неполном соответствии отечественных медицинских УЭО современным МТТ, и о возможности их использования только в стационарных условиях, что является фактором, сдерживающим широкое внедрение методов озонотерапии для оказания экстренной помощи.

На основании анализа патентной и научно-технической информации определено, что наиболее эффективным способом получения озона на сегодняшний день является электросинтез в барьерном разряде (БР). Образование озона в БР определяется сложным сочетанием множества внешних и внутренних факторов системы ИП-ЭГРР (рис. 1), при этом математическое описание процессов является неполным. Структурирование позволило определить, что наиболее сложной частью системы яаляется подсистема ЭГРР, для которой оператор Б известен лишь частично, что и является основной причиной сложности проектирования УЭО с требуемыми выходными параметрами.

Состав ■ снпяна» г

Рис. 1. Модель структуры УЭО

Вторая глава посвящена системному анализу (СА) процесса проектирования УЭО с целью повышения эффективности разработки, функционирования и управления УЭО, на примере портативных установок медицинского назначения.

Основной целью СА является создание методики разработки портативных УЭО, позволяющей за минимальные сроки с минимальными затратами создавать УЭО, наилучшим образом и в полном объёме соответствующие современным МТТ. Цель достигнута за счёт структурирования системы и декомпозиции задачи посредством составления и анализа дерева целей и дерева функций системы, генерирования и выбора альтернатив.

Анализ структур целей и функций позволил выделить три группы задач выбора при разработке подсистем и УЭО в целом:

1. Решение принимается на основании технических требований к УЭО (учёт ограничений внешней среды системы).

2. Для принятия решения необходима дополнительная объективная информация (расчеты или моделирование).

3. Наряду с объективной информацией необходим уч&г опыта, знаний и интуиции экспертов.

Для решения разноплановых задач выбора была создана комплексная СППР,

повышающая уровень системности и алгоритм ичности процедуры проектирования, в которой использованы методы экспертных оценок, математические методы их обработки и методы получения объективной информации о функционировании системы.

К третьей группе задач, отличающихся низким уровнем формализации, относится задача выбора типа и конструктивных параметров ЭГРР. Первоначальный поиск альтернатив в патентной и научно-технической литературе дал большое количество разнообразных по конструкции и трудно сравнимых ЭГРР. Для исключения выбора посредством длительного анализа и перебора альтернатив было осуществлено предварительное отсеивание альтернатив за счёт разделения ЭГРР на типы и выбор типа по качественным критериям.

В качестве метода поддержки принятия решения использован метод анализа иерархий (МАИ), Иерархическая структура выбора типа барьерного ЭГРР (рис. 2) содержит уровень действующих лиц (акторов) — экспертов, уровень критериев выбора и уровень альтернатив.

Рис. 2. Иерархическая структура принятия решения Рис. 3. Итоговый рейтинг

по выбору типа ЭГРР типов ЭГРР

Включение экспертов в иерархию позволяет повысить достоверность принимаемого решения за счёт ранжирования экспертов с учётом их квалификации и опыта. Каждый эксперт методом попарных сравнений с использованием качественной шкалы с девятью уровнями градации оценивает критерии выбора ЭГРР и альтернативы по каждому из критериев. Мнения экспертов получены путем анкетирования. При обработке данных определяется уровень согласованности (расчёт индекса согласованности ИС и отношения согласованности ОС). Итоговый рейтинг альтернатив (рис. 3) позволяет сделать вывод о целесообразности использования в портативных УЭО барьерных ЭГРР на основе трубчатой конструкции.

Рис. 4. Иерархическая структура выбора конструктивных параметров ЭГРР

Для выбранного типа ЭГРР часть параметров (объём зоны разряда, длина трубчатого ЭГРР, величина разрядного промежутка, толщина и материал диэлектрического барьера) выбирается разработчиком однозначно на основании техни-

ческнх требований и объективной информации. Количество сравниваемых альтернатив увеличивается за счет варьирования оставшихся параметров и их комбинирования. При выборе альтернатив используется МАИ (рис. 4).

Конструктивные варианты альтернатив отличаются числом и расположением диэлектрических барьеров относительно зоны разряда. Возможны 3 варианта конструкции: А - с двумя диэлектрическими барьерами, между которыми происходит разряд, Б - с одним внутренним относительно зоны разряда барьером, В - с одним внешним барьером (рис. 5).

I_^-литров

ЦИ - дизлвпричеамй барьер 1 1 - разрядный тфоивнут«

Рис. 5. Варианты конструкций исследуемых трубчатых ЭГРР

Основной характеристикой трубчатых ЭГРР, определяющей производительность, является объем зоны разряда (ЗР). Одни и тот же объём ЗР может быть обеспечен в одноэлементной конструкции с большим диаметром элемента, и в многоэлементной с элементами меньшего диаметра (рис. 6).

• зона разряда трубчатого ЭГРР • корпус ЭГРР (низковольтный алактрод)

У/У/А - неиспользуемое внутренне« пространство высоковольтного электрода

Рис. 6. Переход от одноэлементной конструкции трубчатого ЭГРР к м но поэлементной с сохранением эквивалентного объёма зоны разряда

Следовательно, число альтернатив увеличивается за счёт возможности создания многоэлементных ЭГРР с элементами меньшего диаметра. Для выбора ЭГРР с оптимальными для портативной УЭО параметрами сравнение альтернатив производится по ряду критериев, определяющих эффективность ЭГРР, являющихся функциями от числа и расположения барьеров, диаметра Ц, числа элементов я. В качестве критериев выбраны:

1. Общий объём корпуса многоэлементного ЭГРР V*, определяющий габаритные размеры ЭГРР (рис. 7а).

2. Площадь поверхности охлаждения зоны разряда ¡> — величина, влияющая на температуру в зоне разряда, соотношение констант образования и разложения озона, и выход озона (рис. 76).

3. Ёмкость токоограничнвающих барьеров С (рис. 8а). Увеличение Ёмкости позволяет повысить плотность тока в зоне разряда при неизменных значениях высокого напряжения на ЭГРР и частоты.

4. Максимальная напряжённость электрического поля в ЗР на предпробойной стадии Ет (рис. 86). При увеличении Ет" зажигание разряда происходит при меньшем напряжении, улучшается равномерность распределения разряда по ЗР.

5. Показатель распределения приложенного к ЭГРР напряжения между барьером и разрядным промежутком (/,„*(рис. 9), определяющий величину пробивного напряжения.

у* 1-9

0Т„ ¡1

•Д. Н

Ш

в*, 1 от." в*. 1 •

10 11 » 3] 30

н

О. **м

10 30 33 ао 40 43

а о, »и б

Рис. 7. Изменение при переходе к многоэлементным конструкциям А, Б и В: а) габаритных размеров ЭГРР; б) суммарной площади поверхности охлаждения ЗР

с\

М.

1.Г

я

ш

0 9*3

ю.им а

О, им ^

Рис. 8, Изменение при переходе к многоэлементной конструкции А, Б и В: а) ёмкости токоограничиаающик барьеров ЭГРР; б) максимальной напряжённости эл. поля в ЗР

1 —

т —

Г,

10 »»ж

а — чЬ

» ь 1 ш *

т— 4Г| Щ—

ь — л — л

з —

(ЛФГНЛД

0 3 10 13 30 23 » 13

в Я О. мн О

9-

* л»

6-

Л- .4 — Лй

1 —

0 I * * п £ » 1$ « * »

Рис. 9. Изменение показателя распределения напряжений между барьером и разрядным промежутком для конструкций А, Б и В

Значения критериев V', £*, С* и Ет' приведены к соответствующему значению для одноэлементного ЭГРР с диаметром элемента 50 мм и представлены на графиках в относительных единицах.

Составные приоритеты третьего уровня иерархической структуры выбора параметров являются весовыми коэффициентами критериев ЭГРР (рис. 10).

Окончательный рейтинг конструктивных альтернатив в соответствии с предложенной автором иерархией учитывает экспертную оценку и объективные расчётные данные о критериях ЭГРР. Переход от многокритериальной задачи оптимизации параметров трубчатого ЭГРР к однокритериальной осуществляется введением аддитивного обобщающего критерия АГ:

К = ^ + + кс-С- + км + ки-и^

(1)

Рис. 10. Весовые коэффициенты критериев ЭГРР

V

%

" Г/Г

Максимум показателя К соответствует оптимальному для портативных УЭО соотношению производительности, размеров ЭГРР и энергозатрат. На рис. 11 значение показателя К всех альтернатив приведено к его значению для одноэлементного двухбарьерного ЭГРР с диаметром элемента 50 мм.

Для выбора барьерного ЭГРР для портативных УЭО разработано и включено в СППР программное обеспечение, при помощи которого производится обработка данных в соответствии с математическими основами МАИ, расчет электрического поля в ЭГРР, вычисление критерия К и выбор варианта конструкции, диаметра и числа элементов ЭГРР. Расчеты показали, что при уменьшении диаметра элемента возможно повышение эффективности ЭГРР конструкции А на 50%, Б - на 33% и В - до 80%. Диапазон рекомендуемых значений диаметра элемента 6-10 мм. При создании УЭО не менее важное, чем повышение эффективности ЭГРР, значение име-Учет взаимного влияния подсистем ИП и Рис. 11. Определение ЭГРР. Только в условиях оптимального согласо-конструктивных параметров вания этих подсистем обеспечивается высокая ЭГРР по критерию К эффективность функционирования и управления УЭО. Обеспечить согласование возможно за счёт выбора типа ИП и параметров его элементов. При реализации этого этапа проектирования выбор возможен на основании объективной информации об электрических процессах в нелинейной системе ИП-ЭГРР, получаемой при моделировании. Включение в СППР программ моделирования позволяет значительно снизить время и затраты на проектирование ИП. Кроме того, исключение физического моделирования процессов в высоковольтных ИП (в том числе и в резонансных режимах) повышает безопасность работ.

Вторая часть главы посвящена разработке схем замещения, математических описаний и моделей системы ИП-ЭГРР,

Анализ В АХ ЭГРР с малым диаметром элементов показал возможность использования постулатов классической теории озонаторов при разработке динамической модели подсистемы ЭГРР, В модели ЭГРР (рис. 12) реализован принцип расчёта нелинейных цепей методом кусочно-линейной аппроксимации характеристик. Изменение состояния ЭГРР осуществляется по результатам анализа мгновенных зна-

Рис. 12. Математическая модель ЭГРР

чений тока и напряжения (условия зажигания и прекращения разряда).

Основным критерием, позволяющим определить эффективность согласования, является активная мощность барьерного разряда. Для её вычисления при несинусоидальных токах и напряжениях ЭГРР все модели содержат специально разработанный программный блок.

Повышение мощности газового разряда при одновременном снижении массы и габаритных размеров ИП достигается за счёт повышения частоты питающего ЭГРР напряжения и применения ПЧ. При этом в системе ИП-ЭГРР (из-за наличия в выходной цепи ПЧ согласующего электромагнитного элемента с индуктивным сопротивлением и ЭГРР с емкостным) возможно возникновение резонансных явлений, которые могут быть использованы для улучшения энергетических показателей системы.

Разработаны математические модели системы ИП-ЭГРР для исследования:

1. Резонанса напряжений в цепи ЭГРР, возникающего при последовательном соединении высоковольтной катушки индуктивности с ЭГРР.

2. Резонанса магнитосвязанных контуров (РМСК) с использованием высоковольтного трансформатора со значительными индуктивностями рассеяния первичной и вторичной обмоток (коэффициент магнитной связи 0,3 - 0,7) и конденсатором в цепи первичной обмотки (рис. 13).

3. Параметрического резонанса с использованием в ИП индуктивных параметрических генераторов (параметрических трансформаторов).

Рис. 13. Схема замещения (а), система уравнений (6) и функциональная схемы модели (в) для системы ИП-ЭГРР с РМСК

Особенностью разработанных моделей является учет динамических свойств ЭГРР (газовый разряд возникает дважды за период, ёмкость ЭГРР изменяется скачкообразно) и возможности возникновения резон ан со в на высших гармониках несинусоидального напряжения ПЧ.

Третья глава посвящена исследованиям системы с изменениями, внесёнными в результате применения разработанной СППР. Экспериментально исследованы трубчатые ЭГРР с оптимизированными параметрами, выполнено моделирование на ЭВМ резонансных систем ИП-ЭГРР.

С целью подтверждения правильности выбора при помощи СППР конструк-

тивных параметров трубчатых ЭГРР изготовлены и исследованы разрядные элементы с малым наружным диаметром (б мм) конструкций А, Б и В. В эксперименте выполнялись измерения напряжения, тока и концентрации озона (при неизменных влияющих величинах) (рис. 14), что позволило установить взаимосвязь между электрическими характеристиками и выходными параметрами ЭГРР.

> * НАЛрНМИМь 1В

Рис. 14. Экспериментальные и расчетные ВАХ ЭГРР конструкций А, Б и В, совмещенные с графиками концентрации озона

Эффективность ЭГРР определялась по: а) удельному выходу озона на единицу затраченной энергии, рассчитанному по методике классической теории озонаторов с использованием определённых по ВАХ параметров ЭГРР; б) предложенному автором токовому коэффициенту концентрации (ТКК) — отношению концентрации озона к среднему значению тока разряда (рис, 15):

в

КрятярнЦ |Н1ЧН9ММ Тно,н1 СППР ницу коэффнцммт

ни (г'1*вгч)) (мг^к-мЛ))

Рис. 15. Токовый коэффициент Рис. 16. Эффективность конструкций

концентрации ЭГРР конструкций А, Б и 8 ЭГРР по трём показателям

Сравнение рассчитанного по (1) критерия К и показателей, полученных с использованием эмпирических данных, позволяет сделать вывод о возможности выбора параметров ЭГРР по формализованной методике при проектировании УЭО, а также об использовании ТКК для оптимизации параметров ЭГРР в экспериментах на макетах и опытных образцах. Количественный разброс оценки эффективности по трём показателям не превышает ±20% (рис. 16),

При экспериментальном исследовании была выявлена возможность получения дополнительного числа альтернатив н дальнейшей оптимизации путём модифицирования трубчатого ЭГРР конструкции В (с наружным диэлектрическим барьером) за счёт изготовления высоковольтного электрода нецилиндрнческой формы. Изменение формы электрода приводит к увеличению неоднородности

электрического поля в ЗР и улучшению условий разряда. Исследованы высоковольтные электроды 13 различных форм (рис. 17) (базовый цилиндрический (Ц), спиральные с различным шагом и диаметром спирали (С1 - С9), нитевидные с различным диаметром нити (Н1 - Н2) и специальной формы (СФ)).

Рис. 17. Варианты формы высоковольтного электрода ЭГРР конструкции В

к,. » Л »

Сравнение ЭГРР по ТКК показало, что только за счет изменения формы высоковольтного электрода можно добиться увеличе-в ВК11 В(еа ХсЭЦ ВМ1 вдо «с«) ЩсТ] Ч<я> вм» в|>ц ям) шаН ния эффективности конст-Рис. 18. Токовый коэффициент концентрации озона для вукции В дополнительно на ЭГРР с различной формой высоковольтного электрода ¿0-70%(рис 18)

Во второй части главы с использованием пакета БуБТеп^елу выполнено исследование системных связей в системе ИП-ЭГРР с использованием в модельных экспериментах математических описаний, полученных во второй главе.

Показано, что при использовании в качестве согласующего высоковольтного электромагнитного элемента трансформатора с жесткой нагрузочной характеристикой (малыми индуктивными сопротивлениями рассеяния) быстрое переключение силовых ключей -транзисторных ПЧ приводит к броскам токов ключей до значений в сотни ампер в момент их переключения (из-за наличия емкостной составляющей сопротивления ЭГРР) даже в установках малой мощности. Ключевые элементы работают с критическими значениями максимального тока и скорости изменения тока ((Я/сЛ)> что повышает вероятность их отказа. Для обеспечения надёжной работы ПЧ габаритную мощность ИП при разработке приходится завышать, что приводит к увеличению массы и размеров ИП и не является наилучшим решением проблемы согласования ИП и ЭГРР.

Увеличение индуктивностей рассеяния согласующего трансформатора, введение дополнительных индуктивных элементов в цепь ЭГРР, а также использование параметрического механизма передачи энергии улучшает согласование ПЧ и ЭГРР за счёт возникновения электрического резонанса. При исследовании ИП с резонансом напряжений в цепи ЭГРР было определено, что нелинейность ВАХ ЭГРР, исследованных в работе, не приводит к возникновению триггерного эффекта тока в цепи вследствие выделения активной энергии в зоне разряда (рис. 19). Благодаря этому зависимость мощности разряда от напряжения ПЧ при ши-ротно-импульсном регулировании является хоть и нелинейной, но однозначной, что обеспечивает устойчивость системы автоматического регулирования мощности в широком диапазоне. В этом режиме обеспечивается коэффициент мощности выходной цепи ПЧ, состоящей из трансформатора, дополнительной катушки индуктивности и ЭГРР, порядка 0,9 - 0,95 (рис. 20).

»,11В

Рис. 20. Коэффициент мощности ЭГРР и выходной цепи ПЧ

Рис. 19. ВАХ цели ЭГРР и отдельных элементов

В ИП с резонансом магнитосвязанных контуров передача энергии осуществляется при помощи специально спроектированного трансформатора со значительными индуктивности ми рассеяния (коэффициент магнитной связи обмоток 0,3 - 0,7). Включаемый последовательно с первичной обмоткой конденсатор создаёт условия для возникновения РМСК и эффективного преобразования энергии.

Исследования на компьютерной модели показали (рис. 21), что коэффициенты передачи по напряжению и току Кп в такой системе превышают коэффициент трансформации п в 2-4 раза, при достаточной для электросинтеза озона мощности разряда. Режим работы Рис. 21. Зависимости от настраиваемых параметров подбирается за счет изменения ИП с РМСК: а) мощности барьерного разряда; коэффициента магнитной свя-б) относительного коэффициента передачи по току зи трансформатора ^ и емкости конденсатора Су в цепи первичной обмотки. В ИП с РМСК значительно упрощается технология изготовления высоковольтного трансформатора. За счёт отдаления вторичной обмотки от первичной повышается надежность изоляции, уменьшается межобмоточная емкость.

Исследования показали, что в рассмотренных резонансных ИП возможен резонанс на высших гармониках напряжения ПЧ (3, 5, 7...). С увеличением номера гармоники уменьшается ев амплитуда, однако увеличивается частота, которой пропорциональна мощность барьерного разряда (рис. 22), Таким образом, возможна реализация резонансных ИП с умножением частоты тока разряда. Существенная разница в частотах тока барьерного разряда и напряжения ПЧ позволяет уменьшить размеры элементов высоковольтной цепи ИП или значительно снизить рабочую частоту ПЧ,

Относительная Оппсипльим Относительный то« амплитуда активна* мощность ЛЧ

гармоники шмд|

■нпршимя ПЧ

Рис. 22. Сравнение резонансных режимов на первой и высших гармониках напряжения ПЧ

Параметрические трансформаторы или паратрансы являются электромагнитными многофункциональными устройствами, реализующими параметрический механизм передачи энергии в нагрузку. Их отличительной особенностью является полное или частичное отсутствие магнитной связи между первичной и вторичной обмотками. Наряду с функцией преобразования напряжений паратрансы обладают рядом полезных свойств, позволяющих повысить надёжность УЭО.

На моделях системы ИП-ЭГРР исследованы ИП с параметрическим резонансом. Исследование системы с идеализированным параметрическим генератором, в котором при моделировании задаются различные законы изменения индуктивности, позволило определить влияние частоты, значения индуктивности L и глубины модуляции индуктивности k¿ на мощность барьерного разряда (рис. 23). Моделирование системы с учйтон параметров реального ортогонально-потокового паратранса позволило доказать возможность параметрического механизма передачи энергии в нелинейную газоразрядную нагрузку (ЭГРР).

_ При исследовании определено, что во

ole oj,^ всех резонансных ИП при работе ПЧ на фик-Рис. 23. Зависимость мощности сиро ванной частоте даже незначительное из-раэряда от индуктивности и глубины мененне частоты собственных колебаний в модуляции индуктивности цепи ЭГРР приводит к существенному изме-пара метрического генератора нению мощности барьерного разряда. С учетом того, что ёмкость ЭГРР изменяет своё значение, частота собственных колебаний системызависит от режима работы и изменяется при регулировании. Для обеспечения устойчивой работы ИП в режиме резонанса необходимо введение сигнала синхронизации в схему управления и работа ПЧ в синхронном режиме (рис. 24). В этом случае изменение мощности значительно меньше, чем без синхронизации, и определяется только пропорциональностью мощности частоте тока барьерного разряда.

Активная мощность разряда — электрическая величина, в наибольшей степени определяющая выход озона. Для косвенной стабилизации концентрации озона необходима стабилизация мощности, но измерение мощности разряда в реальном масштабе времени сложно реализовать технически. Косвенной стабилизации мощности можно достичь за сч&г введения отрицательной обратной связи (ООС) по среднему значению тока ЭГРР. Однако при работе системы в синхронном режиме изменение частоты приводит к изменению зависимости мощно-

Р.%

Рис. 24. Зависимость относительной мощности разряда от резонансной частоты при синхронизации ПЧ и без синхронизации

сти от тока. Снижение влияния изменения частоты на работу системы стабилизации мощности по среднему значению тока достигнуто при введении частотной

коррекции в датчик ООС по току. Экспериментально определено, что при включении параллельно датчику тока (шунту) конденсатора с определённой ёмкостью частотная зависимость мощности разряда в системе с ООС по току значительно снижается, а погрешность стабилизации мощности находится в пределах ±4% в диапазоне регулирования от 0,3/^ до Рит при

Регулировка тока возможна при широтно-импульсной модуляции напряжения ПЧ. При изменении коэффициента заполнения импульсов происходит изменение амплитуд гармонических составляющих напряжения ПЧ (в том числе и резонансной гармоники), за счёт чего изменяется ток ЭГРР.

Реализация резонансных режимов в ИП УЭО позволяет уменьшить число витков вторичной обмотки повышающего трансформатора в 3 — 5 раз, снизить амплитудное значение тока силовых ключей до 100 раз, повысить коэффициент мощности выходной цепи ПЧ до 0,9 — 0,93, обеспечить быстродействующую неэлектронную защиту ИП от выхода из строя в аварийных режимах.

Модели системы ИП-ЭГРР, являющиеся составной частью разработанной СППР, позволяют качественно и количественно исследовать системные связи; осуществлять выбор условий и параметров элементов, обеспечивающих оптимальное согласование ИП и ЭГРР; моделировать работу системы в рабочих и аварийных режимах; исследовать воздействие на систему управляющих и возмущающих воздействий. При моделировании достигнута главная цель системного анализа УЭО — сокращено время и затраты на разработку ИП.

В четвертой главе рассмотрены вопросы практической реализации в портативных УЭО результатов выполненных системных исследований. Работы по созданию СППР, её апробирование при изготовлении УЭО, а также их внедрение проведены при непосредственном участии автора в составе научной группы кафедры Электротехники и электроники ВятГУ. Разработаны портативные УЭО с различными массогабаритнымн показателями и функциональными возможностями.

Построение силовой части портативных УЭО позволяет осуществлять электропитание от встроенного и внешнего аккумулятора (12 В), сети постоянного тока санитарного транспорта и сети переменного тока напряжением 220 В.

Разработка и изготовление трубчатых ЭГРР с малым диаметром разрядного элемента, резонансных ИП, оптических датчиков концентрации озона в газе и озонированных растворах позволили создать образцы портативных УЭО медицинского назначения в различном исполнении (табл. 1).

Сравнение технических характеристик разработанных УЭО с обобщёнными характеристикамн существующего отечественного озонаторкого оборудования позволяет говорить о существенном улучшении массогабарнтных показателей (в среднем в 2 - 3 раза) при выполнении основных медико-технических требований к УЭО, что подтверждает достижение цели системного анализа и работы в целом.

При выполнении хоздоговоров ВятГУ с участием автора разработаны, изготовлены и введены в эксплуатацию медицинские УЭО, средства измерения концентрации озона и установки малой и средней производительности для водопод-готовки. Отдельные результаты работы использованы при организации промышленного производства сертифицированных медицинских УЭО на ОАО Электромашиностроительный завод «Лепсе», г. Киров. Имеются акты внедрения.

Таблица 1

Типы и характеристики разработанных портативных УЭО для медицины

Обобщенные

Характеристики ьЧ характеристики отечественных

меднщшскнх УЭО

Назначение УЭО Автономная для полевых условий Переносной кабинет озонотерапии Переносная настольная Стационарные

Напряжение. В "22Q/-12 -220/-12 -220 -220

Внутренний аккумулятор 7,2 А ч - -

Автономная работа, ч не менее 10 - - -

Расход Оъ л/мин 0,5 (стабил.) 0-0,5 (плавно) 0,5 (стабил.) 0-1,3

Погрешность конц. Оз, % ±15 (задание) ±10 (измерение) ±10(измерение) ±(5-20)

Концентрация Оъ ыг/л 2; 3; 30 (фикс.) 0-50 (плавно) 0-70 (плавно) 0-80

Запас кислорода, ч 10 (0,5 л/мин) 6 (0,5 л/ми и) - -

Габаритный объем, дм^ 6,1/9 с баллоном 8,5 с баллоном 1,8 15-38

Масса, кг 6,5 с аккум. (14 с баллоном) 4,5 с баллоном 1.1 7-12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации благодаря комплексным системным исследованиям решена актуальная задача создания УЭО различного назначения, в том числе и портативных. Проведённые исследования позволили получить следующие результаты:

1. Использование системного анализа при создании УЭО различного назначения позволяет значительно сократить объёмы НИР и ОКР, время и затраты на разработку.

2. Применение СППР, созданной на основе метода экспертных оценок, использующей математические методы их обработки и результаты моделирования, позволяет определять оптимальные параметры системы ИП-ЭГРР и создавать УЭО, соответствующих современным техническим требованиям.

3. Разработаны и апробированы высокоэффективные трубчатые ЭГРР и оптимально согласованные с ними резонансные источники питания.

4. С использованием результатов работы и при непосредственном участии автора изготовлены, прошли испытания и находятся в эксплуатации портативные УЭО медицинского назначения. Отдельные результаты диссертационной работы использованы при организации промышленного производства сертифицированных медицинских УЭО, а так же при разработке УЭО малой и средней производительности для ветеринарии, водоподготовки, решения экологических задач.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В., Пантелеева А. К. Трубчатый генератор озона // 13-Й Международный Конгресс по Озону: тез. докл., Киото, Япония, 1997.

2. Пантелеев В.И., Кротов Ю. В., Пантелеева А. К. Озонагорные установки медицинского назначения // Наука-ПРОТЭК-98: Per. науч.-техн. конф.: Сб. мате-

риалов. -Киров, 1998.

3. Пантелеев В.И., Кротов Ю. Вч Пантелеева А.К. Компактная озонаторная установка // Per. конф. Европейско-АзиатскоЙ группы Международной Озоновой Ассоциации, в рамках «ЭКВАТЕК-98»: тез. докл.-Москва, 1998.

4. Panteleev V., Krotov Y., Panteleeva A. Compact ozone generation plant // Regional Conference on Ozone Generation and Application to Waste Water and Water Treatment, Moscow, 1998.

5. Panteleev Vladimir I., Krotov Yuri V., Panteleeva Alla K., Khetagurov Michail D. Tube Ozone Generator // OZONE NEWS International Ozone Association, Volume 26/No. 4, 1998.

6. Panteleev V., Loschilov V., Krotov Y. and Panteleeva A. Ozone plant for disinfection of water // 14th Ozone world Congress, Dearborn, Michigan, USA, august 2226,1999.

7. Лощилов В. И., Мамаев Г. А., Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Организация промышленного производства генераторов озона медицинского назначения // «Медтех-1999»: Рос. науч.-техн, конф., 1999 г., Россия, Геленджик: Сб. тезисов (ч. 2). -Москва: изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1999.

8. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Автоматизация озонаториых установок медицинского назначения // Озон и методы эфферентной терапии в медицине: тез. докл. Ill Всерос. науч.-практ. конф. -Н. Новгород, 1999.

9. Борисов А. Н., Бояринов Г. А., Ганичев М. В., Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Озонаторная установка для применения в экстремальных условиях // Озон и методы эфферентной терапии в медицине: тез. докл. IV Всерос. науч.-практ. конф. -Н. Новгород: ВИНИТИ, Новости науки и техники, серия Медицина, 2000.

10.Кротов Ю. В. Использование параметрического трансформатора для улучшения характеристик источника питания медицинской озонаторной установки // Озон и методы эфферентной терапии в медицине: тез. докл. [V Всерос. науч.-практ. конф. -Н. Новгород: ВИНИТИ, Новости науки и техники, серия Медицина, 2000.

М.Кротов Ю. В. Особенности моделирования системы параметрический трансформатор — озонатор // Наука-ПРОТЭК: ежегодн. per. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 3 / ВятГТУ, -Киров, 2001.

12.Пантелеев В. И., Крнваткин С. Л., Криваткина Е. В., Кротов Ю. В. Прибор для лечения кожных заболеваний совместным действием озона и ультрафиолета // «Медтех-2001 »: 3-я Науч.-техн. конф., 2001 г, Турция, Анталья: Сб. докладов. -Москва: изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001.

13.Кротов Ю, В. Контрольно-измерительный блок для генератора озона // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов. ЭТФ / ВятГТУ, -Киров, 2002.

14.Кротов Ю. В. Исследование резонансных и парарезонансных явлений в источниках питания электрогазоразрядных реакторов озонаторных установок // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов. ЭТФ / ВятГТУ, -Киров, 2002.

15.Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Универсальные многофункциональные озонаторные установки для медицины — постановка задачи, исследования, разработка // «Медтех-2002»: 4-я Науч.-техн. конф., 2002 г, Турция, Анталья. Сб. док-

ладов. -Москва: изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002.

16.Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Выбор оптимального диаметра трубчатого элемента многоэлементного озонатора // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ,-Киров, 2003.-С. 50-51.

17.Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Влияние формы высоковольтного электрода на электрические параметры и производительность трубчатых озонаторов // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров,

2003. С.52-53.

18.Пантелеев В. И., Кротов ГО. В. Учёт и использование явления резонанса магннтосвязанных контуров при разработке высокочастотных источников питания озонаторов И Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров, 2003. С. 54-55.

19.Пантелеев В. И., Кротов Ю. В., Вылегжанина М. В. Переносной кабинет озонотерапии // «Медгех-2003»: Науч.-техн. конф., 2003 г, Турция.: сб. докладов, -Москва: изд. МГТУ им. Н, Э. Баумана, 2003,

20.Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Портативное озонаторное оборудование // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров,

2004.

21.Кротов Ю. В. Определение активной мощности барьерного разряда при динамическом моделировании электрических процессов в электрогазоразрядных реакторах озонаторных установок // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров, 2005.

22.Кротов Ю. В. Динамическое моделирование электрических процессов в озонаторыых установках с резонансными источниками питания // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров, 2005.

23.Кратов Ю, В. Портативные озонаторные установки для лечения электроожоговых травм // Электробезопасность. - 2005. - № 3. - с. 19-24.

24.Кротов Ю. В. Особенности резонанса напряжений в цепи электрогазоразрядного реактора установки электросинтеза озона // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф,: сб. материалов, т. 4, / ВятГУ, -Киров, 2006.

25.Кротов Ю. В. Исследование работы резонансных источников питания установок электросинтеза озона в синхронном режиме // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров, 2006.

26.Кротов Ю. В. Стабилизация мощности газового разряда при электросинтезе озона // Наука-ПРОТЭК: Всерос. науч.-техн. конф.: сб. материалов, т. 4. / ВятГУ, -Киров, 2006.

27.Пантелеев В. И., Кротов Ю. В., Мамаев Г, А., Косолапов В. Г. Портативные установки электросинтеза озона медицинского назначения // Общая реаниматология. -2006. -№4/1. с. 301-302.

Тираж: 100 экз. Заказ №78/кн Изготовлено ЦОП «Градиент» Г. Киров, ул. Ст. Халтурина, 56 №№м.дга(1 iart.kirov.ai

ВВЕДЕНИЕ

1. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ РАЗВИТИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ОЗОНАТОРОСТРОЕНИЯ.

1.1. Свойства и применение озона

1.2. Применение озона в медицине и взаимодействие озона с биологическими объектами.

1.3. Методы получения озона. Синтез озона в барьерном разряде

1.4. Основные направления исследований по повышению эффективности систем электросинтеза озона

1.5. Технические требования к озонаторному оборудованию.

1.6. Анализ технических характеристик отечественного и зарубежного медицинского озонаторного оборудования.

1.7. Выводы по первой главе. Цели и задачи исследования.

2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОСИНТЕЗА ОЗОНА

2.1. Методика разработки портативных установок электросинтеза озона

2.2. Разработка системы поддержки принятия решений с использованием метода анализа иерархий при проектировании барьерного ЭГРР портативной установки электросинтеза озона.

2.2.1. Методика принятия решения по выбору типа электрогазоразрядного реактора.

2.2.1.2. Составление и анализ иерархической структуры принятия решения по выбору типа электрогазоразрядного реактора.

2.2.2. Методика принятия решения по выбору конструктивных параметров трубчатого электрогазоразрядного реактора

2.2.2.1. Генерирование альтернатив. Выбор фиксированных и варьируемых параметров трубчатых ЭГРР

2.2.2.2. Выбор критериев эффективности ЭГРР

2.2.2.3. Составление и анализ иерархической структуры принятия решения по выбору конструктивных параметров трубчатых ЭГРР

2.3. Разработка математических основ системы поддержки принятия решения по выбору типа источника питания ЭГРР и условий оптимального согласования ИП и ЭГРР на основании объёктивных данных.

2.3.1. Составление математического описания основных электрических процессов в системе ИП - ЭГРР.

2.3.1.1. Разработка модели ЭГРР.

2.3.1.2. Разработка моделей системы ИП-ЭГРР без учёта и с учётом индуктивной составляющей выходного сопротивления ИП

2.3.1.3. Разработка модели системы ИП-ЭГРР с учётом явления резонанса магнитосвязанных контуров.

2.3.1.4. Разработка модели системы ИП-ЭГРР с параметрическим резонансом в цепи ЭГРР.

2.3.1.5. Определение активной мощности барьерного разряда при динамическом моделировании системы ИП-ЭГРР

2.4. Выводы по второй главе

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ИСТОЧНИК

ПИТАНИЯ - ЭЛЕКТРОГАЗОРАЗРЯДНЫЙ РЕАКТОР».

3.1. Исследование трубчатых ЭГРР с малым диаметром элемента и нелинейной геометрией зоны разряда.

3.1.1. Методика экспериментального исследования

3.1.2. Обработка результатов эксперимента, определение эффективности разрядных элементов

3.1.3. Экспериментальное исследование трубчатых разрядных элементов с внешним диэлектрическим барьером и высоковольтным электродом нецилиндрической формы.

3.1.3.1. Обработка и анализ результатов эксперимента для разрядных элементов с нецилиндрическими высоковольтными электродами

3.1.3.2. Расчёт энергетических показателей и выбор оптимальной конструкции для разрядных элементов с нецилиндрическим высоковольтным электродом

3.2. Численное моделирование работы высоковольтного высокочастотного ИП на электрогазоразрядный реактор

3.2.1. Моделирование процессов в системе ИП-ЭГРР при импульсном напряжении питания.

3.2.2. Исследование влияния индуктивной составляющей выходного сопротивления ИП на работу системы ИП-ЭГРР.

3.2.3. Исследование резонансных режимов работы системы

ИП-ЭГРР.

3.2.4. Исследование резонансных режимов работы системы

ИП-ЭГРР при наличии обратных связей

3.2.4.1. Исследование обратной связи по частоте тока разряда.

3.2.4.2. Исследование обратной связи по среднему значению тока разряда в ИП с синхронизацией.

3.2.4.3. Исследование обратной связи по току с синхронизацией при резонансе на высших гармониках напряжения ПЧ

3.2.5. Исследование режимов работы системы ИП-ЭГРР при наличии эффекта резонанса магнитосвязанных контуров

3.2.5.1. Исследование ЛАЧХ системы ИП-ЭГРР с эффектом резонанса магнитосвязанных контуров при представлении ЭГРР линейным конденсатором.

3.2.5.2. Исследование работы системы ИП-ЭГРР с эффектом резонанса магнитосвязанных контуров при представлении ЭГРР схемой замещения по классической теории озонаторов

3.2.6. Исследование параметрического механизма передачи энергии в системе ИП-ЭГРР.

3.2.6.1. Исследование системы ИП-ЭГРР с идеальным параметрическим генератором.

3.2.6.2. Исследование системы ИП-ЭГРР с учётом реальных свойств статических параметрических генераторов (паратрансов).

3.2.7. Исследование аварийных режимов в системе ИП-ЭГРР с резонансными источниками питания

3.2.8. Выводы по третьей главе

Глава 4. РАЗРАБОТКА ПОРТАТИВНЫХ УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОСИНТЕЗА ОЗОНА

4.1. Разработка структурных схем портативных УЭО

4.1.1. Выбор автономного источника кислорода.

4.2. Разработка структурной схемы электрической силовой части портативной УЭО.

4.2.1. Выбор сетевого адаптера.

4.2.2. Выбор типа встроенного аккумулятора.

4.3. Разработка трубчатых многоэлементных ЭГРР с малым диаметром разрядных элементов.

4.4. Разработка высоковольтного высокочастотного резонансного источника питания

4.4.1. Разработка высоковольтного высокочастотного трансформатора с малым коэффициентом магнитной связи

4.4.2. Разработка электронной части резонансного ИП.

4.5. Разработка средств измерения параметров процесса электросинтеза озона.

4.6. Технические характеристики разработанных портативных УЭО медицинского назначения.

4.7. Применение результатов работы при создании установок малой и средней производительности.

4.8. Выводы по четвёртой главе.

Актуальность работы. В последние годы значительно возрос интерес к применению озона в различных областях. Установки электросинтеза озона (УЭО) малой и средней производительности находят широкое применение в медицине, ветеринарии, водоподготовке и для решения экологических задач. Специфика областей применения озона и постоянное совершенствование озоновых технологий предполагает разнообразие и динамичность изменений технических требований к оборудованию, что требует от разработчиков создания большого числа разновидностей УЭО за минимально короткие сроки. Специфичность УЭО малой и средней производительности не позволяет в явном виде использовать результаты разработок созданного ранее озонатор-ного оборудования. При этом в интересах разработчика минимизировать затраты на выполнение новых научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИР и ОКР).

Анализ номенклатуры и технических характеристик промышленно выпускаемых отечественных УЭО показывает их неполное соответствие требованиям заказчиков. Например, применение озона в медицине эффективно не только при профилактике и лечении многих распространённых заболеваний, но и при оказании экстренной помощи в условиях чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, в условиях боевых действий (обработка ран и ожогов), что требует применения специальных портативных УЭО с автономным электропитанием. Особенностями производимых в России медицинских УЭО являются относительно большие габаритные размеры, масса, электропитание только от сети ~220 В, что делает невозможным их использование в полевых условиях.

Таким образом, складывается проблемная ситуация в обеспечении потребностей в озоне и озонаторном оборудовании с требуемыми характеристиками.

Причиной указанной ситуации является недостаточная изученность процессов в системе УЭО. Электросинтез озона осуществляется в барьерном газовом разряде и определяется сложным сочетанием электрических, физических и химических процессов (как детерминированных, так и стохастических), при этом полное формальное описание системы по всем входам и выходам на сегодняшний день отсутствует. Вследствие этого разработчику УЭО сложно однозначно определить зависимость конечного результата от принимаемых на этапе проектирования технических решений. По этой причине разработка высокоэффективных УЭО представляет собой длительный итерационный процесс, включающий в себя стадии создания и исследования макетных и опытных образцов.

Актуальным является проведение системных исследований УЭО, направленных на повышение уровня системности и алгоритмичности проектирования.

В рамках решения задачи системного анализа актуальным также является повышение эффективности существующих и разработка новых конструкций электрогазоразрядных реакторов (ЭГРР); исследование электрических процессов в рассматриваемой нелинейной электротехнической системе; обеспечение рационального преобразования электроэнергии в энергию барьерного газового разряда; повышение надёжности полупроводниковых преобразователей частоты (ПЧ) при работе на электрогазоразрядную нагрузку с емкостной составляющей сопротивления; снижения материалоёмкости озо-наторного оборудования и его стоимости.

Работы по развитию теории электросинтеза озона, исследованию системных связей в системах электросинтеза озона, разработке новых конструкций ЭГРР, высокочастотных источников питания (ИП) ведутся в МГУ, МЭИ и других научных центрах страны. Большой вклад в развитие теоретических основ электросинтеза озона и разработку озонаторного оборудования внесли такие российские и зарубежные учёные, как Е. Брине, И. П. Верещагин, В. А. Вобликова, В. И. Гибалов, А. В. Дмитриев, Ю. М. Емельянов, Е. Н. Ерёмин, Н. И. Кобозев, Т. П. Костюкова, В. В. Лунин, Т. Менли, В. И. Пантелеев, С.

Д. Разумовский, JI. Э. Рогинская, В. Г. Самойлович, А. С. Серебряков, Ю. В. Филиппов, С. В. Шапиро и другие.

Исследованиями, опытно-конструкторскими работами и промышленным производством озонаторного оборудования занимается такие предприятия и фирмы, как Московский машиностроительный завод им. Хруничева, ДзержинскНИИхиммаш, НИИ «Техозон», АО «Курганхиммаш», экспериментальный завод КБ «Химавтоматика» г. Воронеж, ВЭИ им. Ленина, предприятие «Озонит» г. С. Петербург и др. Медицинские озонаторные установки производят фирма «Медозон» г. Москва, ФГУП «КБ Квазар», Арзамасский приборостроительный завод. Работы по производству медицинских озона-торных установок в промышленных масштабах ведутся на ОАО электромашиностроительный завод им. Лепсе г. Киров.

Актуальность работ в области создания УЭО медицинского назначения подтверждается действующим приоритетным национальным проектом «Современное здравоохранение», Постановлениями Правительства РФ, приказами и распоряжениями Министерства здравоохранения РФ, письмом Российской ассоциации озонотерапевтов, письмом департамента здравоохранения Кировской области, договорами ВятГУ с учреждениями РФ и Кировской области на выполнение НИР и ОКР по разработке озонаторного оборудования.

Цель работы - разработка установок электросинтеза озона различного назначения путём создания и применения экспертно-математической системы принятия решений на этапе проектирования.

Для достижения цели работы решались следующие задачи:

1. Исследование системы электросинтеза озона с целью определения проблем и целей, выполнение декомпозиции и структурирования системы, генерирование альтернатив, выбор критериев и учёт ограничений.

2. Поиск эффективных решений проблемы разработки УЭО, направленных на повышение алгоритмичности проектирования, сокращения времени и затрат на разработку.

3.Оценка результатов вносимых в процесс проектирования УЭО изменений, исследование эффективности функционирования УЭО, формулировка практических рекомендаций по реализации результатов системных исследований.

4. Реализация результатов системного анализа и полученных практических рекомендаций при разработке и внедрении опытных и промышленных образцов УЭО различного назначения.

Методы исследования. В исследованиях применялись методы системного анализа, метод анализа иерархий, методы теории нелинейных электрических цепей, электрической теории озонаторов, интегрального и дифференциального исчисления, теории автоматического управления, математической статистики, численные методы решения систем дифференциальных уравнений, физическое и математическое моделирование, моделирование на ЭВМ с применением программ MathCAD 2000 PRO, System View 1.9 и др. Экспериментальные данные получены с применением методов прямых и косвенных измерений.

На защиту выносятся следующие результаты:

1. Система поддержки принятия решений (СППР) на основе экспертных оценок и математических методов их обработки в сочетании с объективными расчётными данными о функционировании системы ИП-ЭГРР, позволяющая увеличить степень формализации разработки УЭО.

2. Метод выбора оптимальных альтернатив, основанный на использовании разработанной СППР, позволяющий повысить эффективность трубчатых ЭГРР в 1,5-2 раза относительно классической трубчатой конструкции.

3.Решение задачи согласования полупроводникового ПЧ с ЭГРР и рационального преобразования электроэнергии в энергию барьерного разряда с использованием резонансных явлений различных видов в системе ИП-ЭГРР.

4. Способ организации работы ПЧ на частоте собственных колебаний в цепи ЭГРР (синхронизация) и способ управления системой с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения ПЧ и отрицательной обратной связи по среднему значению тока ЭГРР с компенсацией частотной зависимости мощности, обеспечивающие устойчивую работу резонансных ИП ЭГРР с максимальными энергетическими показателями, а также стабилизацию и регулирование активной мощности разряда в системах с резонансными синхронизируемыми ИП.

Научная новизна

1. Разработана экспертно-математическая СППР по выбору типа барьерного ЭГРР и конструктивных параметров трубчатых ЭГРР, базирующаяся на использовании метода анализа иерархий и расчёте основных характеристик ЭГРР.

2.Выполнена многокритериальная оптимизация параметров трубчатых ЭГРР, положительные результаты которой подтверждены экспериментально.

3.Разработаны математические описания процессов и модели системы ИП-ЭГРР, с помощью которых исследованы: резонанс магнитосвязанных контуров, резонанс высших гармонических составляющих, параметрический резонанс в нелинейных цепях, содержащих ЭГРР - элемент со скачкообразно изменяющимся параметром (ёмкостью) и газовым барьерным разрядом.

4. Установлено, что работа ПЧ в синхронном режиме обеспечивает эффективное согласование ПЧ и ЭГРР в большей части диапазона регулирования, а стабилизации мощности разряда ЭГРР в системах с резонансными ИП можно достичь при широтно-импульсном регулировании напряжения ПЧ с введением обратной связи по среднему значению тока ЭГРР с компенсацией частотной зависимости мощности.

Практическая ценность работы заключается в разработке:

1. Инженерной методики проектирования УЭО различного назначения.

2. Программного обеспечения для обработки экспертных оценок в соответствии с методом анализа иерархий, расчёта критериев и поиска оптимальных параметров ЭГРР.

3.Программ моделирования системы ИП-ЭГРР с резонансными ИП, позволяющих определить условия оптимального согласования и параметры элементов.

4. Рекомендаций по схемотехническим решениям резонансных ИП ЭГРР, позволяющих осуществить устойчивую работу ИП, рациональное и эффективное преобразование электроэнергии в энергию барьерного разряда, достижение требуемых технических характеристик УЭО.

Внедрение результатов. С использованием результатов исследований при участии автора разработан ряд УЭО медицинского назначения с улучшенными технико-экономическими показателями для использования в условиях стационара и в полевых условиях, а также установки малой и средней производительности различного назначения:

1. Разработаны опытные образцы портативных медицинских УЭО, отвечающих современным медико-техническим требованиям, в том числе портативный генератор озона с автономным питанием для Центра медицины катастроф Республики Татарстан.

2. Отдельные результаты работы использованы при организации промышленного производства сертифицированных медицинских УЭО на ОАО «Лепсе» (г. Киров).

3.Разработаны УЭО для использования в научных исследованиях и учебном процессе Вятского государственного университета, Кировской государственной медицинской академии, Вятской государственной сельскохозяйственной академии.

4. Результаты работы использованы при выполнении договоров ВятГУ с учреждениями и предприятиями РФ и Кировской области.

1) «Разработка изготовление и поставка озонаторной установки для обеззараживания воды плавательного бассейна». Заказчик - санаторий им. Фрунзе, г. Сочи, тема № 569,1996 г.

2) «Разработка и изготовление медицинского озонатора». Заказчик -Пермская медицинская академия, г. Пермь, тема № 593, 1996 г.

3) «Разработка и изготовление опытного медицинского озонатора». Заказчик - ЦРБ, п. Оричи, тема № 606,1996 г.

4) «Разработка и изготовление медицинского озонатора на заданную концентрацию озона». Заказчик - Сормовский КВД, г. Н. Новгород, тема №611,1996 г.

5) «Разработка и изготовление опытных медицинских озонаторов». Заказчик - МЦ «Помощь», г. Н. Новгород, тема № 639,1998 г.

6) «Разработка и изготовление озонаторной установки для проведения исследований по отработке технологии озонирования». Заказчик -Пермская медицинская академия, г. Пермь, тема № 643, 1998 г.

7) «Разработка и изготовление опытной озонаторной установки медицинского назначения». Заказчик - больница УВД, г. Н. Новгород, тема №655,1998 г.

8) «Разработка и изготовление малогабаритной озонаторной установки». Заказчик - Кировская сельскохозяйственная академия, г. Киров, тема №671,1998 г.

9) «Разработка и изготовление аппарата-синтезатора газовых озоно-кислородных смесей». Заказчик - Диагностический центр, г. Екатеринбург, тема № 673,1999 г.

10) «Разработка, изготовление и поставка озонаторной установки «Озон-М-50». Заказчик - санаторий-профилакторий «Надежда», г. Тольятти, тема № 684, 2000 г.

11) «Разработка и изготовление озонаторной установки «Озон-М-50». Заказчик - ЦРБ, г. Советск, Кировская обл., тема № 693, 2000 г.

12) «Озонаторная установка». Заказчик - предприятие «Сорбент», г. Пермь, тема № 642, 2001 г.

13) «Измеритель концентрации озона». Заказчик - предприятие «Сорбент», г. Пермь, тема № 692, 2001 г.

14) «Разработка и изготовление синтезатора озона с измерителем концентрации озона на выходе аппарата». Заказчик - Кировская государственная медицинская академия, г. Киров, тема № 754,2001 г.

15) «Озонаторная установка для ветеринарии». Заказчик - ОАО «Заречье», г. Киров, тема № 766,2001 г.

16) «Разработка синтезатора озона высоких концентраций». Заказчик - Кировская государственная медицинская академия, г. Киров, тема №795, 2002 г.

17) «Генератор озона медицинского назначения». Заказчик - ЦРБ, п. Оричи, Кировская обл., тема № 26,2002 г.

18) «Разработка генератора озона для проведения исследований по озонированию жидкостей». Заказчик - ФГУП НИИ «ВОДГЕО», ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», г. Москва, тема № 53, 2003 г.

19) «Разработка переносного измерителя концентрации озона». Заказчик - ЗАО «ДАР/ВОДГЕО», г. Москва, тема № 54, 2003 г.

20) «Разработка и изготовление генератора озона с измерением озона, растворённого в жидкости». Заказчик - Кировская государственная сельхозакадемия, г. Киров, тема № 131, 2004 г.

21) «Синтезатор озона с регулируемой концентрацией озона». Заказчик - санаторий-профилакторий «Перекоп», п. Перекоп, Кировская обл., тема № 142, 2004 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 13-й Международном Конгрессе по Озону, в Киото, Япония, 1997 г.; региональной конференции Европейско-Азиатской группы Международной Озоновой Ассоциации, в рамках «ЭКВАТЕК-98», в Москве, 1998 г.; 14-м Международном Конгрессе по Озону, в г. Дерборн, Мичиган, США, 1999 г.; Российских научно-технических конференциях «Медико-технические технологии на страже здоровья» («Медтех - 1999, 2000, 2001,

2002, 2003») в г. Геленджик (в 1999, 2000 гг.) и г. Анталья, Турция (в 2001 -2003 гг.); III и IV Всероссийских научно-практических конференциях «Озон и методы эфферентной терапии в медицине» в г. Н. Новгород, 1999 и 2000 г.; ежегодной региональной научно-технической конференции ВятГУ «Наука -Производство - Технология - Экология» в г. Киров в 1998 - 2006 гг, I научно-практической конференции «Озон в биологии и медицине» в с. Большое Болдино Нижегородской области в 2006 г.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 34 печатные работы.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованных источников и 5 приложений. Общий объём работы составляет 259 страниц, в том числе 240 страниц основного текста, включая 119 рисунков, 18 таблиц. Библиографический список содержит 118 наименований.

Основные результаты и выводы:

1. Использование системного анализа при создании УЭО различного назначения позволяет значительно сократить объёмы НИР и ОКР, время и затраты на разработку.

2. Применение СППР, созданной на основе метода экспертных оценок, использующей математические методы их обработки и результаты моделирования, позволяет определять оптимальные параметры системы ИП-ЭГРР и создавать УЭО, соответствующих современным техническим требованиям.

3.Разработаны и апробированы высокоэффективные трубчатые ЭГРР и оптимально согласованные с ними резонансные источники питания.

4. С использованием результатов работы и при непосредственном участии автора изготовлены, прошли испытания и находятся в эксплуатации портативные УЭО медицинского назначения. Отдельные результаты диссертационной работы использованы при организации промышленного производства сертифицированных медицинских УЭО, а так же при разработке УЭО малой и средней производительности для ветеринарии, водоподготовки, решения экологических задач.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Атабеков Г. И. Основы теории цепей: Учебник для вузов. М.: Энергия". 1969.-424 е.: ил.

2. Атабеков Г. И. Теоретические основы электротехники, ч. 1, Линейные электрические цепи: Учебник, изд. 4-е. -М.: Энергия. 1970. 592 е.: ил.

3. Бессонов JI. А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи: Учебник студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. 7-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. Школа. 1978.-528 е.: ил.

4. Волкова В. Н., Домченко Ю. Н., Дуболазов В. А., Козловская Э. А. Применение системного анализа при проектировании АСУ / Учебн. пособие. -Л.: изд. ЛПИ, 1986.-88 с.

5. Долгинов А. И. Резонанс в электрических цепях и системах. М.: - Л.: Государственное энергетическое издательство. 1957. - 328 с.

6. Измерения в промышленности. Справ, изд. В 3-х кн. Кн. 2. Способы измерения и аппаратура: Пер. с нем. / Под ред. Профоса П. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1990. - 384 с.

7. Калантаров П. JL, Нейман JI. Р. Теоретические основы электротехники: Учебник для вузов. Изд. 3-е, перераб. М.: - JL: Государственное энергетическое издательство. 1951.-464 с.

8. Кротов Ю. В. Динамическое моделирование электрических процессов в озонаторных установках с резонансными источниками питания // Наука -производство технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров 2005 г.

9. Кротов Ю. В. Исследование работы резонансных источников питания установок электросинтеза озона в синхронном режиме // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров. 2006.

10. Кротов Ю. В. Контрольно-измерительный блок для генератора озона // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров. 2002.

11. Кротов Ю. В. Особенности резонанса напряжений в цепи электрогазоразрядного реактора установки электросинтеза озона // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров. 2006.

12. Кротов Ю. В. Особенности моделирования системы параметрический трансформатор озонатор // Наука - производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГТУ, т. 3, -Киров. 2001.

13. Кротов Ю. В. Стабилизация мощности газового разряда при электросинтезе озона // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров. 2006.

14. Ли Пэйго, Соколова М. В. Особенности измерения активной мощности разряда в барьерном озонаторе // Материалы семинара «Генераторы озона и озонные технологии»: Выпуск №7. -М.: Информационный центр «Озон», 1997.-С. 68-80.

15. Люиселл У. Связанные и параметрические колебания в электронике. М.: Издательство иностранной литературы. 1963. - 351 с.

16. Нейман Л. Р., Демирчан К. С. Теоретические основы электротехники. В 2-х т. Т. 2. Л.: Энергия. 1975. - 408 е.: ил.

17. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Автоматизация озонаторных установок медицинского назначения // Озон и методы эфферентной терапии в медицине: тез. докл. III Всероссийской научно-практической конференции. -Н. Новгород. 1999.

18. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Автоматическое управление озонаторными установками // Наука-производство-технология-экология: сборник материалов ежегодной НТК ВятГТУ, т. 3, -Киров. 1999.

19. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Выбор оптимального диаметра трубчатого элемента многоэлементного озонатора // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров. 2003.

20. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Применение параметрического трансформатора в источниках питания озонаторных установок // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГТУ, т. 3, -Киров. 2000.

21. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В. Управление выходными параметрами установок электросинтеза озона // Наука производство - технология - экология: сборник материалов ежегодной региональной НТК ВятГУ, ЭТФ, -Киров. 2003.

22. Пантелеев В. И., Кротов Ю. В., Пантелеева А. К. Трубчатый генератор озона // 13-й Международный Конгресс по Озону: тез. докл., Киото, Япония. 1997.

23. Пантелеев В.И., Кротов Ю. В. Озонаторная установка «ОЗОН-М-50». Ин-форм. лист. № 8-98. -Киров: ЦНТИ. 1998.

24. Пантелеев В.И., Кротов Ю. В. Озонаторная установка «ОЗОН-М-75». Ин-форм. лист. № 20-98. -Киров: ЦНТИ. 1998.

25. Пантелеев В.И., Кротов Ю. В., Пантелеева А.К. Компактная озонаторная установка // Региональная Конференция Европейско-Азиатской группы Международной Озоновой Ассоциации, в рамках «ЭКВАТЕК-98»: тез. докл. -М.: 1998.

26. Пантелеев В.И., Кротов Ю. В., Пантелеева А.К. Озонаторные установки медицинского назначения // Наука Производство - Технология - Экология (Наука-Протек-98): тез. докл. региональной научно-технической конференции-Киров: 1998.

27. Пантелеев В.И., Разуваев Ю.П., Кротов Ю. В. Измеритель концентрации озона. Информ. лист. № 64-98. -Киров: ЦНТИ. 1998.

28. Патент Республики Беларусь BY №2955, С 01 В13/11. Устройство для производства озона / Римплер, Манфред; Опубл.: 30.09.1999 г.

29. Патент Республики Беларусь BY №4074, С 01 В13/11. Озонатор / Наумович В. Л.; Опубл.: 30.09.2001 г.

30. Патент РФ № 2084399, С 01 В 13/11. Озонатор / Хайруллин И.Х., Фатта-хов Р.К., Исмагилов Ф.Р.; Опубл.: 03.02.94 г.

31. Патент РФ № 2159735, С 01 В 13/11. Генератор озона / Учайкин И. Г., Дьяков П. Ф., Федаев А. Н., Федаев С. В., Рыбин Ю. И., Макаров Е. Т.; Опубл.: 27.11.2000 г.

32. Патент РФ №2157790, С 01 В 13/11. Озонатор / Потапенко И. А., Андрей-чук В. К., Нормов Д. А., Помазанов В. В., Лиферь А. А., Федоров Ю. П.; Опубл.: 20.10.2000 г.

33. Патент РФ №99109217, С 01 В 13/11. Разрядный элемент устройств для получения озона / Новоселов В. П., Морев С. Н.; Опубл.: 27.05.2001 г.

34. Патент США №4603031, B01J 19/08; B01J 19/12. Генератор озона / Говард

35. A. Гелбман.; Опубл: 29 июля 1986 г.

36. Патент Украины UA №17249, 6 С 01 В13/11. Трубчатый элемент озонатора / Данильцев В. Г., Голованевский А. И., Кропотов М. Ю., Кропотов А. Ю.; Опубл.: 31.10.97. Бюл. №5.

37. Патент Украины UA №35972, 6 С 01 В13/11. Озонатор коронного разряда / Денбновецький С. В., Циделко В. Д., Крижановский В. И., Кузьмичев А. И.; Опубл.: 16.04.2001, Бюл. № 3,2001 г.

38. Патент Японии JP №6078161, 5 С 01 В 13/11. Озонатор / Сиода Хироити; Опубл.: 20.02.91 г.

39. Перегудов Ф. И. Введение в системный анализ: Учеб. пособие / Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. М.: Высш. шк., 1989. - 367с.

40. Пичугин Ю. П. Структура барьерного разряда и синтез озона // Материалы Первой Всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии», посвященная 250-летию МГУ им. М.В. Ломоносова на CD. Москва, 7-9 июня 2005 г.

41. Пичугин Ю. П., Филиппов В. Г., Перунов А. А., Зеленов В. Е., Андреев В.

42. Расчёт электромагнитных элементов источников вторичного электропитания / Горский А. Н., Русин Ю. С., Иванов Н. Р., Сергеева Л. А. М.: Радио и связь, 1988. - 176 е.: ил.

43. Розенблат М. А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М.: Наука. 1966. - 719 с.

44. Саати, Томас Л. Принятие решений: Метод анализа иерархий / Саати, Томас Л.; Пер. с англ. Р. Г. Вачнадзе. М.: Радио и связь, 1993. - 314с.: ил.1. Библиогр.: с. 286.

45. Теоретические основы электротехники. Том 2. Нелинейные цепи и основы теории электромагнитного поля. / Под ред. Ионкина П. А.: Учебник для электротехнических вузов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М. : Высшая школа, 1976.-386 е.: ил.

46. Филиппов Ю. В., Вобликова В. А., Пантелеев В. И. Электросинтез озона: Учебное пособие для вузов. М.: Издательство Московского университета. 1987.-237 с.

47. Чепурнов А. В. Оборудование фирмы «Озония» и его применение // Материалы семинара «Генераторы озона и озонные технологии»: Выпуск №10. -М.: Информационный центр «Озон». 1998 г. С. 19 - 24.

48. Panteleev V., Krotov Y., Panteleeva A. Compact ozone generation plant // Regional Conference on Ozone Generation and Application to Waste Water and Water Treatment, Moscow 1998.1998.

49. Panteleev V., Loschilov V., Krotov Y. and Panteleeva A. Ozone plant for disinfection of water // 14th Ozone world Congress, Dearborn, Michigan, USA, august 22-26, 1999.1999.

50. Panteleev Vladimir I., Krotov Yuri V., Panteleeva Alia K., Khetagurov Michail D. Tube Ozone Generator // OZONE NEWS International Ozone Association, Volume 26/No. 4,1998.

51. Patent USA №5409673, С 01 В 13/11. Ozone generator having an electrode formed of a mass of helical windings and associated method / Robert H. Mans-grover, Dennis H. McEachern. Apr. 25,1995.

52. Patent USA №5437843, С 01 В 13/11. Ozonizer / Yu-hung Kuan. Jul. 8,1993.

53. Patent Deutschland PCT/DE89/00367, С 01 B13/11. Vorrichtung zur erzeu-gung von ozon: Leitzke, Ortwin. 31.05.89.

54. Patent Deutschland PCT/DE97/02546 (WO 98/19961), С 01 B13/11. Vorrich-tungen und verfahren zur erzeugung und verwendung von ozon / Sieke, Rainer, W. 03.11.97.

55. Patent Deutschland, DE №4014168, С 01 B13/11. Vorrichtung zur Erzeugungvon Ozon / Mechtersheimer, Gunter. 08.11.90.

56. Patent ЕР 1 167 287 Al, С 01 В 13/11. Ozone generator / Shinjo, Ryoichi; Ha-rada, Minoru; Nishioka, Yukiko. 02.01.2002 Bulletin 2002/01.

57. Patent EP 1052220 A2, C01B 13/11, C02F 1/72, B01J 19/08. Equipment for generating ionized gas using high-voltage discharge / Yoon, Myung Youl; Moon, Chul Soo. 15.11.2000 Bulletin 2000/46.

58. Patent EP 1055639, C01B13/11. Ozone generator / Cole, William Lesley Ash; Coleman, Harold Stennett. 29.11.2000 Bulletin 2000/48.

59. Patent EP 111 1095, C25B9/00. Ozone generating electrolysis cell and method of fabricating the same / Koganezawa, Akihisa. 27.06.2000 Bulletin 2001/26.

60. Patent Espania PCT/ES91/00038 (WO 93/00291) C01B 13/10, 13/11, C02F 1/78. Generador de aqua ozonizada para esterilizacion у ozonoterapia / Lloret Gimenez. 26.06.91.

61. Patent France № 2 594 108, С 01 В 13/11. Ozoniseur / Yasuo Fujii. 1987.

62. Patent France № 2 703 039, С 01 В 13/11. Systame de production d'ozone / Malkin В., Periov G., Yannai Shmuel. 30.09.94 Bulletin 94/39.

63. Patent France № 2 731 692, CO IB 13/11. I generateur d'ozone, ensemble etablissant un entrefer, et ensemble d'uniformisation pour generateur d'ozone / Cabinet Simonnot 20.09.96 Bulletin 96/38.

64. Patent United Kingdom GB № 2313995, С 01 В 13/11 , A 01 M 13/00 , A 23 В 4/16, В 03 С 3/017, F 24 F 3/16. Enhanced ozone and anion generator / Maxwell Hsu. 10.12.1997.

65. Patent USA № 5554344A, С 01 В13/11. Gas ionization device / Fernando C. Duarte.: Sep. 10,1996.

66. Patent USA №3883413, С 01 B13/00 B13/12. Ozone generator with uses pulsed electron stream and decaying electric field / Diarmaid H. May 13,1975.

67. Patent WO 01/19729 A2, С 01 B13/11. Ozone generator / Khatchatrian, Robert, G., Khatchatrian, Ashot, P., Aruntyunyan, Asmik, Morev, Sergey Ni-kolaevich; 22.03.2001.

68. Patent WO 94/08891, С 01 В 13/11, H01T19/02. Ozone generation apparatus and method / KITCHENMAN, Oswald, Raymond, Graham; DAWSON, Geoffrey, John. 28 April 1994.

69. Patent WO 97/49636, С 01 В 13/11. Apparatus and method for calibrating and verifying the generation and delivery of ozone / DAVIDSON, William, E. 24 June 1997.

70. Patent WO 99/48807, CO IB 13/11. Ozone generator and method of generating 03/PRICE, Wesley, G.; WILSON, Kenneth, A. 30 September 1999.

71. Patent WO 99/59914, C01B 13/11. Ozone generator / CONRAD, Wayne, E.; CONRAD, Helmut, G.; SZYLOWIEC, Ted;. PHILLIPS, Richard, S. 25 November 1999.118.www.promelec.ru/pdf/162023.pdf (DMOS Full bridge driver L6201- L6201P-L6202-L6203).