автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение эффективности имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций

На правах рукописи

Хоанг Дык Туан

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ НАГРУЗОК СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт - Петербург - 2010

003494245

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственна морской технический университет» на кафедре: «Электротехники и Эле трооборудования».

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Герман Галина Валентиновна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - ФГУП «Центральный Научно - Исследовател ский Институт Судовой Электротехники и Технологии (ЦНИИ СЭТ) г. Санкт - Петербург.

Защита состоится «26» апреля 2010 г. в 14-00 на заседании диссерт; ционного совета Д 212.228.03 при Санкт-Петербургском государственно морском техническом университете по адресу: -190008, Санкт-Петербур ул. Лоцманская, д.З, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санк Петербургского государственного морского технического университета.

Автореферат разослан « ¿5 » марта 2010 г.

Токарев Лев Николаевич

кандидат технических наук, доцент Ратников Владимир Иванович

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., доцент

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ

Актуальность темы. Необходимость адекватного прогнозирования нагрузки судовых электростанций, начиная с ранних этапов проектирования, бусловлен необходимостью определения состава и мощности генератор-ых агрегатов (ГА) судовой электростанции.

Используемые при проектировании методы расчета нагрузок судовых пектростанций имеют существенные различия, приводящие к снижению эчности (повышению погрешности) оценки, вызванные различиями матема-ических моделей оценки (прогноза) потребляемой мощности как отдельны-и потребителями, так и группой одновременно работающих потребителей, тсутствием и (или) различиями учета влияния случайных параметров по-ребителей электроэнергии, изменяющихся во времени. Отсутствие эмпи-ических данных режимов работы потребителей электроэнергии при новом роектировании, наличие укрупненных технических характеристик судов (водоизмещения, мощности энергетической установки), ограничивающих возможности прогнозирования, необходимость снижения погрешности оценки, - всё выше сказанное определяет необходимость постановки и решения научной задачи - повышение эффективности имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций с целью использования разработанных методов, начиная с ранних этапов проектирования.

Объект исследования. Процесс определения нагрузок судовых элек-ростанций на ранних этапах проектирования в условиях неполной известности информации и случайного изменения параметров и временных режимов работы судовых потребителей электроэнергии.

Цель работы. Целью работы является исследование и разработка но-ого научно - обоснованного метода расчета нагрузок судовых электростанций, обеспечивающего меньшую погрешность оценки по сравнению с суще-твующими методами.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие

адачи:

1) выполнить анализ расчетных моделей оценки потребляемой мощности;

2) разработать укрупненные зависимости оценки суммарной потреб-яемой мощности для использования на ранних этапах проектирования;

3) разработать математические модели оценки суммарной потреб-яемой мощности для различных режимов эксплуатации потребителей

электроэнергии;

4) разработать алгоритмы и программы моделирования режимов потребления электроэнергии;

5) разработать методику определения нагрузок судовых электростанций.

Общие методы исследования. Теоретической основой применяемых работе методов исследования являются методы статистического моделир« вания (Монте - Карло), корреляционно - регрессионного анализа и синтез! метод имитационного моделирования процессов потребления элекгроэне| гии группой одновременно работающих потребителей во времени, испол! зование пакетов MathCAD, Microsoft Excel при решении уравнений и мат< матической обработке результатов и пакет Delphi 7 для программирована пакета прикладных программ.

Новизна работы. В ходе проведенного в диссертационной работе hi следования получены следующие новые научные результаты:

- метод оценки потребляемой мощности, учитывающий случайный хг рактер и диапазоны изменения параметров потребителей электроэнергии;

- обоснование метода статистического моделирования параметров пс требителей электроэнергии на основе нормального распределения;

- метод имитационного моделирования нагрузок судовой электросил ции с учетом суточных (длительных) режимов работы потребителей;

- метод прогноза потребляемой мощности на ранних этапах проеетирс вания с использованием абсолютных удельных зависимостей, содержащи известные технические характеристики судов.

Научная и практическая значимость результатов. Полученные в дис сертационной работе результаты (ПО и методика расчета нагрузок) предлг гаются к использованию в процессе проектирования при определении нагрузок судовых электростанций, начиная с ранних этапов проектирования в ус ловиях неполной известности информации, а также при определении нагр\ зок судовых электростанций в условиях случайного изменения параметров и временных режимов работы судовых потребителей электроэнергии.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях:

1 ) десятый научный симпозиум, Вьетнамская научно - техническая ассоциг ция в РФ.- Москва, ноябрь, 2008;

2) «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009»: X юбилейная международная молодежная научная конференция. - УГТУ, март, 2009;

3) «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности», 7-ая международная конференция, - СПбГПУ, апрель, 2009;

4) «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии »: международная научно-техническая конференция. - Тольятти: ТГУ, май, 2009;

5) «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук»: международная научно-практическая конференция. - М., июнь, 2009.

Реализация результатов. Полученные результаты внедрены в учебном эоцессе подготовки специалистов в Санкт-Петербургском государственном орском техническом университете - на кафедрах: «Электротехника и элек-юоборудование», «Судовая автоматика и измерения» по специальностям: 30201 - «Системы электроэнергетики и автоматизации судов», 180202 -Системотехника объектов морской инфраструктуры»; на кафедре «Проек-фование судов» по специальности 180101 - «Кораблестроение»;

Публикации. По теме диссертации опубликованы 7 научно - технических эбот; из них одна без соавторов. В изданиях из Перечня ВАК опубликованы зе научные статьи (в соавторстве, доля автора диссертации-50%).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, че->ipex глав с основными выводами, заключения, списка использованных ис-)чников и трех приложений. Основная часть работы содержит 163 машино-1сных страниц, включая 132 рисунка, 24 таблицы, список использованных уточников из 96 наименований. Приложения содержат 93 страницы.

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цел и задачи работы, определены направления их решения и характеризова-э содержание глав.

В первой главе выполнен анализ известных методов определения рас-этных электрических нагрузок судовых электростанций. В современной эактике проектирования судовых электроэнергетических систем наиболее аспространённым методом определения расчётных нагрузок элекгростан-лй является метод расчёта по таблицам нагрузок. Действующим в настоя-iee время отраслевым РД 5 6168-92 «Судовые электроэнергетические сис-;мы. Методы расчёта электрических нагрузок и определение необходимой ощности генераторов электростанций» рекомендуются две модификации 1бличного метода: табличный метод постоянных нагрузок и табличный ме-ад переменных нагрузок. Методы имеют недостатки:

- отсутствие всестороннего учета множества случайных параметров по-юбителей электроэнергии и временных режимов их работы, определяю-,их нагрузку электростанции;

- не достаточно адекватное модельное отражение процессов формиро-ания нагрузок судовых электростанций в различных режимах плавания су-эв;

- различия в моделях оценки потребляемой мощности отдельными по->ебителями.

Использование существующих подходов для оценки нагрузок судовой пектростанции приводит к появлению систематических и случайных по-юшностей в расчетах, что не позволяет обоснованно выбрать состав и ощность генераторных агрегатов.

Во второй главе разработан укрупненный метод прогноза потребляе-ой мощности судовых электростанций на ранних этапах проектирования а базе абсолютных удельных показателей. Разработаны математические

модели, алгоритм для расчета суммарной потребляемой мощности. Вып нены расчеты суммарной потребляемой мощности группы одновремеш работающих потребителей, методом имитационного моделирования выпо. нен расчет суммарной потребляемой мощности с учетом суточных (дл тельных) режимов работы потребителей электроэнергии на судах. Произв ден сопоставительный анализ результатов использования методов имит ционного моделирования, рассчитана погрешность, достигаемая в процесс моделирования. Выполнены обоснования выбранного метода моделиров; ния длительных режимов работы потребителей и статистического экспер] мента.

Расчетные зависимости оценки суммарной нагрузки судовой элекф станции на ранних этапах проектирования на базе абсолютных удельнь показателей разработаны и представлены в табл. 1.

Таблица

Мрасч. зависимое™ Вид расчетной зависимости График остатков К ^расч. ^ ^табл.

1. N = 1322 + 0,37770 неудовлетворительно —

2. л N 1 —(£>) = 0,6 + 265,8— Б О удовлетворяет нормальным требованиям 0,762 16,6

3. А —(£>>=0,5428 + О 0,0000048750 -0.0000000002602 удовлетворяет нормальным требованиям 0,971 76,1

4. Р пстрх =1046 - 0,0146М + 0,08140 удовлетворяет нормальным требованиям 0,709 11,6

5. Рп2р1 =705,4 + 0,214М удовлетворяет нормальным требованиям 0,808 47,25

6. л Рпо-фХ 0217? N + 669,2 — N удовлетворяет нормальным требованиям 0,85 65,4

7. л Рпо^х(0) =01363 Б + 648,2 — О удовлетворяет нормальным требованиям 0,87 77,3

Анализ приведенных в табл.1 зависимостей показывает следующее:

- абсолютные удельные зависимости (2., 3., 6., 7.) обладают лучшими редсказывающими свойствами (меньшей погрешностью (1-Я) и большей гатистической значимостью (Ррасч.)) по сравнению с абсолютными показа-элями, полученными на основе (4., 5.);

- расчетные зависимости (2.) и (3.) предлагаются для прогноза мощности ЭУ и дальнейшего использования в прогнозе Рпотрг!

Для прогноза значений суммарной нагрузки судовой электростанции на анних этапах проектирования судов предлагаются зависимости:

л

РпОТр1=^££(Н)-К = (0,2177+669>21)-Ы, (1)

}е N. кВт - мощность судовой энергетической установки;

л

РПОТр2 = ■^р(О) ■ о = (0,1363 + 648,2-1). о, (2)

}е Э, т - водоизмещение судна.

С целью уменьшения систематической погрешности оценки РПОтр! начения, полученные с использованием (1) и (2), следует усреднять:

л л

Рпотр2=-2-^

Выполнена разработка математических моделей оценки суммарной отребляемой мощности для различных режимов эксплуатации. На пером шаге исследований для имитационного моделирования случайных начений параметров потребителей использованы равномерный и нор-альный законы распределения. Имитационное моделирование времен-ых режимов работы групп одновременно работающих потребителей и оп-еделение нагрузки судовой электростанции выполнено для трёх методов: этырехполюсника, Ю.С. Карандашова, нового метода учета изменения па-аметров потребителей. При этом статистическое моделирование парамет-ов произведено с использованием равномерного и нормального распреде-ений. Математические зависимости приведены ниже. . Метод четырехполюсника

Расчетное выражение Р„отр, = -Уз£/, /¿сояф,; (4)

Равномерное распределение:

= Умин.I маскл ~ ^ мин.I ) . (5)

№ иминл =0,975ин„ I)^ = 1,025£/я,;

Л' Iмин л (.^маскл ~~ Iмин л ) • (®)

где 1МШл = 0,851т, 1маск1 = 1,15/Я|.;

Со^р, - Созсрмшл +£, {Соз<рмаск1 - С05<рминЛ ), (7)

где Со5Фл(ин1 = 0,5С<ю<р№-, Со5Флшск; = 1,1Со.Уф/л;

где е [0,1] - случайное число из генератора случайных чисел (ГСЧ). - Нормальное распределение:

где <уш = 0,0251//Л;

V '=1

\ '=1 У

т,

где аЛ =0,15 /Я/;

V '=1

(9)

(10)

(11) (12)

где = 0,1 Сох<рт .

2. Метод Ю.С. Карандашова

- Равномерное распределение:

Рпотрл ' Рмин.потрЛ + макяотрл ~ Рмин.потрл ) ■

- Нормальное распределение:

Щ{ п

Рпотрл =л|— ~0,5и +тр/ _

\ '=1

где = 0,41525РН1, тр1 = Рнл.

3. Метод изменения параметров потребителей

рпотрл = л/з£/,/,С(жр,; (13)

РП01рЛ =л/3((/№ ±Аи,Х1№ ±Л//)(С<шРя, ±ДСо5ф,);

Р„01р; « 7з((/№/я/Со5<ря, ±/Я/Сакря,Д£/, ±£/я,С05фя,Д/, ±£/я,/я,ДСояр,);

Р^^^+АР,; (14)

где ДР.- =л/з(/я,Со5фя,ДС/1±С/я,Со5фя,А/,±Уя,/я,ДСо5ф,)

Примем при моделировании следующие диапазоны изменения случа! ных величин: А и, = ±0,025, ы1 =±0,15, ДСо.кр, = ±0,1;±0,5.

- Равномерное распределение:

Ди, = Аи, ми„ + ¡ макс -). (15)

где Д£/; ИШ1 = -0,025£/я,; Д{/,^ = 0,025£/№;

<4 = ^¡.мии + (Ы, макс - Д/,.иа„ ) , . Д/,.иш,=-0,15/я,; Д/,^ = 0,ШЙ1;

ЛСол'ф, = ДСолф, „„„ - ДОжр,^„),

АСо.9ц>, мт = -0,1Сол'фя,; ДСо5ф1Л1ЖС = 0,ЮмфЯ1. Нормальное распределение:

д{/,

, >=|

Сдш + 7,1 Да/1

&Со5(р.

I. ,=1

,5 п <Тдг, + тд г, ;

°ДС<ир/ + тАСощ

(16) (17)

(18)

(19)

(20)

1е ты,ты„тьтщ = 0, стДш =0,025£/я,, Стд,, =0,15/я,, стДс05(р1 =0,1Со5фн,.

После моделирования Ц, Собф,, Аи,,А1,, дсо.«р,и расчета Рпотр.|, ассчитывается

(21)

Р =УР •

сумл / {А потр.1 ' ¡=1

— 1 ^ р =——>р

сум. м 1 сум.] I

2 ¡=1

2

4Рсум,]=-

Х^сум.1 ^сум.)

"2 _

^сум.) 1=1 _

(22)

(23)

(24)

1е N1,- число приемников, N2- значение числа прогонов при достижении ста-/юнарности процесса моделирования; Рсу1„ - суммарная мощность потре-

■ггелей; Рсуы - средняя суммарная мощность потребителей; дис-

грсия; <г1Рсум1] - среднее квадратичное отклонение.

Алгоритм расчета суммарной потребляемой мощности группы одно-земенно работающих потребителей представлен на рис.1.

Z Подготовка исходных данных

Выбор метода моделирования

т

X

X

Метод четырехполюсника

Метод Ю.С.Карандашова

I

Метод изменения параметров потребителей

Задание закона распределения: равномерное, нормальное

Определение значений параметров: X,™,, Х^ Хтах- Х^, т^а».

Задание N=1, N

Генератор случайных чисел

*

Расчёт новых значений па-

раметров (ип, 1ь Соэф^ДУп...)

Рягчрт Р Р гаи1С| потрл ' 1 сум.г.потр.

Запись N+1 в счетчик

прогонов

---^N>N1^.

Нет

Да

Расчёт, Р

сум.потр.

°1РсумЛ

сум .и

I

Построение графиков

X

Конец

3

Рис. 1. Алгоритм расчета суммарной потребляемой мощности группы одновременно работающих потребителей

Результаты расчета и графики имитационного моделирования выполнены в соответствии с математическими моделями и приведенным алгоритмом (см. табл. 2 и рис. 2, 3,4). Итоговые данные приведены в табл. 2.

потребляемой мощности от прого- марной потребляемой мощности нов от прогонов

Рис. 4. Зависимость дисперсии суммарной

потребляемой мощности от прогонов ___Таблица 2

Распределение случайных параметров Метод имитационного моделирования

метод четырехполюсника Р-хп* = и,1£ощ метод Ю.С. Карандашова Метод изменения параметров потребителей

1. Равномерное = 12,97 кВт а2= 16,655 кВт ст3= 13,591 кВт

Рср.сум =55,548 кВт Рср.суи.~59,244 кВт Рсрсу« =115,153 кВт С)

тяготеет к потр.минл / тяготеет к

2. Нормальное а, = 11,162 кВт ст2= 17,006 кВт а3= 11,262 кВт

РсРсум=123,958 кВт Г) Рср.суМ=120,124 кВт (***) РсР.сум=121,128 кВт (****)

При имитационном моделировании с использованием равномерного распределения случайной величины следует трактовать Хмин. как смещение (аналогично тх при нормальном распределении), а величину

£>(Хмак. ~ Хмин.) как разброс (аналогично при нормальном распределении). Процесс моделирования достигает стационарности, при этом Рср.сум-55,548 кВт приближено кХмин. (РМин.)- Это наблюдается и подтверждено расчетами для любых аналитических методов оценки Рпотр|. Результаты имитационного моделирования представлены в табл. 2.

Таким образом, при выборе расчетной зависимости и метода имитационного моделирования одновременно следует оценить, какое значение принято в качестве смещения. Физически оправдано, если в качестве смещения выбрано РН| каждого из потребителей, относительно которого моделируются возможные изменения параметров, при этом предпочтительно иметь разно-знаковый разброс. Использование равномерного распределения для Х=ХНИН. дает смещенную оценку (см. табл. 2) для метода четырехполюсника и метода Ю.С. Карандашова. Новый метод изменения параметров потребителей дает оценку, сопоставимую с методом четырехполюсника и методом Ю.С. Карандашова как для нормального, так и равномерного распределения, (см. результаты расчетов, отмеченные в табл. 2 (*).....(**")).

Алгоритм расчета суммарной потребляемой мощности с учетом суточных (длительных) режимов эксплуатации потребителей электроэнергии представлен на рис. 5.

При имитационном моделировании суммарной нагрузки судовой электростанции (на примере 13 потребителей со случайными временными режимами включения - выключения) с использованием моделей четырехполюсника и изменения параметров потребителей (Д£/, , А¡¡, ДСакр,) имеют место следующие результаты (см. рис. 6, 7,8, 9 и табл. 3): _Таблица;

Оценка результатов использования методов имитационного моделирования

Метод Распределение

Равномерное Нормальное

1 Четырех- Pmhh.cvm. 3.843,03 6.949,89

полюсника Реум. 'Рсум.х.х =42.860,30 Реум.1.2=65.645,04

Рмакс.сум. 80.535,21 122.145,56

D[PcvMi] 227.656.466,48 998.435.499,88

otV'l 15.088,29 31.598,03

2 Изменения Pmhh.cvm. 5.853,53 6.974,94

параметров потребителей Р сум. ~Рсум.2л =60.217,80 Лу*.2.2=68.183,Ю

р г макс.сум. 112.723,24 125.991,24

DtPcvMi] 445.370.796,51 582.301.782,66

21.103,81 24.130,93

Рис. 5. Алгоритм расчета суммарной потребляемой мощности с учетом суточных (длительных) режимов эксплуатации потребителей электроэнергии

за ® к> те зш шииипгаявш!»!« <.-

Рис. 7. Средняя суммарная потребляемая мощность

Рис. 6. Суммарная потребляемая мощность

Я |Д 1Ю 2в ЗВ Л СО « м 6Ш Я) !20 Я 9в Р Я Ш 1!Ю 1!« !ЛВ 1® ш 1Я1« I*

Рис. 8. Дисперсия суммарной потребляемой мощности

Рис. 9. Функция плотности распределения нагрузки

- использование равномерного распределения при получении значений средней суммарной потребляемой мощности Рсум. дает заниженные результаты (см. табл. 3);

- результаты имитационного моделирования, практически отличающиеся незначительно (см. табл. 3), АР сум.» 3,7%, дают методы четырехполюсника и изменения параметров потребителей;

- отличия результатов моделирования на основе метода изменения параметров потребителей при использовании равномерного и нормального распределения отличаются в большей степени, АРсум. ~ 11,7%.

- сравнение значений среднеквадратичных отклонений в методах четырехполюсника и изменения параметров потребителей указывает на меньший разброс, обеспечиваемый последним методом.

- результаты сопоставительного анализа (см. табл. 3) дают основания для выбора метода изменения параметров потребителей с использованием нормального распределения в качестве модели имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций.

Дополнительные оригинальные исследования выполненные в диссертации, предусматривают оценку изменения АРсум. в зависимости от изменения искусственно предложенного коэффициента К^ (рис. 10), для различных методов моделирования. На основе сопоставления полученных

результатов (табл. 4) следует отметить совпадение результатов для нормального и равномерного распределения метода изменения параметров потребителей и нормального распределения метода четырехполюсника.

еаю

Б<000

«сое «что

40000

16000 12000

! [ ЛКш

0.0«0.09 0135119 0225027 0ЭТ50Эв а<05045 С«Ж05« 05050И 0675372 0.7660»! 0.8558 0345033 1.Ш610в <Д

Рис. 10. Зависимость средней суммарной потребляемой мощности от коэффициента одновременности работы Ко, АК0, = 0,495-0,45=0,055; АРсум.1 = 102.400 *0,055 =5632 Вт

Метод моделирования Распределение М01, о.е. А Реум., , Вт

1. Метод четырехполюсника равномерное 0,055 5632

нормальное 0,045 4608

2. Метод изменения параметров потребителей равномерное 0,045 4608

нормальное 0,045 4608

"ЛГУ

I

9 -»7»» НЛ22Я

Рис. 11. Зависимость коэффициента одновременности от изменения напряжения К0,(ДСА,)

Оценка изменения значения К^ в зависимости от Д£/,,Д/,, ДСокр,- - (рис. 11) выявляет отличия в степени изменения для каждого из параметров и меньшую чувствительность для равномерного распределения.

Варьируемы параметры имитационного моделирования Ко

Равномерное распределение Нормальное распределение

д 0,66 0,8

0,62 0,72

Продолжение табл. 5

4-х, 0,64 0,54

0,62 0,62

ДСа«Р|£ ДСояр,^ 0,61 -0,62 0,59

ДС05ф,£г 0,58 0,53

Таким образом, результатами выполненных исследований и полученных оценок подтверждено, что новый метод расчета нагрузок судовой электростанции на основе учета изменения параметров потребителей является обоснованным, так как результаты оценок при использовании нормального распределения параметров потребителей совпадают с аналогичными в методе четырехполюсника при снижении разброса оценок, и большую чувствительность к изменению параметров потребителей. Обоснованность выбора нового метода расчета нагрузок подтверждено имитационным моделированием режимов потребления электроэнергии группами одновременно работающих потребителей.

В третьей главе представлены результаты расчета и имитационного моделирования режимов потребления электроэнергии на судах в том числе на полупогружной буровой установке серии "Шельф", при добыче глубоководного минерального сырья (пр. 16680) и на супертраулере - рыбозаводе (пр. 10890) (рис. 12,. .15 и итоговые данные в табл. 6.).

Рис. 12. Суммарная потребляемая мощность

ш мои

13X01

ю •* 1® » з» а й <о и га » та т» 8« ю зю ни н» ч« та I® до од де 1«

Рис. 14. Дисперсия суммарной потребляемой мощности

в о*х>во*£яяэ*я«ятштттшш*а* Рис. 13. Средняя суммарная потребляемая мощность

Рис. 15. Функция плотности распределения нагрузки

Таблица 6

1.ППБУ «Шельф»

Методы расчета нагрузок Законы распределения Расчетные данные, кВт Длительность расчета режима, ч.

Рмах. Рср.потр Рмии.

Метод четырехполюсника равномерное 3.004 1.539 126 24

нормальное 3.404 2.052 319 24

Метод изменения параметров потребителей равномерное 4.161 Рср.1.1= 2.185 314 24

нормальное 4.334 Рср.1.2= 2.177 114 24

2. Добыча глубоководного минерального сырня (пр. 16680 )

Метод четырехполюсника равномерное 3.600 2.384 1.337 24

нормальное 4.209 2.944 1.249 24

Метод изменения параметров потребителей равномерное 4.829 Рср.2.1 = 3.465 1.641 24

нормальное 4.723 Рср.2.2= 3.148 1.510 24

3. Супер - траулер - рыбозавод (пр. 10890)

Метод четырехполюсника равномерное 3.241 2.035 1.080 24

нормальное 3.207 2.300 1.100 24

Метод изменения параметров потребителей равномерное 3.882 Рср.3.1 = 2.479 1.266 24

нормальное 3.696 Рср.3.2= 2.356 894 24

Анализ данных итоговой таблицы моделирования нагрузки судовой электростанции (табл. 6) показывает:

1. Графики функций плотности вероятности распределения нагрузок су-,овой электростанции имеют одинаковый характер.

2. Использование равномерного распределения даёт заниженные ре-ультаты по сравнению с нормальным распределенным в рамках метода че-ырехполюсника.

3. В рамках метода изменения параметров потребителей имитационного моделирования расчетные значения Pcp.noTD.cvM., полученные на основе нормального распределения, по сравнению с аналогичными, полученными на основе равномерного распределения, меньше на 5,22%.

Таким образом:

1. Учитывая рекомендации теоретического плана гл. 2, результаты рас-етов и обоснования выбранного метода имитационного моделирования гл.З для дальнейшего использования при разработке. ПО и методики расче-а нагрузок предложено использовать метод имитационного моделирования

на основе изменения параметров потребителей при нормальном законе распределения.

2. Названный метод:

- удобен при формировании массива исходных данных, поскольку эти изменения определены нормативными документами или указаны в ТУ на поставку изделий;

- обеспечивает достоверность и заданную погрешность оценки 5,22%;

- предлагается для использования в САПР в процессе решения задач определения нагрузок судовой электростанции для различных режимов плавания судов.

3. Результаты имитационного моделирования и выполненные расчеты в гл. 3 соответствуют теоретическим исследованиям гл. 2 и подтверждают достоверность научных положений, сформулированных в диссертации.

В четвертой главе, представлены разработанная методика и пакет программ определения нагрузок судовых электростанций математическим моделированием режимов работы потребителей электроэнергии.

На основании результатов исследования, изложенных во второй и третьей главе, разработана методика определения расчётных нагрузок электростанций для применения при проектировании судовых электростанций.

Программное обеспечение разработано с помощью DELPHI-7 среды разработки программ, ориентированных на работу в 32-разрядной операционной системе Windows.

В качестве языка программирования в DELPHI-7 используется объектно-ориентированный язык Object Pascal. В основе среды программ DELPHI лежит технология визуального проектирования и событийного программирования. Пакет программ включает:

- подпрограмму подготовки исходных данных;

- подпрофамму расчета потребляемой мощности для метода изменения параметров потребителей по нормальному закону и задания случайных времени работы, паузы для каждого потребителя в соответствии с приведенными математическими моделями;

- подпрограмму расчета суммарной потребляемой мощности для метода изменения параметров потребителей по нормальному закону в соответствии с приведенными математическими моделями;

- подпрофамму расчета средней суммарной потребляемой мощности, дисперсий для метода изменения параметров потребителей по нормальному закону в соответствии с приведенными математическими моделями;

- подпрограмму построения графиков временных режимов работы каждого потребителя, суммарной потребляемой мощности для заданного метода имитационного моделирования по нормальному закону распределения параметров потребителей электроэнергии;

- подпрограмму построения графиков средней суммарной потребляемой мощности и дисперсий суммарной потребляемой мощности.

Алгоритм расчета нагрузок судовых электростанций представлен на рис.16.

Рис.16. Алгоритм расчета суммарной потребляемой мощности с учетом суточных (длительных) режимов эксплуатации потребителей электроэнергии

ПО может выводить результаты расчета в файле «МхЬ и графиках:

4 ©»я Пр«« Форшт Вн* Справ» \

15®«5 " ~ ~.................ГГ

¡43929.59 123595.87 ¡34107.69 Д2449.73 46824.06

3331?. 2Л |

566*5.96

69157.76 I

60815.74 5

¿62446.78 ;

170704.09 |

73039.99 ! 84130. О* 9*561.85 80557.71 94 561.85 12194 5.52 118912.11 121945. 52 . 115805.46

411277?. 05 В

98767.91 ?92209.59

71875.871 . :

Стр23. ст-п

Рис. 17. Значения суммарной потребляемой мощности

Расчет потребляемой мощности судовых электростанций на ранних этапах проектирования выполняется с использованием расчетных зависимости, представленных в табл. 7.

Таблица 1.

Расчетные зависимости для прогноза нагрузки судовой электростанции

на ранних этапах п эоекгирования

№ Расчетная зависимость К Примечания

1. Л N 1 —(£>) = 0,6 + 265,8— Б 0 0,762 16,6 И >0,6

2. Л —Ю) =0,5428 + 0,0000048750 Э -0,00000000025802 0,971 76,1 р] <0,6 V ^ ) анач.

3. Л Рш>тр1Ш)-0,2177 + 669,2 1 N N 0,85 65,4

4. Л Рпотр! ф) -0,1363 + 648,2 1 Э 0 0,87 77,3

Рис. 18. График суммарной потребляемой I мощности

Обозначения, принятые в табл. 7: Ы, кВт - мощность СЭУ; О, т - водоизмещение судна; РпотрХ, кВт - суммарная мощность нагрузок; (1 - Р) - погрешность; ? - критерий Фишера. Использование зависимостей:

Л Л

р р

Р _ потр! ^г . р _ потрЕ

потр2| эд нов.' потр£2 ^ нов.'

л л

где 12=3*. см. (3) и см. (4).

N Б

р 4- р

р _ 1 потрХ| т 1 потр£2

*потр£ ~ 2 '

При отсутствии данных по N используются зависимости (1) и (2) (табл. 7):

Л Л

гДе С) или (2)-

Таким образом:

1. Разработанные алгоритм, ПО и управление программой имитационного моделирования режимами работы потребителей электроэнергии позволяют менять диапазоны изменении величин ли, , А/, , АСощп временных

режимов работы (¿р) и паузы (1„) потребителей. Одновременность работы и паузы группы потребителей, участвующих в одном технологическом режиме, задаются одинаковыми значениями (0 и

2. Программное обеспечение является универсальным и позволяет получать оценки случайных значений средней суммарной потребляемой мощности в диапазонах изменения параметров потребителей, предусмотренных ТУ, при любом составе потребителей электроэнергии на судах.

3. Названные свойства ПО позволяют получать научно - обоснованные

значения Рсум , которые рекомендуется использовать при определении

состава и мощности ГА.

4. Разработанные зависимости оценки потребляемой мощности на ранних этапах проектирования (табл. 7) позволяют прогнозировать значение нагрузки судовой электростанции с погрешностью, не превышающей (1 - Я).

В приложении 1 представлено программное обеспечение. В приложении 2 приведены расчеты и графики имитационного модели-ования.

В приложении 3 приведены исходные данные для расчета.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами диссертационных исследований являются педующие:

1. Выполнен анализ существующих методов оценки нагрузок судовых пектростанций выявлены их недостатки, которые приводят к появлению истематических и случайных погрешностей в расчетах нагрузок и не позво-яют обоснованно выбрать состав и мощность генераторных агрегатов.

2. Отличия эмпирических данных в параметрах и режимах работы по-ребителей электроэнергии на построенных и вновь строящихся судах при-одят к необходимости выбора методов статистических испытаний и имитационного моделирования процессов потребления электроэнергии на судах,

21

поиска новых подходов в оценке потребляемой мощности как отдельными потребителями, так и их совокупностью с учетом длительных временных режимов работы, к необходимости поиска методов оценок потребляемой мощности на ранних этапах проектирования.

3. На основе корреляционно - регрессионного анализа разработаны математические модели множественной регрессии, позволяющие получить оценку суммарной потребляемой мощности на судах на ранних этапах проектирования. Разработанные модели статистически значимы (Рраеч. » ртабл.) и обеспечивают пофешность оценки 13...15%. Предложенная методика усреднения оценок позволяет снизить систематическую составляющую погрешности в 2 раза.

4. Результатами исследований и сопоставительного анализа оценок, полученных при использовании различных методов имитационного моделирования и статистических испытаний научно обосновано использование нового разработанного в диссертации метода учета изменений параметров потребителей электроэнергии на основе их нормального распределения в длительных временных режимах одновременной работы.

Погрешность оценки суммарной потребляемой мощности 8= 0,05, необходимое число прогонов N=200 - для получения стационарных результатов имитационного моделирования нагрузки судовой электростанции.

5. На основе разработанного метода имитационного моделирования выполнены оценки суммарной потребляемой мощности и её составляющих для полупогружной буровой установки "Шельф", судна добычи глубоководного минерального сырья, супер траулера - рыбозавода.

Полученные различными методами результаты имитационного моделирования нагрузок различных судов подтверждают обоснованность выбранного метода учета изменений параметров потребителей при их нормальном законе распределения в длительном временном режиме работы. Погрешность оценки е < 0,05.

6. Разработаны алгоритмы, методики, математическое и программное обеспечение для оценки нагрузок судовых электростанций для использования в САПР, включая:

- метод имитационного моделирования нафузок судовых электростанций в длительном временном режиме работы потребителей электроэнергии;

- укрупненный метод прогноза потребляемой мощности судовых эле! тростанций на ранних этапах проектирования.

7. Полученные результаты диссертационных исследований, многостс ронние статистические обоснования разработанного метода имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций и его использование в практике проектирования судов обеспечивают получение достоверных рс зультатов с погрешностью оценки, не превышающей заданные пределы (5... 15%).

4. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

В изданиях, рекомендованных перечнем ВАК:

1. Хоанг Дык Туан. Имитационное моделирование нагрузки отдельных потребителей судовых электростанций /Хоанг Дык Туан, Герман Г. В.// Естественные и технические науки. - ISSN 1684-2626. - M., 2009. - №1 (39). - С. 229-232. (Автор - 50%)

2. Хоанг Дык Туан. Имитационное моделирование нагрузки судовых электростанций на основе различных законов распределения /Хоанг Дык Туан, Герман Г. В.// Научно-технический и информационно-аналитический журнал «Морской вестник»,- СПб., 2009. - №2 (30). - С.55 -57. (Автор - 50%)

В других изданиях:

3. Хоанг Дык Туан, Тхан Н.Х. Применение нечеткой логики для системы автоматического распределения нагрузки с целью повышения качества работы судовой электростанции// Материалы докладов на шестой Вьетнамской конференции по автоматизации, апрель 2005. С.233 - 238. (Автор-70%)

4. Хоанг Дык Туан. Определение нагрузки судовых электростанций методом статистического моделирования// Материалы докладов X юбилейной международной молодежной научной конференции «СЕВЕР-ГЕОЭКОТЕХ-2009». -Ухта: УГТУ, 2009. 4.1. С.135 -138. (Автор- 100%)

5. Хоанг Дык Туан, Герман Г.В. Об использование методических подходов при оценке нагрузок судовой электростанции// Сборник трудов седьмой международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности». -СПбГПУ, 2009. С.402 -404. (Автор - 50%)

6. Хоанг Дык Туан, Герман Г.В. Снижение погрешности оценки по-ребляемой мощности судовым электрооборудованием// Сборник тру-ов международной научно-технической конференции «Проблемы электро-ехники, электроэнергетики и электротехнологии ». - Тольятти: ТГУ, 2009. -1.1. С.154 - 156. (Автор - 50%)

7. Хоанг Дык Туан, Герман Г.В. Моделирование нагрузки групп по-ребителей судовых электростанций// Материалы докладов международ-ой научно-практической конференции «Современные проблемы гумани-арных и естественных наук». - М„ 2009. Том I. С. 60 - 62. (Автор - 50%)

ИЦ СПбГМТУ, Лоцманская, 10 Подписано в печать 02.03.2010. Зак. 3930 Тир.100.1,15 печ. л.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ. ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ МЕТОДОВ.

1.1. Научно - технические подходы к расчету электрических нагрузок 10 судовых электростанций. Основные положения.

1.2. Аналитический метод постоянных нагрузок.

1.3. Аналитический метод переменных нагрузок.

1.4. Метод статистического моделирования нагрузок на ЭВМ.

1.5. Метод корреляционных зависимостей.

1.6. Вероятностно - статистический метод.

1.7. Методика "Базис".

1.8. Требования Российского Морского регистра судоходства и Международной электротехнической комиссии.

1.9. Анализ расчетных зависимостей оценки потребляемой мощности.

1.9.1. Оценка зависимости с использованием значения потребляемой мощности на входе четырехполюсника (РПохрл).

1.9.2. Оценка зависимости с использованием установленного значения

-1 уст.]

1.9.3. Сопоставительный анализ методов оценки РП0Трл

1.9.4. Оценка нагрузки судовой электростанции на ранних этапах проектирования.

1.9.5. Учет временных параметров и одновременности работы судового электрооборудования.

Выводы по первой главе.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ВЫБОР МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ СУДОВЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ И МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОЩНОСТИ.

2.1 Укрупненный метод прогноза потребляемой мощности судовых электростанций на ранних этапах проектирования.

2.1.1. Укрупненный метод прогноза Рпотр s на базе абсолютных удельных показателей. Разработка зависимостей.

2.1.2. Прогноз мощности СЭУ на основе использования укрупненных параметров судов.

2.1.3. Прогноз суммарной нагрузки судовой электростанции на основе укрупненных параметров судов.

2.2. Имитационное моделирование случайных значений параметров потребителей электроэнергии.

2.3. Исследование и оценка результатов моделирования временных режимов работы групп одновременно работающих потребителей.

2.3.1. Математические модели, алгоритм и расчет суммарной потребляемой мощности группы одновременно работающих потребителей.

2.3.2. Алгоритм расчета суммарной потребляемой мощности с учетом суточных (длительных) режимов эксплуатации потребителей электроэнергии.

2.4. Метод имитационного моделирования как эксперимент. Оценка погрешности и обоснование выбранного метода.

2.5. Оценка точности характеристик, полученных методом Монте —

Карло. Необходимое число реализаций.

Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТЫ И ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ГРУППАМИ ОДНО

ВРЕМЕНО РАБОТАЮЩИХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ.

3.1. Расчет нагрузок полупогружной буровой установки. (ППБУ «Шельф»).

3.1.1. Режимы потребления электроэнергии на полупогружной буровой установке серии "Шельф".

3.1.2. Исходные данные для расчета.

3.1.3. Результаты расчета и графики имитационного моделирования.

3.2. Расчет режимов потребления электроэнергии на добыче глубоководного минерального сырья.

3.2.1. Исходные данные для расчета.

3.2.2. Результаты расчета и графики имитационного моделирования.

3.3. Расчет режимов потребления электроэнергии на супертраулере -рыбозаводе.

3.3.1. Исходные данные для расчета.

3.3.2. Результаты расчета и графики имитационного моделирования.

3.4. Сопоставление и оценка результатов имитационного моделирования. Оценка точности.

Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НАГРУЗОК СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ.

4.1. Описание и алгоритм расчета нагрузок судовых электростанций.

4.2. Структура пакета ПО.

4.3. Подготовка исходных данных.

4.4. Управление ПО.

4.5. Визуализация и оценка результатов расчета.

4.6. Варьирование диапазонов изменения случайных значений параметров потребителей электроэнергии при изменении их режимов работы.

4.7. Методика расчета потребляемой мощности на ранних этапах проектирования.

Выводы по четвертой главе.

Впервые в истории развития судостроения указание на целесообразность применения математического моделирования для определения расчётных нагрузок судовых электростанций появилось в 1964 году в работе И.А.Рябинина "Теоретические основы проектирования электроэнергетических систем кораблей", однако в силу трёх причин: избыточной бюрократизации практики проектирования судовых электроэнергетических систем, отсутствия интереса к серьёзной проработке вопроса среди широкого круга учёных и специалистов-электриков и неудовлетворительного состояния парка персональных ЭВМ на 1964 год и несколько следующих десятилетий, современный уровень достижений в этой области ограничивается отраслевым стандартом, достоинства которого состоят в повсеместном распространении таблиц нагрузок, не проходивших принципиальной модернизации с начала XX столетия, а парк современных персональных компьютеров используется в режиме "калькулятор-типография".

Существует ряд особенностей процесса формирования электрических нагрузок, отличающих его от процессов, традиционно исследуемых в электротехнических задачах:

- процесс недетерминированный, статистически распределённый во времени;

- режимы потребителей уникальны;

- в формировании процесса участвуют элементы в количестве, исчисляемом сотнями и тысячами;

- объём вычислительного процесса на несколько порядков превосходит объём традиционных детерминированных задач;

- в большинстве случаев композиции законов распределения случайных величин - значений времён работы потребителей, пауз, уровней мощности, не имеют аналитических выражений, в связи с чем их моделирование требует разработки и применения специальных алгоритмов.

В силу перечисленных особенностей процесса решение задачи правильного определения расчётных нагрузок судовых электростанций оказывается единственно возможным методом математического моделирования режимов потребителей, учитывающим физическую сущность процесса формирования нагрузок электростанций при условии обязательного применения ЭВМ. Кроме того, оформление полученных в результате настоящей работы достижений в виде пакета прикладных программ предоставляет возможность использования его в качестве раздела САПР "Судовые электроэнергетические системы".

Необходимость использования метода имитационного моделирования обусловлена невозможностью получения эмпирических данных о режимах работы судовых потребителей электроэнергии во времени и пространстве параметров.

Выбор оптимального числа и мощности генераторных агрегатов судовых электростанций, определение их оптимальной загрузки во всех режимах плавания судов, полученные на основе использования пакета прикладных программ и методики определения нагрузок судовых электростанций, позволят повысить достоверность расчетов и обоснованность проектных решений на всех стадиях проектирования судовых электроэнергетических систем.

Цель работы. Целью работы является исследование и разработка нового научно — обоснованного метода расчета нагрузок судовых электростанций, обеспечивающего меньшую погрешность оценки по сравнению с существующими методами.

С учетом поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

- анализ расчетных моделей оценки потребляемой мощности;

- разработка укрупненных зависимостей оценки суммарной потребляемой мощности на ранних этапах проектирования;

- разработка математических моделей оценки суммарной потребляемой мощности для различных режимов эксплуатации потребителей электроэнергии;

- разработка алгоритмов и программ моделирования режимов потребления электроэнергии;

- разработка методики определения нагрузок судовых электростанций.

Методы исследования. Основные результаты диссертационной работы получены с использованием следующих методов:

- методов математической статистики;

- корреляционно - регрессионного анализа и синтеза;

- имитационного моделирования;

- использования пакетов MathCAD, Excel при решении уравнений и математической обработке результатов;

- использования пакета Delphi 7 для программирования пакета прикладных программ.

Содержание глав работы:

Первая глава посвящена анализу существующих методов определения расчетных электрических нагрузок судовых электростанций, требований Российского Морского Регистра судоходства, отраслевого стандарта и международных документов к основному источнику судовой электрической энергии, а также анализу расчетных зависимостей оценки потребляемой мощности.

Во второй главе разработан укрупненный метод прогноза потребляемой мощности судовых электростанций на ранних этапах проектирования на базе абсолютных удельных показателей. Разработаны математические модели, алгоритм для расчета суммарной потребляемой мощности. Выполнены расчеты суммарной потребляемой мощности группы одновременно работающих потребителей методом имитационного моделирования выполнен расчет суммарной потребляемой мощности с учетом суточных (длительных) режимов работы потребителей электроэнергии на судах. Произведен сопоставительный анализ результатов использования методов имитационного моделирования, рассчитана погрешность, достигаемая в процессе моделирования. Выполнены обоснования выбранного метода моделирования длительных режимов работы потребителей и статистического эксперимента.

В третьей главе представлены результаты расчета и имитационного моделирования режимов потребления электроэнергии на судах в том числе на полупогружной буровой установке серии "Шельф", при добыче глубоководного минерального сырья (пр. 16680) и на супертраулере — рыбозаводе (пр. 10890).

В четвертой главе представлена методика определения нагрузок судовых электростанций.

В заключении сформулированы основные результаты исследований, представленных в диссертации.

Научная новизна. В ходе проведенного в диссертационной работе исследования получены следующие новые научные результаты:

- метод оценки потребляемой мощности, учитывающий случайный характер и диапазоны изменения параметров потребителей электроэнергии;

- обоснование метода статистического моделирования параметров потребителей электроэнергии на основе нормального распределения;

- метод имитационного моделирования нагрузок судовой электростанции с учетом суточных (длительных) режимов работы потребителей;

- метод прогноза потребляемой мощности на ранних этапах проектирования с использованием абсолютных удельных зависимостей, содержащих известные технические характеристики судов.

Практическая ценность. Полученные в диссертационной работе результаты (ПО и методика расчета нагрузок) предлагаются к использованию в процессе проектирования при определении нагрузок судовых электростанций, начиная с ранних этапов проектирования в условиях неполной известности информации, а также при определении нагрузок судовых электростанций в условиях случайного изменения параметров и временных режимов работы судовых потребителей электроэнергии.

Выводы по четвертой главе

1. Разработанные алгоритм, ПО и управление программой имитационного моделирования режимами работы потребителей электроэнергии позволяют менять диапазоны изменении величин Л£/(-, Л/,-, ЛСо^ф•, временных режимов работы (7р) и паузы (/„) потребителей. Одновременность работы и паузы группы потребителей, участвующих в одном технологическом режиме, задаются одинаковыми значениями и tn.

2. Программное обеспечение является универсальным и позволяет получать оценки случайных значений средней суммарной потребляемой мощности в диапазонах изменения параметров потребителей, предусмотренных ТУ, при любом составе потребителей электроэнергии на судах.

3. Названные свойства ПО позволяют получать научно - обоснованные значения Рсум , которые рекомендуется использовать при определении состава и мощности ГА.

4. Разработанные зависимости оценки потребляемой мощности на ранних этапах проектирования (табл. 4.1) позволяют прогнозировать значение нагрузки судовой электростанции с погрешностью, не превышающей (1 - Я).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результаты выполненных диссертационных исследований и практических расчетов по теме «Повышение эффективности имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций», получены следующие результаты:

1. Выполнен анализ существующих методов оценки нагрузок судовых электростанций выявлены их недостатки, которые приводят к появлению систематических и случайных погрешностей в расчетах нагрузок и не позволяют обоснованно выбрать состав и мощность генераторных агрегатов.

2. Отличия эмпирических данных в параметрах и режимах работы потребителей электроэнергии на построенных и вновь строящихся судах приводят к необходимости выбора методов статистических испытаний и имитационного моделирования процессов потребления электроэнергии на судах, поиска новых подходов в оценке потребляемой мощности как отдельными потребителями, так и их совокупностью с учетом длительных временных режимов работы, к необходимости поиска методов оценок потребляемой мощности на ранних этапах проектирования.

3. На основе корреляционно - регрессионного анализа разработаны математические модели множественной регрессии (п.2.1.), позволяющие получить оценку суммарной потребляемой мощности на судах на ранних этапах проектирования. Разработанные модели статистически значимы (Ррасч. » Ртабл.) и обеспечивают погрешность оценки 13.15%. Предложенная методика усреднения оценок позволяет снизить систематическую составляющую погрешности в 2 раза.

4. Результатами исследований и сопоставительного анализа оценок, полученных при использовании различных методов имитационного моделирования и статистических испытаний (гл.2), научно обосновано использование нового разработанного в диссертации метода учета изменений параметров потребителей электроэнергии на основе их нормального распределения в длительных временных режимах одновременной работы.

Погрешность оценки суммарной потребляемой мощности е = 0,05, необходимое число прогонов N < 200— для получения стационарных результатов имитационного моделирования нагрузки судовой электростанции.

5. На основе разработанного метода имитационного моделирования (гл.2) выполнены оценки суммарной потребляемой мощности и её составляющих (гл.З) для полупогружной буровой установки "Шельф", судна добычи глубоководного минерального сырья, супер траулера — рыбозавода.

Полученные различными методами результаты имитационного моделирования электрических нагрузок судовых электростанций подтверждают обоснованность выбранного метода учета изменений параметров потребителей при их нормальном законе распределения в длительном временном режиме работы. Погрешность оценки в < 0,05.

6. Разработаны алгоритмы, методики, математическое и программное обеспечение (гл.4) для оценки нагрузок судовых электростанций для использования в САПР, включая:

- метод имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций в длительном временном режиме работы потребителей электроэнергии (п.п. 2.2, . 2.5.);

- укрупненный метод прогноза потребляемой мощности судовых электростанций на ранних этапах проектирования (п. 4.7).

7. Полученные результаты диссертационных исследований, многосторонние статистические обоснования разработанного метода имитационного моделирования нагрузок судовых электростанций и его использование в практике проектирования судов обеспечивают получение достоверных результатов с погрешностью оценки, не превышающей заданные пределы (5. 15%).

1. Андре Анго. Математика для электро- и радиоинженеров. Перевод с французского. М.: Наука, 1964. - 772 с.

2. Баранов А. П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. СПб.: Судостроение, 2005. - 525 с.

3. Баранов А. П., Раимов М. М. Моделирование судового электрооборудования и средств автоматизации. СПб.: Элмор, 1997. -232 с.

4. Баранов А.П. Автоматическое управление судовыми электроэнергетическими установками. М.: Транспорт, 1981

5. Баранов А.П. Судовые автоматизированные электроэнергетические системы. М.: Транспорт, 1988 г. - 328с.

6. Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов. М.: Энергия, 1971. - 239 с.

7. Богомолов B.C. Судовые электроэнергетические системы и их эксплуатация. М.: Мир, 2006 г. - 320 с.

8. Боровский А. Н. Программирование в Delphi 2005. СПб.: БХВ - Петербург, 2005. - 448 с.

9. Бреслав Л.Б. Экономические модели в судостроительном производстве. Л.: Судостроение, 1984. 272 с.

10. Брунав Я.П., Татьяниченко Ю.Г. Судовые электрические сети. Л.: Судостроение, 1982. - 230 с.

11. Брунав Я.П., Татьянченко Ю.Г. Судовые электрические сети. Л.: Судостроение, 1982 г. 230 с.

12. Бусленко Н. П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний (Монте-Карло) и его реализация на цифровых вычислительных машинах. -М.: Физматгиз, 1961. 226 с.

13. Бусленко Н.П. Метод статистического моделирования. М: Статистика, 1970 .- 111 с.

14. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. - 399 с.

15. Бусленко Н.П., Шрейдер Ю.А. Метод статистических испытаний. М: Государственное издательство физико — математической литературы, 1961. -225 с.

16. Быховский Ю.И., Шеинцев Е.А. Электрооборудование судов рыбной промышленности. JL: Судостроение, 1976. - 352 с.

17. Вентцель Е. С., Овчаров JI. Д. "Теория вероятностей". — М.: Наука, 1969. 368 с.

18. Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. М.: Советское радио, 1964. - 390 с.

19. Вентцель Е.С. Исследование операций. М: Сов. радио, 1972. - 552 с.

20. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. - 576 с.

21. Верескун В.И., Сафонов A.c. Электротехника и электрооборудование судов. Л.: Судостроение, 1987. - 279 с.

22. Веретенников Л.П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. Л.: Судостроение, 1975. - 375с.

23. Вилесов Д.В. и др. Электрооборудование судов. СПб.: Элморфонд СЭТ, 1996.-412с.

24. Воскобович В.Ю., Королева Т.Н., Павлова В.А. Электроэнергетические установки и силовая электроника транспортных средств. СПб.: ЭЛМОР, 2001.-384с.

25. Гайдукевич В.И., Титов B.C. Случайные нагрузки силовых электроприводов. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 160 с.

26. Герман Г.В. Методология управления технологией монтажа судового электрооборудования: Диссертация на соискание ученой степени д-ра техн. наук. СПб., 2002. - 338 с.

27. Герман Г.В. Разработка и реализация при проектировании требований монтажной технологичности комплексов электрооборудования судов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.-Ленинград, 1988. 382 с.

28. Герман Г.В., Киреев Ю.Н., Безус В.А. Оценка монтажной технологичности электрооборудования и автоматики судов при проектирований. Учебное пособие, СПб., СПбГМТУ, 1998. - 43 с.

29. Герман Г.В., Киреев Ю.Н., Мельницкая Е.А. Надёжность судовых электроэнергетических систем и систем судовой автоматики. Учебное пособие, СПб., СПбГМТУ, 2004. - 93 с.

30. Граве В.И., Романовский В.В., Ушаков В.М. Электропожаро — бесзопас-ность высоковольтных судовых электроэнергетических систем. -СПб.:Элмор, 2003. 159 с.

31. Дарахвелидзе П., Марков Е. Программирование в Delphi 7. СПб.: БХВ -Петербург, 2003. - 784 с.

32. Ефимов В.И., Милютин О.И., Киреев Ю.Н. Автоматизированное проектирование систем электроснабжения транспортных машин. Л.: ПолитехНика, 1991.-255 с.

33. Иванов Д.С. Определение мощности судовой электростанции. Учебное пособие. ЛКИ, 1969. - 68 с.

34. Иванов Е. В., Кириллов В. М., Кордюков Е. В. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций. Учеб. пособие. Под ред. Сысоева Н. Г.-ВУС, 2002.-320 с.

35. Карандашов Ю.С. Исследование режимов и разработка метода определения расчётных нагрузок судовых электростанций. Автореферат диссертации на соискание учёной степени к.т.н. СПб., 2004. — 18 с.

36. Карандашов Ю.С. Математическое моделирование электрических нагрузок судовых электростанций// Судостроение. 2004. - № 2. - С 31 - 34.

37. Киреев Ю.Н. Электрооборудование судов. Учебник для вузов. СПб.: Эл-мор/фонд СЭТ, 1996. 414 с.

38. Киреев Ю.Н., Вилесов Д.В. Проектирование судовых электроэнергетических систем. Учебное пособие. СПбГМТУ, 1995. - 88 с.

39. Киреев Ю.Н., Карандашов Ю.С. Режимы и математические модели нагрузок электростанций полупогружных буровых установок// Судостроение. 1998. - №2. - С.37- 40.

40. Китаенко Г.И. Справочник судового электротехника. Т. 1. Судовые электроэнергетические системы и устройства. Л.: Судостроение, 1980. — 528 с.

41. Китаенко Г.И. Справочник судового электротехника. Т. 2. Судовое электрооборудование. Л.: Судостроение, 1975. - 776 с.

42. Константинов В.Н. Системы и устройства автоматизации судовых электроэнергетических установок. Л.: Судостроение, 1988. - 312 с.

43. Корешев Г.П., Корешева С.Г. Аппроксимация интеграла ошибок Гаусса для практической теплофизики. Труды научно-технической конференции "Кораблестроительное образование и наука". СПбГМТУ, 2003 г.

44. Краснов В.В., Мещанинов П.А., Мещанинов А.П. Основы теории и расчета судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1989. -328 с.

45. Кэнту М. Delphi7 для проффесионалов. СПб.: Петер, 2004. 1101 с.

46. Левин Б.Р. (под ред.) Справочник по надёжности. Том I. М: Мир, 1969.- 330 с.

47. Лейкин B.C., Михайлов В.А. Автоматизированные электроэнергетические системы промысловых судов. М: Агропромиздат, 1987. 327с.

48. Лейкин B.C. Судовые электростанции и сети. -М.: Транспорт, 1974. -296 с.

49. Лычковский В.Л. Электрическое оборудование и электродвижение судов.- М.: Транспорт, 1974. 335 с.

50. Мещанинов П.А. Автоматизация Судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1970. - 368 с.

51. Михайлов В.А. Автоматизированные электроэнергетические системы судов. Л.: Судостроение, 1977. - 508 с.

52. Михайлов В.А., Норневский Б.И. Автоматизация судовых электрических станций. Л.: Судостроение, 1966. - 320 с.

53. Михайлов B.C., Чекунов К.А. Судовые электростанции и электродвижение судов. Д.: Судостроение, 1973. - 216 с.

54. Никифоровский H.H., Норневский Б.И. Судовые электрические станции. М: Транспорт, 1974. - 432 с.

55. Осокин Б.В., Хайдуков О.П. Электрооборудование судов. М.: Транспорт, 1982. - 352 с.

56. ОСТ 5.6168-80. Судовые электроэнергетические системы. Методы расчета электрических нагрузок и определения состава генераторов электростанций.

57. Панов В.А. Исследование электрических нагрузок и оптимизация режимов судовых электроэнергетических систем: Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. —ЛКИ, 1980. 292с.

58. Панов В.А. Судовые электростанции и расчет их мощности. Д.: Судостроение, 1965. - 132 с.

59. Пестриков В.М., Маслобоев А.Н. Delphi на примерах. - СПб.: Петер, 2005.-496 с.

60. Пипченко А.Н. и др. Судовые устройства и системы автоматизации тепло- и электротехнических установок. Учебное пособие. Одесса. — 2006. -290 с.

61. Правила классификации и постройки морских судов. Т1, 2, 3. Регистр РФ. Санкт Петербург, 2007.

62. Присяжный В.А., Иванов К.Ф., Худин В.П. Определение нагрузки судовых электростанций на ранних стадиях проектирования// Судостроение. 1985. - №2. - С. 28-29.

63. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. Д.: Энергия, 1978. -262 с.

64. Раимов М.М. Моделирование элементов корабельных электроэнергетических систем. Ленинград, 1971. 230 с.

65. РД5. 6168-92. Судовые электроэнергетические системы. Методы расчёта нагрузок и определения необходимой мощности генераторов электростанций.

66. Рябинин И. А. Основы теории и расчёта надёжности судовых электроэнергетических систем. JL: Судостроение. 1967. - 400 с.

67. Рябинин И.А. Теоретические основы проектирования электроэнергетических систем кораблей. Новочеркасск, 2006. 312 с.

68. Рябинин И.А., Парфёнов Ю.М. Надёжность, живучесть и безопасность корабельных электроэнергетических систем. СПб.: Военно-морская академия им. адмирала флота Советского Союза А.Г.Кузнецова, 1997.-430 с.

69. Самулеев В.И., Соловьёв Н.И. Судовые электроэнергетические системы. Учебник для вузов. М.: Транспорт. 1991. - 248 с.

70. Свешников A.A. (под ред.) Сборник задач по теории вероятностей, математической статистике и теории случайных функций. М.: Наука, 1970.-656 с.

71. Соболь И. М., Срагович В. Г., Шрейдер Ю. А. Метод статистических испытаний (Монте Карло). -М.: Физматгиз, 1962. 331 с.

72. Соболь И.М. Метод Монте Карло. - М.: Наука, 1985. - 80 с.

73. Соболь И.М. Численные методы Монте Карло. - М.: Наука, 1973. - 312 с.

74. Соловьев H.H. Судовые электроэнергетические системы. М.: Транспорт, 1987.-221 с.

75. Супрун Г.Ф. Синтез систем электроэнергетики судов. JL: Судостроение, 1972. - 326 с.

76. Супрун Г.Ф., Ершов H.A. Расчёт мощности судовых электростанций методом статистического моделирования с применением цифровых вычислительных машин// Судостроение. 1966. - № 8. - С. 37-42.

77. Супрун Г.Ф., Ершов H.A. Аналитическое определение вероятностных характеристик потребляемой мощности СЭС// Судостроение. 1971. -№8.-С. 38-41.

78. Сухарев Е.М. Судовые электрические станции, сети и их эксплуатация. JL: Судостроение, 1986. - 304 с.

79. Taxa, Хемди A. Введение в исследование операций, 7-е издание.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. 912 с.

80. Титар A.C., Панов В.А. Расчет и выбор основных элементов судовой электроэнергетической системы. Учебное пособие. ЛКИ, 1982. - 16 с.

81. Токарев JI.H. Судовая электротехника и электромеханика. СПб.: Береста, 2006. - 324 с.

82. Токарев JI.H. Введение в электроэнергетику. СПб.: Алее, 1999. - 223 с.

83. Токарев JI.H. Математическое описание, расчет и моделирование физических процессов в судовых электростанциях. Л.: Судостроение, 1980. — 75 с.

84. Хайдуков О.П., Дмитриев А.Н., Запорожцев Г.Н. Эксплуатация электроэнергетических систем морских судов. М.: Транспорт, 1988. — 223 с.

85. Хоанг Д.Т. Определение нагрузки судовых электростанций методом статистического моделирования// Материалы докладов X юбилейной международной молодежной научной конференции «СЕВЕРГЕОЭКОТЕХ-2009». Ухта: УГТУ, 2009. 4.1. С. 135 - 138.

86. Хоанг Д.Т., Герман Г.В. Имитационное моделирование нагрузки судовых электростанций на основе различных законов распределения// Морской вестник . ISSN 1812-3694. - 2009. - №2 (30). - С.55 - 57.

87. Хоанг Д.Т., Герман Г.В. Имитационное моделирование нагрузки отдельных потребителей судовых электростанций // Естественные и технические науки. ISSN 1684-2626. - 2009. - № 1(39). - С.223 - 225.

88. Хоанг Д.Т., Герман Г.В. Моделирование нагрузки групп потребителей судовых электростанций// Материалы докладов международной научно-практической конференции «Современные проблемы гуманитарных и естественных наук». М., 2009. Том I. С. 60 - 62.

89. Хомяков Н.М., Денисов В.В., Мещанинов П.А. Судовые электроэнергетические установки. JL: Судостроение, 1966. - 399 с.

90. Хомяков Н.М., Денисов В.В., Панов В.А. Электротехника и электрооборудование судов. Д.: Судостроение, 1971. - 366 с.

91. Шпак Ю.А. Delphi 7 на примерах. К.: Юниор, 2003. 384 с.

92. Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы. JL: Судостроение, 1980. - 288 с.

93. Ясаков Г.С. Корабельные электроэнергетические системы. BMA им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г.Кузнецова, 1999. 640 с.