Дисертації з теми "Прогнозування навантаження"

Object of research: demographic load of the population of Khmelnytsky region. Subject of research: economic and mathematical methods and models for forecasting demographic indicators. The theoretical and methodological bases of research of demographic processes and indicator of demographic load are considered in the work. The analysis of regional and state demographic processes is carried out: total population, birth rate, mortality and sex and age structure of the population. The dynamics of demographic indicators of Khmelnytsky region is studied and evaluated. Econometric models for forecasting the demographic load of Khmelnytsky region are built.
Об’єкт дослідження: демографічне навантаження населення Хмельницької області. Предмет дослідження: економіко-математичні методи та моделі для прогнозування демографіних показників. В роботі розглянуто теоретико-методологічні основи дослідження демографічних процесів і показника демографічного навантаження. Проведено аналіз регіональних та державних демографічних процесів: загальної чисельності населення, народжуваності, смертності та статево-вікової структури населення. Досліджено та оцінено динаміку демографічних показників Хмельницької області. Побудовано економетричні моделі для прогнозування демографічного навантаження Хмельницької області.

Дисертацію присвячено вирішенню проблем забезпечення надійної експлуатації елементів бурильної колони шляхом удосконалення методів прогнозування їх ресурсу. Розроблено тривимірну модель різьбового з’єднання із повним відтворенням його конструктивних та технологічних параметрів, що дає змогу оцінювати напружено-деформований стан із використанням імітаційного моделювання. Удосконалено метод прогнозування ресурсу бурильних труб на основі С-критерію шляхом врахування локальних напружень, що виникають у різьбовому з’єднанні бурильної труби, визначених за результатами моделювання. Проведено експериментальні дослідження кінетики втомних тріщин матеріалу бурильних труб із урахуванням пікових навантажень. Проведено експериментальні дослідження довговічності натурних зразків різьбових з'єднань геологорозвідувальних бурильних труб. Удосконалено метод прогнозування довговічності бурильних труб із урахуванням експлуатаційних навантажень. Проведено експериментальні дослідження корозійно-електрохімічної поведінки трубної сталі в середовищі бурового розчину.
Диссертация посвящена решению проблеме обеспечения надежной эксплуатации элементов бурильной колонны путем усовершенствования методов прогнозирования их ресурса. Проведен анализ аварийности при бурении скважин БУ «Укрбургаз» за период с 2003 по 2008 годы, который подтверждает, что аварии, связанные с элементами бурильной колонны, являются доминирующими. Усовершенствован аналитический метод оценки нагрузки витков резьбы замкового резьбового соединения, путем учета его конусности. В результате получено дифференциальные уравнения для определения нагрузки по виткам резьбы для основных схем нагрузки замкового резьбового соединения бурильных труб. Разработано трехмерную модель резьбового соединения с полным воспроизведением его конструктивных и технологических параметров, что позволяет оценивать напряженно-деформированное состояние с использованием имитационного моделирования. На основе разработанной модели проведено моделирование и получены характер распределение осевых напряжений в замковом резьбовом соединении 3-42 геологоразведочных бурильных труб от приложенного момента свинчивания. Усовершенствован метод прогнозирования ресурса бурильных труб на основе С-критерия путем учета локальных напряжений, возникающих в резьбовом соединении бурильной трубы. По результатам расчетов усталостного ресурса резьбовых соединений бурильных труб СБТ-50 получены зависимости величины С -критерия от относительной наработки. Проведены экспериментальные исследования кинетики усталостных трещин материала бурильных труб с учетом пиковых нагрузок. Анализ результатов выявил, что существует три варианта поведения трещины после перегрузки, которые отличаются по скорости дальнейшего роста трещины: стабильное ускорение, кратковременное ускорение с последующим переходом на скорость, которая была до момента перегрузки, стабильное торможение. В большинстве испытаний произошло существенное ускорение роста трещины во всем диапазоне исследуемых глубин. Проведены экспериментальные исследования долговечности натурных образцов резьбовых соединений геологоразведочных бурильных труб. Установлено, что изменение программы блочной нагрузки образцов с такой, что имитирует типичные условия работы бурильной колонны на осложненные уменьшает относительную долговечность почти в 2 раза. Усовершенствован метод прогнозирования усталостного ресурса бурильных труб с учетом эксплуатационных нагрузок. На основе результатов усталостных исследований труб ТБН-73х9-К установлено наличие разрыва кривой усталости между малоцикловой и багатоцикловой областями. Определены параметры сопротивления усталости для кривой усталости без и с учетом разрыва. Обоснована целесообразность использования кривых усталости с разрывом между малоцикловой и багатоцикловой областями для прогнозирования долговечности бурильных труб в условиях комплексного воздействия высоких и низких напряжений. Проведены экспериментальные исследования коррозионно-электрохимического поведения трубной стали в среде бурового раствора и влияние поверхностной защитной пленки машинного масла на коррозионные процессы. Показано, что пленка машинного масла на поверхности образца из стали 36Г2С существенно влияет на коррозионный процесс, замедляя его. Разработаны средства для обеспечения надежной эксплуатации элементов бурильной колонны. Результаты проведенных исследований показали эффективность использования в компоновке бурильной колонны разработанной упругой муфты при прохождении локально искривленных или кавернозных участков ствола скважины. Теоретические и экспериментальные результаты исследований использованы при разработке руководящего документа: «Методика прогнозирования долговечности бурильной колонны и ее элементов в осложненных условиях бурения », внедренной в Стрыйском ОБР. Комплексный учет теоретических и экспериментальных исследований, основанных на закономерностях кинетики накопления усталостного повреждения элементов бурильной колонны, позволил усовершенствовать методы прогнозирования их долговечности и остаточного ресурса.
The thesis is devoted to solving problems of reliable operation of the drill string elements by improving methods of forecasting their resource. The three-dimensional model of the threaded joint with full reproduction of its design and process parameters, which allows evaluating the stress-strain state using simulation modeling has been developed. The method of predicting of the drill pipe resource on the basis of C-criterion by taking into account the local stresses arising in the threaded joint drill pipe, determined by the simulation results has been improved. Experimental researches of the kinetics of fatigue cracks of the drill pipe material have been conducted by taking into account peak loads. Experimental researches of the longevity of full-scale specimen of the threaded connections of the drill pipes have been conducted. The method of predicting the longevity of the drill pipes including operating load has been improved.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню науково-прикладної проблеми прогнозування зниження рівня техногенного навантаження на екосистему поверхневих джерел водопостачання з урахуванням впливу на них транскордонних водних об’єктів в умовах існуючої системи басейнового управління водними ресурсами. На основі проведеного ретроспективного аналізу виявлено тенденцію до постійного погіршення якості вод поверхневих водних об’єктів у межах басейну Дніпра за рахунок техногенного навантаження та транскордонного забруднення. Аналіз сучасних підходів до прогнозування зміни екологічного стану поверхневих водних об’єктів дозволив: виявити основні недоліки існуючої методології оцінки і нормування якісного складу вод; розділити систему нормування якісного складу поверхневих вод на дві категорії: вода як сировина, що використовується людиною для пріоритетних цілей водокористування, та вода природних поверхневих водних об'єктів як компонент природи; запропонувати критерій оцінки якісного складу вод, що враховує геоекологічні процеси, що відбуваються як на водозборі, так і в поверхневому водному об’єкті; розробити методику прогнозування зміни якості вод поверхневих водних об’єктів у межах БУВР; обґрунтувати методику розробки нормативів шкідливих впливів на поверхневі водні об’єкти, що дозволяє забезпечити прогнозування зміни їх екологічного стану. Розроблена методологія і методи експериментально апробовані на прикладі басейну Дніпра. На основі проведених експериментальних та натурних досліджень розроблено поетапний план переходу до управління якістю вод на рівні БУВР на основі пропонованих методів. На прикладі річки Дніпро (в межах України) проведено підтвердження адекватності запропонованого підходу. Запропоновано варіанти вдосконалення системи моніторингу в межах річкового басейну, з метою прогнозування зміни екологічного стану р. Дніпро внаслідок техногенного навантаження. Практичне значення роботи підтверджено актами впровадження у діяльність практичних організацій і навчальний процес.
Диссертация посвящена решению научно-прикладной проблемы прогнозирования снижения уровня техногенной нагрузки на экосистему поверхностных источников водоснабжения с учетом влияния на них трансграничных водных объектов в условиях существующей системы бассейнового управления водными ресурсами. На основе проведенного ретроспективного анализа выявлена тенденция к постоянному ухудшению качества вод поверхностных водных объектов в пределах бассейна Днепра за счет техногенной нагрузки и трансграничного загрязнения. Анализ современных подходов к прогнозированию изменения экологического состояния поверхностных водных объектов позволил: выявить основные недостатки существующей методологии оценки и нормирования качественного состава вод; разделить систему нормирования качественного состава поверхностных вод на две категории: вода как сырье используется человеком для приоритетных целей водопользования и вода природных поверхностных водных объектов как компонент природы; предложить критерий оценки качественного состава вод, учитывающий геоэкологические процессы, происходящие как на водосборе, так и в поверхностном водном объекте; разработать методику прогнозирования изменения качества вод поверхностных водных объектов в пределах БУВР; обосновать методику разработки нормативов вредных воздействий на поверхностные водные объекты которая, позволяет обеспечить прогнозирование изменения их экологического состояния. Разработанные методология и методы экспериментально апробированы на примере бассейна Днепра. На основе проведенных экспериментальных и натурных исследований разработан поэтапный план перехода к управлению качеством вод на уровне БУВР на основе предлагаемых методов. На примере реки Днепр (в пределах Украины) проведено подтверждение адекватности предложенного подхода. Предложены варианты совершенствования системы мониторинга в пределах речного бассейна, с целью прогнозирования изменения экологического состояния р. Днепр вследствие техногенной нагрузки. Практическое значение работы подтверждено актами внедрения в деятельность практических организаций и учебный процесс.
The dissertation is devoted to solving the scientific and applied problem of forecasting the reduction of man-made load on the ecosystem of surface water supply sources, taking into account the impact of transboundary water bodies in the existing system of basin water management. Based on the conducted retrospective analysis, the tendency to constant deterioration of surface water quality within the Dnieper basin due to man-caused load and transboundary pollution was revealed. The analysis of modern approaches to forecasting changes in the ecological status of surface water bodies has allowed: to identify the main shortcomings of the existing methodology for assessing and standardizing the quality of water; to divide the system of standardization of surface water quality into two categories: water as a raw material, used by man for priority purposes of water use and water of natural surface water bodies as a component of nature; to propose a criterion for assessing the quality of water, which takes into account the geo-ecological processes occurring both in the catchment and in the surface water body; to develop a method for forecasting changes in surface water quality of surface water bodies within the BUVR; substantiate the method of development of standards of harmful effects on surface water bodies, which allows to provide forecasting of changes in their ecological status. The developed methodology and methods are experimentally tested on the example of the Dnieper basin. On the basis of the conducted experimental and field researches the step-bystep plan of transition to water quality management at the level of BUVR on the basis of the offered methods is developed. The adequacy of the proposed approach was confirmed on the example of the Dnieper River (within Ukraine). Variants of improvement of the monitoring system within the river basin are offered, for the purpose of forecasting of change of an ecological condition of the Dnieper river, owing to technogenic loading. The practical significance of the work is confirmed by the acts of implementation in the activities of practical organizations and the educational process.

Магістерська дисертація присвячена розробці алгоритму, згідно якого,з метою зниження втрат активної потужності буде здійснюватися у реальному часі реконфігурація розподільної мережі, в складі якої є джерела розподіленої генерації. Для прийняття рішень по зміні топології мережі розроблено модель адаптивного прогнозування, яка на кожному кроці прогнозування обирає модель, що показала найкращу точність на попередньому кроці і яка враховує наявної інформації відносно електричного навантаження. Методика вибору оптимальної конфігурації мережі була розроблена на основі класичної задачі вибору місць розмикання, але окрім мети керування режимом в режимі реального часу було враховано наявність в мережі джерел розподіленої генерації. В якості моделей прогнозування було обрано методи машинного навчання (для випадку достатньої інформаційної забезпеченості) і метод нечітких часових рядів (для випадку недостатньої інформаційної забезпеченості). В результаті досліджено було визначено, що застосування алгоритму реконфігурації позитивно впливає на зниження втрат потужності і електричної енергії в мережі і він може використовуватисяоперативним персоналоменергетичних компаній. Очікується, що результати досліджень суттєво сприятимуть подальшому розвитку задачі управління режимами розподільних мереж в реальному часі.
The master's thesis is devoted to the development of an algorithm according to which the real-time distribution network will be reconfigured, which includes distributed generation sources in order to reduce active power losses. To make decisions on changing the network topology, an adaptive forecasting model has been developed, which at each step of forecasting selects the model that showed the best accuracy and which takes into account the degree of information security according to the electrical load. The method of selecting the optimal network configuration was developed on the basis of the classical problem of selecting break points, but for the real-time control problem, the availability of distributed generation sources was taken into account. Machine learning methods (for the case of sufficient information security) and the method of fuzzy time series (for the case of insufficient information security) were chosen as forecasting models. As a result, it was investigated that the application of the reconfiguration algorithm has a positive effect on reducing power losses in the network and can be used for control personnel of substations. It is expected that the results of the research will significantly contribute to the further development of the task of managing the modes of distribution networks in real time.

Дисертацію присвячено вирішенню проблеми підвищення експлуатаційної надійності бурильної колони шляхом контролю рівня її вібрації та прогнозування довговічності елементів компоновки низу бурильної колони, що працюють в умовах інтенсивного вібраційного навантажування. Враховуючи тенденцію розвитку сучасних систем вібродіагностики удосконалено систему реєстрації, обробки та аналізу вібраційних характеристик бурильної колони та адаптовано її для роботи в промислових умовах. Удосконалено математичну модель визначення напруженого стану в елементах бурильної колони, що працюють в умовах вібраційного навантажування. Розроблено комп’ютерну модель, яка враховує вплив замкових різьбових з’єднань на динамічний стан бурильної колони в залежності від режиму її навантажування. Встановлено залежності граничної віброшвидкості елементів бурильної колони від конструкції свердловини, компоновки бурильної колони та режиму буріння, у відповідності з якими запропоновано шляхи нормування вібрації. Запропоновано метод прогнозування довговічності замкових різьбових з’єднань компоновки низу бурильної колони під час буріння свердловини, що дало можливість оцінити рівень їх вібраційного навантаження та довговічність. Промислову перевірку запропонованого методу здійснено на свердловині Макунівська-15 Стрийського ВБР, за результатами якої розроблена “Методика прогнозування довговічності елементів бурильної колони в умовах вібраційного навантажування”.
Диссертация посвящена решению проблемы повышения эксплуатационной надежности бурильной колонны путем контроля уровня ее вибрации и определения долговечности элементов компоновки низа бурильной колонны, которые работают в условиях интенсивной вибрационной нагрузки. Особенную актуальность она приобретает в сложных горно-геологических и техникотехнологических условиях бурения нефтяных и газовых скважин, в частности при вибрационной нагрузке элементов низа бурильной колонны. Учитывая тенденцию развития современных систем вибродиагностики, усовершенствована система регистрации, обработки и анализа вибрационных характеристик бурильной колонны. Конструкция и дополнительная аппаратная часть такой системы рассчитаны на работу в промышленных условиях. Усовершенствована математическая модель определения напряженного состояния в элементах бурильной колонны в процессе вибрационной нагрузки. При этом особое внимание уделено возникновению динамических напряжений в замковых резьбовых соединениях, как наиболее уязвимых местах бурильной колонны. Предложены аналитические зависимости динамических напряжений от виброскорости колебаний. Разработана компьютерная модель для исследования продольных колебаний бурильной колонны, которая учитывает влияние замковых резьбовых соединений на динамическое состояние бурильной колонны в зависимости от режима ее нагрузки. Экспериментальные исследования колебаний бурильного инструмента, проведены на буровом стенде СБА-500, подтвердили с точностью до 10% результаты теоретических исследований зависимости динамических напряжений от виброскорости колебаний. На основе результатов экспериментальных исследований установлены зависимости предельной виброскорости элементов бурильной колонны от конструкции скважины, компоновки бурильной колонны и режима бурения. В соответствии с установленными зависимостями предложены пути нормирования вибрации бурильной колонны. Усовершенствована математическая модель определения долговечности элементов бурильной колонны при действии случайной вибрационной нагрузки. С использованием такой модели обоснован метод прогнозирования долговечности замковых резьбовых соединений низа бурильной колонны в условиях проводки скважины, что обеспечило повышение контроля уровня их вибрационной нагрузки. Осуществлена промышленна проверка предложенного метода на скважине Макунивская-15 Стрыйского УБР. По результатам экспериментальных исследований разработана “Методика прогнозирования долговечности элементов бурильной колонны в условиях вибрационной нагрузки”.
The dissertation is devoted a solution of a problem increase of use reliability of a drillstring by check of level of its chattering and life test of members configuration of a bottom of a drillstring which one work in the conditions of intensive percussive shipment. Allowing for a tendency of progressing of modern systems chattering diagnostics the recording system is improved, treating and the analysis of percussive performances of a drillstring and is adapted it for operation in industrial conditions. The mathematical model of definition of a stressed state in members of a drill column in the course of a percussive offloading is improved. The elaborated computer model, which one use provides the account of influencing latch screwed joints on a dynamic state of a drillstring depending on a mode of its shipment. It is erected dependences limiting chattering velocity members of a drillstring from a construction of bore well, a drilling string assembly and a drilling practices. The method of life test latch screwed joints of a bottom hole assembly and means of its realisation that has provided increase of check of level of their percussive shipment is tendered. Industrial check of the tendered method it is carried out on bore well Makunywska-15 Stryjsky branch of chisel works. By results of experimental researches the method of application of forecasting of durability of members of a drill column in the conditions of a percussive offloading is elaborated.

Дисертаційна робота присвячена оцінюванню довговічності при малоцикловій втомі поверхнево зміцнених конструктивних елементів. Проаналізовано існуючі роботи різних авторів що присвячені даній тематиці по оцінці довговічності при малоцикловій втомі елементів конструкцій з концентраторами напруження у вигляді функціональних отворів елементів конструкції відбувається пружно-пластичні деформації при яких виникає явище деградації механічних характеристик за рахунок виникнення та накопичення пошкоджуваності. В результаті проведено комплекс експериментальних досліджень для алюмінієвого сплаву Д16чТ, були отримані механічні характеристики при статичному навантаженні для суцільних зразків та кінетику накопичення пошкоджень через зміну характеристик пружності від рівня пластичної деформації. Було проведено чисельне моделювання процесу дорнування та отримано розподіл полів пошкоджуваності у зоні функціонального отвору для різних рівнів пластичного деформування. Розроблена методика визначення (оцінки) кількості циклів до руйнування в залежності від ступеня пластичної деформації та рівня максимального напруження алюмінієвого сплаву Д16чТ. Було встановлено , що наявність концентратора при відповідному рівні величини дорнування, не впливає на експлуатаційний ресурс.
The dissertation work is devoted to the estimation of durability at low - cycle fatigue of superficially strengthened constructive elements. After analysing existing works of various authors devoted to the topic on the assessment of durability in low-cycle fatigue for structural elements with stress concentrators in the form of structural holes. It was found that in existing approaches to assess durability, the damage is not taken into account. Which leads to less accurate results. It is known that during the operation of structural elements there are elastic-plastic deformations. In which there is a phenomenon of degradation of mechanical characteristics due to the occurrence and accumulation of damage. The concept and essence of damage were laid down, even L.M. Kachanov and Y.M. Rabotnov as microstructure changes in structural materials caused by inverted processes from the action of loads of different nature. The use of this parameter, the damage, in the calculations can be used as a vector, scalar or tensor. It allows the introduction of this parameter in a large number of existing models. Moreover, in the study of the analyzed works, it was shown that not all calculations for low-cycle fatigue for structural elements with stress concentrator take into account hardening due to surface plastic deformation. That occurs due to technological processes such as stamping holes of segmental configuration, rolling and mandrel. After analyzing the presented technological processes, it is determined that the dormant process is widespread due to its simplicity, economy and reliability. Thus, taking into account the damage and the study of the presented factors in creating a new model for predicting the durability of surface-reinforced structural elements under low-cycle load gives more approximate results in relation to the actual values. A set of experimental studies for aluminum alloy D16chT. Due to its prevalence among metallic materials in modern aircraft and machine-building complex. Mechanical characteristics of structural material under static load for solid samples were received. Also, under static loading for solid samples for the presented material, the dependence of the modulus of elasticity of the first kind E, volume modulus K, Poisson's ratio μ for aluminum alloy D16hT depending on the level of inverted plastic deformation was experimentally obtained using the unloading method. According to the experimental results, the kinetics of damage accumulation due to the change of the modulus of elasticity of the first kind E and the Poisson's ratio μ depending on the level of inverted plastic deformation was obtained. The dependence of the change in microhardness along the radius on the center of the hole on the surface of the material of aluminum alloy D16chT for perforated samples at 1%, 2%, 3% level of inverted plastic deformation was obtained. From the obtained results, three different areas of the hardness level of the material are shown. The zone of a sharp change in the value of microhardness, the zone of moderate change of microhardness and the zone of stabilization of microhardness caused by the mandrel process. Experimental studies were performed to determine the number of cycles before fracture and crack formation, in samples with concentrators in the form of holes. Which were previously surface plastically strengthened at 1%, 2%, and 3% of the level of inverted plastic deformation, by the mandrel, at different values maximum stresses and in a symmetrical load cycle. Numerical simulation of the diving process was performed using the numerical package Abaqus Student Edition. It is determined that the level of maximum damage is in the area of the mandrel out of the hole. Damage in the middle of the hole is 2-5 times less (depending on the level of pre-deformation) relative to the maximum value. To assess the impact of operating loads on the strength of power structural elements with a hole after dunking. To the preliminary results of the calculation of the dredging process, we apply an additional stage of loading, corresponding to the operating load. As a result of the calculations, the residual stress fields were obtained, they are presented in equivalent stresses according to 4 strength theory (Mises stress). It is estimated that as a result of mandreling in the area of the functional hole there are significant compressive stresses at all levels of plastic hardening. A method for determining (estimating) the number of cycles until failure depending on the degree of plastic deformation and the level of maximum stress of the aluminium alloy D16chT was developed, it was found that the mandreling process has a positive effect on the service life. Plastic strengthening of the surface of technological openings creates a local zone of compressive residual stresses. As a result, the absorption of stress concentration around the process hole during the pulsating load cycle decreases and the level of maximum loads that the structure can withstand increases. The regularities of the influence of residual stresses on the strength of power structural elements with a hole after mandrel are established. The regularities of the influence of the level of residual stresses after mandreling on the number of cycles before failure were experimentally established. It is shown that for samples with a hole after mandrel at 3% residual plastic deformation for stresses up to and at 2% residual plastic deformation for stresses up (for a given material), the stress concentrator does not affect durability. According to the developed model, a generalizing surface of low-cycle fatigue of structural elements (in the form of samples with a hole) made of aluminium alloy D16chT with pulsating tension (T = 293K) is constructed.
Диссертационная работа посвящена оценке долговечности при малоцикловой усталости поверхностно упрочненных конструктивных элементов. При исследовании работ, было показано, что не все расчеты при малоцикловой усталости для элементов с концентратором напряжений учитывают величину упрочнения за счет поверхностно - пластического деформирования, которые возникают во время технологических процессов. В результате численных расчетов было получено поля остаточных напряжений, они представлены в эквивалентных напряжениях согласно 4 теории прочности (напряжение по Мизесу). Также оценили НДС дорнированых функциональных отверстий под действием эксплуатационных нагрузок в зависимости от уровня пластического деформирования и величины эксплуатационной нагрузки. Установлены закономерности влияния остаточных напряжений на прочность силовых конструктивных элементов с отверстием после дорнования. Используя разработанную модель построено граничную поверхность малоцикловой усталости, которая учитывает величину ППД и величину напряжений с учетом кинетики накопления повреждений.

Виконано комплексні дослідження застосування супутникових технологій і геометричного нівелювання для геодезичного моніторингу техногенно-навантажених територій. Досліджено ймовірність виконання та точність визначення місцеположення з використанням GPS в умовах обмеженої видимості горизонту. Одержано функціональні залежності для визначення придатності пункту спостереження до визначення координат із необхідною точністю залежно від фізичного закриття небосхилу перешкодами, тривалості видимості супутників та інтервалу часу спостережень. Розраховано точність визначення високоточним геометричним нівелюванням вертикальних рухів окремими нівелірними ходами, що опираються на тверді пункти, з використанням сучасних методів і засобів вимірювань. Удосконалено модель прогнозування просторових зміщень земної поверхні. На основі теорії нечітких множин запропоновано методику оцінювання небезпеки осідань території залежно від інженерно-геологічних умов.
Comprehensive research of satellite technologies and geometrical leveling application is carried out for the geodetic monitoring of technologically impacted territories. Probability of implementation and accuracy of position computation with the use of GPS under the conditions of limited horizon visibility is investigated. Functional relations are got for determination of observation station usefulness for coordinates computation with die required accuracy depending on the physical ceiling of the sky by obstacles, duration of satellite visibility and time slice of observations. The accuracy of vertical motions determination with highly precise geometrical leveling is calculated by separate leveling line based on fixed points, with the use of modem methods and means of measurings. The model of earth crust spatial displacements prognostication has been improved. On the basis of indecipherable set theoiry, the method of settlement area sagging risk estimation is suggested depending on geological-engineering conditions.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" (14 – Електрична інженерія) – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2020 р. Дисертаційна робота присвячена підвищенню експлуатаційних характеристик суднових кабелів за рахунок технологічних режимів охолодження та радіаційного опромінення ізоляції і оболонки на основі сучасних, які не поширюють полум'я, безгалогенних полімерних композицій, що забезпечують необхідний комплекс електричних, фізико-механічних параметрів при відповідному контролі технологічних процесів. Для досягнення цієї мети були поставлені задачі: – довести доцільність поступового охолодження поліетиленової ізоляції високовольтних силових кабелів для забезпечення як експлуатаційних параметрів, так і стабільності характеристик в процесі експлуатації; – обґрунтувати застосування методу електротеплової аналогії для побудови математичної моделі охолодження ізольованої струмопровідної жили з урахуванням розподілу температури по товщині ізоляції в несталому тепловому режимі; – розробити методику розрахунку технологічних параметрів режиму охолодження силових кабелів, що ґрунтується на розрахунку нелінійної теплової схеми заміщення ізольованої струмопровідної жили в несталому тепловому режимі з урахуванням залежності від температури теплового опору і теплоємності ізоляції методами дискретних резистивних схем заміщення і вузлових потенціалів; – визначити вплив технологічних режимів охолодження на розподіл температури по товщині екструдованої ізоляції та обґрунтувати тривалість перехідного процесу, що відповідає досягненню однакової температури по всій товщині ізоляції силових кабелів різного конструктивного виконання в різні моменти часу в залежності від температури води, що охолоджує; – експериментально перевірити ефективність виявлення технологічних дефектів в конструкції силового суднового кабелю за характеристиками часткових розрядів; – створити методику оптимізації силового суднового кабелю коаксіальної конструкції для забезпечення максимального розсіювання потужності теплового потоку в навколишнє середовище, що обумовлює збільшення струмового навантаження, за умови теплової стійкості ізоляції; – довести ефективність застосування захисної полімерної оболонки з високими теплопровідними властивостями для підвищення струмового навантаження силових суднових кабелів; – визначити вплив енергії прискорених електронів на механічні та електричні характеристики суднових кабелів та встановити діапазон коефіцієнта опромінення ізоляції, що забезпечує підвищення експлуатаційних характеристик, на підставі кореляційного зв'язку між електричними та механічними характеристиками радіаційно-модифікованої високонаповненої антипіренами безгалогенної композиції на основі співполімеру етилен-вінілацетату; – перевірити ефективність розподілу поглиненої дози по периметру й довжині при радіаційному опроміненні суднових кабелів за результатами фізико-механічних та теплових випробувань безгалогенної, яка не поширює полум'я, полімерної захисної оболонки кабелю; – визначити на підставі прискореного теплового старіння теплову стійкість радіаційно-модифікованої безгалогенної, яка не поширює полум'я, полімерної захисної оболонки, для прогнозування строку служби суднових кабелів та обґрунтувати можливість роботи в умовах підвищеної вологості і високих робочих температур неекранованого кабелю на основі неекранованих кручених пар з термопластичними ізоляцією і захисною оболонкою. Об'єкт дослідження – технологічні режими охолодження та радіаційного опромінення електричної ізоляції суднових кабелів, виготовленої з наповненої антипіренами безгалогенної композиції на основі поліолефінів. Предмет дослідження – експлуатаційні електричні, фізико-механічні та теплові характеристики полімерної ізоляції і оболонки, на основі наповненої антипіренами безгалогенної композиції, суднових кабелів. Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження базуються на використанні методів чисельного та фізичного моделювання технологічних режимів охолодження та радіаційного опромінення прискореними електронами електричної полімерної ізоляції та захисної оболонки суднових кабелів. Методи теорії нестаціонарної теплопровідності для розрахунку режиму охолодження полімерної ізоляції кабелю. Диференційні рівняння теплопровідності та електропровідності. Метод електротеплових аналогій для визначення розподілу температури по товщині ізоляції в різні моменти часу, в залежності від температури води, що охолоджує судновий силовий кабель. Нелінійні теплова та електрична схеми заміщення ізольованої струмопровідної жили в перехідному тепловому режимі. Неявний метод Ейлера та метод вузлових потенціалів для отримання розподілу температури по товщині ізоляції кабелю. Метод оптимізації конструкції силового кабелю за умови забезпечення охолодження в експлуатації для підвищення струмового навантаження. Рівняння теплового балансу для визначення теплової стійкості ізоляції в експлуатації. Теорія радіаційного зшивання для визначення оптимальної дози опромінення полімерної ізоляції. Теорія теплового старіння ізоляції для прогнозування строку служби суднових кабелів в експлуатації. Апроксимація експериментальних електричних, фізико-механічних й теплових характеристик радіаційно-модифікованої ізоляції суднових кабелів. Кореляційний та регресійний аналіз електричних, механічних й теплових характеристик в процесі радіаційного модифікування полімерної ізоляції та захисної оболонки суднових кабелів. Техніка реєстрації часткових розрядів у високовольтній твердій полімерній ізоляції для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення силових суднових кабелів. В роботі отримані такі наукові результати. У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу з підвищення експлуатаційних характеристик суднових кабелів за рахунок технологічних режимів охолодження та опромінення електричної ізоляції на основі сучасних безгалогенних полімерних композицій, які не поширюють полум'я. Удосконалено математичну модель технологічного процесу охолодження ізольованої струмопровідної жили в несталому тепловому режимі шляхом урахування температурної залежності теплофізичних характеристик полімерної ізоляції підчас розрахунку розподілу температури по товщині поліетиленової ізоляції в різні моменти часу в залежності від температури води при поступовому охолодженні, що дозволило визначити умови для забезпечення стабільних характеристик суднового силового кабелю в експлуатації. Запропоновано критерій для визначення технологічних параметрів режиму охолодження силових суднових кабелів, який являє собою час перехідного процесу охолодження ізольованої струмопровідної жили для досягнення однакової температури по всій товщині полімерної ізоляції. Встановлено оптимальну товщину полімерної захисної оболонки за умови довготривалої теплової стійкості радіаційно-зшитої ізоляції на основі поліолефінів, що забезпечує підвищення на 30 % струмове навантаження силового суднового кабелю коаксіальної конструкції. Визначено діапазон коефіцієнта опромінення прискореними електронами безгалогенної, що не поширює полум'я ізоляції суднових кабелів, що гарантує підвищення електричного опору радіаційно-модифікованої полімерної ізоляції більш ніж в два рази, пробивної напруги на постійному струмі в 1,3 рази відносно неопроміненого стану. Встановлено кореляцію між механічними і електричними характеристиками радіаційно-модифікованої ізоляції з безгалогенної композиції на основі поліолефінів, в залежності від лінійної швидкості проходження кабелю під пучком електронів при незмінному струмі пучка електронів. Встановлено, в залежності від технологічних параметрів режиму опромінення суднових кабелів, розподіл поглиненої дози по периметру і довжині полімерної захисної оболонки з безгалогенної композиції, яка не поширює полум'я, що дозволяє визначити дозу опромінення кабелів, яка забезпечує підвищення стійкості захисної оболонки до дії агресивних хімічних речовин при збереженні високих фізико-механічних характеристик Експериментально, на підставі прискореного старіння неекранованого кабелю на основі неекранованих кручених пар, з термопластичної поліетиленової ізоляції в захисній оболонці на основі полівінілхлоридного пластикату за умови адекватного старіння в експлуатації, доведено стійкість конструкції до підвищеної температури та вологості, що дозволяє прогнозувати строк служби суднових кабелів в залежності від робочої температури. Розроблено методику розрахунку технологічних параметрів режиму охолодження силових кабелів, що ґрунтується на розрахунку нелінійної теплової схеми заміщення ізольованої поліетиленом струмопровідної жили в несталому тепловому режимі, з урахуванням залежності від температури теплового опору і теплоємності, методами дискретних резистивних схем заміщення і вузлових потенціалів. Запропонована методика та алгоритми можуть бути застосовані для визначення технологічних режимів охолодження полімерної ізоляції кабелів без застосування дороговартісних натурних експериментів, що особливо важливо при освоєнні нових матеріалів та конструкцій, а також при модернізації існуючого на кабельних підприємствах обладнання, для охолодження силових, симетричних, радіочастотних та оптичних кабелів. Доведено ефективність реєстрації часткових розрядів у високовольтній твердій ізоляції для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення силових суднових кабелів, а також для налаштування технологічного процесу охолодження. Розроблено методику розрахунку теплопередачі в одножильному силовому кабелі коаксіальної конструкції на підставі критеріальних рівнянь природної конвекції, для оптимізації конструкції силового суднового кабелю, для забезпечення максимальної лінійної щільності теплового потоку, що розсіюється з поверхні кабелю. Показано ефективність застосування полімерних матеріалів на основі мікро- і нанокомпозитів з високими теплопровідними властивостями для захисної оболонки силових високовольтних суднових кабелів, що забезпечують збільшення розсіювання кабелем теплової потужності на 30 %. Встановлено, що енергія прискорених електронів на рівні 0,5 МеВ забезпечує більш високий ступінь зшивання полімерної безгалогенної ізоляції на основі високонаповненої антипіренами композиції в порівнянні з енергією 0,4 МеВ при однаковому коефіцієнті опромінення, струмі пучка і кількості проходів ізольованої жили під пучком електронів. Доведено підвищення механічної міцності при розтягуванні, електричного опору ізоляції та пробивної напруги на постійному струмі радіаційно-модифікованої полімерної безгалогенної ізоляції з коефіцієнтом опромінення 5–7 м/(мА∙хв) при сталому значенні відносного подовження при розриві ізоляції на рівні не менше 120 %, що забезпечує компроміс між еластичністю і жорсткістю суднового кабелю. Встановлено зростання в 1,5–2 рази часу досягнення критичного параметра – відносного подовження при розриві радіаційно-модифікованої полімерної захисної оболонки на основі безгалогенної композиції, в порівнянні з не модифікованою термопластичною оболонкою, що еквівалентно збільшенню строку експлуатації в 1,5–2 рази суднового контрольного кабелю в області максимальних робочих температур. Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" при підготовці бакалаврів та магістрів за спеціальністю "141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" спеціалізації "141.04 Електроізоляційна, кабельна та оптоволоконна техніка"; у ТОВ "Азовська кабельна компанія" (м. Бердянськ) при розробці і визначенні оптимальних технологічних параметрів режимів виготовлення безгалогенних суднових кабелів, що не розповсюджують горіння, асоціації "Укрелектрокабель", в ПАТ "Завод "Південкабель". Дисертаційна робота виконана в ПрАТ "Український науково-дослідний інститут кабельної промисловості" (м. Бердянськ) та на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" (м. Харків), згідно програм наукових досліджень ПрАТ "Український науково-дослідний інститут кабельної промисловості" (ПМ ЕИЮВ.505.564–2018 "Вивчення термічної стійкості оболонки кабелю марки СПОВЕнг-FRHF 12x2,5 до та після опромінення швидкими електронами", ПМ ЕИЮВ.505.584–2019 "Визначення величини та розподілу поглиненої дози при радіаційному модифікуванні оболонки суднових кабелів, що не розповсюджують полум'я"), де здобувач був одним з розробників і виконавців програм.
Ph.D. thesis undertaken in research specialization 141 "Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electric Mechanics" (14 – Electrical Engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to increasing of the operational properties of shipboard cables due to the technological modes of cooling and electron beam irradiation of insulation and sheath based on modern flame retardant halogen-free polymeric compounds, which provide the necessary complex of electrical, physical and mechanical properties with appropriate control of technological processes. To achieve this, the following tasks were set: – to prove the expediency of gradual cooling of polyethylene insulation of high-voltage power cables to ensure both operational parameters and stability of properties during operation; – to substantiate the application of the method of electro-thermal analogy for the construction of a mathematical model of cooling of insulated conductor taking into account the temperature distribution over the thickness of insulation in a non-constant thermal mode; – to develop a method of calculating the technological parameters of the cooling mode of power cable, based on the calculation of a nonlinear thermal equivalent circuit of insulated conductor in a non-constant thermal mode, taking into account dependence the thermal resistance and heat capacity of the insulation from the temperature by methods of discrete resistive equivalent circuits; – to determine the influence of technological cooling modes on the temperature distribution in the thickness of extruded in sulation and to justify the duration of the transition process, which corresponds to achievement of the same temperature over the entire thickness of power cables insulation various design at different time points, depending on the cooling water temperature; – to verify experimentally the efficiency of detecting technological defects in the design of the power shipboard cable by partial discharges values; – to create a methodology for optimizing the power shipboard cable with coaxial construction to ensure maximum heat flow power dissipation into the environment, which causes an increase in current load, if insulation thermal resistance provided; – to prove the efficiency of the use a protective polymer sheath with high thermal conductive properties to increase the current load of power shipboard cables; – to determine the effect of accelerated electron beam energy on the mechanical and electrical properties of shipboard cables and determine the irradiation coefficient range for insulation which provides an increase of operational characteristics, on the basis of correlation between the electrical and mechanical properties of filled with flame retardants halogen-free compound based on ethylene-vinyl acetate modified by electron beam; – to verify the efficiency of absorbed dose distribution along the perimeter and length of shipboard cables after irradiation according to obtained results of mechanical and thermal tests of polymeric halogen-free flame retardant protective sheath of cable; – to determine the thermal stability of the halogen-free flame-retardant polymeric protective sheath modified by irradiating, on basis of accelerated thermal aging, to predict the service life of shipboard cables and to substantiate the possibility of operation in conditions with high humidity and high operating temperatures for unscreened cable with unscreened twisted pairs and thermoplastic insulation and protective sheath. Object of research – technological modes of cooling and irradiation of electrical insulation of shipboard cables, based on halogen-free filled with flame retardants polyolefin compound. Subject of research – electrical, mechanical and thermal operational properties of the shipboard cables polymer insulation and sheath based on filled with flame retardants halogen-free compounds. Research methods. Theoretical and experimental studies are based on the use of methods of numerical and physical modeling of technological modes of cooling and electron beam irradiation of polymeric electrical insulation and protective sheath of shipboard cables. Methods of theory of non-stationary thermal conductivity to calculation of cooling mode of polymeric cable insulation. Differential equations of thermal conductivity and electrical conductivity. The method of electro-thermal analogies to determine the temperature distribution in the thickness of insulation at different time points, depending on the temperature of cooling water for shipboard power cable. Nonlinear thermal and electrical equivalent circuits of insulated conductor in transient thermal mode. Implicit Euler method and nodal potentials method for obtaining temperature distribution in thickness of cable insulation. A method of optimizing the design of the power cable provided cooling during operation to increase the current load. Thermal balance equation to determining the thermal resistance of insulation during operation. Irradiation crosslinking theory to determine the optimal irradiation dose of polymeric insulation. The theory of thermal aging of insulation to predict the service life of shipboard cables. Approximation of experimental electrical, mechanical and thermal properties of modified by irradiation insulation of shipboard cables. Correlation and regression analysis of electrical, mechanical and thermal properties after modification by irradiation of polymeric insulation and protective sheath of shipboard cables. Partial discharge detection technique in high voltage solid polymeric insulation for defect detection on technological stage of production power shipboard cable. The following scientific results are obtained in the work. The dissertation solves the scientific and practical problem of increasing the operational properties of shipboard cables due to the technological modes of cooling and irradiation of electrical insulation based on modern halogen-free flame retardant polymeric compounds. The mathematical model of technological process of cooling insulated conductor in unsteady thermal mode, by taking into account dependence of thermal and physical characteristics of polymeric insulation from the temperature, for determine the temperature distribution throughout the thickness of polyethylene insulation at different time points depending on water temperature under gradual cooling, has been improved. Mathematical model allows to determine the conditions for ensuring stable characteristics of the shipboard power cable during operation. The criterion for determination of technological parameters of the cooling mode of power shipboard cables, which is the time of the transitional process of cooling the insulated conductor to achieve an equal temperature throughout the thickness of the polymeric insulation, is proposed. The optimum thickness of the polymeric protective sheath on condition of long-term thermal stability of irradiated cross-linked based on polyolefin insulation has been established. It provides a 30 % increase current load of the coaxial design shipboard power cable. The range of irradiation coefficient for halogen free flame retardant insulation of shipboard cables when guarantees increasing electrical resistance of polymeric insulation modified by electron beam more than twice, the breakdown direct current voltage 1,3 times relative to the non-irradiated condition, is determined. The correlation between mechanical and electrical properties of halogen-free based on polyolefin insulation modified by electron beam, depending on the linear velocity of the cable under the electron beam and constant value of electron beam current. The distribution of the absorbed dose along the perimeter and length of the halogen-free flame retardant polymeric protective sheath depending on the technological parameters of the irradiation modes of shipboard cables, is established and allows to determine the irradiation dose for cables, when protective sheath provides increasing the resistance to aggressive chemicals while high physical and mechanical properties is still available. The stability of the cables structure to high temperature and humidity is experimentally proved on the basis of accelerated aging of unscreened cable with unscreened twisted pairs, with thermoplastic polyethylene insulation and protective polyvinylchloride sheath with adequate aging during operation. It allows predicting the service life of shipboard cables depending on the operating temperature. A technique for calculating the technological parameters of the power cable cooling mode by the methods of discrete resistive equivalent circuits has been developed. A technique based on the calculation of a nonlinear thermal scheme of substitution of conductor with polyethylene insulation in a non-constant thermal mode, taking into account the dependence of thermal resistance and heat capacity from the temperature. The proposed methodology and algorithms can be applied to determine the technological modes of cooling cable polymeric insulation without using expensive full-scale experiments, especially important for the new compounds development and cable constructions, as well as modernization available at cable factories equipment for cooling power cable, data cable with twisted pairs, radio frequency and optical cables. The efficiency of determining partial discharges in high-voltage solid insulation has been proved to detect defects at the technological stage of the producing of power shipboard cables, as well as to adjust the technological process of cooling. The methodology for heat transfer in a coaxial design single-core power cable based on criterial equations of natural convection has been developed to optimize the design of the power shipboard cable to ensure the maximum linear density of heat flow dissipated from the cable surface. The efficiency of application of polymeric materials based on micro- and nanocomposites with high thermal conductivity for sheath of high-voltage shipboard cables, providing a 30 % increase in thermal dissipating of power cable, is shown. It is established the energy of accelerated electrons 0.5 MeV provides a higher degree of crosslinking of polymeric halogen-free insulation based on filled with flame retardants compound compared to the energy of 0.4 MeV at the same irradiation coefficient, electron beam current and the number of wire passages under electron beam. It is established an increase of tensile strength, electrical insulation resistance and breakdown DC voltage of crosslinked polymeric halogen-free insulation with irradiation coefficient 5-7 m/(mА∙min) with constant value of elongation at break not less than 120 % which ensure a compromise between rigidity and flexibility of the shipboard cable. It is established an increase in 1,5–2 times the time of reaching the critical parameter – elongation at break of the modified by electron beam polymeric sheath based on a halogen-free compound compared to the same thermop lastic non-modifying sheath. It is an increase service life of the shipboard control cable at maximum operational temperatures in 1,5–2 times. The materials of the dissertation are used at the educational process Department of Electrical Insulating and Cable Technique of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" at education bachelors and masters in disciplines of specialty "141 – Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electric Mechanics" (specialization "141.04 Electrical Isolating, Cable and Fiber-Optic Technique"), at "Azov Cable Company" (Berdians'k) at development and determination of optimal technological parameters of production modes of halogen-free, flame retardant shipboard cables, Association "Ukrelectrocable", in PJSC "Yuzhkable Works". Dissertation work was performed at the PJSC "Ukrainian Scientific and Research Institute of Cable Industry" (Berdians'k) and Department of Electrical Insulating and Cable Technique of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" (Kharkiv) according to research programs of PJSC "Ukrainian Scientific and Research Institute of Cable Industry" (PM EIUV.505.564–2018 "The research of thermal stability of the sheath cable SPOVEng-FRHF 12x2,5 before and after exposure under electron beam", PM EIUV.505.584–2019 "Determination of the quantity and distribution of the absorbed dose after irradiation of the sheath of shipboard flame retardant cables") wherein the applicant was one of the program developers and executor of individual sections.

Губенко О. В. Аналіз можливості підвищення ефективності споживання електричної енергії ПАТ «Запоріжполімертара» : кваліфікаційна робота магістра спеціальності 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" / наук. керівник В. Л. Коваленко. Запоріжжя : ЗНУ, 2021. 91 с.
UA : Проаналізовано особливості існуючих методів прогнозування графіків електричного навантаження в системах електроживлення промислових підприємств. Дано алгоритм прогнозування споживання електричної енергії ПАТ «Запоріжполімертара».