Размер
A A A
Цвет
Ц Ц Ц Ц Ц
Разрядка
ИИ И И И И
Изображения
нет Ч/Б Цв.
20 апреля 2021 | неделя четная
11 января 2021
НаукаИнновации

Сотрудники ИРНИТУ завершили второй этап проекта ФЦП по созданию программно-аппаратного СВЧ-плазменного комплекса с обработкой больших данных

В ИРНИТУ завершен второй этап выполнения проекта ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 -2020 годы» по теме «Разработка и создание программно-аппаратного СВЧ-плазменного комплекса для мониторинга, контроля и безопасной эксплуатации маслосистемы двигателей наземного и воздушного назначений». Проект выполняется в кооперации с индустриальным партнером ПАО "КАМАЗ", который осуществляет внебюджетное софинансирование проекта.

В рамках второго этапа команда сотрудников ИРНИТУ под руководством доцента института информационных технологий и анализа данных Николая Иванова выполнила комплекс работ по созданию сцинтилляционного спектрального комплекса с СВЧ плазменным возбуждением для комплексного анализа частиц износа, накапливающихся в смазывающих жидкостях: моторных и трансмиссионных маслах, а также гидрожидкостях.

Выполнение проекта в рамках данной ФЦП включает в себя как выполнение НИР, так и большой объем работ по разработке эскизной конструкторской документации на испытательные стенды и на изготовление экспериментальных образцов устройств. Были разработаны стенды для оптимизации конструкции системы регистрации сцинтилляционного сигнала, для исследования наработки частиц износа в гидросистеме автомобиля КАМАЗ, разработан и изготовлен малогабаритный монохроматор для СВЧ-плазменного комплекса, изготовлен сам экспериментальный образец СВЧ-плазменного комплекса и проведены его предварительные испытания.

Для СВЧ-плазменного комплекса разработано многофункциональное программное обеспечение, включающее возможности управления многочисленными параметрами комплекса, регистрацию и обработку оптических сигналов элементов частиц износа, а также ведение и обработку архива больших данных.

Программное обеспечение СВЧ-плазменного комплекса состоит из трех блоков. Блок управления и автоматизации осуществляет сбор информации о состоянии комплекса с различных датчиков и контроль его элементов. Учитывается такая информация, как расход газов и уровня давления, состояние и режим работы управляемых элементов – шагового двигателя, выполняющего перекачку исследуемого материала; ультразвукового распылителя, превращающего этот материал в мелкодисперсный туман, легко сгорающий в плазме; генератора СВЧ излучения, поддерживающего горение плазмы. Блок позволяет проводить эффективную и безопасную эксплуатацию комплекса с минимумом действий оператора.

При сгорании материала пробы возникает сигнал, который регистрируется вторым блоком - выделения и обработки сигнала. Блок осуществляет анализ сигнала и перевод его в понятный человеку формат – протокол измерения исследуемого материала, содержащий такие параметры, как содержание различных элементов в примеси и количество частиц различных элементных составов.

Блок ведения архива обеспечивает централизованную сеть для хранения данных, измеренных для различных проб моторных или трансмиссионных масел.

СВЧ-плазменный комплекс разрабатывается как средство определения технического состояния узлов трения маслосистем воздушных и наземных двигателей с высокой степенью достоверности. При эксплуатации двигателей в масле и на фильтрующих элементах двигателей накапливаются частицы изнашивания, подвергающихся СВЧ-плазменному анализу, и по объему которых судят о техническом состоянии. Результаты анализа характеризуются большим количеством определяемых параметров (до 1000) для каждого измерения, что обусловлено, в основном, множеством различных комбинаций химических элементов в частицах изнашивания. Такой объем информации достаточно сложно обработать вручную для разработки рекомендаций по эксплуатации двигателя. Для облегчения этой задачи созданы статистические модели исправных двигателей различных типов и наработок, для которых рассчитаны предельные значения параметров.

Дальнейшая автоматизация этой задачи производится разработкой алгоритмов принятия диагностического решения с использованием машинного обучения и искусственного интеллекта на основе больших данных. В данный момент разработан алгоритм, позволяющий определить техническое состояние по типу «исправен/не исправен» некоторых двигателей с 60-70%-ой достоверностью.

Кроме большого объема опытно-конструкторской работы, выполнены исследования по изучению частиц износа пар трения методами электронной и зондовой микроскопии, а также элементного состава частиц износа методами рентгенофазового и рентгенофлюоресцентного анализа.

Особый интерес для контроля состояния двигателя КАМАЗ представляет разрабатываемый в рамках проекта малогабаритный бортовой датчик системы регистрации концентрации и размеров частиц износа. Он позволит контролировать динамику накопления частиц износа в режиме реального времени и своевременно реагировать на неисправности систем двигателя.

В настоящее время проводится накопление статистических данных по частицам износа в двигателях и трансмиссиях на основе анализа проб масел, представляемых ПАО "КАМАЗ". Проанализированы уже сотни образцов, на основе которых коллеги иркутских политеховцев из ПАО "КАМАЗ" разрабатывают лабораторный технологический регламента по оценке состояния двигателя, трансмиссии и гидросистемы автомобиля КАМАЗ на основе анализа состояния масла с использованием СВЧ плазменного комплекса.

Достигнуты целевые показатели, установленные для этого этапа проекта: опубликовано пять статей входящих в базы данных Scopus и Web of Science, получено два патента на полезную модель и зарегистрирована программа для ЭВМ, представлены в диссертационный совет две диссертации, выполненные по теме проекта.

январь
2021
пн
вт
ср
чт
пт
сб
вс
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10