7. Технико-экономическое обоснование проекта

7.1 Обоснование необходимости и актуальности работы

При проектировании системы управления технологическим объектом необходимо рассмотреть все возможные способы ее реализации и выбрать наиболее эффективный. Существуют различные типы управления системой диагностики подсистем танкера. Выбор алгоритма управления в первую очередь зависит от свойств самого объекта, поэтому имеет смысл сосредоточить внимание на известных системах регулирования конкретным объектом, в данном случае – системе диагностики подсистем кондиционирования, пожаротушения и затопления водой танкера "Barstorm".

Осушительно-балластные средства современного судна являются важной частью общесудовых систем и охватываются автоматизированной системой КАС. Комплекс осушительно-балластных средств с автоматикой управления может быть разделен соответственно иерархической структуре на ряд подсистем защиты от затопления (диагностики, сигнализации, откачки воды т. д., как основанные преимущественно на механической и пневмогидравлической технике).

Большое количество нефтеналивных танкеров нуждаются в системе идентификации и диагностики состояния судна. Большая часть аварий на танкерах возникала вследствие пожаров, которые вызывали пробоины судна и как следствие в большинстве случаев его гибель. По статистике за 2003 год на Российских танкерах возникало 568 пожаров. Это связано в первую очередь с несовершенством системы идентификации и диагностики. В связи с несвоевременной реакцией персонала судна на возникновение пожара за 2003 год возникло 267 пожаров. Стоимость таких несовершенных систем составляет в среднем около 100000 рублей (данные усреднены по 16 нефтеналивным танкерам водоизмещением более 85000 тонн). Высокая стоимость существующих систем связана в первую очередь с тем, что системы диагностики состояния построены в основном на аналоговой технике. Для повышения надежности приходится устанавливать большое количество дублирующих блоков и узлов. Среди недостатков особо стоит отметить отсутствие визуализации состояния судна в целом.

В отличие от существующих систем разрабатываемая система будет построена целиком на цифровой технике. Это дает возможность избежать дублирования частей системы, а также позволяет получать своевременную информацию о состоянии всего судна в целом.

7.2 Обоснование выбора аналога для сравнения

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся реализации существующих систем диагностики состояния подсистем танкера.

а) ручное управление (БА-2) с использованием дискретных регуляторов на некоторых участках подсистемы. Такая система используется на танкерах водоизмещением до 4000 тонн и является не автоматической. При таком способе качество управления неудовлетворительно, так как оно не обеспечивает требуемой точности. Главный недостаток такой системы несвоевременная реакция на аварийную ситуацию.

б) система управления с одним регулятором (Кинг), где управляющей переменной является скорость повышения уровня воды, а главной регулируемой переменной расход воды откачиваемой осушительной системой. Введение обратной связи лишь по регулируемой переменной не в состоянии обеспечить нужное качество управления. Такая система используется на танкерах от 4000 до 20000 тонн и не обеспечивает требуемой скорости откачки воды.

в) система управления с регулятором состояния и наблюдателем (КАСО2-56) дает лучшее качество с точки зрения демпфирования и числа колебаний. Управляющей и регулируемыми переменными являются те же, что и в предыдущей системе. Такая система используется на танкерах от 20000 до 40000 тонн и не обеспечивает требуемой скорости откачки воды и своевременной реакции на аварийную ситуацию.

г) система управления с алгоритмом управления второго порядка с прямой связью (Ostin) использует информацию о скорости повышения уровня воды в затопляемых помещениях, и управляет числом подключаемых каскадов системы. Такая система используется на танкерах от 40000 до 85000 тонн и по сути своей является интеллектуальной. В зависимости от степени тяжести аварии последовательно подключаются части системы для борьбы с ней.

В силу того что, применение цифрового регулятора повышает качество управления, систему управления с алгоритмом управления второго порядка с прямой связью (Ostin) будем рассматривать как аналог разработанной системы оптимального управления, так как они имеют одни и те же регулируемые переменные и сопоставимые качественные характеристики.