Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля

Застосування фільтра Калмана для моніторингу газової фази та управління каталітичними процесами у виробництві аміаку

Б.Р. Водяник, М.Г. Лорія, О.А. Дуришев — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

У статті висвітлено теоретичні та практичні аспекти застосування фільтра Калмана, включно з його нелінійними модифікаціями, для підвищення ефективності та точності контролю в процесі синтезу аміаку. Розглянуто математичні основи фільтрації стану, описано можливості моніторингу концентрації газів у режимі реального часу та оптимізації каталітичних реакцій. Продемонстровано, що впровадження фільтра Калмана дозволяє зменшити вплив вимірювального шуму та затримок, забезпечуючи стабільнішу роботу реактора, вищий вихід аміаку та оптимальні умови роботи каталізатора. Аналіз новітніх досліджень і прикладів практичних реалізацій засвідчує, що інтеграція фільтра Калмана з цифровими двійниками та методами машинного навчання дає змогу автоматизувати й адаптувати процеси виробництва аміаку, зберігаючи високу продуктивність і гнучкість в умовах змінного навантаження та збурень.

Проаналізовано, що застосування фільтра Калмана та споріднених алгоритмів у виробництві аміаку відкриває широкі можливості для підвищення точності та стабільності контролю. За допомогою цих методів стає можливим відстежувати нелінійні процеси синтезу в режимі реального часу, коригувати покази шумних або датчиків із затримкою і оперативно реагувати на будь-які відхилення в складі синтез-газу чи роботі каталізатора. З’ясоване, що впровадження фільтрів стану дає змогу мінімізувати енергетичні та сировинні витрати, виявляти потенційні збої на ранніх стадіях, а також виводити установки на оптимальні режими з урахуванням динаміки навантаження та різноманітних збурень. У перспективі зростатиме значення методів самоадаптації фільтра, що ще більше спростить конфігурування і підтримку систем керування. Таким чином, фільтр Калмана стає одним із ключових інструментів сучасної індустрії аміаку, яка переходить до цифрової парадигми та прагне відповідати вимогам енергоефективності, екологічної безпеки й безперервного покращення якості продукції.Таким чином, застосування фільтра Калмана та споріднених алгоритмів у виробництві аміаку відкриває широкі можливості для підвищення точності та стабільності контролю.

Параметричне моделювання в середовищі AUTOCAD при вивченні технічних дисциплін

Л.В. Карпюк, Н.О. Давіденко, Є.О. Кобзарев — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

Важливий інтерес представляє використання графічної системи AutoCAD у пошуках нових підходів до вивчення різних дисциплін, де візуалізація процесу знаходження рішення пропорційна сприйняттю інформації слухачем курсу (особливо важливо для викладання графічних дисциплін). Параметричне креслення ‒ це технологія, що застосовується в проєктах із залежностями, які являють собою зв'язки й обмеження стосовно 2D-геометрії. А стадії проєктування залежності дають можливість посилити вимоги під час роботи з різними проєктними рішеннями або під час внесення змін. Зміни, що вносяться в об'єкти, можуть призвести до автоматичного підстроювання інших об'єктів і обмежити можливості зміни відстаней або кутових величин. В наданій статті розглянуто питання розробки модуля параметричної побудови твердотільних моделей для графічного редактора AutoCAD 2022. В основі розробки лежить універсальний алгоритм перетворення геометричних моделей у параметричні, що базується на аналізі DXF-файлів. Запропонований підхід дає змогу виконати декомпозицію складної твердотільної моделі та сформувати параметричні описи окремих графічних примітивів, що входять до складу моделі. Модуль призначений для розширення базових можливостей параметричного твердотільного моделювання, реалізованих у графічному редакторі AutoCAD у вигляді динамічних блоків. Одним із основних принципів сучасного інформаційного проектування є застосування різних блоків, у тому числі параметричних. Це значною мірою прискорює й автоматизує процес створення проєктної документації в системах автоматизованого проєктування, наприклад, в AutoCAD. Усе ж основним недоліком цього інструменту є підтримка лише поверхневих моделей. Створення твердотільних параметричних моделей за допомогою динамічних блоків в AutoCAD не передбачено. Програма виконана з використанням інтерфейсу прикладного програмування графічного редактора AutoCAD і реалізована у вигляді модуля універсальної автоматизованої інформаційної системи. Модуль дає змогу виконувати параметризацію готових твердотільних моделей для підвищення зручності їх повторного використання. Застосування сформованих за допомогою модуля параметричних моделей дає можливість за короткий час виконати аналіз різних конструктивних схем і уникнути принципових конструкторських помилок. Під час проєктування системи максимально реалізовано принцип модульності, що дає змогу в міру необхідності розширювати її функціонал без істотного коригування раніше створених модулів.

Моделювання вихрострумового перетворення електромагнітного сигналу для вирішення задачі визначення характеристик залізної руди

В.С. Моркун, Н.В. Моркун, Т.А. Олійник, Я.О. Грищенко — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

Запропоновано метод комбінованого електромагнітного перетворення для визначення характеристик феромагнітних матеріалів. Метод заснований на формуванні електромагнітним способом пружних ультразвукових хвиль у гірському масиві, визначенні параметрів імпульсного вихрострумового перетворення, а також амплітуди, фази і частоти сформованого супутнього акустичного сигналу, що пройшов певну відстань у досліджуваному середовищі. Доведено зв’язок певних характеристичних властивостей мінералого-технологічних властивостей гірських порід із параметрами електромагнітного акустичного перетворення зондуючих сигналів. Розглянуто основні елементи моделі процесу вихрострумового перетворення, як складової частини запропонованого методу.

У пристроях вихрострумового контролю котушка збудження, керована змінним струмом, індукує вихровий струм у зразку через електромагнітний зв’язок. У свою чергу, циркуляція вихрового струму індукує вторинне магнітне поле. Це поле змінюватиметься, якщо зміниться електропровідність та магнітна проникність зразка. Зміну в полі вловлює чутливий пристрій, яким є або котушка, або магнітний датчик.

Обчислення магнітного векторного потенціалу та щільності магнітного потоку виконано із застосуванням методу розподіленого джерела струму (DCS). DCS враховує вихрові струми та намагніченість за допомогою об’ємних і поверхневих джерел струму, що дає закриті рішення для вихрових струмів, щільності магнітного потоку та електрорушійної сили.

Імпеданс є важливим параметром, що характеризує частотну характеристику датчиків вихрострумного контролю. Досліджена технологія, що дозволяє методом оптимізаційної процедури щодо обмеженої кількості сегментів мережи Foster обчислити імпеданс котушки вихрострумового датчика, його резистивну та індуктивну складові та визначити частоту, відповідно до якої ці складові дорівнюють одна одній. Ці параметри є характеристичними ознаками властивостей феромагнітних корисних копалин, зокрема мінералого-технологічних різновидів залізної руди. Для практичної реалізації такого підходу запропоновано застосовувати метод інтелектуального розпізнавання із застосуванням адаптивної нейро-нечіткої системи.

Моделювання роботи газорідинного сепаратора

М.М. Лях, Р.П. Фурса, В.С. Витвицький, В.В. Михайлюк, Г.Я. Процюк, В.Т. Михайлюк — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

У статті виконано комплексне дослідження конструкцій та принципів дії газорідинних сепараторів, які широко використовуються в промисловості для очищення газових потоків від краплинної рідини та твердих домішок. Актуальність роботи зумовлена необхідністю підвищення ефективності розділення фаз, мінімізації втрат енергії, зменшення габаритів та витрат на експлуатацію обладнання. Автори провели огляд сучасних технологій сепарації, проаналізували конструктивні особливості газорідинних сепараторів та методи оптимізації їхньої роботи. Основну увагу зосереджено на використанні програм CFD для імітаційного моделювання процесів у газорідинному сепараторі. Для дослідження вибрано та побудовано тривимірну модель сепаратора, у якій визначено розподіли тиску, температури та масової концентрації компонентів у газовому потоці. Під час моделювання враховано різні умови експлуатації, такі як зміна температури, тиску та об’ємної витрати. Також враховано багатокомпонентність газового потоку. О’ємна концентрація компонентів газової суміші: метан – 93 %, водень – 0,1 %, етан – 2,5 %, пропан – 0,31 %, бутан – 0,11 %, метанол – 0,08 %. Особливу увагу приділено впливу конструктивних елементів сепаратора на ефективність розділення фаз. Встановлено, що із зменшенням температури газорідинного потоку зменшується ефективність роботи сепаратора. Побудовано графічну залежність масової концентрації води у вихідному газовому потоці від витрати та температури газорідиної суміші. Досліджено вплив підігріву корпусу сепаратора на ефективність його роботи. Застосування підігріву корпусу сепаратора дозволяє значно знизити масову концентрацію краплинної рідини у вихідному газовому потоці. Отримані результати можуть бути використані для модернізації існуючих газорідинних сепараторів, а також при розробці нових високоефективних конструкцій. Практичне значення роботи полягає у зменшенні енергозатрат та підвищенні надійності роботи обладнання в різних галузях промисловості, таких як нафтогазова, хімічна та енергетична. Для забезпечення оптимальних витрат на відокремлення з газового потоку води в подальшому планується виконати оптимізаційне параметричне дослідження.

Аналіз перспектив застосування епоксидного захисного покриття для несівних металоконструкцій засобів залізничного транспорту

О.В. Фомiн, О.С. Козинка, О.С. Красулін, Д.С. Саченок — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

В роботі було проаналізовано перспективи застосування епоксидного захисного покриття для несівних металоконструкцій для залізничного транспорту. Епоксидні смоли відіграють важливу роль у захисті, зміцненні та подовженні терміну служби несучих металоконструкцій, особливо в агресивних середовищах. Сучасні епоксидні покриття розробляються з урахуванням екологічних стандартів і менше шкодять навколишньому середовищу. Використання нанотехнологій дозволяє створювати покриття з кращими властивостями. Дослідження допоможуть знайти оптимальні покриття для різних типів залізничних засобів і умов їх використання, таких як холодний клімат або морські перевезення. Відповідність стандартам безпеки та довговічності є обов’язковою для експлуатації залізничного транспорту, тому важливо вивчати можливості використання епоксидних покриттів. Епоксидні покриття, які добре захищають від корозії, можуть значно подовжити термін служби вагонів, зменшити витрати на ремонт і заміну, а також знизити потребу в частому фарбуванні. Це важливо для вагонів, що перевозять небезпечні вантажі або пасажирів, де надійність конструкцій є особливо важливою. Був проведений аналіз існуючих технологій захисту металевих конструкцій залізничного транспорту від корозії та інших негативних впливів. Технологій захисту металевих конструкцій залізничного транспорту (вагони, платформи, цистерни, візки тощо) від корозії та інших негативних впливів (механічного зносу, вологи, хімії, УФ-випромінювання, вібрацій) Дослідження властивостей епоксидних матеріалів, їх переваг та недоліків у порівнянні з іншими типами захисних покриттів. Вивчення впливу факторів експлуатації залізничного транспорту (вібрації, температурні коливання, агресивне середовище) на довговічність епоксидних покриттів. Вивчення фізико-хімічних, механічних та антикорозійних властивостей епоксидних матеріалів, що застосовуються для покриття та захисту металевих конструкцій (особливо в галузі залізничного транспорту, мостобудування, промислових споруд). Аналіз методів нанесення епоксидних покриттів на металеві конструкції, а також оцінка їх економічної ефективності. Розробка рекомендацій щодо вибору та застосування епоксидних захисних покриттів для несінних металоконструкцій засобів залізничного транспорту.

Oсобливості структурних програмних рішень з технологією RSS

Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

Стаття присвячена аналізу структурних особливостей та архітектурних підходів до розробки програмних рішень, що інтегрують технологію RSS (Really Simple Syndication). Підкреслюється актуальність RSS для автоматизованого збору, обробки й поширення інформації з веб-ресурсів. Цінність технології полягає у стандартизованому XML-форматі, що спрощує агрегацію та дозволяє ефективно керувати інформаційними потоками.

Розглянуто ключові переваги RSS: оптимізація отримання даних, контроль користувача над контентом без алгоритмів, анонімність, уніфікований формат без реклами, надійність та офлайн-доступ. Проаналізовано недоліки: змінна повнота контенту, відсутність інтерактивності, потреба у спеціалізованих агрегаторах, ризик інформаційного перевантаження та обмежена підтримка мультимедіа.

Обговорюються технічні аспекти побудови RSS-систем. Обґрунтовано критичну важливість автономного збору та збереження даних у власній БД агрегатора. Це запобігає навантаженню на джерела, підвищує швидкість доступу та уможливлює реалізацію пошуку, фільтрації, аналізу. Порівнюється доцільність використання документно-орієнтованих БД (гнучкість) та реляційних (структурованість, цілісність, усунення дублікатів).

Приділено увагу проблемі дублювання новин; розглядаються методи дедуплікації на основі порівняння заголовків/описів, аналізу текстової та семантичної схожості. Висвітлено виклики інтернаціоналізації: необхідність автовизначення мови та уніфікації часу публікації до UTC.

Запропоновано архітектурний підхід з окремим програмним модулем обробки RSS. Модуль включає підсистеми збору/парсингу, обробки (дедуплікація, уніфікація, визначення мови/часу, класифікація), збереження даних у БД та сортування/пошуку (з індексацією). Наголошено на потребі автономної роботи модуля, обробки помилок та взаємодії через API.

У висновках зазначено, що RSS залишається ефективним інструментом, але вимагає продуманих структурних рішень. Правильна архітектура забезпечує ефективну агрегацію, знижує навантаження на джерела, дає масштабованість та інтеграцію функцій. Перспективним напрямком є використання ШІ та машинного навчання для глибшого аналізу й персоналізації RSS-контенту.

Eфективність персонального вебсайту в порівнянні з традиційними методами пошуку роботи

Я.В. Помінчук, С.М. Грищенко — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

У статті проведено комплексне дослідження ефективності персонального вебсайту як сучасного інструменту пошуку роботи та самопрезентації у порівнянні з традиційними методами в умовах активної цифровізації ринку праці України. Розглянуто еволюцію процесу рекрутингу, де роботодавці все частіше аналізують цифровий слід кандидатів, що підвищує значущість контрольованих онлайн-ресурсів. Детально проаналізовано ефективність, переваги та недоліки традиційних каналів: резюме на спеціалізованих порталах, використання професійних соціальних мереж, особистих рекомендацій, нетворкінгу та співпраці з рекрутинговими агентствами, спираючись на актуальні статистичні дані та дослідження.

Метою дослідження, представленого в статті, є комплексний аналіз та порівняння ефективності персонального вебсайту як інструменту пошуку роботи з традиційними методами, а також надання обґрунтованих практичних рекомендацій щодо його створення, впровадження та оцінки результативності для підвищення конкурентоспроможності кандидатів. Систематизовано роль персонального вебсайту як багатофункціонального інструменту для розширеної самопрезентації, формування особистого бренду, демонстрації портфоліо та унікальних професійних компетенцій. Визначено ключові переваги сайту (гнучкість формату, контроль над контентом, можливість демонстрації практичних навичок) та основні виклики (витрати часу та ресурсів, необхідність оновлення, залежність від SEO, складність оцінки ефективності). Розглянуто галузеву специфіку застосування сайту, виявлено його особливу результативність для представників креативних індустрій, IT-спеціалістів, маркетологів та фрілансерів. Як кейс-стаді проаналізовано досвід пошуку роботи IT-спеціалістами у 2023 році, що демонструє здатність персонального сайту підвищувати видимість кандидатів та долати ринкові бар'єри. Стаття також містить детальний опис ключових етапів практичної реалізації ефективного персонального вебсайту: від стратегічного вибору технологій, розробки структури та дизайну, створення ціннісного контенту та SEO-оптимізації до тестування, запуску та методів оцінки його ефективності за допомогою вебаналітики та зворотного зв'язку. Обґрунтовано, що системний підхід до створення, управління та аналізу персонального вебсайту дозволяє суттєво підвищити конкурентоспроможність фахівця на сучасному ринку праці.

Види і перспективи нетрадиційних і відновлюваних джерел енергії в Україні

Р.М. Брожко — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

У цій роботі ми розглядаємо поточну світову енергетичну проблему, надаючи деяке уявлення про використання незвичайні, але відновлювані джерела енергії. Сучасна світова залежність від нафти ще породжує проблеми невідомі наслідки. Країни Латинської Америки та Карибського басейну не позбавлені цих проблем і однієї з них його основні наслідки: глобальне потепління. Досліджені тут джерела наразі можуть мати вплив на суспільства, і головним чином у промисловості, яка в середньому використовує приблизно 35% енергії країн в регіоні. З іншого боку, посухи є постійною загрозою для енергопостачання, починаючи з Латинської Америки країни Карибського басейну значною мірою залежать від дощів, які, у свою чергу, мають більший вплив на сільське господарство та водопостачання міст і для споживання людьми в цілому. У цій роботі ми обговорюємо доречний фон інформація про деякі незвичайні, але водночас відновлювані джерела енергії. Ми досліджуємо їх поточний і потенціал використання, експлуатаційні обмеження, переваги та недоліки, а також потенційну потужність кожного джерела палива для отримання енергії генерація та економія палива. У кількісному розділі аналізується кількість потужності, яка є незвичайною відновлювані джерела енергії можуть забезпечити, відповідно до методів генерації. В окремому розділі розберемо потенційна економія палива завдяки прямому застосуванню в деяких галузях промисловості. Ми досліджуємо ці значення за допомогою кількох приклади та показати фінансовий аналіз вибраних проектів альтернативного палива. Нарешті, загальний аналіз представлено незвичайні альтернативні відновлювані джерела енергії та зроблено висновок про існування великого потенціалу для економії палива та витрат, а також для захисту навколишнього середовища. Альтернативна енергетика стає одним із базових напрямів розвитку технологій у світі, разом із інформаційними та нанотехнологіями вона стає важливою складовою нового постіндустріального технологічного укладу. Метою пошуку альтернативних джерел енергії є потреба отримувати її з енергії поновлюваних або практично невичерпних природних ресурсів і явищ, таких як сонце і вітер, що в свою чергу значно покращить економічний стан країни, зменшить негативний вплив на навколишнє середовище, зробить більш енергонезалежними власників приватних домогосподарств.

Аналіз пристрою Пельтьє з епоксидним компаундом для суднових автоматизованих систем охолодження та термостабілізації

О.С. Кириченко — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

У суднових автоматизованих системах охолодження та термостабілізації важливо забезпечити ефективний контроль теплових режимів в умовах підвищеної вологості та механічних навантажень. Через це в даних суднових системах використовуються пристрої Пельтьє на основі термоелектричних модулів, які є перспективними завдяки компактності, надійності та відсутності рухомих частин. Ефективність роботи зазначених пристроїв значною мірою залежить від їх конструктивних особливостей, вибору матеріалів і теплових характеристик. Дослідження спрямоване на аналіз впливу модифікованого епоксидного компаунду на експлуатаційні властивості пристроїв Пельтьє, що може забезпечити їхню довговічність і стабільність роботи в морських умовах.

Проведено аналіз електричних, теплових і механічних процесів у пристроях Пельтьє через систему диференціальних рівнянь у матричній формі. Для моделювання й оптимізації конструкції чисельно виконано розрахунок, що дозволив встановити розподіл температурних і механічних параметрів у матеріалах пристрою. Проаналізовано вплив епоксидного компаунду на ефективність відведення тепла, а також робочі характеристики розглянутого пристрою, включно з теплопередачею, структурною цілісністю і механічною стабільністю. Встановлено ефективність і доцільність використання пристроїв Пельтьє у суднових системах охолодження електронного обладнання, такого як радари, навігаційні прилади, блоки зв’язку та сервери управління судном, холодильних установках для медичних вантажів, термостабілізації оптичних систем і автономних енергетичних комплексах.

Розроблено мініатюрний пристрій Пельтьє (8×8×3 мм) з 21-ю термоелектричною парою. Використано структуру П-подібного ланцюга для рівномірного розподілу теплових навантажень. Розміри кожного напівпровідника було ретельно підібрано для забезпечення оптимального теплового режиму: при висоті 1,5 мм об’єм кожного напівпровідника складає 1 мм³. Тепловідведення з гарячої поверхні корпусу пристрою Пельтьє здійснено за рахунок вимушеної (примусової) конвекції з коефіцієнтом тепловіддачі h=50 Вт/(м²·К) і теплового випромінювання ε_тв=0,9 для зменшення механічних напружень і збільшення терміну служби пристроїв у складних експлуатаційних умовах. Встановлено, що модифікований епоксидний компаунд з наповнювачем покращує робочі характеристики термоелектричних модулів у морських умовах. Отримані результати можуть бути використані для вдосконалення конструкцій термоелектричних модулів та розробки нових систем термостабілізації для водного транспорту.

Оцінювання маси основного обладнання вітроенергетичної установки з аеродинамічним мультиплікуванням на базі асинхронного генератора з фазним ротором

Г.М. Стрункін — Sat, 12 Apr 2025 00:00:00 +0000

У статті вказано відомості про національні плани України щодо розвитку енергетики та вітроенергетики до 2030 року. Наводяться історичні відомості про дослідження вітроенергетичних установок з аеродинамічним мультиплікуванням. Подано аналітичний огляд новітніх досліджень вітроенергетичних установок з аеродинамічним мультиплікуванням, започаткованих українськими вченими. Вказано про перспективність використання електрообладнання таких установок на базі асинхронного генератора з фазним ротором та перетворювачем частоти на потужність ковзання, що мають кращі масогабаритні показники. Наведено відомості про роботу вітроенергетичних установок з аеродинамічним мультиплікуванням. Описано структурну схему електрообладнання для керування потужністю асинхронного генератора з фазним ротором та наведено короткі відомості про її функціонування. З використанням перетворювача частоти можливо відмовитися від регулювання кута встановлення лопатей первинної вітротурбіни. Існуючий ринок асинхронних машин з фазним ротором обмежено крановими двигунами, які мають великий струм намагнічування та працюють у повторно-короткочасному режимі. Знизити струм намагнічування можливо зменшенням напруги статора двигуна, що, з іншого боку, приводить до підвищення струму ротора. В попередніх публікаціях проведена оптимізація напруги статора, при якій струм ротора не перевищує номінальне значення у тривалому режимі. Для узгодження оптимального значення напруги статора генератора з номінальною напругою навантаження необхідне встановлення вольтододавального автотрансформатора. Проведено розрахунки сумарної маси трьох асинхронних генераторів з фазним ротором та вольтододавального автотрансформатора для всієї серії кранових двигунів при використанні їх в вітроенергетичних установках з аеродинамічним мультиплікуванням. Порівняння загальної маси електрообладнання на базі асинхронного генератора з фазним ротором з масою синхронних генераторів, які використовувалися до сьогодення, показали їх перевагу. При використанні серійних асинхронних машин вдається покращити масу обладнання, що розташовано на лопатях первинної вітротурбіни, майже в 2 рази.