Выпуск 9

Чернов Денис Альбертович, Соколова Полина Игоревна

Представленная научная работа посвящена проблеме оперативной диагностики и предиктивной оценки остаточного ресурса прецизионных подшипников качения шпиндельных узлов металлообрабатывающих станков с ЧПУ. В условиях сверхвысоких скоростей вращения и переменных режимов резания классические виброакустические показатели часто теряют чувствительность к зародковым микродефектам. Авторами предложен оригинальный диагностический подход, основанный на регистрации высокочастотных сигналов акустической эмиссии в диапазоне от ста килогерц до одного мегагерца с их последующей обработкой одномерной глубокой сверточной нейронной сетью. Для решения проблемы «черного ящика» в контур принятия решений встроен алгоритм Integrated Gradients, выполняющий аксиоматическое распределение вкладов временных отсчетов сигнала. В исследовании подробно описана физическая природа подсвечиваемых алгоритмом импульсных пачек, связанных с микропластической деформацией, трением и зарождением подповерхностных усталостных трещин. На базе серии натурных экспериментов на фрезерном обработочном центре подтверждена высокая точность дифференциации видов деградации и доказана смысловая обоснованность формируемых заключений.

Морозов Глеб Сергеевич, Ковалева Виктория Романовна

В представленном исследовании предложен инженерно-вычислительный подход к непрерывной диагностике и прогнозированию неравномерного износа подшипников и обечаек роликоопор магистральных ленточных конвейеров, транспортирующих кусковую руду. Из-за асимметричной загрузки и динамического схода ленты отдельные ролики испытывают перегрузки, приводящие к клинению и риску возгорания резинотканевого полотна. Авторами сформирована многопараметрическая модель оценки выработки роликоопор, объединяющая данные о спектральной мощности вибрации, температуре узлов вращения и боковом смещении ленты. Для обработки разнородных метрик использован алгоритм случайного леса, интегрированный с локальным объяснительным модулем LIME (Local Interpretable Model-agnostic Explanations). В работе наглядно продемонстрировано, как LIME раскладывает каждый комплексный аномальный сигнал на простые линейные зависимости, позволяя линейному персоналу быстро идентифицировать первопричину — будь то зашламование роликоопоры, разрушение сепаратора или перекос станины.

Романов Игорь Дмитриевич, Климова Ксения Евгеньевна

В представленной исследовательской работе подробно рассматривается практико-ориентированный подход к непрерывному мониторингу технического состояния крупногабаритных опорно-поворотных устройств и гидромоторов поворота платформы карьерных гидравлических экскаваторов. Эксплуатация тяжелой выемочно-погрузочной техники сопровождается регулярным воздействием динамических ударных нагрузок, возникающих при черпании скального грунта и резком торможении поворотной платформы. Авторами сформирована многопараметрическая математическая модель на основе алгоритма градиентного бустинга, позволяющая оценивать степень усталостного выкрашивания дорожек качения и износ зубчатого венца по показателям пульсаций давления в гидролиниях и низкочастотным крутильным колебаниям. Для устранения эффекта непрозрачности решений алгоритма в контур обработки интегрирован модуль интерпретируемости с применением алгоритма локальных объяснений. В статье детальным образом разложена физическая сущность влияния отдельных диагностических признаков на прогнозируемый остаточный ресурс узла. Экспериментальные испытания на натурной технике в условиях действующего разреза подтвердили высокую точность предложенного метода и абсолютную смысловую понятность выносимых заключений для механизаторов и сервисного персонала.

Васильев Олег Игоревич, Мухина Екатерина Андреевна

В представленной статье рассматривается комплексный подход к непрерывному мониторингу работоспособности планетарных колесных редукторов тяжелых карьерных самосвалов и сочлененных самосвалов. Высокие нагрузки в компактном объеме корпуса при ограниченном масляном картере приводят к скоростному термическому окислению трансмиссионного масла и последующему ускоренному износу сателлитов и солнечных шестерен. Авторами разработана регрессионная модель на основе алгоритма экстремального градиентного бустинга, оценивающая динамику деградации смазочного материала и интенсивность металлизации масла по массиву данных от погружных датчиков диэлектрической проницаемости, температуры и кинематической вязкости. Для детального объяснения предсказаний модели внедрен инструмент локальных аттрибуций TreeSHAP. В работе раскрыта физическая взаимосвязь между накоплением продуктов окисления, выпадением присадок в осадок и ростом поверхностного износа зубчатых венцов. Натурные испытания на карьерных автосамосвалах подтвердили высокую надежность разработанного цифрового комплекса.

Смирнов Артем Сергеевич, Мельникова Полина Андреевна

В представленной статье рассматривается научно обоснованный подход к непрерывной оценке технического состояния фрикционных муфт гидромеханических передач гусеничных бульдозЕРОВ тяжелого класса. Регулярное реверсирование движения, внедрение отвала в плотный грунт и работа в условиях отрицательных температур вызывают повышенное буксование фрикционных дисков, коробление стальных пластин и износ накладок. Авторами сформирована регрессионная модель на основе алгоритма случайного леса, позволяющая рассчитывать степень износа фрикционных элементов по временным характеристикам нарастания давления в бустерах, длительности фазы буксования и пиковым значениям температуры масла. Для устранения неопределенности в выносимых алгоритмом решениях применен модуль локальных объяснений на основе Shapley-значений. В работе подробно раскрыта физическая сущность влияния отдельных диагностических параметров на износ фрикционного материала. Полевые испытания на карьерной строительной технике подтвердили высокую точность и наглядность предложенной методики.

Гаврилов Антон Михайлович, Романова Дарья Сергеевна

В представленном научно-практическом исследовании детально описан алгоритмический подход к непрерывному мониторингу структурной целостности металлоконструкций рабочего оборудования тяжелых карьерных экскаваторов. В процессе разработки скальных забоев стрела и рукоять подвергаются высокоамплитудным цикличным и ударным нагрузкам, приводящим к зарождению и развитию усталостных микротрещин в зонах сварных швов. Авторами сформирована регрессионная модель на основе алгоритма градиентного бустинга, позволяющая прогнозировать скорость накопления повреждений по совмещенным данным тензометрирования и высокочастотной акустической эмиссии. Для исключения эффекта алгоритмической непрозрачности и предоставления техническим специалистам понятного обоснования выносимых заключений в контур обработки встроен модуль локальных интерпретаций на основе Shapley-значений. В работе детально раскрыта физическая сутность влияния конкретных силовых факторов и акустических всплесков на вероятность сквозного разрушения сварного узла. Полевые испытания на карьерной строительной технике подтвердили высокую прецизионность и надежность разработанной системы диагностики.

Кузнецов Никита Андреевич, Алексеева София Михайловна

В представленной исследовательской работе подробно изложен физико- химический подход к непрерывной оценке степени деактивации цеолитсодержащих катализаторов глубокой переработки нефтяного сырья. Процессы каталитического крекинга вакуумного газойля сопровождаются забиванием микропор гетерогенной матрицы высокомолекулярными уплотненными отложениями кокса, полициклическими ароматическими соединениями и смолисто-асфальтеновыми компонентами. Авторами разработана многопараметрическая глубокая модель на основе одномерных сверточных нейронных сетей, прогнозирующая снижение падения конверсии и остаточную кислотность бренстедовских центров по массивам данных термического анализа, оптической спектроскопии и масс-спектрометрии отходящих газов регенерации. Для устранения проблемы closed-box решений и предоставления технологам нефтеперерабатывающих производств прозрачной картины происходящих превращений в модель интегрирован алгоритм Integrated Gradients. В статье детально раскрыта физико-химическая природа подсвечиваемых алгоритмом спектральных интервалов и термических эффектов, связанных с блокировкой пористого пространства. Натурные эксперименты на пилотной проточной установке с кипящим слоем подтвердили высокую точность метода и смысловую точность формируемых результатов

Смирнов Дмитрий Евгеньевич, Романова Анна Сергеевна

В настоящей исследовательской работе проведен подробный кинетический анализ и математическое моделирование процесса низкотемпературной изомеризации н-пентана и н-гексана на промотированных сульфатированных диоксид-циркониевых и цеолитных каталитических системах. Процесс изомеризации легких бензиновых фракций является ключевым этапом в получении высокооктановых экологически чистых компонентов автобензинов с нулевым содержанием ароматических углеводородов и бензола. Авторами разработана гибридная математическая модель, сочетающая физико-химические уравнения кинетики термодинамически обратимых реакций скелетной перегруппировки и ансамблевые регрессионные алгоритмы машинного обучения. Модель учитывает динамику изменения соотношения бренстедовских и льюисовских Acid-центров при варьировании парциального давления водорода, температуры и объемной скорости подачи сырья. Продемонстрирована высокая точность прогнозирования октанового числа изомеризата и выхода целевых высокоразветвленных изомеров, таких как двадцать два-диметилбутан и два,три- диметилбутан. Натурные испытания на экспериментальной проточной установке высокого давления подтвердили практическую применимость разработанного подхода для оптимизации технологических параметров промышленных установок.

Васильев Максим Игоревич, Морозова Елена Дмитриевна

В представленной исследовательской работе проведен детальный физико- химический анализ процессов глубокого гидрообессеривания дизельного топлива на нанесенных никель-молибденовых катализаторах, сульфидированных в присутствии пропиленгликоля. Процесс гидроочистки дизельных фракций является базовым технологическим этапом производства топлива стандарта Евро- 5 с остаточным содержанием серы менее десяти миллиграмм на килограмм. Авторами разработана многокомпонентная математическая модель, описывающая параллельно-последовательные превращения легкоудаляемых тиолов и тяжелогидрируемых пространственно-затрудненных производных дибензотиофена, таких как четыре,шесть-диметилдибензотиофен. Модель объединяет кинетические уравнения реакции гидродесульфуризации и гидрирования ароматических колец с нейросетевым алгоритмом, учитывающим динамику конкурентной адсорбции азотистых оснований и обратимого отравления активных центров сероводородом. В статье раскрыта роль пронизанных микро- и мезопористых структур алюмооксидного носителя в обеспечении транспортного переноса обемных молекул сырья. Экспериментальные данные, полученные на пилотной проточной установке высокого давления, подтвердили высокую прогностическую способность модели при варьировании фракционного состава дизельного дистиллята.

Кузнецов Никита Андреевич, Алексеева София Михайловна

В представленной исследовательской работе изложен физико-химический подход к моделированию сложных многокомпонентных превращений бензиновых фракций в процессе каталитического риформинга на промышленных биметаллических платино-рениевых катализаторах. Процесс риформинга является ключевым технологическим этапом производства высокооктановых автобензинов и ароматических углеводородов — бензола, толуола и ксилолов. Авторами разработана гибридная математическая модель, сочетающая систему кинетических уравнений реакций дегидрирования нафтенов, дегидроциклизации парафинов, изомеризации и гидрокрекинга с нейросетевым модулем на базе градиентного бустинга. Модель учитывает динамику изменения кислотных свойств промотированного хлором γ-Al2O3 носителя и перераспределение дегидрирующих функций платинового и рениевого центров при варьировании фракционного состава прямогонного бензина. Натурные исследования на пилотной проточной установке высокого давления подтвердили высокую точность прогнозирования октанового числа платформинга, выхода водородсодержащего газа и ароматических углеводородов.