Вопросы обеспечения стабильности и безопасности работы энергопроизводящего оборудования, в том числе и за счёт различных инновационных аспектов кибербезопасности | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 20 марта, печатный экземпляр отправим 24 марта.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №46 (180) ноябрь 2017 г.

Дата публикации: 19.11.2017

Статья просмотрена: 29 раз

Библиографическое описание:

Лившиц, Д. И. Вопросы обеспечения стабильности и безопасности работы энергопроизводящего оборудования, в том числе и за счёт различных инновационных аспектов кибербезопасности / Д. И. Лившиц. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 46 (180). — С. 55-61. — URL: https://moluch.ru/archive/180/46568/ (дата обращения: 07.03.2021).



Энергопроизводящее оборудование при эксплуатации является достаточно автономным и вопросы оперативного управления и онлайн контроля вполне могут быть решены в рамках мощностей их внутренних процессоров и контроллеров.

Во многих случаях вопросы компьютерного моделирования параметров рабочего цикла такого оборудования при правильной и экономной постановке задачи также могут быть решены за счёт вышеуказанных ресурсов.

Израильская Электрическая компания располагает значительными инженерными ресурсами для оптимизации процессов производства электроэнергии в том числе и с применением новейших топливных смесей из дизельного топлива и метанола, с тенденцией наращивания пропорций метанола в топливной смеси вплоть до 95–100 %.

Изменение типа и вида топлива требуют оперативной перестройки работы всех контрольных и управляющих систем и загрузки на эти системы специального программного обеспечения, учитывающего все нюансы и изменения в параметрах работы оборудования и настройках и калибровке систем управления и контроля.

В производственных условиях необходимы методы и устройства защиты, которые, не усложняя привычных для эксплуатационников схем, вместе с тем могут обеспечить реальную и полную защиту контрольному и управляющему оборудованию, при сохранении практически всех схемных, кинематических и принципиальных элементов устройства, с привнесением новых элементов, не требующих при адаптации изменения базового оборудования.

Производственный опыт и практика показали, что требуются мобильные и очень простые системы, которые могут обеспечить работу оборудования в автономном режиме, не вовлекая в схемы дополнительные носители информации.

Во время поиска и анализа существующих систем защиты, специалисты Израильской Электрической компании пришли к выводу, что наиболее экономным и эффективным должна стать система защиты носителей информации, не требующая каких — либо существенных изменений в конструкциях и схемных решениях энергопроизводящего оборудования.

Израильская Электрическая компания является пионером в области использования метанола в качестве альтернативного топлива для энергопроизводящих газовых турбин

Турбины такой мощности (20–25 мегаватт) используют в качестве основного топлива — дизельное топливо номер 2.

Одной из оригинальных задач, которые ставила перед собой группа разработчиков новой инновационной технологии, явилась задача использования, так называемой энергии испарения, которая у метанола является самой высокой, по сравнению с другими видами применяемого жидкого топлива.

Для реализации этой и других инновационных задач были использованы различные варианты модификаций и оптимизаций топливной системы турбины, которые кроме вариантов полной замены дизельного топлива на метанол, содержали и инновационные варианты динамического смешивания метанола с небольшими пропорциями обычного дизельного топлива.

Это смешивание в принципе помогало снизить влияние на процесс сгорания от некоторых свойств метанола, — в первую очередь напрямую связанных с относительно низкой температурой пламени у метанола.

Так как в эксплуатации сегодня находятся сотни и тысячи турбин с длительным периодом эксплуатации, на которых в качестве топлива используются также и тяжёлое дизельное топливо, как например, — мазут, и природный газ и угольная пыль и другие варианты топлива и топливных смесей, имеет смысл при анализе остановиться на различиях в системах адаптации устройств для динамического смешивания метанола с этими видами топлива и анализе и самих устройств для смешивания.

При опытных проверках и квалификационных испытаниях были проверены принципиальные технические решения таких устройств, имеющих некоторые отличия в зависимости от вида используемого топлива и количества смешиваемых компонентов топлива.

При этом, не смотря на высокий уровень унификации и стандартизации систем подготовки топлива и топливных смесей, это не снижает в целом зависимости всей инфраструктуры термодинамического оборудования от мобильности и эффективности систем управления, контроля и калибровки, включая оперативную адаптацию всех подаваемых и посылаемых сигналов в режиме реального времени.

На первом фото представлена трёхмерная модель устройства для динамического смешивания дизельного топлива с метанолом непосредственно в топливной магистрали термодинамического оборудования.

Устройство предельно простое и даже в таком исполнении может иметь по крайней мере два варианта использования, — как в качестве статического миксера (в устройстве нет подвижных частей) так и в качестве статического онлайн устройства для гомогенизации топлива или топливной смеси непосредственно в топливной магистрали

Ввиду особой уникальности и сложности энергопроизводящего оборудования, введение в его состав даже такого компактного и простого устройства, требует адекватной корректировки его рабочих характеристик, что в свою очередь приводит к необходимости менять программные устройства процессоров и бортовых ЭВМ.

Процесс такой замены является с точки зрения механической и гидравлической инсталляции абсолютно стандартным и не вызывает никаких осложнений, но с точки зрения компьютерной безопасности, временная пауза необходимая для корректировки или замены программы, является именно тем окном и каналом, по которому компьютерные вирусы могут проникнуть в систему управления и контроля термодинамическим оборудованием.

Учитывая инерционность такой системы, можно предположить, что заметить такое проникновение будет возможно по прошествии некоторого времени, в течении которого могут быть выведены из строя наиболее важные узлы оборудования.

Кроме того, если с оборудованием адаптируется сдвоенная смешивающая система, то соответствующий риск практически удваивается, а кроме того, если в системе имеется ещё и рециркуляция избыточного топлива, то под воздействием враждебной программы может оказаться в несколько раз больше узлов и механизмов, что ещё больше может увеличить риск модернизации.

В реальной обстановке очень часто есть необходимость в значительно большем объёмном или весовом расходе топлива, так как если сравнить энергетическую теплотворную способность метанола и, например, дизельного топлива, то у метанола такой показатель в два раза меньше чем у дизельного топлива, что требует при модернизации увеличения расхода топлива в два с лишним раза.

Это ещё больше усложняет процесс модернизации и заставляет иметь в системе в два раза больше устройств со всеми необходимыми элементами контроля и управления

Такая система требует ещё больших затрат мощности и ёмкости процессоров и программируемых контроллеров, что подтверждает корректность предыдущих выводов

На следующем фото показана такая счетверённая система, имеющая в составе 4 независимых и в принципе, при необходимости и автономных устройств.

В последнее время также появились мощные и производительные системы, которые в принципе могут заменить многоэлементные при тех же или более эффективных термодинамических показателях.

На следующем фото показана такая система, производительностью в 1000 литров в час.

В этой системе, несмотря на то, что в ней имеется всего 3 внешних ввода и один вывод, специфика управления, контроля и гидродинамической координации, требует не меньших объёмов контрольно-управляющих операций и соответствующих потенциалов систем управления, контроля и моделирования рабочего цикла термодинамического оборудования.

То есть важность качественной и гарантированной защиты оперативных загрузок программных контрольно-управляющих компонентов в контрольно-управляющие и контрольно-аналитические средства остаётся на высшем уровне вне зависимости от типа и вида устройства для смешивания топливных смесей.

Если рассмотреть исходные технические требования к таким системам, то можно выделить следующие:

– носители информации должны иметь оригинальную системную защиту;

– носители информации должны иметь систему и методику идентификации эквивалентную системам считывания информации в процессорной и бортовой компьютерной технике;

– идентификационный код должен наноситься на носитель информации таким образом, чтобы не изменять стандартную форму и размеры стыковочных элементов носителя информации;

– идентификационный код должен иметь только один контрольно-измерительный параметр

– идентификация этого параметра должна осуществляться без контакта.

Выше перечислены некоторые характерные требования, но комплексное соответствие этим требованиям в сегодняшних условиях не обеспечивается наличием мобильных носителей информации, которые обладают хотя бы некоторыми из указанных свойств.

В этой связи необходимо отметить тот факт, что ознакомившись с интереснейшими публикациями Член-корреспондента Украинской Академии наук Андрея Черкашина по этой тематике, наша рабочая группа признала крайне необходимым испытать систему кодирования носителей информации в соответствии с его предложениями и рекомендациями (см. приложения — 1, 2, 7).

Как видно из указанных публикаций, разработки Андрея Черкашина в этой области в комплексе обеспечивают соответствие всем вышеперечисленным техническим требованиям и ещё довольно значительному количеству как независимых требований и их сочетаний, так и новым требованиям, открывающим новое и перспективное технологическое поле, — магнитно-резонансного, бесконтактного метода контроля и нано-измерений.

При этом как специалисту в области эксплуатации энергопроизводящего промышленного оборудования, мне представляется наиболее эффективным распространение этого метода среди производителей и пользователей специальной компьютерной техники для электростанций.

Ввиду того, что оборудование для смешивания и подготовки топливных смесей имеет очень чёткий и действенный масштабный фактор, то можно предположить, что благодаря этому, систему кодирования можно внедрить, практически во всех областях энергетики, не только в турбинах, но и в дизель — генераторах, бойлерах, теплоэлектроцентралях и другом термодинамическом оборудовании.

На следующем фото показаны трёхмерные модели устройства для динамического смешивания размещённые по размерному и масштабному факторам, где самые маленькие системы могут быть инсталлированы в бытовые машины, а самые большие могут обеспечить работу с расходом топлива в десятки тысяч литров в час.

Предложение Андрея Черкашина, позволяет расширить области интеграции энергетических инновационных проектов, что в масштабах только одной электрической станции мощностью в несколько десятков мегаватт может дать экономию в сотни тысяч долларов в год, при обеспечении максимально — возможной и эффективной защиты схем и систем управления энергетического оборудования.

Кроме того, в современной энергетике, такое предложение говорит об оригинальности замысла, мышления и уникальной экстраординарности нового, инновационного технологического и программного направления, позволяющего, при сравнительно небольших затратах, обеспечить решение наиболее проблемного вопроса современной энергетики, — обеспечение надлежащего уровня компьютерной безопасности.

Приложение 1

United States Patent Application

20110069579

Kind Code

A1

March 24, 2011

FLUID MIXER WITH INTERNAL VORTEX

Abstract

The present disclosure generally relates to a fluid mixer, a system for mixing fluids utilizing the fluid mixer, and a method of mixing fluids using the fluid mixer or the system for mixing fluids, and more specifically, to a compact static mixing device with no moving parts and capable of mixing any fluid, such as air, nitrogen gas, water, oil, polluted water, and the like. A first pressurized, incoming fluid is accelerated locally by a section reduction, is split into streams, and then is released into a second fluid found in a closed volume or an open volume after a period of stabilization. The directed and controlled first fluid slides along an insert up to directional and angled fins at a vortex creator where suction forces from a self-initiating vortex in an internal cavity draws in at least part of the first fluid to fuel the vortex. The compactness and simplicity of the fluid mixer with internal vortex can be used alone within a closed volume in a conduit, in a sprayer, or within a fixed geometry to direct the mixing vortex to specific dimensions. One or more fluid mixers can also be used in an open volume such as a reservoir, a tank, a pool, or any other fluid body to conduct mixing. The technology alone, as part of a multi-mixer system, or as a method of mixing using the fluid mixer with internal vortex is contemplated to be used in any field where mixing occurs.

United States Patent Application

20100243953

Kind Code

A1

September 30, 2010

Method of Dynamic Mixing of Fluids

Abstract

Methods are provided for achieving dynamic mixing of two or more fluid streams using a mixing device. The methods include providing at least two integrated concentric contours that are configured to simultaneously direct fluid flow and transform the kinetic energy level of the first and second fluid streams, and directing fluid flow through the at least two integrated concentric contours such that, in two adjacent contours, the first and second fluid streams are input in opposite directions. As a result, the physical effects acting on each stream of each contour are combined, increasing the kinetic energy of the mix and transforming the mix from a first kinetic energy level to a second kinetic energy level, where the second kinetic energy level is greater than the first kinetic energy level.

United States Patent Application

20100281766

Kind Code

A1

November 11, 2010

Dynamic Mixing of Fluids

Abstract

Methods, systems, and devices for preparation and activation of liquids and gaseous fuels are disclosed. Method of vortex cooling of compressed gas stream and water removing from air are disclosed.

United States Patent Application

20120102736

Kind Code

A1

May 3, 2012

MICRO-INJECTOR AND METHOD OF ASSEMBLY AND MOUNTING THEREOF

Abstract

The invention relates to a compact device for producing a composite mixture made of two or more fluids, and for aerating and energizing the composite and injecting it into a volume, and more specifically a micro-fuel injector mixing water, air, or any other types of fluid before it is injected into a volume such as a combustion chamber of an engine made of stackable mechanical elements, and the method of assembly and mounting thereof.

Литература:

  1. Черкашин А. О. Защитное кодирование оптических дисков и цифровых внешних носителей информации // Молодой ученый. — 2017. — № 36. — С. 7–15.
  2. Черкашин А. О. Дальнейшее развитие комплексных технологий защитного кодирования оптических дисков, цифровых внешних носителей информации и гибридных дисков // Молодой ученый. — 2017. — № 36. — С. 25–37.
  3. Черкашин А. О. Защита процессорной техники на энергопроизводящих системах в условиях современных электростанций // Молодой ученый. — 2017. — № 45.
Основные термины (генерируются автоматически): дизельное топливо, термодинамическое оборудование, AND, система, израильская Электрическая компания, носитель информации, энергопроизводящее оборудование, динамическое смешивание, идентификационный код, компьютерная безопасность.


Похожие статьи

Применения RFID технологий в деятельности различных...

Подверженность систем радиочастотной идентификации помехам в виде электромагнитных полей - включенное оборудование

- создание базы данных читателей - каждый читатель библиотеки может получить пластиковую карту с уникальным идентификационным кодом.

Анализ уровня управления отходами электронного...

‒ неразвитая система управления отходами электронного и электротехнического оборудования

Также, по информации Росприроднадзора, большие объемы отходов электронного и электрического оборудования остаются на хранении.

Обзор современных информационных решений автоматизации...

Внедрение информационных решений для автоматизации тем более эффективно, что оборудование, например, для молочных ферм, работает на стационарном

Эта израильская компания представляет модульную систему управления хозяйством по производству молока.

Модернизация мобильного робототехнического комплекса «ВАРАН»

Полезная информация. Спецвыпуски.

4) Уменьшение расхода электрической энергии. 5) Улучшение маневренности.

Модернизация боевого робототехнического комплекса «Уран-9» путем установки динамической защиты.

Особенности технологии RFID и ее применение | Статья в журнале...

По функциональности RFID-метки, как метод сбора информации, очень близки к штрих-кодам, наиболее широко применяемым сегодня для маркировки товаров. Компании, устанавливающей RFID-систему, не нужно тянуть за собой устаревшее оборудование и частоты, подстраивать...

Современные технологии защиты информации в распределённых...

В статье рассматривается проблема обеспечения защищенности информации в распределённых информационных системах и безопасности таких систем, построенных на базе современных, высокоскоростных, компьютерных сетей.

Экспертные системы в задачах технического диагностирования...

Все эти системы объединяет то, что они предназначены для диагностики и мониторинга технологического оборудования обычных

Особенности эксплуатации и диагностирования динамического оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Направления защиты данных в интеллектуальных системах...

Аналогичная ситуация — с управлением системами безопасности (видеонаблюдение, видеофиксация, система оповещения, система

К угрозам сбоя функционирования системы вследствие внешних проблем с оборудованием можно отнести его хищение обслуживающим...

Анализ работы интегрированного комплекса авионики

Комплекс бортового оборудования — совокупность функционально-связанных систем

‒ прочие пилотажно-навигационные системы. Задачей систем первичной информации

К вопросу о проведении экспертизы промышленной безопасности совместной работы...

Похожие статьи

Применения RFID технологий в деятельности различных...

Подверженность систем радиочастотной идентификации помехам в виде электромагнитных полей - включенное оборудование

- создание базы данных читателей - каждый читатель библиотеки может получить пластиковую карту с уникальным идентификационным кодом.

Анализ уровня управления отходами электронного...

‒ неразвитая система управления отходами электронного и электротехнического оборудования

Также, по информации Росприроднадзора, большие объемы отходов электронного и электрического оборудования остаются на хранении.

Обзор современных информационных решений автоматизации...

Внедрение информационных решений для автоматизации тем более эффективно, что оборудование, например, для молочных ферм, работает на стационарном

Эта израильская компания представляет модульную систему управления хозяйством по производству молока.

Модернизация мобильного робототехнического комплекса «ВАРАН»

Полезная информация. Спецвыпуски.

4) Уменьшение расхода электрической энергии. 5) Улучшение маневренности.

Модернизация боевого робототехнического комплекса «Уран-9» путем установки динамической защиты.

Особенности технологии RFID и ее применение | Статья в журнале...

По функциональности RFID-метки, как метод сбора информации, очень близки к штрих-кодам, наиболее широко применяемым сегодня для маркировки товаров. Компании, устанавливающей RFID-систему, не нужно тянуть за собой устаревшее оборудование и частоты, подстраивать...

Современные технологии защиты информации в распределённых...

В статье рассматривается проблема обеспечения защищенности информации в распределённых информационных системах и безопасности таких систем, построенных на базе современных, высокоскоростных, компьютерных сетей.

Экспертные системы в задачах технического диагностирования...

Все эти системы объединяет то, что они предназначены для диагностики и мониторинга технологического оборудования обычных

Особенности эксплуатации и диагностирования динамического оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Направления защиты данных в интеллектуальных системах...

Аналогичная ситуация — с управлением системами безопасности (видеонаблюдение, видеофиксация, система оповещения, система

К угрозам сбоя функционирования системы вследствие внешних проблем с оборудованием можно отнести его хищение обслуживающим...

Анализ работы интегрированного комплекса авионики

Комплекс бортового оборудования — совокупность функционально-связанных систем

‒ прочие пилотажно-навигационные системы. Задачей систем первичной информации

К вопросу о проведении экспертизы промышленной безопасности совместной работы...

Задать вопрос