Cherkasy State Technological University
ChSTU repository (Cherkasy State Technological University) / Репозиторій ЧДТУ (Черкаський державний технологічний університет)Not a member yet
8520 research outputs found
Sort by
Використання ChatGPT під час інтелектуальної діагностики технічного стану складних технічних систем
No full textIntelligent diagnostics of complex technical systems, particularly ship power plants (SPPs), is
essential for ensuring early fault detection and maintaining operational reliability. This study presents a
methodological approach for integrating the ChatGPT language model into automated SPP diagnostics. This
study aimed to develop a methodological approach for using the ChatGPT language model in the automated
diagnostics of complex technical systems (CTSs), particularly SPPs. The proposed methodology consists of
several stages: data collection, preprocessing, model training, anomaly detection, and the generation of
diagnostic recommendations. The system integrates ChatGPT with real-time data streaming (Apache Kafka)
and neural network-based anomaly detection using autoencoders and Long Short-Term Memory (LSTM) models.
Experimental validation was carried out using real operational datasets from ship power plant systems. The
proposed approach demonstrated a significant improvement in fault detection accuracy, increasing it by 15%
compared with conventional threshold-based methods. The diagnostic time was reduced by a factor of nine,
which enabled near real-time identification of deviations. The model achieved an accuracy rate of 92.8% when
classifying abnormal states and correctly identifying early-stage faults in key parameters such as pressure,
temperature, and rotation speed. The analysis of reconstruction error distributions confirmed the ability of
the system to distinguish between normal and anomalous system behaviour. Detected anomalies were crossvalidated with expert assessments, confirming the practical applicability of the model in real-world diagnostics.
Furthermore, the implementation of the proposed approach enables predictive maintenance planning, which
contributes to reducing operational risks and lowering maintenance costs. The integration of ChatGPT into
ship power plant diagnostic systems enhances the automated processing of technical documentation and
operational logs, increasing the transparency and accuracy of fault explanations. The results of this study may
be applied in ship engineering, industrial automation, and technical maintenance, contributing to the improved
safety and reliability of complex technical systems.Інтелектуальна діагностика складних технічних систем, зокрема суднових енергетичних установок, має
важливе значення для забезпечення раннього виявлення несправностей і підтримки експлуатаційної надійності.
У цьому дослідженні представлено методологічний підхід до інтеграції мовної моделі ChatGPT в автоматизовану
діагностику СЕС. Метою даної роботи була розробка методологічного підходу до використання мовної моделі
ChatGPT в автоматизованій діагностиці складних технічних систем, зокрема СЕС. Запропонована методологія
складалась з декількох етапів: збір даних, попередня обробка, навчання моделі, виявлення аномалій та генерація
діагностичних рекомендацій. Система інтегрувала ChatGPT з потоковою передачею даних у реальному часі
(Kafka) та нейромережевим виявленням аномалій з використанням автокодерів та моделей довготривалої
короткочасної пам'яті. Експериментальна перевірка була проведена з використанням реальних операційних
наборів даних з суднових енергетичних установок. Запропонований підхід продемонстрував значне покращення
точності виявлення несправностей, збільшивши її на 15 % порівняно з традиційними пороговими методами.
Час діагностики скоротився в 9 разів, що дозволило ідентифікувати відхилення майже в реальному часі.
Модель досягла точності 92,8 % при класифікації аномальних станів і правильному визначенні несправностей
на ранніх стадіях за такими ключовими параметрами, як тиск, температура і швидкість обертання. Аналіз
розподілів помилок реконструкції підтвердив здатність системи розрізняти нормальну та аномальну поведінку
системи. Виявлені аномалії були перехресно підтверджені експертними оцінками, що підтвердило практичну
застосовність моделі в реальних умовах діагностики. Крім того, реалізація запропонованого підходу дозволяє
здійснювати предиктивне планування технічного обслуговування, що сприяє зниженню експлуатаційних ризиків
і зменшенню витрат на обслуговування. Інтеграція ChatGPT в системи діагностики суднових енергетичних
установок покращує автоматизовану обробку технічної документації та експлуатаційних журналів, підвищуючи
прозорість і точність пояснень несправностей. Результати цього дослідження можуть бути застосовані в
суднобудуванні, промисловій автоматизації та технічному обслуговуванні, сприяючи підвищенню безпеки та
надійності складних технічних систем
Проблеми правової системи України : матеріали ІV Всеукраїнської науково-практичної конференції, Черкаси, ЧДТУ, 15-16 травня 2025 р.
No full textУ збірнику опубліковано доповіді і тези виступів, що були представлені
учасниками ІV Всеукраїнської науково-практичної конференції «Проблеми правової
системи України» (Черкаси, ЧДТУ, 15–16 травня 2025 року). Проблематика доповідей
охоплює актуальні питання загальнотеоретичної юриспруденції, історії держави та
права, філософії права, теоретичні та практичні проблеми сучасного конституціоналізму,
вдосконалення судоустрою, організації діяльності правоохоронних органів та
адвокатури, сучасні тенденції цивільного права та процесу, актуальні проблеми
фінансового права, адміністративного права та процесу, кримінального права та
процесу, господарського права та процесу, трудового права, права соціального
забезпечення, земельного та екологічного права, міжнародного права та права ЄС.
Для науковців, викладачів, здобувачів вищої освіти і фахівців галузі
Веб-сайт майстерні з обробки та виготовлення виробів з деревини
No full textАктуальність теми. Онлайн магазини набирають популярність завдяки легкодоступності та зручності використання. Декоративні дерев’яні вироби мають попит серед великої кількості людей. Але персональні смаки та переваги потребують індивідуального підходу, тому є потреба в можливості робити унікальні замовлення, попередньо переконавшись в оптимальності обраного матеріалу.
Мета роботи. Створення онлайн магазину для виробів з деревини з реалізованим алгоритмом порівняння матеріалів. Об’єкт дослідження: метод аналізу ієрархій, розробка сайту.
Предмет дослідження: онлайн магазин виробів з деревини з алгоритмом порівняння матеріалів.
Методи дослідження: аналіз літератури з наступних тем: теорія прийняття рішень, метод аналізу ієрархій, розробка онлайн сайту
Інформаційно-вимірювальна система для дослідження низькоінтенсивних електричних полів
No full textДисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної наукової задачі високоточного вимірювання силових та енергетичних характеристик електричних полів надмалої інтенсивності, що виникають в мікроелектронних пристроях, з можливістю отримання та візуалізації просторово-часового розподілу цих характеристик.
У вступі наведено загальну характеристику дисертаційного дослідження, його актуальність, відповідність науковим темам; визначено наукову новизну та практичне значення результатів дисертації, а також предмет та об’єкт дослідження, сформульовано мету та задачі наукового дослідження.
Перший розділ роботи присвячений огляду літератури, наукових робіт та джерел відкритого доступу, джерел мережі Internet, що стосуються сучасних методів та практичних засобів визначення та дослідження електричних полів надмалої (Е < 50 мВ/м) інтенсивності. Проаналізовані основні характеристики (розподіл електричного заряду, напруженість електричного поля, електричні ємність та потенціал), причини виникнення і розповсюдження таких електричних полів, а також механізми впливу електричних полів надмалої інтенсивності на поверхні матеріалів різної електричної провідності. Встановлено найперспективніший метод визначення характеристик точкових електричних зарядів і електричних полів, який обрано в якості базового в науковому дослідженні, а саме: метод вимірювання трьох складових, що дозволяє з більш високою точністю та швидкістю визначати просторовий розподіл основних силових та енергетичних характеристик. Досліджено основний математичний апарат та комп‘ютерні засоби розрахунку електричних полів, що базуються на аналітичних та чисельних методах, а також програмні засоби, які ці методи використовують. Проведено оціночний аналіз сучасних методів і засобів, що можуть використовуватися як базові для розроблення інформаційно-вимірювальної системи дослідження низькоінтенсивних електричних полів. У результаті аналізу було обрано такий метод нанометричних досліджень, як атомно-силову мікроскопію, яка є перспективною для вивчення надмалих електричних полів завдяки високій чутливості та роздільній здатності. Застосування цього методу дозволяє проводити точні вимірювання на нанорівні, що є ключовим для отримання надійних даних у досліджуваній галузі.
Також в розділі обрано напрямок дисертаційного дослідження та сформовані основні задачі наукової роботи.
У другому розділі проводиться аналітичне моделювання статичних та квазістатичних низькоінтенсивних електричних полів. В основі такої аналітичної моделі знаходяться рівняння Лапласа, в яких ураховуються зовнішні умови (температура, вологість і електромеханічна взаємодія), а також їхні просторові зміни. Необхідність моделювання зумовлена складністю та поганою вивченістю фізичних процесів, які мають місце на поверхнях різних за провідністю матеріалів, потребою в контролі та управлінні розподілом зарядів у мікроелектронних схемах під час їхнього виготовлення та функціонування, а також складністю дослідження електричних полів на малих ділянках (менше 10 мкм).
Розроблене програмне забезпечення на Python 3.10, основою якого є запропонована аналітична модель, забезпечує визначення параметрів електричних полів у режимі реального часу з максимальною похибкою не більше 7,15%. Це дозволяє задавати безпечні діапазони напруженості та ємності електричних полів і мінімізувати ризик електричного пробою.
Крім того, у цьому розділі встановлено, що отримані математичні залежності дозволяють ідентифікувати критичні параметри електричних полів, які можуть призвести до пошкодження компонентів мікроелектронних пристроїв.
У третьому розділі розроблено метод вимірювання характеристик статичних і квазістатичних електричних полів надмалої інтенсивності, що базується на принципах скануючої електростатичної силової мікроскопії. Запропонований метод забезпечує просторову роздільну здатність на рівні 1–5 нм, часову роздільну здатність до 0,05-0,2 мс, та точність – до 97,5%. Створено поліелектродний сенсор, виготовлений за технологією комбінованого електронно-променевого модифікування кварцової основи з нанесенням золотих (Au999) електродів, що забезпечує мінімізацію шумів та паразитних ефектів. Проведене калібрування сенсора та побудована його градуйовану характеристику, яка демонструє лінійну залежність ємності (в межах
1 – 46,5 пФ) від прикладеного заряду.
Розроблена інформаційно-вимірювальна система включає програмне забезпечення для автоматизації процесів калібрування, моніторингу параметрів середовища та візуалізації результатів. Система характеризується високою стабільністю (0,4%), низькою похибкою (1%) та високою чутливістю –
2 В/(В/м). Порівняльний аналіз показав переваги запропонованого підходу над традиційними підходами, такими як зонд Кельвіна та двопрохідне сканування, за точністю, чутливістію та часовою роздільною здатністю.
В четвертому розділі наведено результати впливу зовнішніх факторів на точність і надійність експериментальних досліджень низькоінтенсивних електричних полів. Проведено оцінку впливу температури, вологості, електромеханічного навантаження та електромагнітних завад на силові та енергетичні характеристики таких полів, що дало змогу визначити оптимальні умови для мінімізації похибок вимірювань.
Розв'язана задача прогнозного моніторингу просторово-часового стану квазістатичного електричного поля мікроелектронного пристрою, що дозволило знизити похибку визначення часу до пробою на 3,5-4,2% та підвищити відтворюваність на 79-82%. Для цього проведене регресійне моделювання в середовищі Statistica Data Miner, де проаналізовано адекватність і точність отриманих моделей, обрано найкращі варіанти для прогнозування та виконано їх розгортання на нових даних.
Показано, що розроблена інформаційно-вимірювальна система забезпечує високоточне визначення характеристик низькоінтенсивних електричних полів за умов температури 20–25 °C, відносної вологості 30–50%, механічного навантаження 0,22 Н та мінімізації електромагнітних завад. Середня квадратична похибка вимірювань у таких умовах не перевищує 34 мВ/м, а імовірність безвідмовної роботи становить не менше ніж 0,945.
Експериментально підтверджено стабільність і відтворюваність результатів вимірювань, що демонструється низьким стандартним відхиленням (0,056 В/м) між серіями вимірювань у двох лабораторіях.
Окрім того, у розділі наведені дані щодо впровадження результатів дисертаційного дослідження у навчальний процес та окремі галузі науки і техніки, пов‘язані з розробленням інформаційно-вимірювальної системи для дослідження електричних полів надмалої інтенсивності.
Наукова новизна одержаних результатів:
– вперше запропоновано метод виявлення кризових ділянок на робочій поверхні мікросистемного пристрою, який полягає у визначенні розподілу силових та енергетичних характеристик електричних полів та розташуванні зон із критичними значеннями цих параметрів і, який, на відміну від відомих підходів, застосовує багаторазове сканування робочої поверхні, що дає змогу оцінити не лише факт утворення кризових ділянок, але й динаміку їх розвитку;
– удосконалено математичну модель розподілу електричних полів надмалої інтенсивності, яка ґрунтується на розв’язанні системи диференційних рівнянь Лапласа, шляом врахування змін параметрів полів, їх просторових розмірів та впливу зовнішніх факторів (температури, відносної вологості, електромеханічного впливу), чим забезпечується можливість уникати електричного пробою, уточнивши розподіл полів цього типу і визначаючи діапазон безпечної зміни енергетичних характеристик на малих ділянках поверхонь компонентів пристроїв мікросистемної техніки;
– вперше запропоновано метод побудови вимірювального сенсору, який заключається у використанні електронно-променевого модифікування поверхні кварцової основи та формування на ній металевих електродів, яке на відміну від існуючих, використовує для формування електродів вакуумне середовище та забезпечує стабільний розподіл теплових полів, що дозволяє уникнути мікротріщин та збільшити термін безвідмовної експлуатації сенсору;
– вперше розв'язана задача прогнозного моніторингу просторово-часового стану квазістатичного електричного поля мікроелектронного пристрою, яка заключається у екстраполяції закономірності зміни характеристик цього поля у минулому і застосуванні цієї закономірності для визначення цього показника у майбутньому, яка, на відміну від існуючих вперше використовує цей метод для розв'язання нової задачі прогнозування місця та часу пробою, що дозволяє підвищити точність прогнозів.
Практичне значення одержаних результатів. У дисертаційному дослідженні вирішено важливе науково-практичне питання підвищення точності та повторюваності вимірювання і контролю енергетичних та силових характеристик низькоінтенсивних електричних полів мікроелектронних пристроїв, а також проведення просторово-часової візуалізації їх розподілу з урахуванням динаміки зміни та впливу зовнішніх факторів.
Практична цінність отриманих результатів полягає у наступному:
- створено алгоритм та програмно реалізовано математичну модель, яка з достатньою точністю і в режимі реального часу дозволяє визначати розподіл силових та енергетичних характеристик електричних полів надмалої інтенсивності з урахуванням їх динаміки, просторових розмірів та впливу зовнішніх факторів;
- розроблено інформаційно-вимірювальну систему на базі атомно-силового мікроскопа для дослідження електричних полів низької інтенсивності, що виникають при функціонуванні мікроелектронних пристроів, що дозволяє підвищити точність та повторюваність визначення відповідних характеристик.
Результати теоретичних та експериментальних досліджень, математичні моделі низькоінтенсивних електричних полів, а також розроблене методичне та інформаційно-вимірювальне забезпечення впроваджені у практику (підтверджено актами впровадження) на таких підприємствах України, як: ПрАТ «Укрп’єзо», ПП «Сенсорна електроніка», МНВП ТОВ «Лілея».
Основні положення дисертації використано у навчальних курсах кафедри приладобудування, мехатроніки та комп‘ютеризованих технологій Черкаського державного технологічного університету з дисциплін "Фізичні процеси у приладах та системах", "Основи електротехніки, електроніки та мікросхемотехніки", "Проєктування інформаційно-вимірювальних систем", "Методи підвищення метрологічних характеристик приладів контролю та визначення параметрів об'єктів". Також результати дисертації впроваджено у викладання на кафедрі виробництва приладів Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського“ у межах дисциплін "Комп’ютерне моделювання процесів і систем", "Перетворювачі фізичних величин", "Інформаційні технології та інформаційна безпека".
The dissertation addresses the scientific problem of high-precision measurement of force and energy characteristics of ultra-low-intensity electric fields arising in microelectronic devices, with the capability to obtain and visualize their spatiotemporal distributions.
The Introduction presents a general overview, the relevance to current scientific themes, the research object and subject, the goal and tasks, as well as the scientific novelty and practical significance of the results.
Chapter 1 surveys literature and open sources (including Internet resources) on modern methods and instrumentation for determining and studying very low-intensity electric fields (E<50 mV/m). It analyzes key characteristics (charge distribution, electric-field strength, capacitance, and potential), mechanisms of generation and propagation of such fields, and their interaction with surfaces of different electrical conductivity. The review identifies the three-component measurement method as the most promising baseline approach for this research, enabling higher accuracy and speed in reconstructing spatial distributions of the main force and energy characteristics. The chapter discusses the mathematical apparatus and computational tools for field calculation (analytical and numerical methods) and the software that implements them. An assessment of contemporary methods and tools suitable as a basis for an information-measurement system is provided. As a result, atomic force microscopy is selected as a nanometric research method particularly suitable for studying ultra-low electric fields owing to its high sensitivity and resolution, enabling precise nanoscale measurements essential for reliable data in the target domain. The research direction and the core tasks of the dissertation are defined accordingly.
Chapter 2 presents analytical modeling of static and quasi-static low-intensity electric fields. The model is based on Laplace’s equations with explicit consideration of external conditions (temperature, humidity, and electromechanical interaction) and their spatial variations. Modeling is necessary due to the complexity and limited understanding of the underlying physics on surfaces of materials with different conductivities, the need to control and manage charge distributions in microelectronic circuits during fabrication and operation, and the difficulty of investigating electric fields on very small areas (<10 μm). Software implemented in Python 3.10, based on the proposed analytical model, provides real-time determination of electric-field parameters with a maximum error not exceeding 7.15%. This enables setting safe ranges of field strength and capacitance and minimizing the risk of electrical breakdown. The derived mathematical relationships also allow identification of critical field parameters that may damage microelectronic components.
Chapter 3 develops a measurement method for static and quasi-static ultra-low-intensity electric fields grounded in the principles of scanning electrostatic force microscopy. The method attains spatial resolution of 1–5 nm, temporal resolution of 0.05–0.2 ms, and accuracy up to 97.5%. A poly-electrode sensor is designed and fabricated using combined electron-beam modification of a quartz substrate with deposition of gold (Au999) electrodes, which minimizes noise and parasitic effects. Calibration is performed and a graduated characteristic is obtained, demonstrating a linear dependence of capacitance (1–46.5 pF) on the applied charge. The information-measurement system includes software for automating calibration, environmental monitoring, and visualization. It is characterized by high stability (0.4%), low error (1%), and high sensitivity (2 V/(V/m)). Comparative analysis shows advantages over traditional approaches (Kelvin probe, two-pass scanning) in terms of accuracy, sensitivity, and temporal resolution.
Chapter 4 investigates the influence of external factors on the accuracy and reliability of experiments with low-intensity electric fields. The effects of temperature, humidity, electromechanical loading, and electromagnetic interference on the force and energy characteristics are assessed, allowing the identification of optimal conditions to minimize measurement errors. The task of predictive monitoring of the spatiotemporal state of a quasi-static electric field in a microelectronic device is solved, reducing the error in time-to-breakdown estimation by 3.5–4.2% and increasing reproducibility by 79–82%. Regression modeling is conducted in Statistica Data Miner, with adequacy and accuracy analyses, selection of the best predictive models, and their deployment to new data. It is shown that the developed information-measurement system ensures high-precision determination of field characteristics under 20–25 °C, 30–50% relative humidity, 0.22 N mechanical load, and minimized electromagnetic interference, with an RMSE ≤ 34 mV/m and a probability of failure-free operation ≥ 0.945. Experimental results confirm stability and reproducibility, evidenced by a low standard deviation (0.056 V/m) across measurement series from two laboratories. The chapter also reports on the implementation of the research results in education and in selected scientific and engineering applications related to the development of the information-measurement system for ultra-low electric fields.
Scientific novelty includes:
– for the first time, a method for detecting critical regions on the working surface of a microsystem device by determining the distribution of force and energy characteristics of electric fields and locating zones with critical values; unlike known approaches, it employs repeated scanning of the working surface to assess not only the occurrence of critical regions but also the dynamics of their evolution;
– an improved mathematical model of ultra-low-intensity electric-field distribution based on Laplace equations that accounts for varying field parameters, spatial scales, and external factors (temperature, relative humidity, electromechanical loading), thereby preventing electrical breakdown by refining the field distribution and defining safe ranges of energy characteristics over small surface areas of microsystem components;
– for the first time, a sensor fabrication method employing electron-beam modification of a quartz substrate with metal-electrode formation in vacuum, ensuring a stable thermal-field distribution, avoiding microcracks, and increasing failure-free service life;
– for the first time, the task of predictive monitoring of the spatiotemporal state of a quasi-static electric field is solved via extrapolation of past field-evolution patterns to forecast the location and time of breakdown, improving prediction accuracy.
Practical significance. The dissertation resolves an important applied problem of enhancing accuracy and repeatability in measurement and control of the energy and force characteristics of low-intensity electric fields in microelectronic devices, along with spatiotemporal visualization of their distributions accounting for dynamics and external influences. The results include:
– an algorithm and software implementation of a mathematical model that determines, in real time and with sufficient accuracy, the distribution of force and energy characteristics of ultra-low-intensity electric fields, accounting for dynamics, spatial scale, and external factors;
– an information-measurement system based on atomic force microscopy for investigating low-intensity electric fields during device operation, improving accuracy and repeatability of the corresponding characteristics.
The theoretical and experimental results, mathematical models, and the methodological and information-measurement tools have been implemented in practice (as confirmed by implementation acts) at Ukrainian enterprises including Private Joint-Stock Company «Ukrpiezo», Private Enterprise «Sensorna Elektronika», and Small Research and Production Enterprise «Lileya Ltd». The main results have been integrated into courses at the Department of Instrumentation, Mechatronics, and Computerized Technologies of Cherkasy State Technological University (e.g., Physical Processes in Instruments and Systems; Fundamentals of Electrical Engineering, Electronics, and Microcircuitry; Design of Information-Measurement Systems; Methods for Improving Metrological Characteristics of Control Instruments and Parameter Identification) and into teaching at the Department of Instrument Production of National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” (e.g., Computer Modeling of Processes and Systems; Transducers of Physical Quantities; Information Technologies and Information Security)
Електропостачання заводу з виробництва самохідних підйомно-транспортних машин і механізмів
No full textУ випускній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проектування електропостачання заводу з виробництва самохідних підйомно-транспортних машин і механізмів.
Було проведено: розрахунок електричних навантажень, вибір схеми живлення підприємства та розрахунок живлячої мережі, вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності, вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання, розрахунок струмів к.з., вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП та високовольтної апаратури, перевірки кабельних ліній, розрахунок системи електропостачання цеху.
.В індивідуальному завданні розглянуті аспекти розробки пасивного фільтра гармонік для підвищення показників якості електроенергії.
В економічному розділі пояснювальної записки розглянуто питання економічної доцільності вибору величини напруги розподільчої мережі.
В розділі з охорони праці розглянуто питання модернізації системи загального штучного освітлення
Система управління логістичним документообігом за технологією блокчейн
No full textУ сучасних умовах глобалізації та цифровізації логістика відіграє ключову роль у забезпеченні ефективного функціонування бізнесу. Водночас документообіг у логістичних процесах часто характеризується високим рівнем паперової роботи, дублюванням інформації та низьким рівнем прозорості. Використання технології блокчейн дозволяє забезпечити незмінність, цілісність і доступність документів, спрощуючи перевірку їх справжності та знижуючи ризики шахрайства. Тож робота обумовлена зростаючим попитом на системи логістичного електронного документообігу серед українських підприємств та відсутністю ефективних існуючих рішень.
Метою цієї роботи є розробка та реалізація прототипу системи управління логістичним документообігом з використанням блокчейн-технології для підвищення прозорості, безпеки та автоматизації обміну даними між учасниками логістичних процесів. Важливим є вивчення проблем автоматизації документообігу шляхом впровадження системи, що ґрунтується на технології блокчейн. Для досягнення цієї мети були поставлені наступні завдання: аналіз існуючих систем електронного документообігу; проєктування нової системи; впровадження блокчейн-технології; розробка та тестування архітектури системи; створення користувацького інтерфейсу.
Об'єкт дослідження – процеси документообігу в логістичних компаніях.
Предмет дослідження – методи та засоби застосування блокчейн-технологій у системах документообігу.
Методи дослідження: використання методів роботи з електронною документацією; пошук, обробка та збереження інформації; засоби автоматизації управлінських функцій. Практичне значення отриманих результатів полягає у впровадженні створеної системи документообігу на основі блокчейну, що дозволяє зменшити витрати підприємства та підвищити ефективність його діяльності
Електропостачання підприємства з виробництва гальмівної апаратури для великовантажних автомобілів
No full textУ даній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проєктування електропостачання підприємства з виробництва гальмівної апаратури для великовантажних автомобілів. Проведено: розрахунок електричних навантажень, вибір схеми живлення підприємства та розрахунок живлячої мережі, вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності, вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання, розрахунок струмів к.з., вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП та високовольтної апаратури, перевірки кабельних ліній, розрахунок системи електропостачання цеху. Кваліфікаційна робота бакалавра виконана у відповідності до вимог методичних рекомендацій з використанням сучасної довідкової літератури, всі розрахунки та креслення електричної частини відповідають вимогам ДСТУ та ЄСКД
Електропостачання заводу промислових компресорів
No full textУ кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проєктування електропостачання заводу промислових компресорів. Проведено: розрахунок електричних навантажень, вибір схеми живлення підприємства та розрахунок живлячої мережі, вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності, вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання, розрахунок струмів к.з., вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП та високовольтної апаратури, перевірки кабельних ліній, розрахунок системи електропостачання цеху. Кваліфікаційна робота бакалавра виконана у відповідності до вимог методичних рекомендацій з використанням сучасної довідкової літератури, всі розрахунки та креслення електричної частини відповідають вимогам ДСТУ та ЄСКД
Удосконалення сорбційних процесів очищення води від сполук заліза та манґану в системах децентралізованого водопостачання
No full textЯкименко І.К. Удосконалення сорбційних процесів очищення води від сполук заліза та манґану в системах децентралізованого водопостачання. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 161 Хімічні технології та інженерія – Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2024.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню сорбційних характеристик існуючих комерційних матеріалів та удосконалення процесу очищення води з використанням природної, екологічно безпечної та доступної сировини з метою підвищення їх ефективності при очищенні води від сполук заліза та манґану в системах децентралізованого водопостачання.
На сьогоднішній день забезпечення питною водою населення в Україні та у всьому світі здійснюється в основному за допомогою систем централізованого та децентралізованого водопостачання. Децентралізоване водопостачання, а саме колодязі, підземні джерела, скважини та каптажі, дає можливість забезпечити питною водою місця, де централізовані системи постачання неможливі з технічних, економічних чи інституційних причин. Вода забирається з різних водоносних горизонтів і з різної глибини, але здебільшого використовують ґрунтові води з другого і третього водоносних горизонтів. Оскільки, комплексний контроль за станом підземних водних артерій практично не проводиться, то й причинам забруднення та попередженню їх виникнення не надається належної уваги. Найбільш проблемними для підземних вод є такі показники, як вміст заліза і манґану, каламутність, жорсткість, які перевищують норми, як мінімум, в 30-40 % аналізованих проб. В питних водах, що використовуються населенням в системах децентралізованого водопостачання Черкаської області, спостерігається підвищений вміст сполук заліза і манґану.
За своєю хімічною будовою сполуки заліза та манґану близькі між собою та зазвичай містяться у воді одночасно і надходять до водойм завдяки процесу розчинення різноманітних мінеральних порід. Збільшена концентрація сполук заліза та манґану у питній воді може суттєво нашкодити здоров’ю людини та призвести до несприятливих ефектів і різноманітних симптомів пов’язаних з нейротоксичністю, когнітивними функціями, хворобою Паркінсона, гемохроматозом, захворюваннями серця та центральної нервової системи, цирозом печінки, діабетом, нудотою тощо.
В зв’язку з цим, актуальним питання сьогодення є пошук функціональних та ефективних матеріалів для використання в якості сорбентів в технологіях очищення питної води від сполук заліза та мангану з можливістю їх швидкої заміни та регенерації.
У першому розділі кваліфікаційної роботи проведено аналіз літературних джерел, наукових досліджень та патентів, пов’язаних зі способами очищення води при використанні найпоширеніших методів, а саме таких як адсорбція, коагуляція та фільтрація. Встановлено, що найбільш популярними та ефективними матеріалами для видалення забрудників, з врахуванням екологічних та економічних аспектів, є активоване вугілля, модифіковані сорбенти та коагулянти. В огляді літератури розглянуто застосування мобільних установок для доочищення вод при використанні фільтрації та сорбції з багатобар’єрним підходом. Результатом аналізу, розглянутих в даному розділі методів очищення, є встановлення невідповідності хоча б по одній з умов для ефективного їх застосування, а саме: віддаленість поселень від міст; мінливість концентрацій в залежності від територіального розташування джерела та погодних умов; доступність матеріалів та методів їх утилізації. В зв’язку з цим, актуальними завданнями даної роботи є удосконалення сорбційних процесів та розробка ефективних технологій для очищення води в умовах віддаленості від стаціонарних станцій водоочищення з метою зменшення вмісту сполук заліза та манґану. Для вирішення даних завдань необхідно: дослідити закономірності процесів видалення сполук заліза та манґану комерційно-доступними сорбційними матеріалами;
провести поєднання сорбційного матеріалу (активованого кокосового вугілля) з коагулянтами та флокулянтами з метою отримання комбінованих сорбентів ефективних по відношенню до сорбції сполук заліза та манґану; розробити конструкцію модельного картриджу для очищення децентралізованих вод вод на основі пошарового поєднання комерційних матеріалів з комбінованими сорбентами; провести випробування завантаження та встановити його продуктивність; розробити принципову технологічну схему очищення децентралізованих вод з використанням сорбційного фільтруючого завантаження; провести економічну та екологічну оцінку даної технологічної схеми.
У другому розділі наведено опис об’єктів та методів досліджень, зокрема перелік комерційно-доступних традиційних матеріалів, які досліджувались в дисертаційній роботі та їх основні характеристики. Особлива увага приділена методикам одержання комбінованих матеріалів на основі кокосового вугілля (КАВ) з додаванням коагулянтів і флокулянтів. Також розглянуто метод просочування хімічними реагентами кокосового вугілля, який використовувався для створення комбінованих матеріалів з додаванням флокулянтів. Описані методики, які використовувались для попереднього дослідження комерційно-доступних адсорбентів, а саме: визначення освітлюючої здатності та дослідження кінетики сорбції. В розділі описані методики визначення оптимальної маси, робочого діапазону концентрацій та визначення оптимальних умов адсорбції в статичних та динамічних умовах. Достовірність отриманих результатів концентрацій елементів у водних розчинах забезпечувалась застосуванням сучасного методу оптично-емісійної спектрометрії з індуктивно-зв’язаною плазмою (ICP-OES).
Третій розділ присвячено дослідженню сорбційних властивостей комерційних матеріалів та обґрунтуванню вибору кокосового вугілля в якості основи-носія для комбінованих матеріалів. За результатами дослідження освітлюючої здатності та кінетики процесів сорбції були встановлені переваги і недоліки застосування традиційних сорбентів, таких як: КАВ, цеоліт, шунгіт, кварц, кремній та мідь-цинкові сплави-каталізатори KDF-55 та KDF-85 для
очищення водних розчинів від сполук заліза і манґану. Встановлено, що кварц і кремній показують низькі значення ступеню вилучення як сполук заліза так і сполук манґану, тому їх використання недоречне. Недоречним є також використання адсорбентів на основі мінеральних порід (цеоліт, шунгіт, кварц), яке супроводжується виділенням алюмінію у воду, що призводить до збільшенням його концентрацій у очищеній воді вище за норми ГДК. Адсорбент КАВ характеризується значеннями ступеню вилучення сполук заліза та мангану, яке складає 68% і 60% відповідно. Також КАВ більш ефективно освітлює розчини в порівнянні з іншими мінеральними сорбентами. Мідь-цинкові сплави (KDF-55 або KDF-85), для яких характерне осадження Fe(II) за рахунок окисно-відновних реакцій, має ряд корисних властивостей, а саме, подовжує роботу активованого вугілля при одночасному пошаровому їх застосуванні та легко регенерується після процесу сорбції (для цього достатньо одноразової промивки водою). Використання мідь-цинкового сплаву у комбінації з іншими сорбентами скорочує тривалість сорбції, яка проходить не більше 20 хв, що дає можливість для його ефективного застосування у швидких або проточних фільтрах. Також, при дослідженні каталітичного мідь-цинкового сплаву в статичних лабораторних умовах встановлено, що оптимальна маса сплаву KDF-55 складає 10 г/дм3, а KDF-85 – 2 г/дм3; діапазон робочих концентрацій сполук заліза як для KDF-55 так і для KDF - 85 до 20 мг/дм3, а сполук манґану до 1 мг/дм3. Аналізуючи порівняльні характеристики каталітичних сплавів, нами доведено, що KDF-85, в порівнянні з KDF-55, є більш ефективним при меншій масі і в зв’язку з цим, може використовуватись для підвищення ефективності сорбційного процесу очищення підземних вод.
У четвертому розділі наведені результати дослідження освітлюючої здатності та кінетики сорбції комбінованого матеріалу на основі кокосового активованого вугілля з додаванням коагулянтів та флокулянтів. Досліджувались комбіновані матеріали на основі активованого вугілля з додавання коагулянтів алюміній сірчанокислого та алюміній хлориду та флокулянтів – альгінату натрію, хітозану харчового низькомолекулярного і хітозану кислоторозчинного. За даними
кінетики сорбції доведено, що комбінований матеріал на основі кокосового активованого вугілля з додаванням коагулянтів Al2(SO4)3 та AlCl3 характеризується значеннями ступеню вилучення сполук заліза 36 % і 77 % відповідно та сполук манґану 30 % і 65 % відповідно. А також встановлено, що використання алюмінійвмісних коагулянтів призводить до забруднення очищеної води сполуками алюмінію. Комбінований матеріал на основі кокосового вугілля з додаванням природних амінополісахаридів хітозанів характеризується низькими значеннями ступеню вилучення як сполук заліза (від 48% до 63 %) так і сполук мангану (від 41 % до 58 %), що доводить неперспективність використання даних флокулянтів для отримання комбінованого матеріалу. За результатами дослідження поглинальної здатності комбінованого сорбенту з додаванням альгінату натрію (КАВ-Ан) встановлено ефективне вилучення як сполук заліза так і сполук манґану (від 90 % до 98 %) в широкому діапазоні концентрацій даних елементів. При подальших дослідженнях комбінованого матеріалу на основі кокосового вугілля з додаванням альгінату натрію були визначені оптимальні умови для ефективного використання в статичних адсорбційних умовах, а саме: максимальна тривалість контакту – 60 хв, оптимальна масу – 5 г/дм3, робочий діапазон концентрацій для сполук заліза від 0,2 мг/дм3 до 15 мг/дм3 та для сполук манґану – 0,1-5 мг/дм3. З метою визначення фізико-хімічних основ процесу сорбції, графо-аналітичним методом побудовано ізотерми адсорбції, які за характером кривизни та випуклості свідчать про мікропористу структуру сорбентів. Практична ефективність сорбції підтверджена теоретичними розрахунками за моделями Ленгмюра та Фрейндліха. Достовірність розрахунків для сорбентів КАВ та КАВ- Ан складає за Ленгмюром для сполук заліза (R2=0.8823, R2=0.9626), для манґану відповідно (R2=0.98, R2=0.9826); за Фрейдліхом для сполук заліза (R2=0.8511, R2=0.9226) та для манґану (R2=0.9802, R2=0.9645). Ізотерма Ленгмюра забезпечує кращу відповідність до процесу сорбції сполук заліза та манґану, оскільки коефіцієнт достовірності має вищі значення.
П’ятий розділ присвячений дослідженню поглинальної здатності пошарового завантаження сорбентів КАВ, КАВ-Ан та каталітичного матеріалу KDF-85 в динамічних умовах; визначенню оптимального пошарового розташування в колонці та їх співвідношення. Для верхнього шару використовували KDF-85 з метою окиснення Fe(II) до Fe(III), середній шар – КАВ-Ан для освітлення розчину та часткової сорбції сполук заліза та манґану, нижній шар – активоване кокосове вугілля для фінішної очистки розчину. Встановлено оптимальне співвідношення матеріалів KDF-85, КАВ-Ан та КАВ, яке складає 5:2:20 г/дм3 відповідно, для фільтрації осаду Fe(III) після KDF- 85 додано шар кварцового піску з дисперсністю 0,4-0,6 мм висотою шару 2 см. В зв’язку з тим що, флокулянт альгінат натрію набуває драглистої структури при змочуванні, яка може завадити безперервному проходженню розчину крізь середній шар, застосовано рівномірне змішування сорбентів. Використовували модель картриджу для очищення води, який було розроблено та запатентовано при підготовці дисертаційної роботи, для визначення робочого об’єму сорбуючого завантаження. Для цього проводили очищення 100 дм3 водних розчинів з концентраціями, що відповідають мінливості складу підземних вод (10-ти та 100 кратне перевищення ГДК). Встановлено, що дане завантаження є ефективним та очищує розчини від сполук заліза та манґану в межах допустимих концентрацій згідно ДСанПіН 2.2.4-171-10 для питної води з колодязів, каптажів і джерел.
У шостому розділі запропонована принципова технологічна схема доочищення підземних вод. За основу роботи схеми взяті результати динамічного дослідження сорбційного завантаження. Після закінчення процесу очищення в технологічній схемі складові завантаження можуть бути застосовані для подальшого використання, а саме: після промивання водою повторне застосування каталізатору та кварцового піску; сорбційного матеріалу КАВ-Ан для насичення компосту мікроелементами; кокосового активованого вугілля для повторного використання після регенерації. Економічні розрахунки вартості очищеної води, відповідно запропонованої схеми, за витратними матеріалами складає 0,96 грн/дм3
