I. Planowane doktoraty wdrożeniowe
1. Promotor: prof. dr hab. inż. Sebastian Borucki
Temat pracy: Projektowanie, modelowanie i wielokryterialna walidacja systemu precyzyjnego dozowania modyfikatorów spalania z uwzględnieniem sprzężeń przepływu, napędu i sterowania w obiektach energetycznych dużej mocy
Krótki opis prac: Przedmiotem rozprawy doktorskiej będzie opracowanie, wykonanie oraz przeprowadzenie wielokryterialnej walidacji innowacyjnej instalacji do precyzyjnego dozowania modyfikatorów spalania w obiektach energetycznych dużej mocy. Głównym celem badawczym rozprawy będzie stworzenie zaawansowanego systemu iniekcji, który dzięki optymalizacji układów napędowych oraz implementacji precyzyjnych algorytmów sterowania, zapewni stabilne i powtarzalne dawkowanie reagentów w zmiennych warunkach operacyjnych. W pierwszym etapie prac badania będą skoncentrowane na zaprojektowaniu i budowie prototypowego układu dozującego. W ramach badań elektrotechnicznych wyznaczone zostaną charakterystyki robocze systemu w funkcji zmiennego wysterowania częstotliwościowego napędu elektrycznego pompy oraz zmiennego ciśnienia powietrza atomizującego. Kluczowym elementem badań będzie analiza parametrów hydraulicznych przepływu w przewodach o długości do 50 m i różnicach poziomów do 12 m. Badania te pozwolą na opracowanie strategii sterowania prędkością obrotową napędu, co stanowi krytyczny czynnik ograniczający zjawisko segmentacji i segregacji fazowej czynnika modyfikującego w warunkach symulujących rzeczywiste instalacje kotłowe. W dalszym etapie pracy zostanie przeprowadzona analiza porównawcza dwóch ścieżek technologicznych: hydrodynamicznego dozowania roztworów oraz pneumatycznego transportu substratów stałych z procesem bezpośredniej solwatacji in-situ w głowicy wtryskowej. Kolejna faza badań pozwoli natomiast określić korelacje pomiędzy sygnałami sterującymi ilością podawanego modyfikatora a kinetyką i stabilnością procesów spalania na modelowych obiektach energetycznych w skali półtechnicznej (pyłowa komora opadowa, kocioł z podajnikiem dwutłokowym, kocioł fluidalny). Praca zakończy się weryfikacją przyjętych założeń w kontekście skalowania układu (up-scaling) do systemów o podwyższonej mocy nominalnej. Przeprowadzona ewaluacja funkcjonalności systemu w środowisku przemysłowym, wraz z oceną wykonalności techniczno-ekonomicznej, pozwoli na sformułowanie wytycznych aplikacyjnych dla wdrażania systemów optymalizacji spalania w energetyce zawodowej. Miarodajnym efektem przeprowadzonych badań będzie próba implementacji projektowanego systemu precyzyjnego dozowania modyfikatorów spalania w obiektach energetycznych dużej mocy, co stanowi bezpośrednią odpowiedź na sukcesywnie zaostrzane rygory środowiskowe. Opracowany system, dzięki optymalizacji procesów iniekcji, pozwoli na podniesienie sprawności systemów energetycznych, wymierną redukcję emisji tlenku węgla (CO) i tlenków azotu (NOx) oraz ograniczenie zjawiska żużlowania i depozycji osadów popiołowych na powierzchniach ogrzewalnych, co w warunkach przemysłowych przekłada się na istotny wzrost dyspozycyjności oraz sprawności cieplnej jednostek wytwórczych.
2. Promotor: dr hab. inż. Daria Wotzka
Temat pracy: Opracowanie predykcyjnych modeli diagnostycznych dla powietrznych pomp ciepła z czynnikiem R290 w oparciu o wielowymiarową analizę danych z produkcyjnych testów końcowych oraz warunków eksploatacji polowej
Krótki opis prac: Projekt dotyczy opracowania modeli diagnostyki predykcyjnej dla powietrznych pomp ciepła Varmero z czynnikiem R290. Prace obejmą analizę danych z produkcyjnych testów końcowych oraz telemetrii z urządzeń pracujących w warunkach polowych. Na tej podstawie zostaną zidentyfikowane zależności między początkowym stanem termodynamicznym urządzenia a późniejszą degradacją jego parametrów eksploatacyjnych. W projekcie wykorzystane zostaną metody eksploracyjnej analizy danych, uczenia maszynowego, detekcji anomalii oraz klastrowania przestrzenno-czasowego. Celem będzie odróżnienie wad wrodzonych urządzenia od problemów wynikających z warunków instalacyjnych i eksploatacyjnych. Wyniki badań posłużą do stworzenia Zintegrowanego Systemu Diagnostyki Predykcyjnej Pomp Ciepła Varmero. System zostanie wdrożony w zakładzie produkcyjnym OEM Energy oraz w infrastrukturze chmurowej obsługującej dane z urządzeń terenowych. Efektem projektu będzie poprawa jakości kontroli końcowej, ograniczenie kosztów serwisowych oraz zwiększenie niezawodności pomp ciepła R290.
II) Planowane doktoraty
1. Promotor: prof. dr hab. inż. Mariusz Jagieła
Temat pracy: Optymalizacja wielokryterialna maszyn elektrycznych z wykorzystaniem uczenia maszynowego
Krótki opis prac: Projekt polega na opracowaniu i wdrożeniu zaawansowanych modeli uczenia maszynowego do procesu projektowania maszyn elektrycznych. Głównym założeniem jest jednoczesna optymalizacja wielu sprzecznych ze sobą kryteriów: maksymalizacja sprawności i gęstości mocy, przy jednoczesnej minimalizacji kosztów materiałowych, masy oraz strat cieplnych.
2. Promotor: dr hab. inż. Mirosław Szmajda
Temat pracy: Zastosowanie zaawansowanych metod przetwarzania sygnałów oraz algorytmów sztucznej inteligencji w diagnostyce stawu skroniowo-żuchwowego na podstawie analizy sygnałów wibroratrograficznych
Krótki opis prac: Praca obejmuje następujące zagadnienia: • przegląd analiz czasowych, częstotliwościowych oraz czasowo-częstotliwościowych w badaniu przebiegów medycznych, • dobór analiz w zagadnieniach badania sygnałów wibroartrograficznych stawu skroniowo żuchwowego, • implementacja standardowej procedury przetwarzania danych, obejmującej: przetwarzanie wstępne, ekstrakcja i selekcja cech sygnału oraz klasyfikację dysfunkcji stawu, • propozycja implementacji algorytmów sztucznej inteligencji, • wykonanie stanowiska pomiarowego do akwizycji i przetwarzania danych, • wykonanie badań na grupie ochotników, • weryfikacja uzyskanych efektów.
3. Promotor: dr hab. inż. Stefan Wolny
Temat pracy: Diagnostyka stopnia retrofilingu biodegradowalnych cieczy dielektrycznych w transformatorowej izolacji celulozowej z wykorzystaniem spektroskopii dielektrycznej w dziedzinie częstotliwości
Krótki opis prac: Tematem prac badawczych będzie wykonanie serii eksperymentów prowadzonych w warunkach laboratoryjnych na odpowiednio spreparowanych próbkach izolacji stosowanej w transformatorach elektroenergetycznych mocy. Materiałem badawczym będzie izolacja celulozowa typu Kraft oraz półsyntetyczna izolacja hybrydowa celulozowo-aramidowa, których impregnację stanowić będą mieszaniny oleju mineralnego z estrem syntetycznym, naturalnym oraz bioolejem. Wynikiem prac badawczych będą analizy oparte na charakterystykach współczynnika strat dielektrycznych oraz zespolonej przenikalności elektrycznej uzyskane poprzez wykorzystanie polaryzacyjnej metody diagnostycznej FDS (Frequency Dielectric Spectroscopy). Badania uwzględniać będą również stopień zużycia technicznego opisywanej izolacji, tj. zawilgocenie, stopień degradacji termicznej włókien celulozowych oraz oddziaływanie temperatury. Pomiary prowadzone będą na próbkach izolacji w szerokim spektrum częstotliwości, tj. w zakresie od mHz do MHz.
4. Promotor: dr hab. Inż. Daria Wotzka
Temat pracy: Poprawa dynamiki pracy bloku energetycznego poprzez zastosowanie bateryjnych magazynów energii
Krótki opis prac: Planowana rozprawa doktorska dotyczy możliwości poprawy dynamiki pracy bloku energetycznego poprzez zastosowanie bateryjnego magazynu energii współpracującego z układem regulacji jednostki. Prace obejmą analizę rzeczywistych danych eksploatacyjnych z bloku energetycznego, identyfikację charakterystycznych stanów pracy oraz ocenę odpowiedzi jednostki na zmiany obciążenia i sygnały regulacyjne. Na tej podstawie zostanie opracowany model dynamiczny bloku energetycznego oraz model bateryjnego magazynu energii uwzględniający ograniczenia techniczne, takie jak moc, pojemność, sprawność i stan naładowania. Następnie zaprojektowane zostaną warianty współpracy magazynu z blokiem, ukierunkowane na poprawę szybkości odpowiedzi, jakości regulacji oraz ograniczenie dynamicznych obciążeń głównego układu technologicznego. Badania będą prowadzone z wykorzystaniem środowiska MATLAB/Simulink, danych przemysłowych oraz zaplecza laboratoryjnego Politechniki Opolskiej. Przewiduje się wykonanie symulacji dla różnych scenariuszy pracy bloku, w tym zmian obciążenia, pracy regulacyjnej oraz zakłóceń związanych z rosnącym udziałem OZE. Wyniki zostaną zweryfikowane z wykorzystaniem danych rzeczywistych i badań laboratoryjnych. Efektem pracy będzie metodyka oceny wpływu BESS na dynamikę bloku energetycznego oraz rekomendacje dotyczące technicznej integracji magazynu energii z jednostką wytwórczą.