Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ трмы Тепловые и атомные электростанции в настоящее время являются основными в составе электроэнергетической отрасли, производя до 2/3 всей электрической и тепловой энергии В ближайшие годы прогнозируется значительный рост электропотребления в России, что предполагает увеличение установленной мощности электростанций, как тепловых (ТЭС, ТЭЦ), так и атомных (АЭС), поэтому повышение эффективности и продление ресурса их работы является актуальной задачей
В начале 70-х годов прошлого века в связи с ростом удельной мощности ядерных энергетических установок (ЯЭУ) и увеличением скорости движения теплоносителя остро встала проблема возможного разрушения элементов ЯЭУ, в том числе и трубопроводов высокого давления, из-за колебаний в них потоков жидкости и пара, вызванных гидродинамическими процессами при работе на определенных эксплуатационных режимах Такие колебания значительно снижают срок службы оборудования, сужают диапазон допустимых режимов работы установки, ухудшают условия работы персонала и могут явиться причиной серьезных аварий.
Исследование низкочастотных колебаний в гидросистемах подачи питательной воды также является актуальной проблемой, поскольку, как показывает опыт эксплуатации, они могут возникать на многих тепловых и атомных электростанциях, питательные насосы в которых в периоды сезонных разгрузок эксплуатируются на подачах, меньших номинальной Производители питательных насосов для снижения вероятности подобных явлений указывают, что для обеспечения устойчивой работы минимальная подача насоса должна составлять не менее 30% от номинальной величины Такие требования снижают диапазон регулирования подачи, не позволяя более эффективно использовать имеющееся оборудование
Указанные колебания наблюдались, в частности, при работе деаэрационно-питательной системы ТЭС (ДПС ТЭС), работающей на Калужском турбинном заводе Основная функция этой сложной, существенно нелинейной системы автоматического управления (САУ) - стабилизация давления в парогенераторе ТЭС и обеспечение его питатетьной водой
ТТНПь РАЬОТЫ И ЗАДАЧИ ИГСПРДОВАНИЯ Целью работы является обеспечение >стойчивой работы с заданным качеством для объекта - деаэрацион-но-питательной системы ТЭС (ДПС ТЭС) Для достижения поставленной цели формулируются следующие задачи исследования
Разработка математической модели ДПС ТЭС
Разработка теоретических положений для исследования колебаний в деаэраци-онно-питательной системе и распространение их для анализа широкого класса систем
Синтез регулятора уровня в парогенераторе ДПС ТЭС
4 Разработка алгоритмического обеспечения и его программная реализация для решения поставленных задач с помощью ЭВМ НАУЧНАЯ НОРШЧНА РАБОТЫ
Разработана математическая модель деаэрационно-питательной системы ТЭС, адекватно описывающая процессы, протекающие в ней Модель используется как для исследования авгоколебатечьных процессов, так и для решения задачи синтеза регулятора, обеспечивающего заданное качество работы
На основе метода моментов (Галеркина-Петрова) получены теоретические положения, распространенные для применения на широком классе систем, в том числе систем с несколькими нелинейными элементами Рассмотрена возможность применения различных базисов для решения поставленной задачи
Созданы и программно реализованы алгоритмы как для анализа автоколебаний в ДПС ТЭС, так и для решения задачи параметрического синтеза Для заданной системы алгоритмической форме получена зависимость выходных сигналов от варьируемых параметров регулятора (целевой функционал), что позволило свести задачу их расчета к задаче параметрической оптимизации.
ПРАКТИЧЕСКАЯ TTF.HHOCTb РАКОГЫ
Результаты исследований внедрены на энергетических объектах ОАО «КТЗ» (ТЭС, испытательные стенды Энерготехнологического комплекса №1) и используются при пусконаладочных испытаниях турбоэнергетического оборудования, что позволило снизить эксплуатационные расходы на их проведение и обеспечить безаварийную работу во время испытаний Работы по данной теме проходили при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 06-01-96306) - «Теория матричных операторов и ее приложение к исследованию и математическому конструированию и идентификации сложных нелинейных систем автоматического управления»
Математическая модель ДПС ТЭС в форме дифференциальных уравнений и в операторной форме, включающая в себя автоматическую систему регулирования уровня в барабане парогенератора ТЭС
Алгоритмический аппарат для анализа колебательных процессов в системах, подобных ДПС ТЭС, использующий теоретические положения метода Галеркина-Петрова для различных базисов
Параметрический синтез регулятора уровня в парогенераторе ДПС ТЭС при помощи разработанного алгоритмического аппарата, распространенного для систем с несколькими нелинейными элементами
Алгоритмическое обеспечение и его программная реализация, необходимые для исследования колебаний в ДПС ТЭС и решения задачи синтеза регулятора уровня для нее
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы доложены на еле-
дующих конференциях и заседаниях
всероссийская научно-техническая конференция «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении», Калуга, 2-4 декабря 2003 г,
международная научно-техническая конференция «ECOPUMP RU'2005, 2006 Насосы Эффективность и экология», Москва, ноябрь 2005, октябрь 2006,
международная научно-техническая конференция «Мехатронные системы (теория и проектирование)», Тула, декабрь 2006,
всероссийская научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе», Калуга, 5-7 декабря 2006 г.
- заседание научно-технического совета ОАО «Калужский турбинный за
вод»
ПУК ПИК AT ГИИ По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ, Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений Работа изложена на 170 страницах, в том числе 138 страниц основного текста 36 рисунков, 2 таблицы Библиографический список из 115 наименований, приложение на 24 страницах
