Введение к работе
к.т.н., доцент Зверьков В.П.
Актуальность работы. Ввиду того, что парогазовые установки (ПГУ) – это технология нового типа в РФ, которая малоизученна, и для которой практически отсутствует опыт эксплуатации, то современная отечественная энергетика и наука проявляют повышенный интерес к цифровому моделированию разных видов этих установок и их исследованию. Поэтому актуальным становится разработка цифровой модели энергоблока ПГУ, исследование причинно-следственных связей технологических процессов, протекающих в энергоблоке, а также исследование динамических и статических характеристик энергоблока с точки зрения регулирования частоты и мощности. Не менее важным и актуальным является исследование распределения вырабатываемых мощностей между агрегатами на разных нагрузках энергоблока и задача оптимального ведения режимов ПГУ.
Целью диссертационной работы является разработка аналитической и цифровой моделей энергоблока ПГУ, исследование и оптимизация на их основе экономических и маневренных характеристик энергоблока при его работе на частичных нагрузках.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
разработать аналитическую (математическую) модель основного и вспомогательного оборудования энергоблока ПГУ-450Т;
выбрать программно-аппаратный комплекс для реализации разработанных математических моделей оборудования и, с учетом его особенностей, определить структуру цифровой модели энергоблока;
реализовать математические модели оборудования энергоблока ПГУ-450T в форме цифровых моделей в соответствии с выбранной структурой;
реализовать модели устройств автоматических систем управления технологическими процессами, управление энергоблоком без которых не представляется возможным или очень сильно затруднено;
исследовать на разработанной цифровой модели энергоблока:
изменение технологических параметров энергоблока при изменении расхода топлива и разных температурах окружающего воздуха;
оптимальное распределение вырабатываемых мощностей между агрегатами при работе энергоблока на частичных нагрузках;
КПД термодинамического цикла ПГУ и экономичности ведения режимов энергоблока с разным составом работающего оборудования.
Научная новизна работы состоит в:
разработке аналитической и цифровой моделей энергоблока ПГУ-450Т как единой системы с замкнутыми технологическими контурами;
исследовании причинно-следственных связей изменений технологических параметров энергоблока на его цифровой модели при разных режимах работы компонентов энергоблока и температурах окружающего воздуха;
получении статических характеристик энергоблока, позволяющих произвести расчет затрат на выработку электроэнергии, а также сравнить между собой экономичность работы энергоблока в различных режимах.
Практическая ценность работы состоит в том, что результаты работы могут быть использованы при разработке аналитических и цифровых моделей других видов ПГУ (как моноблоков, так и дубль-блоков). Разработанная цифровая модель ПГУ-450Т может быть использована как составная часть всережимных компьютерных тренажеров (в том числе и полномасштабных) для обучения оперативного персонала электростанций, а также проведения исследований технологии ПГУ. Результаты исследований режимов работы энергоблока в разных режимах работы его компонентов могут быть использованы для разработки пошаговых программ управления энергоблоком, в настройке систем автоматического регулирования, а также для решения задач оптимального управления, как компонентами энергоблока, так и энергоблоком в целом.
Результаты работы использованы при разработке компьютерного тренажера ПГУ-450Т ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго» фирмой ЗАО «Тренажеры для электростанций».
Достоверность и обоснованность результатов работы и выводов обеспечивается строгим применением математического аппарата, а также экспертной оценкой специалистов в области парогазовых установок (НП «КОНЦ ЕЭС», НОУ «ЦПК Мосэнерго», ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго»).
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на заседании кафедры АСУ ТП МЭИ в 2011г., на третьей научно-практической конференции «Тренажерные комплексы и системы» (г. Киев 2006г.), на международной научной конференции Control-2008 «Теория и практика построения и функционирования АСУ ТП» (г. Москва 2008г.), на тринадцатой и четырнадцатой международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва 2007 и 2008 гг.).
Публикации. По результатам научных исследований опубликовано 5 работ, в том числе 1 работа в журнале рекомендуемом ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, шести приложений и библиографического списка использованной литературы. Материал диссертации изложен на 146 страницах основного машинописного текста, включает 30 рисунков и 14 таблиц, 93 наименований использованных литературных источников.
