Введение к работе
Актуальность проблемы.
Тепловые электрические станции (ТЭС) занимают ведущее место в электроэнергетическом комплексе России. На их долю приходится около 70% произведенной электроэнергии и более 50% централизованно отпускаемого тепла. Поэтому повышение эффективности режимов эксплуатации оборудования станций является важной научно-технической задачей. Особенно трудоемка такая задача для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), имеющих сложные технологические схемы, разнообразный состав оборудования и существенно изменяющиеся в течение года режимы работы. Эффективное решение данной проблемы невозможно без привлечения таких мощных инструментов, как аппарат математического моделирования, методов оптимизации и статистики.
Автоматизированное управление режимами работы ТЭС - это комплексная проблема, требующая решения ряда взаимосвязанных задач. Среди них можно выделить последовательную цепочку основных: оценивание параметров режимов работы и идентификация фактических значений характеристик оборудования ТЭС на базе набора измерений параметров в установившихся режимах функционирования; поиск оптимальных, с точки зрения некоторого критерия, текущих и будущих режимов работы; формирование управляющих воздействий, обеспечивающих реализацию оптимальных режимов.
Среди задач, связанных с оптимальным управлением режимами ТЭС, согласованная задача оценивания состояние режимов функционирования и идентификации параметров, характеризующих состояние основного оборудования, занимает особое место. Результаты ее решения имеют важное самостоятельное значение, а также играют существенную роль для качественного решения проблем управления в целом и, в частности, для задач оптимального распределения нагрузок между агрегатами ТЭС.
Следует отметить, что имеются значительные достижения с одной стороны в вопросах моделирования и оптимизации теплоэнергетических объектов, а с другой - в вопросах оценивания состояния функционирования и диагностики некоторых технических систем, в первую очередь, электроэнергетических и трубопроводных. В то же время, проблемы оценивания состояния режимов работы и идентификации параметров теплоэнергетических систем практически не нашли приемлемого решения, в первую очередь, в силу сложности объектов, их моделей, а также в связи с отсутствием эффективных методов, алгоритмов и программ решения необходимых математических задач. Диссертационная работа посвящена методическому и практическому исследованию в области оценивания состояния установившихся режимов работы и идентификации текущего состояния основного оборудования ТЭС.
Целями данной диссертационной работы являются:
разработка согласованной методики оценивания параметров функционирования и идентификации характеристик состояния оборудования ТЭС, исходя из набора измерений, выполненных в течение достаточно короткого отрезка времени, когда состояние оборудования можно считать неизменным, в нескольких установившихся режимах функционирования ТЭС;
разработка на персональном компьютере программно-вычислительного комплекса, реализующего методику;
апробация разработанных методических подходов и ПВК на примерах основного оборудования действующих ТЭЦ.
Впервые получены, составляют предмет научной новизны и выносятся на защиту следующие наиболее важные результаты:
-
Методический подход к решению проблемы оценивания режимов функционирования и идентификации характеристик состояния основного оборудования ТЭС, включающий этапы выявления и устранения "плохих" данных измерений; определения значений представительной совокупности не подлежащих измерениям параметров, характеризующих режимы функционирования и фактическое состояние оборудования ТЭС; анализа эффективности полученного решения и этап оценивания текущего режима функционирования оборудования ТЭС. Методика опирается на использование набора измерений, выполненных в нескольких режимах функционирования оборудования ТЭС и достаточно подробные математические модели агрегатов. Ее основу составляют теория, задачи и методы математического программирования и статистического анализа.
-
Программно-вычислительный комплекс для автоматизации процессов подготовки исходных данных, решения экстремальных задач оценивания и идентификации, последующего анализа и визуализации полученных результатов, построенный на современных информационных технологиях в многооконной среде.
-
Апробация представленных методических подходов и программно-вычислительного комплекса на примере исследования парового котла ТП-81 и паровой турбины ПТ-60-130, установленных на реально действующих ТЭЦ.
Практическая ценность работы заключается в том, что разработанная методика и комплекс программных средств позволяют провести оценку текущего состояния работающего оборудования, получить значения его параметров, не подлежащих измерениям, а также увеличить эффективность применения математических моделей для комплексного оптимизационного анализа состояния оборудования и управления режимами функционирования ТЭС.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на Региональном научно-техническом семинаре "Новые технологии и научные разработки в энергетике" (г. Новосибирск, 1994), X, XI Международных математических Байкальских школах-семинарах "Методы оптимизации и их приложения" (г. Иркутск, 1994, 1998), научно-технических совещаниях АО "Иркутскэнерго" (г. Иркутск, 1994-1997), Всероссийской конференции с международным участием "Энергетика России в переходный период: проблемы и научные основы развития и управления" (г. Иркутск, 1995 г.), семинаре "Информационные технологии в энергетике" (г. Иркутск, 1999 г.), а также на нескольких конференциях научной молодежи ИСЭМ СО РАН (г. Иркутск, 1995-1999 г.г.).
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 5 печатных работах.
Состав и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы, приложения. Работа изложена на 144 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 11 таблиц, 103 наименования литературных источников и 25 страниц приложения.
