Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Гойтина Екатерина Владимировна. Автоматизированное управление режимами тепловых сетей на основе макромоделирования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Гойтина Екатерина Владимировна; [Место защиты: Юж.-Ур. гос. ун-т]. - Челябинск, 2008. - 125 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/931

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

АННОТАЦИЯ 2

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ.... 12

  1. Существующие проблемы автоматизации управления режимами тепловых сетей промышленных предприятий 12

  2. Обзор литературы 16

  3. Постановка цели и задач исследования 31

ГЛАВА 2. АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАКРО
МОДЕЛИРОВАНИЯ 33

  1. Общая структура автоматизированной системы управления теплоснабжением 33

  2. Подход к построению макромодели тепловой сети 36

  3. Оценка эффективности режимов функционирования тепловых сетей 38

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА АНАЛИЗА РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ НА
ОСНОВЕ МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ 42

  1. Топологическая структура схемы тепловой сети 42

  2. Параметры гидравлических режимов тепловой сети 45

  3. Построение макромодели оперативного анализа разветвленной тепловой сети 47

  4. Алгоритм гидравлического расчета разветвленной тепловой сети 52

  5. Построение макромодели оперативного анализа многоконтурной тепловой сети 54

  6. Алгоритм гидравлического расчета многоконтурной тепловой сети 56

  7. Идентификация параметров математических макромоделей 59

ГЛАВА 4. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
АНАЛИЗА РЕЖИМОВ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ НА ОСНОВЕ
МАКРОМОДЕЛИРОВАНИЯ 69

  1. Общая структура программного обеспечения анализа режимов тепловых сетей 69

  2. Алгоритмическое обеспечение системы управления энергоэффективностью теплоснабжения 71

  3. Модуль теплогидравлических расчетов тепловых сетей 80

  4. Программное обеспечение оперативного анализа режимов тепловых сетей 86

  5. Анализ данных по режимам теплоснабжения потребителей промплощадки ОАО «ММК» с использованием разработанного программного обеспечения 98

4.6. Оценка экономической эффективности 100

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ 104

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 106

Приложение 1 Акт внедрения 118

Приложение 2 Результаты анализа данных по режимам теплоснабжения
потребителей промплощадки ОАО «ММК» 120

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Введение к работе:

Актуальность темы исследования

В настоящее время и на перспективу базовым подходом к теплоснабжению на крупных промышленных предприятиях и в жилищно-коммунальном хозяйстве Российской Федерации является централизованное теплоснабжение, позволяющее снизить затраты на производство тепла за счет совместной выработки электрической и тепловой энергии. Важную роль в эффективном функционировании централизованных систем теплоснабжения играет согласованная работа источников и потребителей при регулировании подачи тепла. В этой связи актуальным является решение задач оперативного управления, позволяющего осуществлять контроль и управление процессом теплоснабжения в различных режимах, а также своевременно выявлять потери и нерациональное использование тепла, проводить оценку эффективности теплоснабжения.

Управление режимами теплоснабжения потребителей промышленных предприятий осуществляется, как правило, с помощью автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), которые выполняют функции сбора, накопления и представления на ЭВМ информации о параметрах теплоносителя на источниках, в магистральных трубопроводах и у крупных потребителей. Для повышения эффективности оперативного управления сложными системами теплоснабжения целесообразным является проведение оперативного анализа текущих режимов функционирования тепловых сетей на основе математического моделирования процесса теплоснабжения.

Современные системы теплоснабжения крупных промышленных предприятий являются сложными системами и содержат большое количество разнородных потребителей, распределенных на большой территории. Известные подходы к анализу режимов подобных сложных систем основаны на разработке математической модели реальной системы с помощью специализированного программного обеспечения. Сложность построения такой модели на практике для крупных сетей состоит в необходимости получения большого объема данных, включающих детальные характеристики трубопроводов тепловых сетей (длины, диаметры, коэффициенты шероховатости и т.д.) и потребителей, что требует значительных затрат времени и средств, а в ряде случаев практически не реализуемо.

Для оперативного анализа модель должна учитывать текущие фактические параметры теплоносителя в различных точках системы теплоснабжения и позволять оперативно рассчитывать режимы в случае оперативных переключений, что накладывает дополнительные требования к сходимости используемых математических методов, объему данных и скорости вычислений, и может быть достигнуто за счет сокращения объема информации, используемой при расчетах, а также повышения эффективности вычислительных алгоритмов.

С учетом сказанного актуальной является задача разработки методов оперативного анализа режимов теплоснабжения, основанных на построении упрощенных макромоделей тепловых сетей по данным эксплуатации, позволяющих производить расчеты с достаточной для практического использования точностью в режиме реального времени.

Вопросы построения АСДУ для теплофикационных систем разрабатывались в работах Плетнева Г.П., Голяка С.А., Панферова В.И., Громова Н.К., Туркина В.П., Шнайдера Д.А. и других авторов. Проблемы математического моделирования, расчета и оптимизации тепловых сетей промышленных предприятий освещены в трудах Ахметзянова А.В., Баясанова Д.Б., Бутковского А.Г., Вапника В.Н., Евдокимова А.Г., Зингера Н.М., Казаринова Л.С., Меренкова А.П., Рапопорта Э.Я., Сенновой Е.В., Сидлера В.Г., Тевяшева А.Д., Хасилева В.Я. и других. Необходимо обратить внимание на аналогичные работы для электрических сетей. Здесь следует выделить работы А.3. Гамма, Ильина В.Н., которые с методической точки зрения представляют несомненный интерес для гидравлических сетей. Вопросы идентификации тепловых процессов и систем освещены также в трудах Алифанова О.М., Вабищевича П.Н., Михайлова В.В. и др., однако в этих работах не рассматривались специфичные задачи, возникающие в условиях ограниченности объема информации, которую можно получить о реальных характеристиках сети: построение упрощенных гидравлических макромоделей, не требующих чрезмерной детализации характеристик сети и одновременно позволяющих рассчитывать достоверные параметры режимов теплоснабжения, учет реальной оперативной информации. Подобные задачи в литературе не достаточно освещены, что и определяет актуальность данной работы.

Объектом исследования являются системы централизованного теплоснабжения промышленных предприятий.

Предметом исследования автоматизированные системы управления теплоснабжением, осуществляющие оперативное управление режимами тепловых сетей в условиях ограниченности объема информации о реальных характеристиках сети.

Цели и задачи исследования

Целью диссертационной работы является разработка методов оперативного анализа режимов в задачах управления системами теплоснабжения на основе использования макромоделирования.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи исследовательского, методического и прикладного характера:

1) разработка обобщенной математической макромодели тепловой сети, не требующей чрезмерной детализации характеристик сети и тепловых нагрузок потребителей;

2) разработка метода идентификации обобщенной математической макромодели тепловых сетей путем использования экспериментальных и расчетных данных;

3) создание алгоритмического и программного обеспечения оперативного анализа режимов тепловых сетей на основе макромоделирования для автоматизированных систем управления теплоснабжением;

4) внедрение разработанного методического и программного обеспечения в АСДУ теплоснабжения ОАО «ММК».

Связь диссертации с федеральными и региональными программами

Диссертационное исследование выполнялось в рамках программы «Энерго- и ресурсосберегающие технологии» национального проекта «Образование» на 2007 – 2008 годы, в соответствии с общей политикой энергосбережения, проводимой в Российской Федерации согласно постановлению Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796 «О федеральной целевой программе «Энергоэффективная экономика» на 2002 - 2005 годы и на перспективу до 2010 года», «Основным направлениям энергосбережения в Челябинской области до 2010 года» (утверждены постановлением Губернатора Челябинской области №112 от 26.03.2003 г.).

Методология и методика исследования

Теоретической и методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых по автоматизации технологических процессов, включая процессы централизованного теплоснабжения, методологии создания автоматизированных систем управления. В работе использовались методы теории автоматизированного управления, автоматического регулирования, теории гидравлических систем и систем теплоснабжения.

Источником экспериментальных данных явились результаты натурных обследований тепловой сети ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»), г. Магнитогорск, совместно с сотрудниками ЦЭСТ ОАО «ММК» в результате выполнения хоздоговорной работы между ОАО «ММК» и Управлением научных исследований Южно-Уральского государственного университета (УНИ ЮУрГУ).

Научная новизна работы

В ходе исследования были получены следующие научные результаты:

1) предложена новая математическая макромодель тепловой сети, исходя из реальных возможностей получения информации о параметрах режимов, позволяющая оперативно рассчитывать процессы в тепловой сети в агрегированном виде;

2) разработана методика идентификации математических макромоделей тепловых сетей, основанная на использовании экспериментальных и расчетных данных;

3) на основе макромоделирования разработано алгоритмическое обеспечение подсистемы АСДУ теплоснабжения, позволяющее проводить оперативный анализ и моделирование режимов функционирования тепловых сетей.

Практическое значение

Выполненные в рамках диссертационной работы методические и программные разработки были использованы при организации управления режимами теплоснабжения промышленной площадки ОАО «ММК». Разработанное программное обеспечение анализа режимов тепловых сетей на основе макромоделирования было использовано в процессе принятия управленческих решений по регулированию режимов теплоснабжения сетевых районов и крупных потребителей промплощадки ОАО «ММК» в рамках хоздоговорной работы №151197 от 16 февраля 2007 г. между УНИ ЮУрГУ и ОАО «ММК».

Отработка указанного программного комплекса проводилась на фактических данных эксплуатации системы теплоснабжения промплощадки ОАО «ММК». Сопоставление полученных результатов моделирования и реальных данных эксплуатации тепловых сетей ОАО «ММК» показало достаточную для практического использования точность моделирования. Применение программного обеспечения автоматизированного ввода, отображения и анализа данных с узлов учета тепла позволило выявить потребителей с температурным напором ниже нормативного значения, а также потребителей, у которых фактическая утечка теплоносителя превышает нормативную.

Внедрение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующим актом.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы доложены на II международной научно-технической конференции «Энергосбережение на промышленных предприятиях», г. Магнитогорск, 2000 г; VI международной научно-практической конференция «Моделирование. Теория, методы и средства», г. Новочеркасск, 7 апреля 2006 г.; VI международной научно-практической конференции «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими», г. Новочеркасск, 21 апреля 2006 г.; XXVI Российской школе по проблемам науки и технологий, г. Миасс, 27 – 29 июня 2006 г; II Международной научно-технической конференции «Создание и внедрение корпоративных информационных систем (КИС) на промышленных предприятиях Российской Федерации», г. Магнитогорск, 5 – 6 июня 2007 г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Объем и структура работы

Подобные работы
Максаков Сергей Анатольевич
Оптимизация ресурсов и управление процессами информационного обмена в сетях АСУТП на основе полевых шин
Асташин Сергей Михайлович
Управление режимами и процессами эксплуатации систем тягового электроснабжения на основе имитационного моделирования
Гринкруг Яков Соломонович
Управление режимами работы дизельных электростанций в автономных сетях электроснабжения
Костина Светлана Александровна
Моделирование логистических процессов в автоматизированных распределенных производственных системах на основе сетей Петри
Яковлева Галина Леонтьевна
Исследование и разработка автоматизированных систем прогнозирования на основе методов теории нейронных сетей
Щербаков Михаил Евгеньевич
Повышение производительности процесса резания на основе адаптивной системы с применением аппарата искусственных нейронных сетей
Бахтеев Андрей Ринатович
Совершенствование контроля качества деталей подшипников вихретоковым методом на основе автоматизации распознавания дефектов поверхностей качения с использованием искусственных нейронных сетей
Дронь Елена Анатольевна
Автоматизированная система поддержки принятия решений при управлении строительством на основе системной модели затрат
Селиванов Денис Федорович
Автоматизация поддержки принятия решений при управлении тренажерной подготовкой на основе реализации процедур экспертного оценивания
Тимофеев Дмитрий Юрьевич
Автоматизация и управление процессом стружкодробления на основе предварительного термического воздействия на обрабатываемый материал

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net