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:

Култаев Беркин Баянгалиевич. Математическое моделирование, оптимизация, управление и диагностика воздушного конденсатора паросиловой установки : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Москва, 2004 168 c. РГБ ОД, 61:04-5/4233

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

Глава 1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОБЪЕКТА, МЕТОДОВ ЕГО ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ . 10

1.1. Сравнительный анализ конденсационных систем ТЭС и АЭС 10

1.2. Выбор метода исследования 17

1.3. Обзор научно-исследовательских работ с применением планирования эксперимента 24

1.4. Алгоритм определения математической модели по.результатам пассивного эксперимента ...30

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАТИКИ ВКУ 39

2.1. Воздушно-конденсационная установка как объект исследования и управления 39

2.2. Процессы, влияющие на величину разрежения (вакуума) в конденсаторе турбины 41

2.3. Анализ факторов, влияющих на значение вакуума в конденсаторе 46

2.4. Математические модели воздушного конденсатора ВК-110 и турбоустановки К-37-3,4 51

Глава 3. ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ТУРБОУСТАНОВКИ С ВОЗДУШНЫМ КОНДЕНСАТОРОМ ВК-110 В ЛЕТНИЙ И ЗИМНИЙ ПЕРИОДЫ 75

3.1. Выбор целевых функций и методов оптимизации 75

3.2. Алгоритмы оптимизации работы турбоустановки с ВКУ 79

3.3. Диагностика состояния воздушно-конденсационной установки 93

3.4. Обеспечение безаварийной работы турбоустановки с воздушным конденсатором в зимний период 102

Глава 4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ОПТИМИЗАЦИИ РАБОТЫ ТУРБОУСТАНОВКИ С ВКУ 107

4.1. Описание программы «Воздушный конденсатор ВК-110» 107

4.2. Программа для оптимизации режима работы турбоустановки с воздушным конденсатором 112

4.3. Результаты применения алгоритма управления в зимний период 118

4.4. Результаты применения алгоритма оптимизации по удельному расходу пара 121

4.5. Прогноз результатов применения алгоритма оптимизации по удельному расходу тепла 125

4.6. Особенности реализации алгоритмов оптимизации с расчетными процедурами 129

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 132

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 134

ПРИЛОЖЕНИЕ А 142

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 145

ПРИЛОЖЕНИЕ В 149

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 15 

Введение к работе:

Одним из основных условий в развитии ТЭС и АЭС является наличие достаточного количества охлаждающей воды, снабжение которой может производиться от разных источников. Использование прямоточной системы водоснабжения, при которой в конденсатор турбины постоянно подается свежая холодная вода, ограничено, и возможности его применения с каждым годом суживаются [70]. Большое распространение получают системы оборотного водоснабжения, в которых осуществляется повторное использование отработавшей в конденсаторе воды после охлаждения в атмосферных условиях.

Расход воды на ТЭС при использовании прямоточного водоснабжения в среднем составляет около 160 м3/(МВт-ч), при оборотном водоснабжении с испарительными градирнями расход на порядок ниже, однако и в этом случае необходимость в воде велика (кратность охлаждения обычно составляет 50-75).

Традиционные способы водоснабжения в виде искусственных водохранилищ и прудов, брызгальных бассейнов и испарительных градирен наряду с преимуществами имеют ряд серьезных недостатков, основными из которых являются:

- сброс в водоемы больших масс подогретой воды («тепловое загрязнение»), неблагоприятно действующих на гидробиологическое состояние водоемов;

- затопление обширных территорий и потеря сельхозугодий вследствие создания водоемов-охладителей;

- большие безвозвратные потери циркуляционной воды и необходимость сооружения водозаборных и очистных сооружений;

- образование отложений в виде накипи и биообразований в теплообменном оборудовании;

- зависимость от источника водоснабжения.

Максимальная экономия свежей воды и, где это возможно, внедрение «сухих» процессов - направление, являющееся в современной энергетике и промышленности в целом особенно актуальным. Все возрастающий дефицит водных ресурсов заставляет искать новые, более рациональные системы охлаждения циркуляционной воды, а также новые системы конденсации пара.

Интерес с этой точки зрения представляет тенденция использования в качестве охладителя окружающего воздуха. К таким системам относятся, например, широко известные в настоящее время конденсационно-охладительные установки (КОУ) системы Геллера-Форго (Венгрия), а также различного вида воздушно-конденсационные установки (ВКУ).

Применение воздушно-конденсационных установок в составе паротурбинных установок во многих случаях оказывается единственно возможным решением. Практическое отсутствие безвозвратных потерь воды является существенным преимуществом указанных систем, поэтому в определенных условиях они могут оказаться вне конкуренции. Однако следует отметить, что переход к конденсационно-охладительным или воздушно-конденсационным установкам связан со значительным увеличением капитальных и эксплуатационных затрат. Поэтому, а также ввиду отсутствия достаточной ясности по ряду технических вопросов, такие системы еще не получили широкого применения. Значительная роль неуправляемых природно-климатических факторов, как и сложность взаимосвязанных тепло-и гидродинамических явлений, имеющих место в процессе охлаждения и конденсации, не позволяли до последнего времени в полной мере оценить особенности и преимущества этих систем.

Возможность учета многих существенных факторов природно-климатических (температура и влажность наружного воздуха, скорость и направление ветра и т.д.), режимных, появилась по мере развития математических методов и средств вычислительной техники

Основой как для повышения эффективности работы воздушно-конденсационных установок в различных климатических условиях, так и оптимальной модернизации их конструкции служат теоретические разработки такого характера в сочетании с натурно-экспериментальными исследованиями.

Подавляющая часть выполненных на сегодняшний момент исследований в данной области касается ВКУ, в которых происходит использование воды в качестве промежуточного теплоносителя. Объектом исследования в данной работе является воздушный конденсатор ВК-110 производства Калужского турбинного завода. Прямоточные воздушные конденсаторы поверхностного типа, к которым относится ВК-110, до настоящего времени изучены недостаточно, что является причиной эксплуатации паросиловой установки с ВКУ в неоптимальных режимах.Отсутствие средств диагностики ВКУ зачастую приводит к нарушениям в работе и раннему износу оборудования. .

Кроме того, в исследованиях практически не затрагиваются вопросы оптимизации и управления ВКУ в различных режимах работы турбоустановки. Не решены полностью задачи обеспечения безаварийной работы и сохранности оборудования ВКУ при низких температурах окружающего воздуха.

Вследствие этого актуальным является построение математических моделей для разработки алгоритмов оптимизации работы и средств диагностики ВКУ, а также решение вопросов обеспечения сохранности оборудования и безаварийной работы паросиловой установки с воздушным конденсатором в широком диапазоне изменения внешних условий.

Целями настоящей работы являются:

1) исследование режимов работы воздушно-конденсационной установки с применением регрессионных моделей для получения реальных тепловых характеристик основных узлов системы конденсации пара в ВКУ при глубоких изменениях внешних условий;

2) разработка алгоритмов оптимизации работы и диагностики состояния турбоустановки с воздушным конденсатором;

3) разработка алгоритма управления воздушным конденсатором при отрицательных температурах наружного воздуха.

В данной работе поставлены следующие основные задачи:

1. Задача моделирования:

- построить адекватную по F-критерию полиномиальную модель со статистически значимыми коэффициентами регрессии вида:

А К

A, = 0 + Z aiXi + Z aijXiXj + Z aUXt +-. i=l i j /=1

где pa— выходная переменная (абсолютное давление в конденсаторе); Х\,

Х2,..., Xh .... Хк — влияющие факторы; ап, ait ay, aih...- оценки коэффициентов регрессии, К— количество влияющих факторов.

2. Задача оптимизации:

- выбрать целевую функцию

Z = J \Х\ 5 •••) Х„ ) ,

отражающую качество работы ВКУ в составе паросиловой установки и найти значения переменных xi,x2,..., хп, доставляющие максимум (минимум)

целевой функции при условиях

gi(xx,x2,...,xn)=bi{i = \,m), выбор которых осуществить, исходя из требований технологического процесса.

Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения.

В первой главе обосновывается выбор объекта исследования -воздушно-конденсационной установки с воздушным конденсатором ВК-110; производится анализ различных систем технического водоснабжения ТЭС и АЭС; дается обоснование необходимости привлечения статистических методов при изучении работы воздушного конденсатора в составе паросиловой установки; приводится обзор литературы и алгоритм обработки данных пассивного эксперимента средствами множественного регрессионного анализа. Во второй главе исследуются процессы, происходящие при работе воздушно-конденсационной установки; производится анализ факторов, влияющих на величину вакуумообразования в воздушном конденсаторе; приводятся результаты регрессионного анализа по среднечасовым и мгновенным значениям влияющих факторов; приводятся результаты статистической обработки полученных моделей.

В третьей главе рассматриваются критерии оптимизации работы турбоустановки с воздушным конденсатором ВК-110 в различных режимах; предлагаются алгоритмы оптимизации работы и диагностики состояния воздушно-конденсационной установки с использованием результатов математического моделирования, а также решается вопрос обеспечения безаварийной работы турбоустановки с воздушным конденсатором в зимний период.

Для оптимизации работы турбоустановки с воздушным конденсатором разработаны следующие алгоритмы:

- с минимизацией удельного расхода пара с использованием аналитического метода оптимизации;

- с максимизацией полезной мощности турбоустановки с применением метода многомерного сканирования;

- с минимизацией удельного расхода тепла на выработку электроэнергии в широком диапазоне изменения условий работы установки с применением метода многомерного сканирования.

Для поддержания безаварийной работы при отрицательных температурах наружного воздуха предлагается специальный алгоритм с реверсированием двигателей вентиляторов воздушного конденсатора.

В четвертой главе приводятся описания разработанных на базе полученных математических моделей и алгоритмов оптимизации вычислительных программ; анализируются результаты применения алгоритма управления в зимнее время и алгоритма оптимизации по удельному расходу пара; рассматриваются вопросы, возникающие при реализации алгоритмов оптимизации с расчетными процедурами.

В приложении приведены технические характеристики ВКУ с воздушным конденсатором ВК-110; температурные поля ВК при различных вариантах реверсирования вентиляторов; листинги вычислительных программ.

Подобные работы
Точка Владимир Николаевич
Математическое моделирование и оптимизация технологических режимов производства активированного угля (На примере установки МИДАС-250)
Копейкин Дмитрий Викторович
Моделирование и оптимизация технологического процесса отбелки целлюлозы для проектирования и совершенствования отбельных установок
Лежнев Максим Владимирович
Структурное моделирование и автоматическое управление температурой абсорбента в теплообменном аппарате установки комплексной подготовки газа
Яшин Евгений Николаевич
Моделирование и оптимизация режимов многозонных электрических печей
Семенова Елена Георгиевна
Методология алгоритмизации управления и моделирования процессов оптимизации конструкторско-технологических параметров бортовых комплексов
Гаврилова Татьяна Ивановна
Моделирование и оптимизация характеристик управляемости водоизмещающих судов
Проснева Марина Кузьминична
Повышение производительности функционирования автоматизированных технологических систем путем моделирования и оптимизации технических решений
Васецкий Виктор Витальевич
Моделирование и оптимизация диспетчерского управления многостадийным вагоноремонтным производством
Ломаш Дмитрий Алексеевич
Автоматизация взаимодействия железной дороги и морского порта на основе мультиагентной оптимизации и имитационного моделирования
Нырков Анатолий Павлович
Автоматизированное управление и оптимизация технологических процессов в транспортных узлах

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