Методологические основы построения и исследования системы управления комбинированным теплоснабжением объектов промышленного и гражданского назначения

• Автор: Петров, Сергей Петрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 300 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Общее состояние вопроса.

1.1 Постановка задачи управления тепловым режимом объектов промышленного и пэажданского назначения и методика ее решения
1.2 Проблематика управления централизованным теплоснабжением объектов промышленного и гражданского назначения.

1.3 КСЦТ как подсистема КСПЭ и задачи управления.

1.3.1 Анализ структуры управления КСЦТ

1.3.2 Основные задачи управления, решаемые в КСЦТ.

1.4 Принципы управления процессом передачи тепловой энергии в

КСЦТ и характеристика ступеней управления

1.5 Методы управления тепловым режимом в КСЦТ

1.5.1 Управление тепловым режимом в КРП и ЦТП.
1.5.2 Управление в абонентском вводе здания и индивидуальное управление в отапливаемых помещениях
1.6 Анализ влияния возмущающих воздействий на тепловой режим
в подсистемах управления КСЦТ
1.6.1 Влияние возмущающих воздействий в тепловой сети на параметры теплоносителя в абонентском вводе здания
1.6.2 Влияние статических характеристик соседних потребителей и тепловой сети на параметры теплоносителя в абонентском вводе здания
1.7 Влияние транспортного запаздывания в трубопроводах на качество управления тепловым режимом в КСЦТ.
1.8 Проблема загрязнения окружающей среды и безопасность жизнедеятельности.
1.9 Технические средства и алгоритмы управления тепловым режимом
в КСЦТ.
Выводы.
Глава 2 Формирование нового подхода и принципов построения СУ тепловым режимом комбинированной системы теплоснабжения КСТ
2.1 Общая структура КСТ как подсистемы КСПЭ
2.2 Стратегия научного исследования
2.3 Принципы управления тепловым режимом в подсистеме управления КСТ в периоды резкого изменения температуры наружного воздуха
2.4 Режимы управления пиковым теплоисточником в периоды резкого
изменения температуры наружного воздуха
Выводы.
Глава 3 Методологические основы построения и исследования технических систем ТС в рамках нового подхода
3.1 Постановка задачи анализа проблемы
3.2 Выбор методов анализа и критериев оценки качества.
3.3 Методология анализа технических систем с оценкой по обобщенному показателю качества
3.4 Графопараметрический метод исследования подсистем управления
КСЦТ и I.
Выводы
Глава 4 Исследование динамики подсистем управления КСЦТ и КСТ графопараметрическим методом.
4.1 Классификация моделей управления
4.2 Инвариантность управляющего и возмущающего воздействий
4.3 Ограничения к поведению СУ на границах апериодичности и устойчивости
4.4 Формирование модели СУ КСЦТ.
4.5 Исследование динамики переходных процессов модели СУ КСЦТ графопараметрическим методом.
4.6 Оценка СУ КСЦТ по интегральному квадратическому показателю
качества переходного процесса и интегральному показателю минимума энергетических затрат.
4.7 Исследование динамики переходных процессов модели СУ КСТ графопараметрическим методом
4.8 Оценка СУ КСТ по интегральному квадратическому показателю качества переходного процесса и интегральному показателю минимума энергетических затрат
4.9 Оценка эффективности СУ КСЦТ и СУ КСТ энергетическим методом на примере г. Орла.
4.9.1 Оценка энергетических затрат в СУ КСЦТ.
4.9.2 Оценка энергетических затрат в СУ КСТ
4. Методика оценки эксергетического КПД КСПЭ.
Выводы.
Глава 5 Разработка новых способов, алгоритмов и средств управления тепловым режимом в отдельных подсистемах КСТ.
5.1 Постановка задачи управления тепловым режимом в отдельных подсистемах КСТ
5.2 Управление тепловым режимом в отдельных подсистемах КСТ
5.2.1 Управление тепловым режимом в контуре генерационного источника.
5.2.2 Управление в контуре обобщенного потребителя.
5.2.3 Управление в контуре пикового теплоисточника.
5.3 Управление тепловым режимом пикового теплоисточника контроллером с жесткими параметрами настройки.
5.4 Нечеткие алгоритмы управления в контуре пикового теплоисточника.
5.5 Представление входных и выходных данных нечеткой модели
управления пиковым теплоисточником в подсистеме КСТ
Выводы.
Глава 6 Экспериментальные исследования.
6.1 Постановка задачи экспериментальных исследований параметров теплоносителя в КСТ
6.2 Характеристика объектов, средств автоматизации и приборов контроля
6.3 Методика проведения экспериментальных исследований.
6.4 Результаты экспериментальных исследований
6.5 Расчет экономической эффективности СУ КСТ на примере г.Орла
6.6 Проверка адекватности результатов теоретических и экспериментальных исследований.
Выводы.
Глава 7 Сравнительный анализ СУ КСЦТ и СУ КСТ по обобщенному показателю качества
7.1 Анализ показателей качества СУ КСЦТ
7.2 Анализ показателей качества СУ КСТ.
7.3 Основные результаты работы.
Литература


Дальнейшие работы в этом направлении проводились в научноисследовательской лаборатории теплоэнергетических систем управления Ульяновского ГТУ профессор В. И. Шарапов 8. Сущность предложенной им технологии заключается в том, что ТЭЦ обеспечивает всю расчетную нагрузку отопления и горячего водоснабжения в базовом режиме, а в пиковом режиме включаются в работу автономные пиковые теплоисточники рисунок 1. Рисунок 1. Комбинированная система теплоснабжения с когенерационным и автономными пиковыми теплоисточниками Близкие технологические решения предложены Новосибирским ГТУ. В частности, ими предложена комбинированная система, в которой теплоноситель от КИ по двухтрубной тепловой сети поступает в теплообменник, подключенный к внутриквартальным сетям. В теплообменнике происходит первичный нагрев теплоносителя. Последующий постоянный нагрев на нужды отопления и горячего водоснабжения осуществляется дизельными генераторами или абсорбционными теплонасосными установками 9. В любом из рассмотренных вариантов комбинированного теплоснабжения основная роль в обеспечении качества теплового режима отводится СУ. Следовательно, проблема повышения качества и эффективности комбинированной системы теплоснабжения КСТ за счет оптимизации управления тепловым режимом выходит на передний план. В городах России созданы уникальные по своим размерам когенерационные системы преобразования энергии КСПЭ, послужившие аналогами для создания таких систем во многих развитых странах мира , ,8. Комбинированное производство тепловой и электрической энергии в КСПЭ когенерация позволяет более экономично использовать органическое топливо по сравнению с его раздельным производством 2. Особую актуальностьпредставляет повсеместное внедрение таких систем в регионах с высокой плотностью застройки и значительным потреблением тепловой, п электрической энергии . Создание теоретических и научных, основ построения КСЦТ большой протяженности и сооружение таких систем в подавляющей части больших и средних городов нашей страны стало возможным благодаря трудам отечественных ученых и специалистов А. И.Аидрющснко, В. М. Батенина, В. К. Дюскина, С. Ф. Копьева, М. А. Лапира, В. И. Ливчака, В. М. Масленникова, Л. А. Мелентьева, Мухина, М. А. Сарнатского, В. Я Соколова, Юг. А. Табунгцикова, Ю. Я. Темпеля, С. А. Чйстовича, В. И. Шарапова и др. Анализ существующей структуры управления КСЦТ, показывает,, что она не в полной мере отвечает современным требованиям, предъявляемым к объектам автоматизированного управления. Многочисленные абонентские установки присоединяются к магистральным и квартальным трубопроводам,, без промежуточных узлов управления. В результате по тепловым сетям приходится пропускать излишнее количество теплоносителя, ориентируясь на наиболее удаленные объекты промышленного и гражданского назначения с. Технологические схемы, выполненные по типовым проектам, не отвечают современным требованиям комплексной автоматизации систем теплоснабжения. Эти схемы ориентированы на качественный график отпуска, тепловой энергии, т. Вместе с тем в условиях совместнойработы нескольких теплоисточников на единую тепловую сеть расход в КСЦТ должен быть переменным. КИ, оказывается значительно ниже требуемой по графику управления . Общая структура КСЦТ представлена на рисунке 1. ИТПздания 2прибор учета тепловой энергии 3 датчик температуры 4 преобразователь расхода 5, 6 регуляторы давления 7 регулятор перепада давления КРП, ЦТП соответственно контрольнораспределительный и центральный тепловые пункты Ы, Ь2, ЬЗ длина магистральных трубопроводов от КИ до локальных контуров и между ними. Рисунок 1. Общая структура КСЦТ В рамках структурного анализа автором дано представление процесса управления тепловым режимом в КСЦТ в виде иерархической многоэшелонной структуры рисунок 1. СУ КСЦТ представляется в виде относительно независимых, взаимодействующих между собой подсистем подсистемы нижнего эшелона управляются подсистемами верхнего уровня, но при этом подсистемы нижнего эшелона имеют некоторую самостоятельность в принятии решений .