Теоретические основы построения всережимных аналитических моделей тепломеханических процессов и систем управления энергоблоков ТЭС

• Автор: Рубашкин, Александр Самуилович
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.14.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 267 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. История вопроса

2. Постановка задачи концепция

2.1. Определения для данном работы

2.2. Классификация математических моделей процессов энергоблоков.

. Объект моделирования

2.4. Требования к модели и возможности модели

2.5. Постановка задачи

3. Система уравнений для компонентов и энергоблока в целом

3.1. Компоненты оборудования энергоблока и компоненты модели энергоблока

3.2. Уравнения, описывающие процессы в основных типах компонентов
3.2.1. Трубчатые теплообменники пароводяного тракта котла
3.2.2. Участки газового тракта котлоагрегата
3.2.3. Моделирование процессов в топке котлоагрегата
3.2.3.1. Простейшая модель топки
3.2.3.2.Более сложные варианты модели топки
.3.3. Особенности моделирования топки при пусках
3.2.3.4. Особенности моделирования распределения тепла между поверхностями нагрева топки с различными значениями температуры металла
3.2.4. Отсеки группы ступеней и камеры паровой турбины
3.2.5. Ступень газовой турбины
3.2.6. Поверхностный регенеративный подофеватель РП
3.2.7. Конденсатор паровой турбины
3.2.8. Насыщенный бак
3.2.9. Насос
3.2 Смешение потоков теплоносителя
4. Некоторые математические аспекты построения моделей
4.1. Метод интегрирования
4.2. Вычисление термодинамических параметров состояния воды и пара
4.3. Вычисление термодинамических параметров газовых смесей
5. Построение программной системы моделирования
5.1. Метод моделирования для тепловой модели трубчатого теплообменника
5.2. Вычисление коэффициента теплоотдачи от металла к теплоносителю
5.3. Номенклатура операторов
5.4. Сопоставление предложенного подхода к построению системы моделирования с другими возможными подходами
5.5. О пост роении модели энергоблока в целом
5.6. Редактор моделей
6. Промышленная апробация и внедрение
6.1. Сравнение динамических характеристик, полученных на модели, с
экспериментальными характеристиками, полученными на действующем оборудовании.
6.2. Разработка модели энергоблока с газомазутным котлом ТГМЕ4 н теплофикационной турбиной Т0
6.3. Разработка модели станции с общим паропроводом, двумя газомазутными барабанными котлами типа ТГМБ и ТГМЕ4 и двумя турбинами типа ПТ0 и Т
6.4. Испытания модели станции при проведении соревнований операторов городских ТЭЦ с барабанными котлами и теплофикационными турбинами
6.5. Модификации модели ТЭЦ с барабанными котлами и теплофикационными турбинами
6.6. Разработка модели блока мощностью 0 МВт с котлом типа ТГМЕ6 и турбиной К ЛМЗ
6.7. Разработка модели блока свсрхкритического давления с котлом типа ТГМП4А и турбиной К ЛМЗ
6.8. Модели блоков СКД с теплофикационной турбиной Т0 УТМЗ
6.9. Модель блока парогазовой установки ИГУ
7. Выводы и рекомендации
8. Заключение
Литература


Подход к построению моделей, ориентированный на определение коэффициентов уравнений на основе опытных данных и экспертных оценок, по существу порывает со всей докомпьютерной традицией расчета статических и динамических характеристик, которая ориентировалась на использование конструктивных данных в качестве исходной информации для построения расчетной модели, благодаря чему такая модель могла быть более, или менее точной, но в любом случае была объективной, и ее реализация практически не зависела от опыта эксплуатации моделируемого оборудования, а значит ее можно было строить на проектной стадии и использовать для прогнозирования режимов. Между тем новые возможности вычислительной техники создали предпосылки для развития на новом качественном уровне именно тех достижений нескольких отечественных научных школ, которые разрабатывали проблемы объективного моделирования, основанного на использовании в качестве исходной информации для расчета статических и динамических режимов конструктивных и структурных данных моделируемого объекта. Именно как одну из возможных попыток такого развития рассматривает автор настоящую работу. Обычно, под энергоблоком понимают комплекс из совместно функционирующих котла и турбогенератора иногда двух котлов и турбины дубльблок. Естественно, в состав энергоблока входит и вспомогательное оборудование. Математическое описание процессов в виде системы уравнений, связывающих входные и выходные переменные, уже является математической моделью. Математические модели можно классифицировать в зависимости от того, что положено в основу этой системы уравнений, каким путем она получена, насколько полно описывает процессы энергоблока, . И вне зависимости от того, как предполагается ее решать. Вычислительная система, реализующая решение математического описания модели при различных изменениях входных воздействий, может быть названа вычислительной моделью, а если вычислительная модель основана на использовании компьютера или компьютерной сети, то она может быть названа компьютерной моделью. Назначение и области использования моделей процессов энергоблока. Термины всережимная модель, локальная модель, участковая модель, линейная модель, статическая модель, и т. Так, в качестве основного источника информации для построения физической модели должны использоваться в основном проектные конструктивные и структурные данные оборудования эксплуатационные данные и характеристики и экспертные оценки могут помочь уточнить некоторые коэффициенты, но построить только на их основе физическую модель в целом нельзя. Эксплуатационные данные и характеристики и экспертные оценки могут быть использованы при построении имитационной модели. Проектные структурные и конструктивные данные оборудования не могут быть непосредственно использованы для построения имитационной модели, но они могут послужить источником данных о процессах для имитационной модели через построенную предварительно физическую модель опосредованно. Однако в настоящее время такой путь построения модели вряд ли можно считать рациональным. Что касается возможной полноты воспроизведения моделью режимов работы оборудования, то при построении физической модели на базе проектных структурных и конструктивных данных в этом смысле не возникает никаких принципиальных ограничений. Гораздо сложнее обстоит дело с имитационной моделью. Рассмотрим ситуацию на примере моделирования пусков. Не представляет принципиальных трудностей воспроизвести в модели конкретный пуск, ход и изменения параметров которого точно зафиксированы на действующем оборудовании. Однако если мы строим имитационную модель для воспроизведения пуска по свободному графику, когда управляющие действия открытия задвижек, включения горелок и пр. Таким образом, складывается ситуация, когда недоступно то, что следует имитировать. Остается только дать волю фантазии, или исходить из общих соображений, но при этом совершенно нечего будет сказать об адекватности такой модели. Количество выходных переменных исчисляется тысячами или десятками тысяч. При работе в нормальном стабильном режиме оператор энергоблока контролирует несколько десятков входных переменных и до нескольких сотен выходных, при нестационарных режимах например, пусках количество входных и выходных переменных, входящих в сферу контроля оператора, возрастает в несколько раз иногда на порядок. По существу, закрытие любой задвижки на паровой или водяной линии равнозначно изменению структуры, т.