Математическое моделирование и оптимизация динамических процессов в котельных агрегатах

• Автор: Жарков, Павел Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 102 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Аналитический обзор методов управления динамическими

процессами в котельных агрегатах

1.1. Основные этапы развития теории автоматического управления и

теории решения задач оптимального управления

1.2. Классификация систем автоматического управления и

регуляторов

1.3. Технологические схемы систем автоматического регулирования

парового энергетического котла

1.4. Методы математического моделирования элементов котельных

агрегатов
Глава 2. Математические модели элементов динамической модели парового энергетического котла
2.1. Математическая модель конвективных теплообменников
2.2. Математическая модель радиационных экранов
2.3. Математическая модель полурадиационных ширмовых
пароперегревателей
2.4. Математическая модель трубчатого воздухоподогревателя
2.5. Математическая модель топки котла
2.6. Математическая модель барабанасепаратора
2.7. Математическая модель парового энергетического котла
Глава 3. Методика управления динамическими процессами в паровом котле на основе оптимального управления
3.1. Постановка задачи оптимального управления процессом изменения нагрузки котла
3.2. Сведение задачи оптимального управления к задаче нелинейного программирования
3.3. Переход к задаче линейного программирования
3.4. Методика коррекции результатов решения задачи линейного программирования с использованием подробной нелинейной модели котла и с использованием замеров регулируемых параметров на объекте управления
Глава 4. Использование методики управления динамическими процессами для процесса изменения нагрузки парового энергетического котла ТП
4.1. Общая характеристика математической модели котла ТП
4.2. Коррекция линеаризованной модели котла
4.3. Оценка эффективности применения методики управления динамическими процессами для разных диапазонов нагрузки котла
4.4. Пример применения методики в качестве блока управления для процесса изменения нагрузки котла
4.5. Решения задачи наискорейшего изменения нагрузки котла
Заключение
Литература


Топливная и экономическая эффективность 'ГЭС, отдельных ее элементов, а так же их надежность во многом зависит от эффективности управления динамическими процессами в энергетическом оборудовании. Вопросы описания динамических процессов в энергетических котлах и управление этими процессами привлекали внимание ученых как в нашей стране, так и за рубежом на протяжении длительною времени. Были разработаны принципы автоматического управления и созданы автоматические регуляторы, обеспечивающие управление динамическими процессами в широком диапазоне нагрузок. Вместе с тем, используемые методы регулирования процессов в паровых энергетических котлах имеют существенные недостатки. Это связано с тем, что формирование управляющих воздействий для изменения нагрузки и поддержания требуемых параметров котла осуществляется с помощью системы регуляторов, работающих по заранее заданным, достаточно простым законам регулирования [3,4,5]. Использование таких регуляторов не позволяет осуществлять принцип оптимального управления, так как при этом не учитывается совместное влияние всех параметров состояния котла, динамика изменения температуры металла, не обеспечивается минимальный расход топлива в переходном процессе и нахождение всех параметров котла в допустимых пределах. Переход на более эффективные методы управления динамическими процессами в энергооборудовании, основанные на методах оптимального управления, был невозможен из-за недостаточных вычислительных ресурсов компьютерной техники для решения задачи в реальном времени [6]. В последние годы производительность вычислительной техники значительно выросла и появилась возможность решения таких задач. В настоящее время проблема состоит в практически полном отсутствии методических, алгоритмических и программных разработок, реализующих методы оптимального управления для объектов теплоэнергетики. Этим обусловлена актуальность, научная новизна и практическая значимость предлагаемой работы. ТП-; сравнение качества управления работой котла при использовании для формирования управляющих воздействий системы ПИД регуляторов и разработанной методики. Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный подход, эффективные алгоритмы и программы дают возможность использовать методику оптимизации динамических процессов в паровом котле, для управления объектом в режиме реального времени, что позволяет сократить расход топлива в динамических процессах, организовать динамический процесс таким образом, чтобы в ходе этого процесса параметры всех элементов котла находились в допустимых пределах, что повышает надежность работы и долговечность его элементов. Автоматическое управление технологическими процессами производства, распределения и потребления энергии как средство энергосбережения, повышения надежности тепл ©электроснабжения, улучшения экологии» (Санкт -Петербург, , ). XXI - Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-» (Саратов, ). Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка литературы, содержащего наименование. Общий объем работы 2 страницы. Работа содержит рисунка. В первой главе данной работы приведены основные этапы развития теории автоматического управления и теории решения задач оптимального управления. Рассмотрены разновидности систем автоматического управления и различные виды регуляторов, используемых в настоящее время. Представлены схемы систем автоматического регулирования парового энергетического котла. Приведен исторический обзор методов математического моделирования элементов котельных агрегатов, как для статических, так и для динамических режимов. Во второй главе представлены описания разработанных автором моделей элементов котла (конвективные, полурадиационные и радиационные теплообменники, барабан-сепаратор, воздухоподогреватель), для создания его динамической модели в целом при помощи программновычислительного комплекса «Система машинного построения программ», который может быть использован для решения задач оптимизации динамических процессов в котле. Методика состоит из нескольких этапов.