Багатовимірне цифрове управління барабанними парогенераторами

Особливості розробки цифрових АСР парогенераторів енергоблоків АЕС. Аналітична модель динаміки барабанного котла та експериментально-аналітична модель динаміки ділянки живлення парогенераторів енергоблока. Багатовимірний цифровий оптимальний ПІ-регулятор.

Рубрика Производство и технологии
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 13.07.2014
Размер файла 64,3 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Багатовимірне цифрове управління барабанними парогенераторами

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

цифровий парогенератор барабанний

Даним часом на АЕС і теплоенергетичних підприємствах України йде заміна аналогових апаратних засобів локальних систем автоматичного управління технологічними процесами на мікропроцесорні управляючі комплекси, які мають величезну перевагу порівняно з аналоговою технікою. Однією з цих переваг є можливість реалізації нових схем і алгоритмів управління технологічними процесами. Однак, незважаючи на те, що на теперішній момент часу вже розроблено математичний апарат для створення цифрових багатовимірних систем регулювання, впровадження нової техніки здійснюється з використанням старих типових схем і алгоритмів регулювання, що не сприяє повному використанню потенціалу цифрової техніки.

Удосконалення автоматизованих систем управління технологічними процесами енергоблоків АЕС і промислових барабанних котлів є найважливішим способом підвищення їхньої ефективності та надійності і однією з необхідних умов підвищення якості і зниження собівартості кінцевого продукту, його конкурентоздатності як на внутрішньому, так і на зовнішньому ринках, сприяє економічному зростанню і технічному престижу держави.

Актуальність теми

Ефективне управління барабанним парогенератором (ПГ) АЕС із ВВЕР, промисловим і енергетичним котлом у нормальних і аварійних режимах значною мірою забезпечує динамічну стійкість всього енергоблока або промислової установки. Найважливіший параметр, від якого залежить виконання цих функцій, - рівень води у ПГ, який необхідно підтримувати на визначеному нормативному значенні. Підвищення рівня в котлах приводить до збільшення вологості пари, закиду води у пароперегрівні поверхні та турбіну, зниження температури пари, гідроударів і ушкодження лопаткового апарата турбін, при неприпустимому зниженні рівня може порушитися циркуляція внаслідок улучення значної кількості пари в опускні труби і відбутися перепалення екранних труб котла. Зниження рівня в ПГ АЕС приводить до погіршення теплообміну і підвищення температури води першого контуру, а також до зменшення аварійного запасу води для охолодження реактора, підвищення рівня супроводжується збільшенням вологості і зменшенням потужності енергоблока.

Управління ділянкою живлення ПГ АЕС із ВВЕР даним часом здійснюється двома автоматичними системами регулювання: рівня води і витрати живильних турбонасосів (ЖТН). Робота цих систем взаємозалежна через об'єкт управління, однак розраховуються вони індивідуально, незалежно друг від друга. При глибоких внутрішніх і зовнішніх збуреннях ці системи регулювання не можуть забезпечити підтримку технологічних параметрів у межах (границях) нормальної експлуатації, що приводить до розвантажування або зупинки енергоблока та економічних втрат. Так, за даними Південно-Української АЕС за період з 20.12.92 по 24.04.93 час простою тільки 2-го енергоблока, спричинений вимиканням останнього через вихід рівня за припустимі межі, склав 313 год., внаслідок чого було недовироблено 335.43 млн. кВт•годин електроенергії. Аналогічні порушення спостерігалися на всіх блоках Запорізької АЕС.

Крім того, автоматична система регулювання рівня води в барабанах котлів і ПГ несерійних енергоблоків АЕС потребує виміру витрат свіжої пари і живильної води, що пов'язано з необоротними втратами її тиску при дроселюванні на вимірювальному звужуючому пристрої, що небажано.

Наведені факти свідчать про необхідність удосконалювання систем управління барабанними котлами і ділянкою живлення барабанних парогенераторів АЕС.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота виконана за госпдоговорами з ПУ АЕС № 1149-47 “Аналіз стану і дієздатності існуючої системи контролю рівня в ПГ і рекомендації щодо її вдосконалення” та № 1222-47 “Оцінка дієздатності системи виміру вологості пари на блоці №2 ПУ АЕС конструкції НИЦ ВНИИАМТЕПЛОТЕХ” згідно з наказом № 1 від 4.01.98 р. по ПУ АЕС “Об итогах работы ПО “Южно-Украинская АЭС” в 1997 г. и основных задачах на 1998 г. Приложение №8 “Годовой план на 1998 г. на проведение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-технологических работ ПО “ Южно-Украинская АЭС”, п. 6.09 та 6.07.

Мета і задачі дослідження

Метою роботи є підвищення якості і точності регулювання технологічних параметрів ділянки живлення парогенераторів АЕС з реакторами ВВЕР і промислових барабанних котлів середньої потужності, підвищення їхньої надійності за рахунок застосування цифрових систем, нових алгоритмів і способів управління.

Для досягнення поставленої мети необхідно розв'язати такі наукові задачі:

1. Виявити недоліки застосовуваних систем управління барабанними парогенераторами.

2. Доповнити математичні моделі барабанних котлів середньої потужності і ділянки живлення барабанних ПГ АЕС із ВВЕР зв'язками, що враховують взаємний вплив регулюючих впливів на регульовані параметри.

3. Розробити нові системи управління рівнем води в барабанних котлах середньої потужності і барабанним ПГ АЕС із ВВЕР, які забезпечують кращу якість управління в порівнянні зі штатними системами.

4. Дослідити ефективність багатовимірного управління барабанним котлом середньої потужності і ділянкою живлення ПГ АЕС із ВВЕР (задача про спільне управління чотирма парогенераторами і живильними турбонасосами).

Об'єкт дослідження - автоматизована технологічна ділянка живлення парогенератора енергоблока АЕС із ВВЕР, що містить живильний тракт, парогенератор і паропроводи до турбіни з необхідними системами, а також автоматизовані барабанні котли середньої потужності.

Предмет дослідження - структура і властивості системи управління технологічними параметрами барабанних котлів середньої потужності і парогенераторами АЕС.

Методи дослідження. Для розв'язання поставлених задач використовуються аналітичні та експериментальні методи дослідження теорії автоматичного управління, математичне моделювання систем автоматичного регулювання технологічних параметрів.

Наукова новизна отриманих результатів

1. Удосконалено аналітичну математичну модель динаміки барабанного котла середньої потужності.

2. Розроблено експериментально-аналітичну математичну модель динаміки ділянки живлення парогенераторів енергоблока з ВВЕР-1000, що складається з чотирьох парогенераторів, живильних турбонасосів, живильних і парових трубопроводів.

3. Уперше для регулювання рівня води в барабанному парогенераторі розроблений цифровий регулятор зі спостерігачем стану, в якому використовується для управління тільки сигнал за рівнем води.

4. Розроблені і досліджені багатовимірні цифрові регулятори барабанного котла для режимів: а) підтримки тиску пари в загальному паропроводі б) підтримки заданого теплового навантаження та їхні модифікації з об'єднаним каналом “паливо - повітря”, які підвищують якість стабілізації технологічних параметрів.

5. Розроблений і досліджений оптимальний цифровий багатовимірний багаторежимний регулятор рівня води в чотирьох парогенераторах і витрати живильних турбонасосів для різних навантажень енергоблока АЕС із ВВЕР-1000, який підвищує якість стабілізації технологічних параметрів.

Практичне значення: запропоновані нові оптимальні цифрові системи управління дозволяють підвищити якість автоматичної стабілізації рівня води в ПГ при внутрішніх і зовнішніх збуреннях в енергоблоці, підвищити економічність роботи живильних турбонасосів АЕС і якість регулювання технологічних параметрів барабанних котлів при одночасному скороченні числа вимірювальних перетворювачів, зокрема по витраті свіжої пари.

Використання єдиного алгоритму проектування дозволяє значно спростити процедуру синтезу багатовимірних оптимальних АСР теплоенергетичними об'єктами.

Особистий внесок автора в дисертаційну роботу полягає в розробці багатовимірних математичних моделей динаміки об'єктів управління і синтезі нових цифрових багаторежимних багатовимірних АСР для розв'язання поставлених задач.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи доповідалися на 2-й українській конференції “Автоматика-95” (Львів, 1995 р.), 6-й українській конференції “Автоматика-99” (Харків, 1999 р.), на науково-практичній конференції “Оптимізація управління, інформаційні системи і комп'ютерні технології” (Одеса, 1999 р.), на 7-й українській конференції “Автоматика-2000” (Львів, 2000 р.), 8-й міжнародній конференції “Автоматика 2001” (Одеса, 2001 р.), на міжнародній науково-технічній конференції “Автоматика та комп'ютерні технології в промисловості та АПК (Кіровоград, 2002 р).

Публікації. Основний зміст дисертації опублікований у 9 роботах. Роботи написані разом із проф. Ю.К. Тодорцевим , проф. В.О. Демченко , доц. О.О Стопакевичем.

Структура й обсяг роботи. Дисертаційна робота містить вступ, чотири розділи, висновки, список використаних літературних джерел і додатків.

Загальний обсяг роботи становить 198 сторінок, у тому числі на 146 сторінках викладений основний зміст дисертації, на 6 сторінках поданий список літературних джерел, а на 46 сторінках подані матеріали додатка.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовується актуальність розв'язання задачі дослідження, її наукова і практична цінність.

У першому розділі проведено аналіз існуючих системи управління промисловими барабанними котлами середньої потужності і барабанними парогенераторами АЕС з реактором ВВЕР-1000.

Для регулювання технологічних параметрів барабанних котлів і ПГ АЕС із ВВЕР використовуються автономні локальні системи регулювання окремих параметрів зі штатними регуляторами. Однак нанесення регулюючого впливу для стабілізації одного параметра приводить до відхилення інших, у тому числі і регульованих параметрів. Наприклад, зміна витрати повітря для підтримки заданого значення концентрації кисню в димових газах приводить до зміни розрідження в топковій камері. Крім того, за рахунок зміни об'єму димових газів і швидкості їхнього плину в газоході змінюються коефіцієнти тепловіддачі між димовими газами і конвективними поверхнями нагріву котла. Це приводить до зміни параметрів пароводяного тракту котла (рівень води в барабані, витрата, температура та тиск перегрітої пари). Зміна положення регулюючого живильного клапана (РЖК) одного з парогенераторів енергоблока АЕС із ВВЕР-1000 приводить до зміни витрати живильної води до інших трьох парогенераторів і зміни перепаду тиску між головним паровим колектором (ГПК) і живильним трубопроводом, що стабілізується регулятором витрати ЖТН.

Як показує досвід експлуатації, штатні системи регулювання недостатньо добре функціонують при великих збурюючих впливах, у тому числі при глибоких змінах навантаження. При цьому регульовані параметри виходять за припустимі регламентом значення, що приводить до зниження надійності устаткування, а в деяких випадках - до спрацьовування аварійних захистів ПГ і зупинки енергоблока.

Заміна даним часом на деяких ТЕС і особливо АЕС застарілих технічних засобів на комп'ютеризовані системи управління відбувається з використанням старих алгоритмів і схем регулювання, тобто не використовуються переваги і можливості мікропроцесорної техніки.

Таким чином, для підвищення якості процесів управління барабанними парогенераторами, зменшення відхилень регульованих параметрів, підвищення надійності устаткування і збільшення числа годин його використання необхідно застосовувати нові способи й алгоритми управління, в тому числі оптимальні, багатовимірне управління з використанням сучасної мікропроцесорної техніки.

Для досягнення поставлених цілей необхідно розв'язати такі задачі:

- розробити математичну модель динаміки барабанного котла і математичну модель ділянки живлення барабанних парогенераторів АЕС

- за отриманими моделями об'єктів управління синтезувати цифрові багатовимірні оптимальні системи управління, що забезпечують кращу порівняно з існуючими системами якість управління

- дослідити роботу багатовимірних і типових систем управління.

У другому розділі розроблені математичні моделі досліджуваних об'єктів управління, необхідні для синтезу нових АСР і моделювання перехідних процесів регулювання.

Через складність прямого розгляду нелінійних динамічних і статичних властивостей барабанних парогенераторів у нестаціонарних режимах роботи при створенні математичних моделей для цілей синтезу цифрових багатовимірних систем управління доводиться робити спрощуючі допущення. Тому моделі досліджуваних об'єктів управління представлені спектром математичних моделей, лінеаризованих щодо декількох можливих режимів функціонування.

Аналіз динаміки барабанного котла середньої потужності, що містить такі конструктивні елементи, як топкова камера, фестон, котловий пучок, барабан, пароперегрівник, повітряпідігрівник, економайзер, системи газовоздуховодів і паропроводу показує, що кожен блок структурної схеми моделі (рис. 1) може бути описаний диференціальним рівнянням вигляду:

де n - номер блока в структурній схемі - відхилення технологічного параметра - зміна регулюючого і збурюючого впливів і - визначаються за конструктивними і режимними характеристиками котла.

Вхідні регулюючі впливи математичної моделі (рис. 1): зміни положення регулюючого клапана витрати палива , положення направляючих апаратів дуттьового вентилятора і димососа , регулювальних клапанів витрати живильної і продувної води . Контрольовані вихідні параметри: зміни концентрації кисню в димових газах , розрідження в топці , рівень води в барабані котла , тиск пари в паровій магістралі чи витрата пари (залежно від режиму роботи котла), солевмісту в барабані котла . Основними збурюючими впливами є зміни положення регулюючого клапана за витратою пари і зміна тиску пари в паропроводі з боку споживача.

У структурну схему ділянки живлення барабанних парогенераторів АЕС із ВВЕР-1000 (рис. 2) входять такі елементи: парогенератори ПГ 1,2,3,4, що враховують динаміку зміни рівня пароводяної суміші в парогенераторі при зміні витрат живильної води і пари живильний трубопровід, що є сполучним елементом ділянки живлення і враховує динаміку зміни витрати живильної води в результаті зміни положення РЖК ( , , , ) і динаміку зміни тиску живильної води перед регулюючими живильними клапанами у результаті зміни витрати ЖТН живильний турбонасос, що визначає динаміку зміни подачі живильної води в парогенератори через живильний трубопровід і зміну тиску живильної води на виході ЖТН у результаті зміни положення регулювальних клапанів приводної турбіни ЖТН головний паропровід від парогенераторів до головного парового колектора і трубопровід першого контуру. Внутрішнім збуренням для ділянки живлення є зміна теплової потужності енергоблока , що приводить до зміни кількості пари, що генерується в парогенераторах, і, як наслідок, зміни витрати і тиску пари в головному паропроводі. Зміна теплової потужності характеризується зміною різниці температур гарячої і холодної петель першого контуру. Як зовнішнє збурення

Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

прийнята зміна положення регулювальних клапанів турбіни , що супроводжується зміною витрати пари через паропровід і зміною тиску пари в ГПК.

Система диференціальних рівнянь розглянутих об'єктів управління перетворюється в систему матричних різницевих рівнянь з періодом дискретності :

де - вектор внутрішнього стану, що відповідає номінальному режиму функціонування системи - вектор контрольованих параметрів (вихід системи) - вектор регулюючих впливів - вектор основних збурень; Ak, Bk, Fk, Ck - матриці коефіцієнтів відповідних розмірностей, k=1..n, де n - число розглянутих режимів функціонування.

У третьому розділі розглянута процедура синтезу цифрових оптимальних багатовимірних систем управління барабанним котлом середньої потужності.

Для синтезу оптимального ПІ-регулятора рівня води в барабанному парогенераторі, багатовимірного оптимального ПІ-регулятора барабанного котла і ділянки живлення парогенераторів АЕС із ВВЕР-1000 використаний єдиний алгоритм проектування.

Для моделі об'єкта управління (2) і функціонала енергії вигляду

були введені змінні , ( - сигнал завдання), , , вектор , які дозволили переписати систему диференціальних рівнянь (2) і функціонал (3):

,

де , , , ,

а , - позитивно визначені матриці, значення яких підбираються в процесі синтезу регулятора.

Розв'язання стандартної задачі конструювання для (4) і (5) визначає регулятор стану вигляду , де матриця може бути розділена на блоки , а регулятор стану переписаний так: чи , що відповідає структурі ПІ-регулятора, який забезпечує астатичність системи регулювання.

Для відновлення відсутніх координат використовується спостерігач стану Луєнбергера , де - матриця спостерігача стану системи.

Запропонована АСР рівня води в барабані котла з оптимальним цифровим ПІ-регулятором (рис. 3) при збільшенні витрати пари на 1.4 кг/с дає порівняно з

трьохімпульсною системою однакову величину динамічного закиду рівня води (15 мм) і в три рази менший час регулювання. В АСР з оптимальним ПІ-регулятором відсутня статична помилка регулювання, а використання одного сигналу від дифманометра-рівнеміра підвищує надійність системи і зменшує її вартість.

Подальше підвищення якості регулювання технологічних параметрів барабанного котла отримано в результаті застосування вищеописаного алгоритму до розрахунку багатовимірної АСР усім барабанним котлом. Дискретний оптимальний багатовимірний ПІ-регулятор барабанного котла (рис. 4) дозволяє зменшити тривалість перехідних процесів по концентрації кисню у відходячих газах, розрідженню в топковій камері, тиску пари в паропроводі та солевмісту котлової води (табл. 1). Величина збурення - стрибкоподібне

збільшення витрати пари споживачем на 10 %. При моделюванні перехідних процесів у досліджуваних системах регулювання було враховано обмеження на швидкість зміни регулюючого впливу, що обумовлено використанням у розглянутих АСР виконавчих механізмів постійної швидкості.

Таблиця 1. Характеристики перехідних процесів типової та багатовимірної АСР

Регульовані параметри

Типова АСР

Багатовимірна АСР

Багатовимірна АСР (с об'єднаним каналом)

макс. дин. відх.

час пер. процесу, с

макс. дин. відх.

час пер. процесу, с

макс. дин. відх.

час пер. процесу, с

Концентрація кисню, %

-0.20

700

-1.25

100

0.00

0.00

Розрідження, Па

100

1000

-95

15

-60

15

Рівень, мм

13

1400

18

130

18

130

Тиск пари, кПа

-15

1300

-17

500

-17

500

Солевміст, мг/кг

245

15000

265

6000

265

6000

Зменшити динамічні відхилення концентрації кисню у відходячих газах і розрідження в топковій камері порівняно з типовою і раніше описаною багатовимірною АСР дозволяє багатовимірна АСР з об'єднаним каналом “паливо - повітря”, що синхронно змінює витрату палива і повітря при зміні навантаження котла. Об'єднання цих каналів здійснюється множенням матриці входу моделі об'єкта по каналу витрати палива і витрати повітря на матрицю , де - коефіцієнт надлишку повітря. Матриця враховує спільний вплив витрати палива й оптимальної витрати повітря, а матриця описує властивості моделі об'єкта управління щодо зміни положення направляючого апарата димососа, живильного і продувного клапанів. Матриці та формують нову матрицю входу регулюючих впливів зниженої розмірності , що використовується для розрахунку багатовимірної АСР котла з об'єднаним каналом по витраті палива і повітря.

Для визначення грубості багатовимірної АСР була промодельована її робота при навантаженнях котла 50 і 75 % від номінальної потужності, коли властивості об'єкта управління змінюються, а настроювання регуляторів залишаються колишніми. Результати моделювання показують, що зі зменшенням навантаження котла відбувається погіршення якості перехідних процесів у багатовимірної АСР (збільшення динамічного відхилення до 25%), що зв'язано зі зміною статичних і динамічних властивостей котла залежно від його паропродуктивності. Але ці погіршення якості менші, ніж у штатних АСР за тими ж умовами.

Для реалізації багатовимірної АСР потрібно п'ять вимірювальних перетворювачів, тоді як у типовій АСР використовується дев'ять датчиків (додаткові - з витрати палива, повітря, живильної води і перегрітої пари). Це зменшує вартість нової багатовимірної АСР і підвищує її надійність.

У четвертому розділі розроблені і досліджені нові цифрові АСР для парогенераторів АЕС із ВВЕР-1000.

Оскільки управління ділянкою живлення чотирьох ПГ здійснюється регуляторами рівня води в кожнім з парогенераторів і регулятором витрати ЖТН, у роботі були досліджені такі варіанти цифрових систем управління: АСР з оптимальним ПІ-регулятором рівня води в кожнім ПГ і штатною АСР витрати ЖТН, АСР з оптимальним багатовимірним регулятором рівня в чотирьох ПГ і штатною АСР витрати ЖТН, багатовимірна АСР ділянки живлення ПГ.

Як показали результати моделювання перехідних процесів в АСР ділянки живлення парогенераторів, що складається з регулятора витрати ЖТН і оптимальних ПІ-регуляторів рівня, розрахованих відповідно до вищеописаного алгоритму окремо для кожного парогенератора, при збільшенні потужності енергоблока оптимальні ПІ-регулятори дають менше динамічне відхилення рівня і меншу тривалість перехідного процесу. Однак через те, що регулятору рівня доводиться одночасно відпрацьовувати відразу два однакових за знаком збурення - витратою пари і живильною водою відхилення положень РЖК в АСР з оптимальними ПІ-регулятором майже в три рази (18 %) більше, ніж у трьохімпульсних АСР, що у випадку номінального положення РЖК близько 90 % відкриття може привести до недостачі регулюючого впливу регулюючими живильними клапанами і зміни характеру перехідного процесу за рівнем у парогенераторах.

Найкращі показники якості досягнуті при управлінні всією ділянкою живлення чотирьох парогенераторів за допомогою цифрового оптимального багатовимірного ПІ-регулятора. Дана схема підтримує середній гідравлічний опір ділянки живлення при роботі енергоблока на навантаженнях 40 - 70 % потужності, для чого всі РЖК повинні бути відкриті на 70 - 80 %, а при навантаженнях нижче ніж 40 % АСР повинна підтримувати постійний перепад тиску на РЖК. При роботі блока на низьких і середніх навантаженнях багатовимірна АСР має переваги перед типовою АСР (табл. 2) за рахунок меншого динамічного відхилення рівня води в парогенераторах, зменшення тривалості перехідних процесів, невеликих динамічних відхилень РЖК.

Максимальний ефект від використання багатовимірного управління отриманий для режиму підтримки мінімального гідравлічного опору ділянки живлення (рис. 8).

У цьому режимі РЖК одного з ПГ цілком відкритий і номінальне значення рівня в цьому парогенераторі фактично підтримується регулятором витрати ЖТН, на вхід якого подається сигнал за рівнем води в парогенераторі.

Таблиця 2. Характеристики перехідних процесів типової та багатовимірної АСР

Регульовані параметри

Типова АСР ділянки живлення парогенераторів

Багатовимірна АСР ділянки живлення парогенераторів

макс. дин. відх.

час перехідного процесу, с

макс. дин. відх.

час перехідного процесу, с

Режим підтримки постійного перепаду тиску на РЖК

Рівень у ПГ, мм

110

150

80

140

Положення РЖК, %

8

150

7

140

Режим підтримки середнього гідравлічного опору ділянки живлення ПГ

Рівень у ПГ, мм

105

140

85

130

Положення РЖК, %

8

150

7

150

Режим підтримки мінімального гідравлічного опору ділянки живлення ПГ

Рівень у ПГ, мм

100

500

80

150

Положення РЖК, %

9

500

4

130

Регулятор витрати ЖТН у типовій АСР працює за пропорційно-інтегральним законом і його використання для регулювання рівня приводить до великого динамічного відхилення рівня в парогенераторі і коливальному перехідному процесу. Оскільки зміна витрати ЖТН впливає на рівень у всіх чотирьох ПГ, то це приводить до великого відхилення РЖК трьох інших парогенераторів, яким приходиться компенсувати коливання, внесені регулятором витрати ЖТН. Багатовимірний регулятор дає менше динамічне відхилення рівня води в ПГ, меншу тривалість перехідного процесу і невеликі переміщення РЖК (табл. 2).

У результаті аналізу роботи цифрової багатовимірної АСР ділянки живлення встановлено, що нові цифрові АСР мають добру стійкість до зміни динамічних властивостей парогенераторів у результаті зміни потужності енергоблока (зміна коефіцієнтів моделі до 20%). Принципове погіршення якості регулювання оптимальних систем у результаті зміни внутрішніх властивостей об'єкта управління у випадку оптимального управління барабанними парогенераторами компенсується зміною вбік поліпшення динамічних властивостей ПГ за рівнем (зменшення “набрякання” рівня і швидкості її зміни зі зменшенням навантаження). Також встановлено, що збільшення кроку квантування за часом цифрової АСР приводить до погіршення якості перехідних процесів, зокрема при якість перехідних процесів у багатовимірній АСР стає гірше, ніж у типовій АСР.

ВИСНОВКИ

Встановлено, що штатні системи автоматичного регулювання барабанними парогенераторами не забезпечують достатньої якості перехідних процесів через взаємний вплив регулюючих впливів на інші регульовані величини. Поліпшення якості регулювання барабанними парогенераторами може бути досягнуто шляхом застосування оптимальних багатовимірних алгоритмів управління для створення нових АСР і їхньої реалізації на цифрових технічних засобах. У роботі запропоновані і досліджені багатовимірні цифрові оптимальні автоматичні регулятори для барабанних котлів середньої потужності і ділянки живлення чотирьох парогенераторів АЕС із ВВЕР, що забезпечують підвищення якості управління у порівнянні зі штатними системами.

1. Удосконалена аналітична модель барабанного котла середньої потужності типу ГМ-50 з урахуванням перехресних зв'язків дозволяє досліджувати перехідні процеси в об'єкті управління при внутрішніх і зовнішніх збуреннях, а також робити синтез оптимальних багатовимірних регуляторів для барабанних котлів. Доповнена математична модель може бути використана для розрахунку математичних моделей інших типів котлів цього класу.

2. Розроблено експериментально-аналітичну математичну модель динаміки ділянки живлення парогенераторів АЕС із ВВЕР-1000, що дозволяє досліджувати перехідні процеси в об'єкті управління при внутрішніх і зовнішніх збуреннях, а також робити синтез оптимальних регуляторів не тільки одним ПГ, але і всією ділянкою живлення енергоблока.

3. Проведено синтез і досліджена на математичній моделі робота цифрового оптимального зі спостерігачем внутрішнього стану ПІ-регулятора рівня води в парогенераторі АЕС і барабанного котла, що забезпечує кращу якість регулювання порівняно з типовими АСР рівня.

4. Уперше запропонований цифровий багатовимірний регулятор барабанного котла і його модифікація з об'єднаним каналом “паливо-повітря”. Розглянута можливість його застосування як у регулюючому, так і в базовому режимах роботи. Застосування багатовимірного управління барабанними котлами забезпечує підвищення якості регулювання, зменшення кількості вимірювальних перетворювачів і в підсумку - поліпшення техніко-економічних показників.

5. Для управління всією ділянкою живлення чотирьох парогенераторів енергоблока АЕС із ВВЕР-1000 уперше запропонований багатовимірний цифровий регулятор рівня води і витрати живильних турбонасосів для трьох режимів роботи, що забезпечує підвищення якості управління. Застосування багатовимірного управління ділянкою живлення енергоблока повинно зменшити кількість аварійних розвантажень і вимикань енергоблока, що підвищить ефективність використання блока і поліпшить його техніко-економічні показники.

6. Дослідження грубості запропонованих цифрових оптимальних багатовимірних АСР ділянки живлення ПГ АЕС і барабанних котлів показало можливість якісної роботи цих об'єктів управління у всьому діапазоні робочих навантажень.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

1. Демченко В.А., Тодорцев Ю.К., Ложечников В.Ф. Математическая модель участка питания парогенератора ПГВ-1000 // Вестник Харьковск. гос. политехн. ун-та. Харьков. - 1999. - Вып.73. - С. 133-138.

2. Демченко В.А., Ложечников В.Ф. Разработка математической модели участка питания парогенератора энергоблока с ВВЭР // Труды Одесск. политехн. ун-та.- Одесса. - 1999. - Вып. 2 (8). - С. 111-115.

3. Демченко В.А., Стопакевич А.А., Ложечников В.Ф. Оптимальный ПИ-регулятор уровня воды в парогенераторе энергоблока АЭС с реактором ВВЭР-1000 // Труды Одесск. политехн. ун-та. - Одесса. - 2000. - Вып.1(10). - С. 73-76.

4. Ложечников В.Ф., Стопакевич А.А. Структура многомерной модели динамики барабанного котла // Вестник Херсонск. гос. техн. ун-та. - Херсон. - 1999. - №1(5). - С. 202-203.

5. Ложечников В.Ф., Стопакевич А.А. Структура многомерной математической модели динамики барабанного котла средней мощности. В сб. “Оптимизация управления, информационные системы и компьютерные технологии” // Труды Укр. акад. эконом. кибернетики (Южный научный центр). - Киев-Одесса: ИСЦ, 1999. - Вып.1. - Ч.2. - С. 167-176.

6. Демченко В.А., Ложечников В.Ф. Исследование грубости цифровой системы регулирования уровня воды в парогенераторе с оптимальным ПИ-регулятором и наблюдателем состояния // Зб. наук. праць Кіровогр. держ. техн. ун-ту. - Кіровоград. - 2002. - Вип. 2. - С. 115-117.

7. Демченко В.А., Ложечников В.Ф. Цифровое многомерное управление участком питания парогенераторов ПГВ-1000 энергоблока АЭС с ВВЭР // Труды Одесск. политехн. ун-та. - Одесса. - 2001. - Вып. 4(16). - С. 45 - 48.

8. Демченко В.А., Стопакевич А.А., Ложечников В.Ф. Синтез оптимального ПИ-регулятора уровня воды для барабанного парогенератора // Праці Міжнар. конф. ”Автоматика-2000”. - Ч.1, С.3. - Львів. - 2000. - С. 123-126.

9. Демченко В.А., Стопакевич А. А., Васкес М., Кесада П., Ложечников В.Ф., Сунаата С. Разработка современных систем многомерного микропроцессорного управления энергоемкими установками технологических процессов // Тезисы докладов. Друга украiнська конф. з автоматичного управління "Автоматика-95". - Львiв, 26-30 вересня.- 1995.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Використання керамічних рекуператорів в чорній металургії для різних методичних печей. Установки для зовнішнього та внутрішнього енергетичного використовування тепла виробничих газів. Теплотехнічні особливості низькотемпературних парогенераторів.

    аттестационная работа [8,0 M], добавлен 29.08.2009

  • Назначение, технические характеристики и принцип работы парового барабанного водотрубного котла с естественной циркуляцией Е-50. Выбор контролирующих приборов для автоматизации котельной установки. Расчет затрат и экономической эффективности проекта.

    дипломная работа [2,4 M], добавлен 25.06.2012

  • Модель движения жесткого летательного аппарата самолетного типа. Подсистемные элементы. Модель черного ящика. Структура движения летательного аппарата. Структурная схема в зависимости от сил и моментов, действующих на модель. Классификация модели.

    курсовая работа [184,4 K], добавлен 29.09.2008

  • Особливості об’єктів автоматизації харчової промисловості. Принципова технологічна схема барабанного котла. Характеристика бурякоцукрового заводу, стадії виробництво цукру. Технологічна схема тракту подачі буряка та відділення очищення дифузійного соку.

    курсовая работа [4,6 M], добавлен 04.04.2012

  • Існуюча система автоматизації парового котла ДКВР-4/13 ГМ. Регулювання живлення котельних агрегатів і регулювання тиску в барабані. Система автоматичного регулювання розрядження в топці. Обґрунтування вибору монтажних матеріалів, комутаційної арматури.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 20.01.2013

  • Состав и питательная система парового котла КАВ. Принцип действия одноимпульсного термогидравлического регулятора прямого действия. Предварительный тепловой баланс и определение расхода топлива. Проектирование и исходные данные по пароводяному тракту.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 02.12.2010

  • Развертка упрощенной функциональной схемы автоматизации смесителя двух потоков жидкости. Выбор технических средств автоматизации. Реализуемый регулятор отношения. Функциональная модель в IDEF0. Управление инженерными данными. Системы верхнего уровня.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 03.06.2015

  • Характеристика котла для производства перегретого пара. Функции регулятора уровня воды в барабане парового котла. Разработка технической структуры системы автоматизированного управления и функциональной схемы регулятора. Организация безударных переходов.

    курсовая работа [2,9 M], добавлен 21.12.2011

  • Технологическая схема, процесс и назначение барабанного гранулятора-сушилки. Конструкция, принцип работы и техническая характеристика аппарата. Выбор и расчёт стропов для монтажа и демонтажа барабанного гранулятора-сушилки, его обслуживание и ремонт.

    дипломная работа [542,5 K], добавлен 09.01.2009

  • Сущность понятия "модель технического объекта" как ориентира для процесса проектирования. Характеристика диагностических и многоэлементных моделей технических объектов. Изучение свойств и характеристик, прогнозирование поведения проектируемых систем.

    реферат [35,7 K], добавлен 13.10.2009

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.