Енергозберігаюча автоматизована система управління котельним агрегатом теплових електростанцій

Реферат: Енергозберігаюча автоматизована система управління котельним агрегатом теплових електростанцій складається з датчиків витрати пари, датчиків тиску пари, датчиків температури пари, датчиків витрати живильної води, датчиків витрати палива, датчиків витрати повітря, регуляторів. Додатково пристрій містить блок еталонної моделі котельного агрегату, блок формування функції втрат енергії в котельному агрегаті, блок формування функції мінімуму втрат енергії в котельному агрегаті, блок регулювання. UA 82810 U (54) ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧА АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ КОТЕЛЬНИМ АГРЕГАТОМ ТЕПЛОВИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ UA 82810 U UA 82810 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель, яка пропонується, належить до систем автоматизованого управління технологічними процесами (АСУ ТП), а саме до систем автоматизованого управління котельними агрегатами і може бути використана для автоматизованого управління котельними агрегатами теплових електричних станцій. Основною задачею систем автоматизованого управління котельним агрегатом є виробіток заданої кількості пари певних параметрів в кожний момент часу при мінімумі витрати палива, або ж досягнення заданих показників економічності по витраті умовного палива. При цьому необхідно забезпечувати необхідну надійність, швидкодію та енергетичну ефективність котельного агрегату. Із цією метою створені різні види АСУ ТП, до яких належить і АСУ котельними агрегатами теплових електростанцій. Системи автоматизованого управління котельним агрегатом засновані на регулюванні витрати палива, живильної води та повітря, а також відрізняються основними сигналами, які використовуються для підтримки необхідного теплового навантаження та стабілізації температурного режиму. Існують два основних варіанти регулювання живильної води та палива. В першому варіанті регулятор води підтримує навантаження котельного агрегату у відповідності із завданням, а регулятор палива стабілізує температурний режим. У другому варіанті теплове навантаження підтримує регулятор палива, а температурний режим підтримує регулятор живильної води. (Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. Уч. пособие для ВУЗов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 368 с). Основною задачею автоматизованого управління котельним агрегатом є регулювання тиску пари, витрати пари та тиску пари на виході з котла. Зміна параметрів пари сприймається відповідними датчиками та змінюються витрата живильної води, витрата палива та витрата повітря. Важливими вимогами, які поставлені до АСУ котельного агрегату є забезпечення надійної та безпечної роботи електрообладнання та інформаційна сумісність з АСУ вищих рангів для можливості обміну необхідної інформації. З фізичної точки зору процес управління параметрами котельного агрегату складається з наступних етапів: в разі виникнення дисбалансу між фактичними та розрахунковими значеннями тиску, витрати та температури пари на виході, команда з датчиків відповідних параметрів пари потрапляє в систему обробки інформації, а далі на виконавчі органи, які в залежності від схеми управління та згідно отриманого сигналу збільшують або зменшують витрату живильної води, витрату палива та витрату повітря. Дотепер накопичений багатий науковий матеріал теорії автоматизованого управління котельними агрегатами. Основні положення якісної теорії автоматизованого управління котельними агрегатами розвинені Г.П. Плетневим (Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. Уч. пособие для ВУЗов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 368 с). Потім М.О. Дуель проаналізував сучасний стан теорії автоматизованого управління, упорядкував та провів аналіз сфер застосування АСУ котельними агрегатами (Дуель М.О., Дуель Т.Л., Шелепов І.Г. Оптимальное управление теплоэнергетическими установками электростанций. Харьков, 2002, 308 с) Значний внесок в теорію АСУ ТГУ внесли Артюх С.Ф., Шелепов І.Г., Антонович В.А., Горелік А.Х., Ястребенецький М.А. та інші. Виявлено, що важливими експлуатаційними характеристиками АСУ котельними агрегатами є ефективна робота котла, а саме енергоефективність, тобто мінімум втрат усіх видів енергій під час нормальної експлуатації котельного агрегату. При цьому виникає необхідність враховувати надійність, швидкодію та стабільність роботи систем АСУ. У зв'язку з цим, розробка АСУ котельного агрегату, яка б працювала за принципом мінімуму втрат енергії (максимум енергозбереження) та зберігала б основні інші необхідні показники (швидкодія, надійність, стабільність та інші) у заданих межах, є однією з актуальних задач систем автоматизованого управління енергетичними об'єктами теплових електричних станцій. Прототипом є автоматизована система управління "Комплекс-АСВТ" для теплових електростанцій (Дуель М.О. Автоматизированное управление объектами и технологическими процессами тепловых и атомных электростанций. Харьков, 2010, 448 с). Недоліком існуючих АСУ котельним агрегатом є те, що принцип енергозбереження виконується побічно, або не виконується взагалі, що збільшую втрати енергії та підвищує собівартість електричної енергії, що виробляється на теплових електростанціях. В основу корисної моделі поставлено задачу зменшення втрат енергії та підвищення енергоефективності котельного агрегату шляхом використання енергозберігаючої АСУ, що включає датчики витрати палива, датчики витрати живильної води, датчики витрати повітря, датчики витрати пари, датчики тиску пари, датчики температури пари, регулятора. 1 UA 82810 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Поставлена задача вирішується тим, що автоматизована система управління котельним агрегатом, що складається з датчиків витрати пари, датчиків тиску пари, датчиків температури пари, датчиків витрати живильної води, датчиків витрати палива, датчиків витрати повітря, регуляторів, додатково містить блок еталонної моделі котельного агрегату, блок формування функції втрат енергії в котельному агрегаті, блок формування функції мінімуму втрат енергії в котельному агрегаті, блок регулювання. Застосування еталонної математичної моделі котельного агрегату, яка в режимі реального часу може змінювати свої параметри в залежності від конкретних умов, дозволяє більш точніше та повно визначати функцію втрат енергії в будь-який час, та виявляти шляхи їх зменшення без порушення основних технологічних показників котла. Суть корисної моделі пояснюється фігурою, де схематично зображена структурна функціональна схема енергозберігаючої автоматизованої системи управління котельним агрегатом з блоком еталонної моделі котельного агрегату, блоком формування функції втрат енергії в котельному агрегаті, блоком формування функції мінімуму втрат енергії в котельному агрегаті та блоком регулювання. Енергозберігаюча автоматизована система управління котельним агрегатом складається з парового котла 1, блока еталонної моделі парового котла 2, датчика витрати пари 3; датчика тиску пари 4, датчика температури пари 5, блока формування функції втрат 6, блока формування функції визначення мінімальних втрат 7, блока регулювання 8, регулятора витрати живильної води 9, датчика витрати живильної води 10, регулятора витрати палива 11, датчика витрати палива 12, регулятора витрати повітря 13, датчика витрати повітря 14. Пристрій працює таким чином: паровий котел 1 виробляє пар, витрата якого визначається датчиком витрати пари 3, тиск - датчиком тиску 4, температура - датчиком температури 5, оцифровані сигнали з яких порівнюються з відповідними еталонними сигналами, які генеруються в блоці еталонної моделі котла 2 та визначаються різниці відповідних сигналів, за величинами цих сигналів та сигналу з датчика витрати живильної води 10, датчика витрати палива 12, датчика витрати повітря 14, в блоці еталонної моделі 2 генерується сигнал, який потрапляє в блок формування функції втрат 6, а далі в залежності від рівня втрат, сигнал потрапляє в блок формування функції мінімуму втрат 7, сигнал з якого потрапляє в блок регулювання 8, який дає команди на регулятор витрати живильної води 10, регулятор витрати палива 11 та регулятор витрати повітря 13, підтримуючи роботу котельного агрегату в максимально енергоефективному режимі. Позитивний ефект: зменшуються втрати потужності та енергії в котельному агрегаті, підвищується енергоефективність роботи котельного агрегату, зменшується собівартість електричної енергії, що виробляється на теплових електричних станціях. Джерела інформації: 1. Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. Уч. пособие для ВУЗов. - М.: Энергоиздат, 1981. - 368 с. 2. Дуель М.О., Дуель Т.Л., Шелепов І.Г. Оптимальное управление теплоэнергетическими установками электростанций. Харьков, 2002, 308 с. 3. Дуель М.О. Автоматизированное управление объектами и технологическими процессами тепловых и атомных электростанций. Харьков, 2010, 448 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 Енергозберігаюча автоматизована система управління котельним агрегатом теплових електростанцій, що складається з датчиків витрати пари, датчиків тиску пари, датчиків температури пари, датчиків витрати живильної води, датчиків витрати палива, датчиків витрати повітря, регуляторів, яка відрізняється тим, що додатково містить блок еталонної моделі котельного агрегату, блок формування функції втрат енергії в котельному агрегаті, блок формування функції мінімуму втрат енергії в котельному агрегаті, блок регулювання. 2 UA 82810 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3