Енергозберігаюча автоматизована система управління нагнітачами електростанцій

Реферат: Енергозберігаюча автоматизована система управління нагнітачами електростанцій складається з датчиків витрати робочого тіла, датчиків частоти обертання робочого колеса, датчиків активної потужності, яка споживається нагнітачем, датчиків напруги живлення, датчиків частоти електричного струму, датчиків електричного струму, датчиків положення дросельної засувки, регуляторів. Додатково містить блок еталонної моделі нагнітача, блок формування функції втрат енергії, блок формування функції мінімуму втрат енергії, блок регулювання. UA 84387 U (12) UA 84387 U UA 84387 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 низькопотенційними комплексами НПК (конденсатор теплових та атомних електричних станцій) і може бути використана для автоматизованого управління НПК теплових та атомних електричних станцій. Основним завданням систем автоматизованого управління котельним агрегатом є виробіток заданої кількості пару 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 низькопотенційного комплексу електростанцій. Загострення проблем у паливно-енергетичному комплексі і погіршення екологічної ситуації диктує необхідність системного підходу до рішення проблем підвищення економічності і екологічних характеристик ТЕС і АЕС. У зв'язку із цим, в енергетичній галузі велика увага стала приділятися НПК електростанцій як структурних одиниць енергоблоків, що роблять безпосередній вплив на економічність їхньої експлуатації за рахунок впливу на кінцеві параметри пару і на витрату електроенергії для власних потреб (Муравьев В.И. Разработка и анализ технических решений по рационализации конденсационных систем низкопотенциального комплекса ТЭС и АЭС: монография [Текст] / В.И. Муравьев, Д.В. Михайский, М.И. Суханов и др. - Харьков: ХУВС, 2010.-122 с.). Тому забезпечення оптимальних режимів роботи конденсаційних установок, мінімізація всіх видів енергетичних втрат у них являє собою важливу і актуальну науково-технічну проблему. Ця проблема може бути вирішена шляхом створення енергозберігаючих систем автоматичного керування режимами роботи систем НІЖ, зокрема - конденсаторів парових турбін. Системи автоматизованого управління НІЖ засновані на регулювання витрати циркуляційної (води, яка охолоджує), витрати пару та рівня вакууму в конденсаторі. Положення рівня води регулюється шляхом зміни продуктивності конденсаційних насосів. Нижня межа продуктивності насосів визначається мінімальним пропуском конденсату крізь ежектори та систему регенеративних підігрівачів. Як об'єкт регулювання рівня, конденсатор є герметичним баком з насосом на стоці (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 параметрів конденсату, а саме витрати конденсату, рівню вакууму та витрати циркуляційної води. Зміна параметрів пари і циркуляційної води сприймається відповідними датчиками та змінюються витрата води та витрата пари, яка відсмоктується ежекторами. Важливими вимогами, які ставляться до АСУ НІЖ 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 НІЖ складається з наступних етапів: в разі виникнення дисбалансу між фактичними та розрахунковими значеннями конденсату на виході, команда з датчиків відповідних параметрів потрапляє в систему обробки інформації, а далі на виконавчі органи, які в залежності від схеми управління та згідно отриманого сигналу збільшують або зменшують витрату циркуляційної води та витрату пари, яка відсмоктується ежекторами. Дотепер накопичений багатий науковий матеріал теорії автоматизованого управління НІЖ. У цей час питаннями енергозберігаючого управління займається ряд відомих наукових шкіл і колективів як на Україні, так і в ближнім і далекому зарубіжжі. З останніх робіт українських учених у цій області слід зазначити роботи А.И. Рогачова, М.А. Дуэля, А.Х. Горелика, Н.А. Рюмшина, В.П. Северіна. 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 НІЖ (Дуель М.О., Дуель Т.Л., Шелепов І.Г. Оптимальное управление теплоэнергетическими установками электростанций. Харьков, 2002, 308с). Виявлено, що важливими експлуатаційними характеристиками АСУ НІЖ є ефективна робота конденсатора, а саме енергоефективність, тобто мінімум втрат усіх видів енергій під час нормальної експлуатації НІЖ. При цьому виникає необхідність враховувати надійність, швидкодію та стабільність роботи систем АСУ. 1 UA 84387 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У зв'язку з цим, розробка АСУ НІЖ, 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 та атомних електричних станцій. Прототипом є автоматизована система управління "Комплекс-АСВТ" для теплових електростанцій та автоматизована система управління "Комплекс-Титан 2" для атомних електростанцій (Дуель М.О. Автоматизированное управление объектами и технологическими процессами тепловых и атомных электростанций. - Харьков, 2010.-448 с.). Недоліком існуючих АСУ НІЖ є те, що принцип енергозбереження виконується побічно або не виконується взагалі, що збільшую втрати енергії на власні потреби та підвищує собівартість електричної енергії, що виробляється на теплових та атомних електростанціях. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення втрат енергії та підвищення енергоефективності НІЖ шляхом використання енергозберігаючої АСУ, що включає датчики витрати конденсату, датчики тиску конденсату, датчики температури конденсату, датчики витрати пари, датчики витрати циркуляційної води, регулятора. Поставлена задача вирішується тим, що автоматизована система управління НІЖ, що складається з датчика витрати конденсату, датчика тиску конденсату, датчика температури конденсату, датчика пари, датчика витрати циркуляційної води, датчика витрати конденсату, датчика витрати пари крізь ежектори, регуляторів, додатково містить блок еталонної моделі низькопотенційного комплексу, блок формування функції втрат енергії, блок формування функції мінімуму втрат енергії, блок регулювання. Застосування еталонної математичної моделі НПК, яка в режимі реального часу може змінювати свої параметри в залежності від конкретних умов, дозволяє більш точніше та повно визначати функцію втрат енергії в НПК в будь-який час та виявляти шляхи їх зменшення без порушення основних технологічних показників конденсатора. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де схематично зображена структурна функціональна схема енергозберігаючої автоматизованої системи управління НІЖ з блоком еталонної моделі НПК, блоком формування функції втрат енергії в НІЖ, блоком формування функції мінімуму втрат енергії в НПК та блоком регулювання. Енергозберігаюча автоматизована система управління НПК складається з низькопотенційного комплексу 1, блока еталонної моделі НПК 2, датчика витрати конденсату 3; датчика тиску конденсату 4, датчика температури конденсату 5, блока формування функції втрат 6, блока формування функції визначення мінімальних втрат 7, блока регулювання 8, регулятора витрати пари 9, датчика пари 10, регулятора витрати циркуляційної води 11, датчика витрати циркуляційної води 12, регулятора витрати конденсату 13, датчика витрати конденсату 14, регулятора витрати пари крізь ежектори 15, датчика витрати пари крізь ежектори 16. Пристрій працює таким чином: відпрацьована пара з турбіни потрапляє в низькопотенційний комплекс 1, витрата якого визначається датчиком витрати пари 10, тиск - датчиком тиску 4, температура - датчиком температури 5, витрата конденсату - датчиками витрати конденсату 3, оцифровані сигнали з яких порівнюються з відповідними еталонними сигналами, які генеруються в блоці еталонної моделі НІЖ 2 та визначаються різниці відповідних сигналів, за величинами цих сигналів та сигналів з датчика витрати пари 10, датчика витрати циркуляційної води 12, датчика витрати конденсату 14, датчика витрати пари крізь ежектори 16 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 пари 9, регулятор витрати циркуляційної води 11, регулятор конденсату 13, регулятор витрати пари крізь ежектори 15, підтримуючи роботу НІЖ в максимально енергоефективному режимі. Позитивний ефект: зменшуються втрати потужності та енергії в НІЖ, підвищується енергоефективність роботи НІЖ, зменшується собівартість електричної енергії, що виробляється на теплових та атомних електричних станціях. Джерела інформації: 1. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник /Под общ. ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина. - М.: Энергоатомиэдат, 1989.-608 с 2. Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. Уч. пособие для ВУЗов. - М.: Энергоиздат, 1981.-368 с. 3. Дуель М.О., Шелепов І.Г. Автоматизация теплоэнергетических установок тепловых и атомных электростанций. - Харьков, 2007.-312 с. 2 UA 84387 U 4. Дуель М.О. Автоматизированное управление объектами и технологическими процессами тепловых и атомных электростанций. - Харьков, 2010.-448 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Енергозберігаюча автоматизована система управління нагнітачами електростанцій, що складається з датчиків витрати робочого тіла, датчиків частоти обертання робочого колеса, датчиків активної потужності, яка споживається нагнітачем, датчиків напруги живлення, датчиків частоти електричного струму, датчиків електричного струму, датчиків положення дросельної засувки, регуляторів, яка відрізняється тим, що додатково містить блок еталонної моделі нагнітача, блок формування функції втрат енергії, блок формування функції мінімуму втрат енергії, блок регулювання. Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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