Енергозберігаюча автоматизована система управління турбогенераторною установкою

Реферат: UA 84388 U UA 84388 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 турбогенераторними установками (ТГУ) і може бути використана для автоматизованого управління турбогенераторними установками на теплових та атомних електричних станціях. Основним завданням систем автоматизованого управління ТГУ є виробіток заданої кількості електроенергії в кожний момент часу при мінімумі витрати палива на вироблений кВт-год. або ж досягнення заданих показників економічності по витраті умовного палива. При цьому необхідно забезпечувати необхідну надійність, швидкодію та енергетичну ефективність ТГУ. Із цією метою створені різні види АСУ ТП, до яких належить і АСУ ТГУ теплових та атомних електростанцій з частковим енергозберігаючим ефектом. Основний спосіб регулювання активної потужності турбогенераторної установки заснований на передачі впливів по каналу клапани - потужність. Він здійснюється шляхом переміщення регулювальних клапанів турбіни під дією регулятора частоти обертання або електричного синхронізатора турбіни. Інший спосіб заснований на передачі впливів по каналу тиск потужність шляхом зміни початкового тиску пари перед турбіною. Регулюючим впливом у цьому випадку служить зміна подачі палива в топку котла (Плетнев Г.П. Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций. Уч. пособие для ВУЗов. - М.: Энергоиздат, 1981.-368 с.). Основною задачею автоматизованого управління ТГУ є регулювання частоти, напруги та активної потужності. Зміна частоти мережі сприймається датчиками потужності турбіни та змінюється витрата пари і потужність, яка виробляється генератором. Важливими вимогами, які ставляться до АСУ ТГУ є забезпечення надійної та безпечної роботи електрообладнання та інформаційна сумісність з АСУ вищих рангів для можливості обміну необхідною інформацією. З фізичної точки зору процес управління параметрами турбогенераторної установки складається з наступних етапів: в разі виникнення дисбалансу активної потужності, команда з датчиків активної потужності потрапляє в систему обробки інформації, а далі на виконавчий орган, який, згідно з отриманим сигналом, збільшує або зменшує витрату пари крізь турбіну; при виникненні дисбалансу реактивної потужності, команда з датчиків реактивної потужності потрапляє в систему обробки інформації, а далі на виконавчий орган, який, згідно з отриманим сигналом, збільшує або зменшує струм збудження електричного генератора. Дотепер накопичений багатий науковий матеріал теорії автоматизованого управління турбогенераторними установками. Основні положення якісної теорії автоматизованого управління ТГУ 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 ТГУ (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 ТГУ є ефективна робота ТГУ, а саме енергоефективність, тобто мінімум втрат усіх видів енергій під час нормальної експлуатації ТГУ. При цьому виникає необхідність враховувати надійність, швидкодію та стабільність роботи систем АСУ. У зв'язку з цим, розробка АСУ ТГУ, 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 і 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 ТГУ є те, що принцип енергозбереження виконується побічно, або не виконується взагалі, що збільшую втрати та собівартість електричної енергії, що виробляється на теплових та атомних електростанціях. В основу корисної моделі поставлена задача зменшення втрат енергії та підвищення енергоефективності ТГУ шляхом використання енергозберігаючої АСУ, що включає датчики напруги, датчики активної потужності, датчики витрати пару, датчики частоти електричного струму, регулятора. 1 UA 84388 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Поставлена задача вирішується тим, що автоматизована система управління турбогенераторною установкою, яка складається з датчиків напруги, датчиків активної потужності, датчиків витрати пари, датчиків частоти електричного струму, регуляторів, додатково містить блок еталонної моделі турбогенераторної установки, блок формування функції втрат енергії, блок формування функції мінімуму втрат енергії. Застосування еталонної математичної моделі ТГУ, 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 ТГУ. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де схематично зображена структурна функціональна схема енергозберігаючої автоматизованої системи управління турбогенераторною установкою з блоком еталонної моделі ТГУ, блоком формування функції втрат енергії в ТГУ, блоком формування функції мінімуму втрат енергії в ТГУ та регулятором. Енергозберігаюча автоматизована система управління турбогенераторною установкою складається з парової турбіни 1, датчика напруги 3, датчика активної потужності 4, датчика частоти електричного струму 5, які підключені до генератора 2, регулятора збудження генератора 6, блока еталонної моделі турбогенераторної установки 7, блока формування функції втрат 8, блока формування функції визначення мінімальних втрат 9, блока регулювання 10, регулятора витрати пари 11, датчика витрати пари 12. Пристрій працює таким чином: турбіна 1 обертає електричний генератор 2, електричні сигнали з якого потрапляють на датчик напруги 3, датчик активної потужності 4 та датчик частоти електричного струму 5, оцифровані сигнали з яких порівнюються з відповідними еталонними сигналами, які генеруються в блоці еталонної моделі турбогенераторної установки 7 та визначаються різниці відповідних сигналів, за величинами цих сигналів та сигналу з датчика витрати пари 12, в блоці еталонної моделі 7 генерується сигнал, який потрапляє в блок формування функції втрат 8, а далі в залежності від рівня втрат, сигнал потрапляє в блок формування функції мінімуму втрат 9, сигнал з якого потрапляє в блок регулювання 10, який дає команди на регулятор витрати пари 11 та регулятор збудження генератора 6, підтримуючи роботу турбогенераторної установки в максимально енергоефективному режимі. Позитивний ефект: зменшуються втрати потужності та енергії в турбогенераторній установці, підвищується енергоефективність роботи турбогенераторної установки, зменшується собівартість електричної енергії, що виробляється на теплових та атомних 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 Енергозберігаюча автоматизована система управління турбогенераторною установкою, що складається з датчиків напруги, датчиків активної потужності, датчиків витрати пари, датчиків частоти електричного струму, регулятора, яка відрізняється тим, що додатково містить блок еталонної моделі турбогенераторної установки, блок формування функції втрат енергії, блок формування функції мінімуму втрат енергії. 2 UA 84388 U 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