Дослідження та розробка науково-технічних і нормативних методів і засобів поліпшення показників якості електроенергії, що виробляється автоматичними турбогенераторними установками електростанцій і доведення їх до рівня діючих міжнародних стандартів.
При низкой оригинальности работы "Прецизійні системи автоматичного регулювання турбогенераторних установок", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Канюк Геннадій Іванович, д-р техн. наук, проф., декан енергетичного факультету 38-057-733-79-14, E-mail gennadiyy-kanjuk@rambler.ru (orcid.org/ORCID: 0000-0003-1399-9039) Близниченко Олена Миколаївна, асистент, зав. лабораторією кафедри «Теплоенергетики та енергозбереження», Тел.ПРЕЦИЗІЙНІ СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ТУРБОГЕНЕРАТОРНИХ УСТАНОВОК trialю присвячено дослідженню та розробці науково-технічних і нормативних методів і засобів поліпшення показників якості електроенергії, що виробляється турбогенераторними установками електростанцій і доведення їх до рівня діючих міжнародних стандартів. До таких методів і рішень відносяться, зокрема, методи структурно-параметричного синтезу регуляторів частоти та потужності турбогенераторних установок на основі зворотних задач динаміки. Цей показник забезпечується ефективністю роботи систем автоматичного регулювання частоти і потужності (САР Ч і П) турбогенераторних установок, а саме - показниками їх статичної та динамічної точності, які повинні забезпечувати мінімальне відхилення частоти обертання роторів турбогенераторів від заданих режимних значень. У рівняннях (1) - (17), що складають у сукупності повну математичну модель САР Ч і П парової турбіни, використано наступні позначення: J г , JT , моз , мпр - приведені до відповідних органів моменти енерції і маси рухомих части електрогенератора, турбіни, відсічного золотника і поршня сервомотору, кг? м2,кг; ?г , ?Т , ?г , ?Т - кути повороту і кутові швидкості роторів генератора і турбіни, рад , рад / с ; M ст , M ст , Fct , Fct - пр п г Т оз гц моменти і сили сухого тертя у опорах генератора, турбіни, відсічного золотника і сервомотору; Рп , Gп - тиск і витрата пари на вході в турбіну, Па, кг/с; В результаті досліджень встановлено, що розроблена модель САР Ч і П є достовірною, враховує всі основні фактори, що впливають на точність регулювання частоти та потужності, і може бути ефективно використана для аналізу всіх видів статичних і динамічних похибок регулювання, виявлення їх причин і розробки наукових і нормативних методів компенсації і зменшення цих похибок з метою підвищення показників якості електроенергії.Використано аналіз існуючої науково-технічної та нормативної бази щодо показників якості електроенергії і систем автоматичного регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок. З метою виконання аналізу причин і факторів, що впливають на показники якості регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок (і, відповідно, виробляємої енергії), розроблено уточнені математичні моделі електрогідравлічних виконавчих механізмів з урахуванням всіх основних процесів і елементів, що мають суттєвий вплив на точність регулювання. На основі розроблених математичних моделей виконано детальний аналіз показників статичної та динамічної точності регулювання частоти та потужності парових турбін, визначено резерви, технічні можливості та основні практичні напрямки їх підвищення до рівня діючих міжнародних стандартів. Такий регулятор дає можливість повністю компенсувати статичні похибки регулювання, зумовлені витоками і перетоками робочої рідини і статичними навантаженнями у елементах електрогідравлічного виконавчого механізму, а також у 2-3 рази зменшити динамічні похибки, зумовлені швидкісним статизмом, випадковими збуреннями і шумами у системі регулювання. Розроблені науково-технічні рішення здатні забезпечити підвищення точності регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок електростанцій (і, відповідно, стабільності частоти виробляємої електроенергії) у 5-6 разів (з 0,3 до 0,05-0,06 %); доведення цих показників до рівня міжнародних стандартів.
Вывод
1. Використано аналіз існуючої науково-технічної та нормативної бази щодо показників якості електроенергії і систем автоматичного регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок. Показано, що до теперішнього часу відсутні системні науково-технічні і нормативні методи і засоби, що забезпечували б можливість доведення цих показників до рівня міжнародних стандартів.
2. З метою виконання аналізу причин і факторів, що впливають на показники якості регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок (і, відповідно, виробляємої енергії), розроблено уточнені математичні моделі електрогідравлічних виконавчих механізмів з урахуванням всіх основних процесів і елементів, що мають суттєвий вплив на точність регулювання. Достовірність розроблених математичних моделей підтверджено циклом натурних експериментальних досліджень, що виконувались на діючих турбогенераторних установках АЕС України.
3. На основі розроблених математичних моделей виконано детальний аналіз показників статичної та динамічної точності регулювання частоти та потужності парових турбін, визначено резерви, технічні можливості та основні практичні напрямки їх підвищення до рівня діючих міжнародних стандартів.
4. Вперше розроблено детальну класифікацію усіх видів статичних і динамічних похибок регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок, які суттєво впливають на якість виробляємої електроенергії. Запропоновано нову уніфіковану структуру прецизійного регулятора, який забезпечує компенсацію або суттєве зменшення всіх видів похибок і відповідне підвищення точності регулювання.
5. На основі математичних моделей, ідентифікованих за результатами експериментальних досліджень, виконано структурно-параметричний синтез прецизійного регулятора основного контуру САР Ч і П і оптимізацію його параметрів за критерієм мінімуму інтегралу від добутку абсолютного значення сумарної похибки на час. Такий регулятор дає можливість повністю компенсувати статичні похибки регулювання, зумовлені витоками і перетоками робочої рідини і статичними навантаженнями у елементах електрогідравлічного виконавчого механізму, а також у 2-3 рази зменшити динамічні похибки, зумовлені швидкісним статизмом, випадковими збуреннями і шумами у системі регулювання.
6. Розроблено ряд запатентованих практичних науково-технічних рішень, що забезпечують суттєве підвищення точності регулювання частоти та потужності парових турбін. Зокрема: засіб забезпечення змінного коефіцієнту підсилення основного контуру регулювання з метою зменшення статичних похибок, зумовлених зонами нечутливості елементів виконавчих механізмів; мікропроцесорний коригуючий пристрій, що забезпечую компенсацію систематичних інструментальних похибок давача зворотнього звязку.
7. Розроблено нову наукову методику вибору періодів дискретності мікропроцесорних систем керування, які забезпечують практичну компенсацію негативного впливу квантування керуючих сигналів на точність регулювання.
8. Розроблені науково-технічні рішення здатні забезпечити підвищення точності регулювання частоти та потужності турбогенераторних установок електростанцій (і, відповідно, стабільності частоти виробляємої електроенергії) у 5-6 разів (з 0,3 до 0,05-0,06 %); доведення цих показників до рівня міжнародних стандартів. При цьому очікуваний сумарний економічний ефект від підвищення якості електроенергії і ККД енергоблоків складає до 20 млн. грн. на рік.
Сукупність виконаних досліджень і розробок складає нову науково-технічну і нормативну базу для поліпшення якості електроенергії шляхом підвищення точності регулювання частоти та потужності парових турбін ТЕС і АЕС. На основі досліджень
№11 (130) 2014 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ 25 розроблено проект нормативного документу (галузевого стандарту) з створення прецизійних САР Ч і П парових турбін.
Перелік літератури
1. Рекомендации по разработке систем автоматического регулирования тепловых электростанций (ВТИ, ПО «Союзтехэнерго», Атомтеплоэлектропроект)
2. Влияние качества системы автоматического регулирования частоты и мощности паровых турбинна эксплуатационную надежность и безопасность энергоблоков АЭС / Г. И. Канюк, С. Ф. Артюх: програма IV-ї міжнародної науково-технічної конференції «Керування режимами роботи обєктів електричних систем - 2008» (КРЕС-2008) Інститут електродинаміки НАН України. Міністерство освіти і науки України. Донецький національний технічний університет, 9-11 жовтня 2008р.- Донецьк. - С. 3.
3. Канюк Г. И. Повышение качества технических характеристик системы автоматического регулирования частоты и мощности (САР Ч и М) паровых турбин / Г. И. Канюк // Совершенствование турбоустановок методами математического и физического моделирования. Сборник научных трудов Института проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного НАН Украины. - Харьков, 2003. - Т.1. - С. 55-58.
4. Синтез прецизионного быстродействующего регулятора элетронно-гидравлического контура управления положением регулирующих клапанов паровых турбин / Г. И. Канюк, Е. Н. Близниченко, А. В. Андреев, Л. И. Загребельная: збірник тез доповідей XXXVIII науково-практичної конференції науково-педагогічних працівників, аспірантів та співробітників Української інженерно-педагогічної академії. - Харків, 2005. - С. 71.
5. Stengel R. F. Stochastic optimal control: theory and application / R. F. Stengel. - New York: Wiley, 1986. - 638 p.
6. Близниченко Е. Н. Повышение точности электрогидравлического следящего привода путем нелинейной коррекции статической характеристики гидрораспределителя / Г. И. Канюк, Е. Н. Близниченко// Східно-Європейський журнал передових технологій. - Харків, 2005 - Вип.2/2(14). - С. 52-55.
7. Близниченко О. М. Оптимальное энергосберегающее автоматизированное управление турбокомпрессорными агрегатами / Монография/ Г. И. Канюк, С. Ф. Артюх, Е. Н. Близниченко, М. А. Попов - Харьков: ООО «Типография Мадрид». - 2014. - 144 с.
8. Влияние дискретности цифрового регулятора на качество регулирования турбин // Теплоэнергетика.- 1991. - N 9. - С. 24-28.
9. Канюк Г. И. Модели и методы структурного и параметрического синтеза прецизионных электрогидравлических следящих систем автоматизированных испытательных стендов / Рукопись/ Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.07 - автоматизация процессов управления / Г. И. Канюк // Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт». - Харьков, 2009.
10. Александров С. С. Автоматичне керування рухомими обєктами і технологічними процесами: Підручник у 3-х томах. Том 1. Теорія автоматичного керування / С. С. Александров, Е. П. Козлов, Б. І Кузнецов. / За заг. ред. Александрова С. С. - Харків: НТУ «ХПІ», 2002. - 490 с.
11. Fletcher R. Practical Methods of Optimization / R. Fletcher. - Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 2006. - 436 p.
Список литературы
1. Recommendations for the development of automatic control systems of thermal power plants (VTI, PA "Soyuztehenergo" Atomteploelektroproekt), [Rekomendatsii po razrabotke sistem avtomaticheskogo regulirovaniya teplovyh elektrostantsyy (VTI, PA "Soyuztehenergo" Atomteploelektroproekt)].
2. Kaniuk, G., Artyukh S. (2008), Influence of the quality of the automatic frequency control and power steam turbines to operational reliability and safety of NPP. Program IV-th International scientific conference "Managing objects modes of electrical systems - 2008" (KRES 2008) Institute of Electrodynamics of NAS of Ukraine. Ministry of Education and Science of Ukraine. Donetsk National Technical University [Vliyanie kachestv sistemy avtomaticheskogo regulirovaniya chastoty i moshchnosti parovyh turbin na ekspluatatsionnuyu nadezhnost` energoblokov AES. Programa 4-i mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii “Keruvannya rezhymamy roboty obyektiv energetychnykh system. Institut elektrodinamiki NAN Ukrayini. Ministerstvo osviti I nauki Ukrayini. Donetskiy natsionalniy tehnichniy universitet.]. , 9-11 October 2008 r. - Donetsk. - C.3.
3. Kanyuk, G. Improving the quality of the technical characteristics of the system of automatic control of frequency and power (ACS H and M) steam turbine. Improvement turbines methods of mathematical and physical modeling. Collection of scientific papers of the Institute of Mechanical Engineering Problems. AN Podgorny NAS Ukrainy [ Povyishenie kachestva tehnicheskih harakteristik sistemy avtomaticheskogo regulirovaniya chastotyi i moschnosti (SAR Ch i M) parovyih turbin. Sovershenstvovanie turboustanovok metodami matematicheskogo i fizicheskogo modelirovaniya. Sbornik nauchnyih trudov Instituta problem mashinostroeniya im. A.N. Podgornogo NAN Ukrainyi.] Kharkiv, 2003. - T.1. - S. 55-58.
4. Kaniuk, G., Bliznichenko, E., Andreev, A., Zagrebelnaya, L. Synthesis of high-speed precision control email-hydraulic position control loop control valves steam turbines: book of abstracts HHHVIII Scientific Conference Scientific and pedagogical staff, graduate students and employees of Ukrainian Engineering and Pedagogical
5. Stengel R. F. Stochastic optimal control: theory and application / R. F. Stengel. - New York: Wiley, 1986. - 638 p.
6. Kaniuk, G., Bliznichenko E. Increasing the accuracy of the electrohydraulic servo drive by nonlinear static characteristic correction control valve. Eastern European journal of advanced technologies. [Povyishenie tochnosti elektrogidravlicheskogo sledyaschego privoda putem nelineynoy korrektsii staticheskoy harakteristiki gidroraspredelitelya. Shidno-Evropeyskiy zhurnal peredovih tehnologiy] - Kharkov, 2005. - Vip.2 / 2 (14). - P. 52-55.
7. Kaniuk, G., Artyukh, S., Bliznichenko, E., Popov, M. Optimal energy-efficient automated management of turbo-compressor units. (Monograph).[ Optimalnoe energosberegayuschee avtomatizirovannoe upravlenie turbokompressornyimi agregatami. Monografiya. OOO «Tipografiya Madrid».] Kharkiv: LLC "Typography Madrid." - 2014. - 144 p.
8. Effect of discrete digital controller to control quality turbines. Teploenergetika. [Vliyanie diskretnosti tsifrovogo regulyatora na kachestvo regulirovaniya turbin. Teploenergetika.]1991. - N 9. - P. 24-28.
9. Kanyuk G .I . Models and methods of structural and parametric synthesis of precision electrohydraulic servo systems of automated test benches / manuscript / thesis for the degree of doctor of technical sciences, specialty 05.13.07 - automation of management processes. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". [Modeli i metodyi strukturnogo i parametricheskogo sinteza pretsizionnyih elektrogidravlicheskih sledyaschih sistem avtomatizirovannyih ispyitatelnyih stendov / Rukopis/ Dissertatsiya na soiskanie uchenoy stepeni doktora tehnicheskih nauk po spetsialnosti 05.13.07 - avtomatizatsiya protsessov upravleniya. Natsionalnyiy tehnicheskiy universitet «Harkovskiy politehnicheskiy institut»]. - Kharkov. - 2009.
10. Aleksandrov, S. S. Automaticity keruvannya Rukh овєктамі i tehnologichnimi Process: Pidruchnik in 3 volumes. Volume 1. Teoriya automaticity keruvannya. For zag. Ed. Aleksandrov, S. S. - Kharkiv: NTU "KHPI", [Avtomatichne keruvannya ruhomimi obektami i tehnologichnimi protsesami: Pidruchnik u 3-h tomah. Tom 1. Teoriya avtomatichnogo keruvannya. Za zag. red. Aleksandrova S.S. - HARKIV: NTU «HPI»,] 2002. - 490 p.
11. Fletcher R. Practical Methods of Optimization / R. Fletcher. - Chichester: John Wiley & Sons Ltd, 2006. - 436 p.
Поступила в редакцию 06.11 2014 г.
«ТРИСТАР ЭНЕРГИЯ» Юридический адрес: 61057, г. Харьков, ул. Сумская, 17, оф.11
Почтовый адрес: 61057, г. Харьков, а/я 9491 тел./факс: (057) 700-28-63; 714-94-68 e-mail: tristar_2008@mail.ru ООО «Тристар энергия» является членом Оптового рынка электроэнергии Украины (Лицензия НКРЭ на право осуществления предпринимательской деятельности по поставке электрической энергии по нерегулированному тарифу АГ № 579647).
Приоритетным направлением деятельности фирмы является поставка электрической энергии по нерегулируемому тарифу.
ООО "Тристар энергия" предлагает работать на выгодных условиях, в том числе: ? Экономия средств за счет более низкого тарифа на электроэнергию в расчетном периоде по сравнению с тарифом энергопередающей компании.
? Гибкий график оплаты за покупаемую Потребителем электроэнергию.
? Предприятию, которое находится на адресной поставке, энергопередающая компания не имеет законных оснований насчитать штраф за превышение лимита, по установленной техническими условиями, мощности, согласно Постановлению КМ Украины № 1446 от 28 октября 2004г.
? В течение расчетного месяца потребитель может корректировать заявленный объем электроэнергии, а именно увеличивать объем и тем самым корректировать граничные уровни величин потребляемой мощности.
? Потребитель имеет возможность обратиться к ООО "Тристар энергия" за помощью в решении вопросов в сфере энергосбережения и энергоаудита.
Предлагаем Вам на взаимовыгодных условиях совместное сотрудничество для решения задач, программ и проектов в сфере энергосбережения и энергосберегающих технологий.
