Розробка нелінійної моделі системи управління паровою турбіною К-1000-60/1500 атомної електростанції - Курсовая работа

Економічність енергетичних агрегатів в цих умовах набуває першорядного значення, оскільки навіть самі незначні відхилення роботи агрегату від розрахункових умов приводять до значних перевитрат палива і великих матеріальних втрат. Все більшого значення набуває створення світового ринку електроенергії, де імпортери зможуть купувати електроенергію за ціною нижче за власні тарифи, а експортери реалізовувати можливості електрогенеруючих потужностей, що перевищують власні потреби в окремих регіонах і країнах. Технічний прогрес в електроенергетиці розвинених країн характеризується наступними основними напрямами: утворенням високо-економічних енергоблоків з суперкритичними параметрами пару для роботи за певним графіком навантаження з можливо повнішою автоматизацією технологічних процесів; підвищенням економічності і вдосконаленням структури паливно-енергетичного балансу; зниженням питомих капітальних витрат при виробництві електричної і теплової енергії; підвищенням надійності захисту навколишнього середовища від шкідливої дії атомних електростанцій (АЕС). Парові турбіни в енергетиці використовуються, у переважній більшості випадків, як первинні двигуни для приводу синхронних електричних генераторів. Критерієм цієї відповідності є постійність частоти мережі - параметра, значення якого в сталому режимі однаково для будь-якої точки енергосистеми, в якій номінальне значення частоти дорівнює 50 Гц і повинно підтримуватися з високою точністю.Для підвищення рівня дослідження існуючих систем управління парових турбін і подальшого їх розвитку необхідно застосовувати комплексний підхід, що включає створення математичної моделі, проведення експериментальних досліджень, ідентифікацію параметрів моделі і вирішення ряду інших питань. Розгляд всіх цих питань вимагає залучення багатьох розділів математики і технічних наук: теорії електричних ланцюгів, механіки і гідравліки при побудові моделей електрогідравлічних систем, теорії автоматичного управління для визначення теоретичних характеристик і критеріїв якості систем, методів ідентифікації для отримання адекватних математичних моделей, чисельних методів інтеграції систем звичайних диференціальних рівнянь при аналізі перехідних процесів, чисельних методів оптимізації для визначення оптимальних значень критеріїв якості і відповідних ним значень параметрів систем, методів розвязання систем рівнянь алгебри для багатьох допоміжних задач і інших.Можна виділити три основні перші етапи розвитку вітчизняних парових турбін і їх систем регулювання: роки перших пятирічок, роки Великої Вітчизняної війни і перші післявоєнні роки, сучасний період. На першому етапі свого розвитку енергетика відставала від темпу індустріалізації країни і турбіни дуже довго експлуатувалися як базові з максимальним навантаженням. До кінця двадцятих років розрахунки динаміки управління парових турбін ґрунтувалися на кінематичній теорії відцентрових регуляторів, проводилися стосовно кожного типу машин без урахування загальних закономірностей і тому знаходилися на низькому рівні як у нас в країні, так і за кордоном. Стодоли з управління гідравлічних турбін, ученими були вирішені такі основні питання теорії регулювання парових турбін, як вплив на стійкість і на процес управління парових обємів, саморегулювання, тертя в регуляторах і золотниках та багато інших. Велику серію прогресивних потужних тихохідних парових турбін представляє призначена для атомних електростанцій турбіна К-1000-60/1500, в створенні якої брали участь 58 організацій.Турбіна К-1000-60/1500 Харківського ВАТ «Турбоатом» представляє серію найпотужніших вітчизняних парових турбін з номінальними потужністю 1000 МВТ і частотою обертання ротора 25 Гц, які успішно експлуатуються на багатьох атомних електростанціях. Помилку вимірювання частоти і нечутливість регулятора частоти вважають рівними ±0,2 %. Правила технічної експлуатації електричних станцій допускають в Обєднаній енергетичній системі України граничне відхилення частоти в післяаварійних режимах ±0,8 % номінального значення, відхилення в нормальних режимах ±0,4 %. Вона включає систему автоматичного управління частотою і систему автоматичного управління потужністю парової турбіни (див. рис. IMG_fc3d6756-2fff-4950-8b8e-22e917009e82 частоти обертання ротора парової турбіни (ПТ), зміряний датчиком частоти, подається на регулятор частоти (РЧ), на який також поступає сигнал уставки частоти.Системи управління широко застосовуються в різних областях техніки і характеризуються великим числом елементів, що входять в їх структурні схеми, високим порядком диференціальних рівнянь, що описують їх рух, наявністю нелінійних гідравлічних характеристик, неголономних звязків, різних обмежень і великого числа параметрів. Завданням проектування будь-якої системи є розумний компроміс між її якістю і складністю. Все це повною мірою відноситься до системи управління, що включає розвинені електричну, гідравлічну і механічну частини. Електрична частина системи управління зазвичай будується на базі аналогової техніки і для ї

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ОГЛЯД МЕТОДІВ МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ПАРОВИМИ ТУРБІНАМИ

1.1 Розвиток турбобудування

1.2 Місце ВАТ «Турбоатом» в українській енергетиці

1.3 Завдання управління паровою турбіною

1.4 Моделювання систем управління паровими турбінами

1.5 Варіанти модернізації гідравлічних систем регулювання

1.6 Модернізація парових теплофікаційних турбін

1.7 Мета роботи і задачі дослідження

2. МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ СТАБІЛІЗАЦІЇ ЧАСТОТИ ОБЕРТАННЯ РОТОРА ПАРОВОЇ ТУРБІНИ

2.1 Моделювання парової турбіни як обєкту управління