Методы, алгоритмы и программное обеспечение анализа и параметрического синтеза энергетического блока "котел-турбина"

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 05.13.06
  • Научная степень: Кандидатская
  • Год защиты: 2005
  • Место защиты: Калуга
  • Количество страниц: 176 с
  • бесплатно скачать автореферат
  • Стоимость: 250 руб.
Титульный лист Методы, алгоритмы и программное обеспечение анализа и параметрического синтеза энергетического блока "котел-турбина"
Оглавление Методы, алгоритмы и программное обеспечение анализа и параметрического синтеза энергетического блока "котел-турбина"
Содержание Методы, алгоритмы и программное обеспечение анализа и параметрического синтеза энергетического блока "котел-турбина"
ГЛАВА 1. СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ БЛОКА «КОТЕЛ-ТУРБИНА»
1.1. Особенности системы регулирования блока «котел-турбина»
1.2. Построение математической модели системы регулирования котла БКЗ-75
1.3. Построение математической модели турбины ПТ-12/15-35/10М
1.4. Постановка задачи
1.5. Выводы
ГЛАВА 2. ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ БЛОКА «КОТЕЛ-ТУРБИНА»
2.1. Матричное представление модели объекта управления
2.2. Нелинейные преобразования спектральных характеристик
2.3. Проекционно-матричный метод анализа в классе нелинейных САУ
2.4. Алгоритмы автоматизированного исследования блока «котел-турбина» и их программная реализация
2.4.1. Обоснование выбора программной платформы
2.4.2. Ключевые алгоритмы и программы для функций Уолша, упорядоченных по Ад омару
2.4.3. Алгоритмы исследования
2.4.4. Программная реализация алгоритмов исследования блока «котел-турбина» при детерминированных изменениях нагрузки
2.5. Результаты исследования системы регулирования блока «котел-турбина» при детерминированных изменениях нагрузки
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ БЛОКА «КОТЕЛ-ТУРБИНА»
3.1. Виды и роль случайных возмущений в системах регулирования энергетических установок
3.2. Метод детерминированных эквивалентов статистического анализа нелинейных систем с использованием проекционно-матричного аппарата
3.3. Алгоритм анализа блока «котел-турбина» с учетом случайных возмущений
3.4. Программная реализация алгоритма
3.5. Результаты анализа блока «котел-турбина» при случайных изменениях нагрузки
3.6.Выводы
ГЛАВА 4. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ РЕГУЛЯТОРОВ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ БЛОКА «КОТЕЛ- ТУРБИНА»
4.1. Синтез регуляторов в классе линейных САУ
4.2. Синтез регуляторов в классе нелинейных САУ
4.3. Описание ключевой функции оптимизации lsqnonlin
4.4. Алгоритмы синтеза регуляторов блока «котел-турбина» на конденсационном режиме: анализ результатов и практическая реализация
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ВЫЧИСЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОТЛА БКЗ-75
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО АНАЛИЗА
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СИНТЕЗА
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 169

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ТЭС — тепловая электростанция.
САУ — система автоматического управления. КТЗ — Калужский турбинный завод.
ЧВД — часть высокого давления.
ЧСД — часть среднего давления.
ЧНД — часть низкого давления.
СКО — среднеквадратичное отклонение.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
На современном уровне развития вычислительной техники
исследования систем регулирования энергетических установок ведутся преимущественно методами математического моделирования, так как организация натурных экспериментов в необходимом для подробных исследований объеме представляет на практике значительные трудности. Использование математического описания не только объекта регулирования, но и остальных элементов системы становится весьма эффективным как на стадии разработки новых систем регулирования, так и при изучении
динамики уже созданных систем. Поэтому в современных условиях методы исследования систем регулирования энергетических блоков, основанные на их математических моделях, находят широкое применение. Если в начале развития систем регулирования энергетических блоков ограничивались изучением устойчивости и быстродействия линейных моделей, то затем получил все большее распространение анализ нелинейных моделей, стали применяться стохастические подходы, оптимизационные методы и т.д. Это связано главным образом с ужесточением требований, предъявляемых к
качеству функционирования систем регулирования энергетических установок.
В настоящее время получила большое распространение блочная компоновка электростанций. Поэтому энергетический блок необходимо рассматривать как единый энергетический объект с общей системой регулирования. Главная особенность этого объекта — сочетание агрегатов с резко отличающимися динамическими свойствами. Так, в едином объекте сочетаются котельный агрегат, обладающий большой инерцией, и сравнительно малоинерционная турбина. Математические модели, которые описывают подобные объекты, имеют высокий порядок и множество
нелинейных элементов.
Для нелинейных систем не существует общих методов, позволяющих так же просто решать классические задачи анализа и синтеза, как это имеет место для линейных систем. Поэтому актуальной является задача разработки инженерных методов, позволяющих с единых позиций подходить к решению задач анализа и синтеза систем регулирования энергетических блоков в классе нелинейных систем как при детерминированных, так и при случайных воздействиях, а также создания на основе этих методов эффективного алгоритмического и программного обеспечения.
Объектом исследования в данной работе является система регулирования энергетического блока «котел-турбина». В качестве примера рассматривается энергетический блок, состоящий из котла БКЗ-75 и паровой турбины ПТ-12/15-35/1 ОМ.
Предметом исследования выбраны методы анализа и параметрического синтеза нелинейных систем, основанные на теории матричных операторов.
Цель работы и задачи исследования
Предлагаемая работа посвящена проблеме синтеза систем
регулирования энергетических блоков.
Целью работы является развитие инженерных методов расчета, позволяющих с единых позиций подходить к решению задач анализа и синтеза систем регулирования энергетических блоков, ориентированных на создание высокоэффективных вычислительных алгоритмов и применение ЭВМ.
Для достижения сформулированной цели ставятся следующие задачи исследования:
1. Развить методы анализа систем регулирования энергетических блоков при детерминированных и случайных изменениях нагрузки.
2. Развить метод параметрического синтеза системы регулирования энергетических блоков.
3. На основе указанных методов разработать вычислительные алгоритмы и программное обеспечение.
4. Рассчитать параметры математической модели блока «котел БКЗ-75 - паровая турбина ПТ-12/15-35/10М».
5. Рассчитать параметры системы регулирования блока «котел БКЗ-75 - паровая турбина ПТ-12/15-35/10М» и провести анализ системы регулирования блока при детерминированном и случайном изменении электрической нагрузки.
Научная новизна работы
Научная новизна работы заключается в следующем.
1. Получили дальнейшее инженерное развитие спектральные методы, применительно к анализу и параметрическому синтезу систем регулирования сложных объектов управления, математические модели которых описываются системами нелинейных дифференциальных уравнений высоких порядков. Это стало возможно благодаря новой итерационной процедуре, которая разработана в диссертации.
2. На основе предложенных методов разработаны эффективные вычислительные алгоритмы и программное обеспечение, интегрированное в пакет МАТЬАВ. Алгоритмы и программное обеспечение позволили автоматизировать анализ и параметрический синтез системы регулирования энергетических блоков в классе нелинейных систем. Это дает возможность, произвести расчет параметров регуляторов системы, исследовать ее динамику на различных режимах работы уже на этапе проектирования.
3. Рассчитаны параметры математической модели системы регулирования блока «котел БКЗ-75 - паровая турбина ПТ-12/15-35/10М».
4. Разработанными методами рассчитаны: постоянные времени сервомоторов, отсечных золотников и коэффициентов усиления регуляторов блока «котел БКЗ-75 - паровая турбина ПТ-12/15-35/10М». Исследована динамика блока при детерминированных и случайных изменениях электрической нагрузки.
Практическая ценность и внедрение
Практическая ценность работы состоит в том, что разработанные
методы, алгоритмы и программное обеспечение позволяют автоматизировать анализ и синтез энергетических блоков, а также получить данные о функционировании системы на различных режимах работы и при разных регуляторах на этапе ее проектирования.

Рекомендуемые диссертации данного раздела