Диссертация (Выбор оптимальных параметров, схемы и режимов работы дубль-блочной ПГУ с целью максимального расширения ее регулировочного диапазона (применительно к ПГУ-450Т))

2СОДЕРЖАНИЕВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................. 41.2.АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР....................................................................................................... 121.1.Парогазовая установка .......................................................................................................... 121.2.Понятие регулировочного диапазона .................................................................................. 141.3.Существующие методы расширения регулировочного диапазона ..................................

241.3.1.Включение системы антиобледенения......................................................................... 241.3.2.ПГУ с подогревом циклового воздуха ......................................................................... 251.3.3.Малопаровой режим ЦВД ............................................................................................. 271.3.4.Режим обводного парораспределения ..........................................................................

291.4.Применение котла-утилизатора с дожиганием .................................................................. 301.5.Постановка задачи ................................................................................................................. 341.6.Адаптация системы регулирования к особенностям объекта ........................................... 351.7.Выводы ................................................................................................................................... 38ВЫБОРОПТИМАЛЬНЫХПАРАМЕТРОВПГУ-450ПРИРЕГУЛИРОВАНИИТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В ДОПОЛНИТЕЛЬНОМ КОТЛЕ .............. 412.1.Способы повышения температуры пара высокого давления ............................................ 422.2.Тепловая схема дополнительного котла .............................................................................

432.3.Выбор схемы .......................................................................................................................... 462.3.1.Схема включения дополнительного пароперегревателя (Вариант схемы 1) .... 472.3.2. Схема включения дополнительного пароперегревателя с воздухоподогревателем(Вариант схемы 2) ......................................................................................................................... 472.3.3.

Схема включения дополнительного пароперегревателясвоздухоподогревателем и детандер-генераторным агрегатом (Вариант схемы 3) ............... 492.3.4.2.4.Сравнение схем .............................................................................................................. 50Математическая модель технологических процессов ДК ................................................. 502.4.1.Граничные условия модели дополнительного котла .................................................. 522.4.2.Статическая модель технологических процессов ДК................................................. 522.4.3.Динамическая модель ДК .............................................................................................. 572.5.Выбор граничных условий работы дополнительного котла .............................................

592.6.Выбор оптимального режима ............................................................................................... 662.7.Выводы ................................................................................................................................... 7133.АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО КОТЛА733.1.Программно-техническая реализация системы управления дополнительного котла ....

743.2.Система взаимодействия....................................................................................................... 823.3.Система регулирования ДК .................................................................................................. 843.3.1.Точки контроля и запорно-регулирующая арматура .................................................. 853.3.2. К определению регулируемых, регулирующих, возмущающих параметров и ихвзаимного влияния ........................................................................................................................ 863.3.3.Структурные схемы регуляторов.................................................................................. 883.3.4.Алгоритм расчета параметров системы .......................................................................

933.3.5.Методика расчета многосвязной системы ................................................................... 933.3.6.Расчет параметров системы .......................................................................................... 963.3.7.Определение устойчивости и критерии оценки систем регулирования ................. 1033.3.8.Прогностический алгоритм системы управления ДК .............................................. 1053.3.9. Выбор оптимального времени прогноза прогностического регулятора вмногосвязной системе для объекта с самовыравниванием ....................................................

1083.4.4.Выводы ................................................................................................................................. 114ОЦЕНКА ЦЕЛЕСООБРАЗНОГО ВРЕМЕНИ РАБОТЫ ПГУ- 450 В РЕЖИМЕ СВКЛЮЧЕННЫМ ДК ......................................................................................................................... 1164.1.Фактор маневренности ........................................................................................................

1174.2.Фактор надежности ............................................................................................................. 1214.3.Фактор экономической эффективности ............................................................................ 1284.4.Целесообразное время работы ПГУ-450 в режиме с включенным ДК ..........................

1304.5.Оценка капитальных затрат для схемы ПГУ с ДК ........................................................... 1354.6.Выводы ................................................................................................................................. 136ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................................................. 137ЛИТЕРАТУРА ....................................................................................................................................

139Приложение П.1 ................................................................................................................................. 1474ВВЕДЕНИЕАктуальность работыНанастоящиймоментимеетсябольшоеколичествопубликаций,посвященных актуальной проблеме определения границ и возможного расширениярегулировочного диапазона дубль-блочной парогазовой установки (ПГУ).Существует несколько способов снижения минимальной мощности дубль-блочнойПГУ при работе с постоянным составом оборудования, без перехода на схемуработы ПГУ с одной газовой турбиной: включение системы антиобледенения,подогрев циклового воздуха, малопаровой режим цилиндра высокого давления(ЦВД) паровой турбины, обводное парораспределение, применение котлаутилизатора с дожиганием, включение дополнительной камеры сгорания низкогодавления.Однако вышеназванные методы не позволяют полностью ликвидироватьразрыв в регулировочном диапазоне ПГУ.

Некоторые из них требуютзначительного изменения тепловой схемы ПГУ, а, следовательно, решение об ихприменении может быть принято только на стадии проектирования. Кроме того, вуказанных методах, недостаточно внимания уделено вопросу автоматизации, какперехода, так и ведения технологического процесса.УчитываясовременныетенденцииактивногопривлеченияПГУкрегулированию частоты и мощности энергосистемы, участию ПГУ в Оперативноми нормированном первичном регулировании частоты (ОПРЧ и НПРЧ), котороедолжно осуществляться с постоянным составом оборудования в рамкахопределенного сертификационными испытаниями регулировочного диапазона, адля дубль-блоков верхнего и нижнего полудиапазонов, остро стоит вопрособеспечения надежной автоматической работы оборудования в максимальношироком диапазоне нагрузок с наименьшими дополнительными затратами.Степень разработанности темы исследования достаточно высока припринятых при выполнении работы условиях. Предложены технологические схемы5и методика выбора оптимальной схемы.

Построена математическая модель дляопределенияоптимальныхпараметровпроцессаиреализациисистемыавтоматического управления. Разработаны методические указания по интеграциисистемы управления ДК в общеблочную АСУ ТП. Предложена методика оценкиэкономической и надежностной эффективности внедрения ДК на дубль-блочнойПГУ.Цель диссертационной работыЦель исследования заключается в разработке математических моделей иалгоритма расчета тепловых процессов ДК, включенного в тепловую схему дубльблочной ПГУ, выборе на их основе оптимальных параметров и режимов работы ДКи ПГУ в целом и разработке оптимальной системы автоматического управлениятехнологическимипроцессамидополнительногокотла,обеспечивающуюнадежную работу оборудования ПГУ в расширенном регулировочном диапазонеПГУ при участии ее в регулировании мощности и частоты в энергосистеме.Для достижения цели решается ряд задач:1.Разработать технологические схемы подогрева пара высокого давленияперед паровой турбиной при работе ПГУ на пониженных нагрузках, методику ихрасчета и произвести выбор оптимальной схемы.2.Составить статическую и динамическую математические моделитехнологических процессов ДК.3.Разработать методикуи алгоритмырасчета и оптимизациипоказателей эффективности работы ПГУ с ДК.4.Провести выбор оптимальных параметров и режима работы ДК сучетом технологических ограничений и системных требований.5.Разработать систему автоматического управления технологическимипроцессами ДК и провести ее оптимизацию.6.Разработатьрекомендациипоинтеграцииуправления ДК в АСУТП ПГУ применительно к ПГУ-450.локальнойсистемы67.Разработать методику и провести оценку целесообразного временивключения ДК в работу на ПГУ-450.Научная новизна Разработаны методические основы выбора технологической схемы дубльблочной ПГУ с ДК, обеспечивающей надежную работу ПГУ с полнымсоставом оборудования на любой ее мощности. Разработана методика и алгоритмы выбора оптимальных параметров ирежимов ДК и ПГУ с ДК. Проведенаоптимизациядвухсвязнойсистемырегулированияспрогностическими регуляторами. Разработана методика и проведена оценка целесообразного времениработы ДК на ПГУ-450 с учетом факторов маневренности, надежности иэкономичности.Теоретическая значимость работы состоит в сформулированных впервыенаучных основах технологии дополнительного подогрева пара высокого давленияна ПГУ-450 под управлением двухсвязной системы автоматического управления спрогностическими регуляторами; в предложенных методиках определенияоптимальногорежимаработыПГУ-450,основанныхнаразработанныхматематических моделях и алгоритмах расчета параметров и критериевэффективности работы установок.Практическая значимость работы определяется разработанной системойавтоматическогоуправлениятехнологическим подогревом пара высокогодавления на ПГУ-450, а также возможностью обеспечения оптимального режимаработы установки в различных условиях с применением разработанных методикопределения эффективности.7Методология и методы исследования, применяемые в диссертационнойработе, включают в себя общенаучные теоретические методы исследования, в томчисле: анализ, синтез, абстрагирование, моделирование, системный анализ.Основные положения и результаты, выносимые на защиту Методика выбора технологическойсхемыподогрева пара высокогодавления и результаты ее реализации применительно к ПГУ-450; Математические модели технологических процессов ДК; Методика и алгоритмы выбора оптимальных параметров и режимов ДКи ПГУ с ДК; Схема АСУ подогрева пара высокого давления на ПГУ-450. Алгоритм расчета настроек прогностических регуляторов двухсвязнойсистемы управления. Методика и результаты оценки целесообразного времени включения ДК вработу на ПГУ-450.Степеньдостоверностирезультатовисследованияобусловленакорректным применением допущений при построении математических моделей,опирающихся на фундаментальные и регламентированные общепринятыминормативнымиприменениемматериаламисовременныхзакономерностипрограммныхвобластикомплексовтермодинамики,дляопределениятермодинамических свойств веществ.Апробация работы и публикацииРезультаты научных исследований по теме диссертационной работыдокладывались и обсуждались на заседании кафедры АСУ ТП ФГБОУ «НИУ«МЭИ» (г.