Диссертация (Совершенствование структуры и оптимизация режимных параметров автоматической системы управления мощностью ПГУ при ее участии в регулировании частоты и мощности в энергосистеме), страница 8

22) ~61. Тренажер базируется на полуэмпирической модели, чью основу составляют аналитические выражения с некими коэффициентами, полученными в результате проведения экспериментов на действующем оборудовании или рассчитываемых исходя из конструктивных и проектных данных моделируемого объекта. Поэтому такой тренажер наиболее точен, но тяжело разрабатываемый. ! ! ! Иснаянякцаая енстема ! ! ОЙОЙОЧЙО ЙИО РЧХЙО!ВЬ ! ! ------%-- оаОЙОЧВЙ ОЙОрВООгО ! МОЙОЙЬ Я1РОЙЙОЙЙЙ ! ЙО!ЙЯЙЙВ ВЬЙЬВИЙ МОЙОЙь ОЙВОЙЙО1ЙООВ~ЙО ! ЙВХОИЙЗМВИЙ Й ОООГЛЙ!ЙОВОЙИВ ООочЙЙОтЙЙЙЙЙЙ ~тЙОЙВОЙ ! 1 ! МИХЕЙ ЧОХВЖ~О!ИЧООВЙХ МО Й.*АЬ ЧОХИОЛООИЧООЙИХ ГЬЧОВ~1ОО ЙХЙ ЬВЮЙТ ! ! МОХОЙ Ь ОЙОЙЙЙЙОЙИЙй малеаь АСу тп Рнс. 22. Структурная схема компьютерного тренажера энергоблока ПГУ-450Т Ядром компьютерного тренажера является модель объекта управления.

От построения математической модели объекта зависит область применения тренажера и круг реп|аемых задач. Модель представляемого объекта в тренажере описывается системой математических уравнений !'дифференциальными, интегральными, алгебраическими), логических выражений и неравенств, образуя связь между входными и выходными параметрами объекта.

Закладываемая в тренажер аналитическая модель основывается на уравнениях закона сохранения вещества, энергии„количества движения с учетом их распределенности по пространственной координате [6, 53, 54~. Модель АСУ ТП, также как и модель объекта управления, разбита на несколько локальных подмоделей, что помогает в удобстве написания и отладки обшей модели ~см. рис. 22). Задача модели АСУТП имитировать работу автоматических устройств 1регуляторов, предохранительных клапанов, импульсно-предохранительных устройств и др.) для поддержания параметров объекта управления на заданном значении в различных эксплуатационных и аварийных режимах, В зависимости от скорости и точности протекания технологических процессов в локальных моделях обмен информацией между ними происходит с разной частотой.

Третьим, основным элементом компьютерного тренажера является исполняющая система. Она включает в себя оболочки инструктора и оператора. Взаимодействуя с моделями объекта управления и АСУТП исполняющая система открывает пользователю функцию администрирования, что позволяет управлять тренажером посредством команд, написанных на специализированном языке. Оболочка оператора подчинена оболочке инструктора.

Инструктор имеет полную информацию о моделируемых технолоГических процессах„орГанах управления, исполнительных механизмах и может влиять на ход работы оператора внося различные возмущения, вплоть до изменения свойств модели объекта управления в реальном времени, Оператор имеет ограниченные права доступа к модели (визуальное восприятие текущих параметров) и может влиять на параметры технологических процессов с помощью регулирующих Органов и запорной арматуры. 2.4.

Адекватность и валндацня тренажера Тренажер ПГУ-450Т, также как и другие тренажеры, разрабатываемые фирмой ЗАО «Тренажеры для электростанций», предназначены для тренировки практических навыков управления, анализу ситуации и выработке правильных действий во всех режимах работы оборудования, включая наиболее сложные нз них: пуски из различных тепловых состояний, изменение нагрузки котла или турбины, останов оборудования, консервация в горячем резерве, расхолаживание, и так др. Таким образом, компания ЗАО «Тренажеры для электростанций» создает тренажеры, моделирующие весь тепловой энергоблок во всех режимах его работы, что должно обеспечиваться адекватностью поведения тренажера ~551. Адекватность модели подтверждена множественными косвенными факторами: - сертификаты и лицензии выданные фирме ЗАО «Тренажеры для электростанций» на разработку и поставку программного обеспечения; -применение компьютерных тренажеров в различных соревнованиях, начиная от станционных и заканчивая международными; -использование тренажеров для обучение и повышения квалификации крупными энергетическими компаниями, такими как ОАО «Мосэнерго», ФГБОУ ВПО «НИУ «МЗИ», ОАО «Красноярскэнерго», ОАО «Астраханьэнерго» и др.; - многочисленными положительными отзыВами участникоВ сореВноВаний профессионального мастерства операторов и инструкторов учебных центров.

Предоставление качественной комплексной оценки поведения тренажера в обязательном порядке производится разработчиками, что достигается за счет тесного сотрудничества с оперативным персоналом станции и эксплуатационниками энергетического оборудования ~561. Использование компьютерного тренажера в решение исследовательских задач как готового продукта, не дает возможности пользователю оценить, какая модель заложена в тренажере, какие используются в ней алгоритмы расчетов, какие связи установлены между компонентами модели и т.п, Поэтому в рамках исследуемой задачи наравне с адекватностью поведения тренажера необходимо провести его валидацию ~адекватность— соответствие модели реальному объекту; валидация — доказательство возможности применения тренажера в решении посгавленной задачи). В более широком смысле, Валидация — это подтверждение соблюдения осооых требований„ предназначенных для конкретного применения пугем проведения экспертизы и предоставления соответствующих доказательств.

Соответственно, в рамках решаемой задачи, можно принять, что если результаты экспериментов в заданном диапазоне исследуемьгх параметров, полученных на тренажере ложатся в разброс натурных испыганий с некоторой заданной вероятностью, то такая модель адекватна реальному объекту, а тренажер проходит валидацию. Доверительная вероятность устанавливает точность поведения модели, ограничивая выбе~ результатов за границы доверительного коридора. Такой метод оценки адекватности достаточно прост и пригоден как для статических харакгеристик, так и для динамических. Для поставленной задачи исследования автоматической системы регулирования мощности ПГУ-450 на различных нагрузках и при разных температурах окружающего воздуха на рис. 2.3 приведена проверка статической характеристики объекта: опытные данные максимальной электрической мощности ПГУ-450 от темпера гуры наружного воздуха, полученные на тренажере сравниваются с аналогичными проектными данными ЖОАО «ВТИ»), На основе данных тренажера построен доверительный коридор при доверительной вероятности Р,„,=0,95, Как видно имеющиеся опытные данные находится внутри доверительного коридора, что подтверждает тезис об адекватности тренакера ~42„53~.

500 -10 -5 0 5 10 15 Рис. 2.3. Оценка адекватности тренажера ИГУ-45ОТ для статического процесса: 1 — аппроксимация проектных данных; 3-- аппроксимация экспериментальных данных полученных на тренажере; 3 - — верхняя н нижняя граница доверительного коридора Динамику поведения тренажера ПГУ-450 в рамках рассматриваемой задачи можно подтвердить, сравнив экспериментальные данные с натурными испытаниями ОАО«ВТИ», проводимыми на ПГУ-450. Испытания показали, что при температуре наружною воздуха 12'С, начальной мощности блока 450 МВт и скорости снижения нагрузки ГТ равной 11МВт/мин, изменение мощности ПТ составляет 1,7-2„6 МВт/мин из-за влияния тепловой инерции парового тракта КУ.

Опытные данные, полученные на тренажере ПГУ-450 при таких же условиях на отрезке времени наивысшего снижения мощности ПТ, представлены на рис. 2.4. На графики изменения мощности ПТ и ГТ наложены тренды линейного приближения по методу наименьших квадратов отклонений для более точной оценки эксперимента. 15О ~Ф,ИВт -: Я 144 ~-- — — — ' — — --:— - — — —: —.' — — — — — — — — — — - — — ' 133 5О О 1О 2О ЗО 4О Рис. 2.4. Оценка адекватности тренажера ПГУ-45ОТ для динамического процесса 1 — изменение мощности ПТ; à — изменение мощности ГТ По результатам проведенного эксперимента, скорости изменения нагрузки составляют: - для газовой турбины: 141,3 — 130,3 МВг 51-г = ----'----------*-- — — 11,0--------; 60 мин -для паровой турбины: 146,1 -144,2 МВг опт = =19 60 мин (22) Следовательно, динамика тренажера отвечает поведению реального объекта.

На фоне успешно проведенных сравнительных исследований статических и динамических характеристик тренажера и натурных испытаний при различных температурах наружного воздуха и нагрузках энергоблока можно судить о валидации 1пригодности) использования тренажера в задачах регулирования мощности энергоблока ПГУ-450.

Благодаря широкому применению тренажера ПГУ Калининградской ТЭЦ-2 возможно глубокое изучение технологических процессов и отладки режимов работы оборудования станции. 2.5. Влияние температуры наружного воздуха на мощность турбоагрегатов парогазовой установки Постоянное изменение параметров окружающей среды влияют на основные характеристики ГГУ; расход топлива, КПД, электрическая мощность и параметры выходящих гиов.

Основные показатели ПГУ-450, полученные в результате модельных экспериментов на тренажере при внешнем возмущение температурой наруяаюго воздуха на энергоблок, работающем в номинальном режиме, сведены в табл. 2.4. Таблица 2.4. Влияние температуры наружного воздуха на показатели ПГУ-450 с поддержанием температуры выходных газов ГТУ Здесь и далее при работе ПГУ по дубль-блочной схеме на различных нагрузках, учитывая одинаковость моделей газовых турбин и их синхронную загрузку, параметры ГТ-1 и ГТ-2 принимаются равными. Здесь и далее минимальному положению В11А 1явпя=по~о) соответствует его позиция, при которой массовой расход воздуха через компрессор равен 60% от номинального при р.в.у.

Продолжение табл. 2.4 В диапазоне регулирования температуры выходных газов газовой турбины посредством ВНА компрессора ГТУ ~рис. 2,5) влияние температуры наружного воздуха на мощность ПГУ сказывается несущественно из-за противоположного изменения мощностей газовых и паровой турбины. Среднее изменение мощности ПГУ в таком диапазоне температур окружающего воздуха составляет порядка 0,1 МВЭС, 50 50 ' 40 -~- - - -- ;'ЗО~ 20 - "-'-'--.--.