168
IV.
Н
АСТРОЙКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ЭНЕРГОБЛОКА С УЧЕТОМ ЕГО ТЕКУЩЕГО СОСТОЯНИЯ
Известно, фактическое состояние теплоэнергетических
установок меняется в ходе его эксплуатации. Так, может
происходить занос солями проточной части турбины,
загрязнение
теплообменных
поверхностей
котла,
регенеративных подогревателей и другие изменения,
оказывающие влияние на режим работы оборудования и
его эффективность. Таким образом, перед использованием
построенной математической модели ТЭУ необходимо
выполнить идентификацию ее параметров. Другими
словами, нужно настроить коэффициенты эффективности,
находящиеся в элементах данной модели, таким образом,
чтобы расчеты, выполняемые на математической модели,
наиболее точно отражали реальные режимы работы
исследуемой
теплоэнергетической
установки,
что
обеспечивает обоснованность оптимизационных расчетов
на данной модели.
Автором была предложена трехэтапная методика
идентификации параметров математических моделей
сложного теплоэнергетического оборудования, подробно
описанная в работах [5–7]. Данная методика, основанная на
принципах математической статистики и надежных
методах оценивания состояния, позволяет подобрать
значения коэффициентов математической модели и не
замеряемых режимных параметров ТЭУ таким образом,
чтобы вычисляемые параметры модели максимально
приближались к замерам этих параметров, взятым с
исследуемой установки. При этом учитываются
погрешности всех датчиков, используемых для получения
замеров контрольных параметров в нескольких
установившихся режимах работы ТЭУ.
Методика идентификации параметров математических
моделей действующих теплоэнергетических установок
предполагает выявление и исключение «выбросов» или
ошибочных замеров контрольных параметров, значения
которых находятся далеко за пределами заявленной
точности средств измерения. Кроме того, методика
позволяет повысить точность настройки математических
моделей за счет применения метода взвешенных
наименьших модулей, вместо классического метода
наименьших квадратов, дающего худший результат [8].
V.
В
ЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ
Математическая модель энергоблока была настроена в
соответствии с изложенной выше трехэтапной методикой
идентификации. При этом использовались замеры
контрольных параметров в трех характерных режимах
работы ТЭУ, в каждом из которых насчитывалось 60
замеряемых параметров, расположенных в различных
точках расчетной схемы установки.
Математическая
модель
действующего
теплоэнергетического оборудования, настроенная с учетом
его текущего состояния, позволяет решать ряд важных
эксплуатационных задач. Среди них можно выделить
задачи оценивания состояния и оптимизация режимов
работы, а также оптимизационные исследования ТЭУ с
целью модернизации ее технологической схемы и
повышения
энергетической
и
экономической
эффективности работы оборудования.
В табл. 1 представлены результаты выполненной
оптимизации для одного из исследуемых режимов работы
энергоблока. В строках 1 – 10 приводится состав и
значения оптимизируемых режимных параметров; в
строках 11 – 15 приводятся значения режимных
ограничений-неравенств; в строке 16 – значение
минимизируемой целевой функции; в строке 17 – значение
энергетического КПД, характеризующей эффективность
работы энергоблока. В качестве целевой функции в данной
задаче был выбран удельный расход условного топлива на
выработку
электроэнергии,
который
отражает
эффективность
функционирования
исследуемого
энергоблока и учитывает расход мощности на привод
агрегатов собственных нужд (насосы, дутьевые
вентиляторы, дымососы и др.).
Таблица I.
О
ПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ЭНЕРГОБЛОКА
№
пп
Параметр, размерность
Реаль-
ный
режим
Оптима-
льный
режим
1
Расход натурального топлива, кг/с
35,41
34,52
2
Коэффициент избытка воздуха в топке
1,20
1,20
3
Уменьшение энтальпии пара в 1-м
впрыске в пароохладитель, ккал/кг
36,34
79,09
4
Уменьшение энтальпии пара во 2-м
впрыске в пароохладитель, ккал/кг
23,19
0,051
5
Уменьшение энтальпии пара в 3-м
впрыске в пароохладитель, ккал/кг
21,51
0,005
6
Уменьшение энтальпии пара во
впрыске вторичного пара, ккал/кг
152,93
104,95
7
Напор питательного насоса, кг/см
2
167,37
161,97
8
Напор насоса охлаждающей воды,
кг/см
2
2,53
2,53
9
Гидравлическое
сопротивление
регулирующей задвижки вторичного
пара, кг/см
2
0,553
0,204
10
Расход
охлаждающей
воды
в
конденсатор, кг/с
10210,4
9984,6
11
Вырабатываемая
электрическая
мощность, МВт
227,1
227,0
12
Температура первичного пара перед
турбиной,
0
С
566,1
570,0
13
Температура вторичного пара перед
турбиной,
0
С
573,7
570,0
14
Температура уходящих газов за
котлом,
0
С
151,1
151,9
15
Давление пара в конденсаторе, кг/см
2
0,0653
0,0653
16
Удельный расход условного топлива
на выработку электроэнергии, г у.т./
кВт·ч
341,94
331,99
17
Энергетический КПД энергоблока, %
35,93
37,01
Помимо решения задач оптимизации режимов работы
настроенная математическая модель ТЭУ позволяет
проводить
оптимизационные
исследования
такой
установки. Известно, что натурные экспериментальные
испытания, проводимые на действующем оборудовании
ТЭС, стоят существенных материальных средств,
потраченных на проведение эксперимента и требуют
перевода ТЭУ в специальные режимы работы. Напротив,
применение математического моделирования и аппарата
оптимизационных вычислений позволяет с небольшими
материальными
затратами
получить
подробную
информацию, не вмешиваясь в режим работы
энергоустановки.
В
следующем
исследовании
настроенная
математическая модель энергоблока используется для
определения оптимального значения давления пара в
