Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС

Содержание
Введение..........
Глава 1. Организация и задачи управления технологическими процессами ТЭС...........
Выводы по первой главе.......
Глава 2. Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС.........
2.1 Статические модели.......
2.2 Динамические модели.......
2.3 Методы статической и динамической оптимизации объектов управления ТЭС........
Выводы по второй главе.......
Заключение.........
Список использованных источников.....

Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС

1) индивидуальный контроль наиболее важных технологических параметров, непрерывно выполняемый графическими регистраторами;
2) контроль по вызову на многошкальные приборы менее ответсвенных параметров, выполняемый периодически;
3) технологический контроль большого количества однотипных вспомогательных параметров с малым диапазоном допустимого отклонения от заданного значения, выполняемый автоматически многоканальными измерительными системами;
4) технологическая (предупредительная) светозвуковая сигнализация, служащая для предупреждения об отклонении рабочих параметров, вспомогательных механизмов, приборов, регуляторов, функциональных групп от установленных пределов и при нарушении технологического процесса. Аварийная сигнализация выдает персоналу информацию о срабатывании защит, аварийных остановах, включениях резерва и аварийном отклонении технологических параметров*.
Работа управляющих функций заключается в деятельности следующих систем:
1) автоматические системы регулирования, предназначенные для поддержки заданной производительности (мощности) установок и стабилизации технологических параметров на заданном уровне. Объектами регулирования на ТЭС являются паровые котлы, парогенераторы, турбины, элементы турбоустановки. Для энергоблоков ТЭС разработаны и применяются всережимные схемы автоматического регулирования мощности, питания, топлива, воздуха, температуры пара и т.д.;
2) устройства логического управления, осуществляющие управление функциональными группами в АСУ ТП энергоблока. Такие устройства выполняют основные операции по дискретному управлению блоком – включение и выключение механизмов, открытие и закрытие задвижек, включение и отключение автоматических регуляторов, и изменение заданных значений регулируемых величин. Для некоторых более ответственных механизмов выполняется индивидуальное управление;
3) устройства системы защиты, предназначенные для предотвращения возникновения аварий и для защиты установок от повреждений при выходе из строя отдельных элементов оборудования, отказах или ложных действиях систем регулирования и при ошибочных действиях операторов;
4) система дистанционного управления, передающая воздействия оператора на исполнительные механизмы, удаленные от центрального пункта управления.
Выводы по первой главе
Прежде чем изучить математические модели и методы, которые могут быть использованы в задачах управления тепловыми электростанциями необходимо определить организацию управления ТЭС и решаемые при этом задачи.
Для начала необходимо установить все связи, действующие между управляемыми объектами и оперативным персоналом, реализуемые посредством автоматизации, затем определить задачи управления.
К задачам управления ТЭС относятся: контроль и поддержание технологических процессов и параметров; обеспечение бесперебойности; получение информации о параметрах работы объекта; повышение эффективности работы оперативного персонала; предотвращение аварий и защита от повреждений; восстановление работы систем после сбоев.
Для решения большинства задач управления используют иерархическое представление при написании математических моделей, т.е. производится многоуровневое моделирование.
Глава 2. Математические модели и методы, используемые в задачах управления ТЭС
Моделирование – это воспроизведение и исследование характеристик некоторого объекта на другом объекте, специально созданном для их изучения. Этот вторичный объект, отображающий свойства, связи, характеристики объекта-оригинала, существенные для решаемой задачи, называется моделью*. Математическое моделирование – символьный способ моделирования, при котором процессы или явления могут быть описаны уравнениями. Математические модели в задачах управления относят к классу информационных, в которых описаны причинно-следственные связи. Т.е., совокупность входных параметров (изменение расходов топлива, воды, воздуха и др.) влияет на выходные параметры (изменение электрической мощности, производительности котлов, выходные параметры состояния – давление, температура и др.). С помощью таких уравнений можно определить вид управляющих воздействий.
Перед составлением математических моделей ТЭС необходимо определить каналы передачи регулирующих, управляющих и возмущающих воздействий для каждого объекта управления. При этом технологический объект управления, рассматриваемый в виде самостоятельного звена сложной системы, определяется как совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим технологическим инструкциям или регламентам технологического процесса производства**. В качестве объекта управления, характеризующего технологический процесс на ТЭС в целом, обычно выбирают обобщенный энергоблок, характеризуемый лишь небольшим числом общих главных признаков***. Весь протекающий в таком энергоблоке процесс может быть представлен в виде двух последовательно протекающих процессов: первый – в паровом котле, второй – в турбогенераторе.
Для математического описания установившихся состояний технологических процессов используют модели статики, а для описания переходных режимов – модели динамики. И статическое, и динамическое моделирование может быть построено аналитически или экспериментально.
Математическое описание системы обычно начинают с технологического процесса, для которого имеется определенный запас исходных данных*. В общем случае составление математической модели базируется на законах сохранения энергии и вещества применительно к тепловым схемам и типовым конструкциям агрегатов или опирается на экспериментальные статистические или динамические характеристики составляющих. Математическая модель может характеризоваться множеством параметров в зависимости от решаемых задач управления.
2.1 Статические модели
Существует несколько вариантов определения математических моделей статики. В первом случае, определяется зависимость между некоторым входным параметром xi и соответствующим ему выходным параметром yi. Уравнение такой модели принимает вид:
yi= f(xi). (2.1)
В случае линейной системы уравнение принимает вид:
yi=ki∙xi. (2.2)
В случае нелинейных систем, какими являются все промышленные объекты, при изменении входных сигналов в большом диапазоне значений составляются дополнительные модели статики. Они определяют связь между значениями ki и нагрузкой объекта, которая изменяется от минимального до номинального значений.