Математическое моделирование системы автоматического регулирования паровой турбины

08.12.2021 2021 - №04 Моделирование процессов в объектах ядерной энергетики

М.А. Трофимов Е.Г. Мурачев А.А. Рогоза Н.Д. Егупов

https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.09

Рассматривается построение математической модели электрогидравлической системы автоматического регулирования изделия Т-63-13,0/0,25 производства ОАО «Калужский турбинный завод». Изделие относится к теплофикационным паровым турбоагрегатам нового поколения единичной мощностью до 55 МВт для непосредственного привода электрических генераторов и комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Может использоваться в схемах с утилизацией тепла или отходов основного технологического производства. Математическое моделирование систем регулирования позволяет значительно улучшить качество регулирования, т.е. точность и надежность таких систем, ускорить разработку и расчёт как самой системы регулирования, так и параметров её отдельных элементов. Математическая модель САР ПТ Т-63-13,0/0,25 позволяет оценить влияние конструктивных параметров при любом сбросе нагрузки (от 0 до 100%), а также качество регулирования контролируемых параметров при работе как в изолированную электрическую сеть (выходная мощность генератора, частота), так и в общую (выходная мощность генератора). В алгоритмах разработано математическое представление блоков регулирования, модели турбины, электронной управляющей части каждого из блоков регулирования. Предложено для управления синхронными двигателями применить широтно-импульсную модуляцию, позволяющую управлять частотой вращения вала синхронной машины путём изменения частоты питающего напряжения. Для этих целей в модели системы управления используется преобразователь частоты, который предлагается применить в реальной системе управления. Разработанная система регулирования с одним регулируемым отбором пара в турбине Т-63-13,0/0,25 выполнена связанной и автономной, т.е. каждый из двух измерителей регулируемых параметров турбины воздействует на обе системы парораспределения так, чтобы отклонение одного из регулируемых параметров не приводило к возмущениям в другом.

Ссылки

1. Паротурбинная установка Т-63-13,0/0,25. Перечень контролируемых параметров. 102-М-01192. – Калуга: ОАО «Калужский турбинный завод», 2008. – 33 с.
2. Технические требования на оснащение паровой турбины Т-63-13,0/0,25 производства ОАО «КТЗ» электронной управляющей частью электрогидравлической системы автоматического регулирования. 101-М-01765ТТ. – Калуга: ОАО «Калужский турбинный завод», 2008. – 56 c.
3. Вайнштейн Р.А., Коломиец Н.В., Шестакова В.В. Математические модели элементов электроэнергетических систем в расчётах установившихся режимов и переходных процессов. – Томск: Томский политехнический университет, 2010. – 115 с.
4. Виноградов А.Б. Векторное управление электроприводами переменного тока. – Иваново: Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина, 2008. – 298 с.
5. Егупов Н.Д., Пупков К.А., Рогоза А.А., Трофимов М.А. Алгоритмическая теория систем управления, основанная на спектральных методах. В двух томах. Том 2. Матрично-вычислительные технологии на базе интегральных уравнений. / Под ред. В.А. Матвеева. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 464 с.
6. Трофимов А.И., Трофимов М.А., Рогоза А.А., Егупов Н.Д. Результаты испытаний паротурбинной установки плавучей атомной станции. // Тяжелое машиностроение. – 2013. – № 10. – С. 20-23.
7. Rutily B. Multiple Scattering Theory and Integral Equations. Integral Methods in Science and Engineering. / Eds. C. Constanda, M. Ahues, and A. Largillier. – Boston: Birkhauser, 2004. – PP. 211-232. DOI: https://doi.org/10.1007/978-0-8176-8184-5_34 .
8. Amosov A., Panasenko G. Asymptotic Analysis and Asymptotic Domain Decomposition for an Integral Equation of the Radiative Transfer Type. // J. Math. Pures Appl. – 2005. – Vol. 84. – PP. 1813-1831. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpur.2005.01.005 .
9. Nunes A.L., Vasconcelos P.B., Ahues M. Error Bounds for Low-Rank Approximations of the First Exponential Integral Kernel. // Numerical Functional Analysis and Optimization. – 2013. – Vol. 34. – No. 1. – PP. 74-93. DOI: https://doi.org/10.1080/01630563.2012.707866 .
10. Трофимов М.А., Рогоза А.А. Алгоритм синтеза робастных регуляторов для нелинейных систем с параметрической неопределенностью основанный на проекционноматричных методах. // Научно-технический вестник Поволжья. – 2013. – № 4. – С. 244-246.
11. Пупков К.А., Егупов Н.Д., Макаренков А.М., Трофимов А.И. Теория и компьютерные методы исследования стохастических систем. – М.: Физматлит, 2003. – 400 с.
12. Amosov A., Panasenko G., Rutily B. An Approximate Solution to the Integral Radiative Transfer Equation in an Optically Thick Slab. // C. R. Acad. Sci. Paris. Ser. Mecanique. – 2003. – Vol. 331. – PP. 823-828. DOI: https://doi.org/10.1016/j.crme.2003.09.007 .
13. Rutily B., Chevallier L. The Nite Laplace Transform for Solving a Weakly Singular Integral Equation Occurring in Transfer Theory. // Journal of Integral Equations and Applications. – 2004. – Vol. 16. – No. 4. – PP. 389-409. DOI: https://doi.org/10.1216/jiea/1181075298 .
14. Татаринова Н.В., Эфрос Е.И., Сущих В.М. Результаты расчета на математических моделях переменных режимов работы теплофикационных паротурбинных установок в реальных условиях эксплуатации. // Перспективы науки. – 2014. – № 3 (54). – С. 95-100.
15. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам: Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы. / Под общ. ред. П.Л. Кириллова. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 296 с.
16. D’Almeida F.D., Ahues M., Fernandes R. Errors and Grids for Projected Weakly Singular Integral Equations. // Int. J. Pure Appl. Math. – 2013. – Vol. 89. – No. 2. – PP. 203-213. DOI: https://doi.org/10.12732/ijpam.v89i2.6 .
17. Марчук Г.И., Агошков В.И. Введение в проекционно-сеточные методы. – М.: Наука. Физматлит, 1981. – 416 c.
18. Канторович Л.В. Функциональный анализ и прикладная математика. // УМН. – 1948. – Т. 3. – Вып. 6 (28). – С. 89-185.
19. Казанцев А.А. Модель ступени турбины. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2009. – № 3. – С. 208-216. Электронный ресурс: https://static.nuclear-power-engineering.ru/journals/2009/03.pdf (дата доступа 29.06.2021).
20. Корнюшин Ю.П., Мельников Д.В., Егупов Н.Д., Корнюшин П.Ю. Синтез дополнительного регулятора для стабилизации угловой скорости ротора паровой турбины. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия: «Естественные науки». – 2015. – № 5 (62). Электронный ресурс: http://vestniken.ru/articles/657/657.pdf (дата доступа 29.06.2021). DOI: https://doi.org/10.18698/1812-3368-2015-5-100-112 .

энергетическая турбина математическая модель нелинейная система автоматического регулирования устойчивость процесса регулирования алгоритм управления

Ссылка для цитирования статьи: Трофимов М.А., Мурачёв Е.Г., Рогоза А.А., Егупов Н.Д. Математическое моделирование системы автоматического регулирования паровой турбины. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2021. – № 4. – С. 99-109. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2021.4.09 .