автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Исследование характеристик технологического контроля турбин

На правах рукописи

КОСОБУКОВ Константин Иванович

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТУРБИН (НА ПРИМЕРЕ АБАКАНСКОЙ ТЭЦ)

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Красноярск 2004

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской Федерации

Научный руководитель:

доктор технических наук Петров Михаил Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Трифанов Иван Васильевич кандидат технических наук, доцент Пономарев Дмитрий Юрьевич

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт автоматики и электроники при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники.

Защита состоится « 24 » декабря 2004 года в 14 часов на заседании диссертационного Совета К 212.046.01 при Научно-исследовательском институте систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской Федерации по адресу: 660028, Красноярск, ул. Баумана, 20 В

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-исследовательского института систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской Федерации

Автореферат разослан «22» ноября 2004

Учёный секретарь диссертационного совета

д.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

На протяжении ряда лет Красноярский научно-исследовательский институт систем управления, волновых процессов и технологий Минобразования России (НИИ СУВПТ) проводит работы по анализу и модернизации систем технологического контроля на ТЭЦ. С 2003 года работы ведутся по реконструкции Абаканской ТЭЦ в Хакасии.

Топливно - энергетический комплекс страны был и остается важнейшим в структуре экономики России. Он является одним из ключевых факторов обеспечения жизнедеятельности производительных сил и населения. Постепенный переход к рыночным формам взаимоотношений в отрасли и обо* стрение противоречий между потребителями и производителями энергоресурсов выдвигают задачи энергообеспечения регионов в число первоочередных. Создание энергетического паспорта региона ставит своей целью формирование представительного документа, отражающего сведения о количестве и качестве использования топливно - энергетических ресурсов, об объективных потребностях в них.

Сибирь была и остается главной топливно-энергетической базой России. Здесь производится и добывается 77% всех энергоресурсов страны: 27% электроэнергии, 91% газа, 69% нефти, 61% угля.

Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» предусматривает «перевод страны на энергосберегающий путь развития и достижение экономии топливно-энергетических ресурсов за счет использования современных технологий и снижение энергоемкости валового внутреннего продукта в 2005 году на 13,4% и в 2010 году на 26 % по отношению к 2000 году».

РОС ншипидлкьл^ I

Технологический контроль осуществляется с помощью информационно-измерительной системы.

Однако, информационно-измерительная система контроля за технологическими процессами построена на устаревшем оборудовании и требует модернизации. Кроме того, на ТЭЦ назрела острая необходимость внедрения автоматизированной системы управления максимально согласованной с уже существующей информационно-измерительной системой контроля.

Цель работы

Основной целью работы является исследование функционирования информационно-измерительной системы технологического контроля турбин Абаканской ТЭЦ для снижения экономических затрат при выработке электрической энергии на ТЭЦ.

Для достижения цели в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

1. Дан анализ построения информационно-измерительной системы контроля функционирования турбин, выявлены основные проблемы.

2. Разработаны программы обработки статистических данных.

3. Проведён анализ статистических данных системы контроля турбин

4. Получены графики изменения контролируемых параметров по результатам обработки статистических данных и дан их анализ.

5. Предложены модели теории массового обслуживания для анализа вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе контроля турбин Абаканской ТЭЦ.

6. Получены аналитические выражения, для определения вероятности переполнения накопительных устройств измерительной системы и среднего времени задержки, при пуассоновском распределении входного потока и экспоненциальном распределении времени обслуживания при ограниченном

числе мест накопительных устройств (модель массового обслуживания M/D/1/N).

7. Даны практические рекомендации по дальнейшему развитию информационно-измерительной системы контроля турбин Абаканской ТЭЦ.

Методы исследования

В процессе решения задач для достижения поставленной цели в качестве аппарата исследований использованы:

— математический аппарат линейной алгебры;

— метод статистического анализа;

— теории массового обслуживания;

— теории вероятностей.

Правильность теоретических положений подтверждена экспериментальными исследованиями.

Научная новизна

В диссертационной работе получены следующие результаты:

— разработаны программы отображения и обработки статистических данных информационно-измерительной системы контроля турбин Абаканской ТЭЦ;

— разработаны модели анализа вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе контроля котлоагрегатов на основе моделей теории массового обслуживания;

— получены замкнутые аналитические выражения для определения среднего времени задержки и вероятности потерь данных, полученных в ходе измерений;

— получены основные качественные характеристики проводимых измерений.

Практическая ценность

В диссертационной работе на основе анализа функционирования информационно-измерительной системы контроля технологических процессов турбин Абаканской ТЭЦ даны практические рекомендации по реконструкции системы с учётом современного развития техники и систем автоматизированного управления технологическими процессами.

Основные результаты, выносимые на защиту

1. Результаты обработки статистических данных по контролю функционирования турбин Абаканской ТЭЦ.

2. Анализ построения информационно-измерительной системы контроля технологических процессов турбин Абаканской ТЭЦ.

3. Основные направления по дальнейшему развитию информационно-измерительной системы контроля турбин Абаканской ТЭЦ.

4. Математические модели определения вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе контроля турбин на основе теории массового обслуживания.

Реализация результатов

Исследования, проведенные в работе, являются составной частью НИР проводимых в НИИ СУВПТ.

Использование результатов исследования подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы

Результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на VII Всероссийском семинаре по Моделированию неравновесных систем , 8-10 октября 2004 г. Красноярск.

Публикации

По теме диссертации автором опубликовано девять работ.

Структура и объём работы

Диссертация изложена на 95 страницах машинописного текста и 45 рисунков Состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений и списка литературных источников, содержащих 34 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована эффективность темы диссертации и сформулирована цель работы. Проведен обзор результатов по теме диссертации, показана научная новизна и практическая значимость основных результатов работы, дана характеристика отдельных разделов работы.

В первым разделе рассмотрены задачи по развитию энергетики России и Республики Хакасия. Электроэнергетический потенциал России был в основном создан в период с 50-х до конца 80-х годов XX века, когда развитие электроэнергетики шло опережающими остальную промышленность темпами. При росте национального дохода за этот период в 6,2 раза производство электроэнергии выросло более, чем в 10 раз.

Установленная мощность электростанций России на 01.01.2000 г. составляла 214,3 млн. кВт, при этом по Единой энергосистеме (ЕЭС) России она достигла 193,0 млн. кВт. Выработка электроэнергии в 2000 г. всеми электростанциями Российской Федерации оценивается в 877 млрд. кВ*ч. В установленной мощности электростанций России 68% составляют тепловые электростанции, из них более половины - ТЭЦ, 21% - ГЭС, 11% - АЭС. При этом ТЭЦ вырабатывают более 30% тепловой энергии, потребляемой в стране. Размещение электростанций по территории страны отражает размещение производительных сил и населения: более 50% - в европейской части, около 22% - на Урале, около 22% - в Сибири, около 6% - на Дальнем Востоке. В Си-

бири половину генерирующих мощностей составляют ГЭС, АЭС сосредоточены в Центре, на Северо-западе и Средней Волге, доля ТЭЦ высока в северных и восточных районах.

Абаканская ТЭЦ введена в эксплуатацию в 1982 году, имея в своем составе один котлоагрегат производительностью 420 т/час и турбогенератор мощностью 65 МВт. На сегодняшний день ТЭЦ имеет установленную электрическую мощность 270 МВт. Выработку тепловой и электрической энергии обеспечивают три паровых котла и три турбоагрегата. В октябре 2003 года закончен монтаж четвёртого котла. Турбогенераторы работают в теплофикационном режиме, при условии выполнения сальдо-перетока электрической энергии и мощности с ФОРЭМ, утверждённых Федеральной энергетической комиссией РФ.

Три водогрейных и два паровых котла на жидком топливе установлены на пиковой котельной ТЭЦ. На балансе предприятия находятся электрокотельная в составе трёх водогрейных котлов теплопроизводительностью 3,44 Гкал/час и подстанция 220 кВ. Протяжённость трубопроводов магистральных тепловых сетей, принадлежащих ТЭЦ составляет 57,6 км в двухпроводном исполнении, присоединенная нагрузка потребителей составляет 572 Гкал/час. Топливом для котлов Абаканской ТЭЦ служит Ирша-Бородинский бурый уголь Ирша-Бородинского месторождения. Нижняя теплотворная способность топлива составляет 3670 ккал/кг. Топливо поступает на станцию по железной дороге. ТЭЦ имеет два собственных тепловоза для осуществления маневровой работы. Развёрнутая длина подъездных путей составляет 9506 м. Разгрузка осуществляется вагоноопрокидывателями ВРС -125 с подачей угля непосредственно в бункера котлов, либо по ленточным конвейерам в расходный штабель угольного склада. Подача угля в бункера котлов с расходного штабеля производится бульдозерами. Заполнение основных штабелей склада угля производится при создании запаса в летний период. Вместимость угольного склада составляет 154 тыс.т. Общая длина транспортёров топливо-подачи - 1100 м. Производительность конвейеров - 600т/час и 1100 т/час.

Технологический контроль осуществляется с помощью информационно-измерительной системы.

Дан обзор основных систем автоматизированного управления на современных ТЭЦ.

Во втором разделе дана краткая характеристика энергетических котлов и турбин. Приведены основные технико - экономические показатели работы Абаканской ТЭЦ за 2003 год. Представлена характеристика системы теплоснабжения г. Абакана и стратегия её развития с учётом пуска котлоагре-гата № 4. На рис.1 представлена технологическая схема Абаканской ТЭЦ.

Принципиальнаятехнологическая схемаАбаканской ТЭЦ

Рисунок 1 - Технологическая схема Абаканской ТЭЦ В разделе дано полное описание оборудования и схемы построения автоматизированной информационно-измерительной системы контроля турбин. Автоматизированная система технологического контроля параметров турбо-генеротора № 1 (рис. 2) в составе: рабочее место машиниста турбины №1 на базе Р166; рабочее место машиниста турбины №2 на базе Р166; два сервера сбора данных на базе Intel 486; модули сбора данных типа ЦТ 2170 на базе

процессора Intel 8085 для обработки 10 аналоговых сигналов; общее число сигналов 245; программное обеспечение контроллеров сбора данных - на базе языка СИ разработки специалистов Минусинской ТЭЦ, верхнего уровня - на базе системы Трэйс Моуд 4.23 разработки специалистов Абаканской ТЭЦ (программы запатентованы); 17 выходных каналов сигнализации; управление задвижкой ДСП-500 - 1 канал.

Турбина 1

х коммутатору 1 гр щита технологического корпуса

Рисунок 2 - Локальная сеть контроля параметров первой турбины.

Основной вывод по разделу - информационно-измерительная система контроля котлоагрегатов построена на устаревшем оборудовании и необходима реконструкция. Показано, что анализ статистических данных позволит принять грамотные решения по дальнейшему развитию ТЭЦ. В третьем разделе технологическая система контроля анализирует более 1070 параметров на ТЭЦ. Список каналов, подлежащих контролю, составляет 133 позиции Их легко разбить на семь основных позиций, контроль за характеристиками котла №1 — тридцать параметров; контроль за параметрами котла №2 — тридцать два параметра; контроль за параметрами котла №3 — тридцать параметров; контроль за параметрами турбины №1 —двенадцать параметров; контроль за параметрами турбины №2 — тринадцать параметров; контроль за параметрами турбины №3 — одиннадцать параметров и пять параметров контролирующих коммутационный узел. В данном разделе проведена обработка статистических данных по контролю за параметрами работы котлоагрегатов Получены зависимости, построены графики и дан их анализ Результаты для одного из параметров приведены на рисунках 3-5.

Анализ данных давления пара турбины № 1

6809, пара за АСК, Турбина 1,16 02 2002

время

Рисунок 3 - Зависимость давления пара в турбине № 1 за сутки

6809, пара за АСК, Турбина 1, с 17.02 2002 по 23.02.2002

Рисунок 4 - Зависимость давления пара в турбине № 1 за неделю

6809, пара за АСК, Турбина 1, с 17 02 2002 по 1603 2002

Рисунок 5 - Зависимость давления пара в турбине № 1 за месяц

Проанализировав изменения давления пара в турбине № 1, можно сделать следующие выводы

1. Установленный норматив данного параметра: максимальное значение -

128 кг/см2, минимальное - 122 кгс/см2.

2. Параметры давления пара в течение суток, исходя из рис.3, имели значения значительно ниже установленного норматива.

3. Параметры давления пара в течение недели, исходя из рис.4, были стабильны и имели значение 125 кгс/см2, за исключением периода с 17.02.02г. по 20.02.02 г. когда не работала турбина.

4. Параметры давления пара в течение месяца, исходя из рис.5, были стабильны и имели значение -125 кгс/см2.

В данном разделе получены и проанализированы данные трёх турбин для всех наиболее важных параметров (более 150 графиков).

В разделе четыре предложено использование моделей теории массового обслуживания для определения вероятностно-временных характеристик информационно-измерительной системы контроля параметров турбин Абаканской ТЭЦ. Дан краткий анализ однолинейных систем массового обслуживания с ограниченной очередью и результатов полученных для данных систем. Показано, что наиболее приемлемой системой для описания информационной структуры Абаканской ТЭЦ является система типа М/0/1/М (с пу-ассоновским входным потоком, регулярным распределением времени обслуживания и ограниченной очередью.

Получены выражения для определения вероятности отсутствия информации (1), среднего времени задержки информации на обработку (2) и вероятность нахождения в системе п заявок на обслуживании (3).

Стационарная вероятность нахождения в системе п заявок находится из выражения Рп =Р0ап,, следовательно,

(3)

Данные замкнутые выражения позволяют легко оценить основные вероятностно-временные характеристики в системах автоматизированного технологического контроля параметров турбин.

А

Рпер

1<Г

Ю-4

10

10

N=2 /^У /

¿у V

N=5 / // / f

/ / / / / / / ,/ // / / / / ''/ N=9

~0.2 0.4 0.6 0.8

Рисунок 6 - Зависимость вероятности переполнения памяти от загрузки системы массового обслуживания типа М/Ц/1/К

результаты моделирования.

........................результаты расчётов по приближённой формуле

------------------результаты расчета по формуле 3

Заключение

В диссертационной работе дан анализ функционирования информационно-измерительной системы контроля параметров турбин Абаканской ТЭЦ.

Разработаны и получены патенты на ряд программ по обработке данных контроля.

Обработаны и проанализированы статистические данные по контролю параметров функционирования турбин 1,2 и 3.

Получены графики и проведён их анализ. На основании результатов анализа предложены мероприятия по поэтапной модернизации информационно-измерительной системы контроля.

Предложено использование результатов теории массового обслуживания для анализа вероятностно-временных характеристик информационно-измерительной системы и проведены конкретные примеры и расчёты.

Результаты диссертационной работы внедрены на Абаканской ТЭЦ и учтены при проведении реконструкции.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Кособуков К.И. Анализ статистических данных измерений характеристик работы турбины № 1 Абаканской ТЭЦ // Вестник НИИ СУВПТ, посвященный 5-летию создания Научно-исследовательского института систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской федерации и 45-летию создания Красноярского государственного технического университета Том 2.Сб. статей / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: НИИ СУВПТ.-2002 г., Вып. 10, стр. 12-14.

2. Кособуков К.И. Анализ статистических данных измерений температуры масла работы турбины № 1 Абаканской ТЭЦ // Вестник НИИ СУВПТ, по-

священный 5-летию создания Научно-исследовательского института систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской федерации и 45-летию создания Красноярского государственного технического университета Том 2.Сб. статей / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: НИИ СУВПТ.-2002 г., Вып. 10, стр.15-17.

3. Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания D/M/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем управления технологическими процессами на примере Абаканской ТЭЦ / К.Н. Василенко, К.И. Кособуков, М.Н.Петров // Вестник университетского комплекса: Сб. науч. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ. -2004. Вып. 1(15).- стр. 232-234.

4. Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания M/D/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем технологического контроля на примере абаканской ТЭЦ. / К.Н. Василенко, К.И. Кособуков, М.Н.Петров // Вестник университетского комплекса: Сб. науч. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ. - 2004. Вып.1(15).- стр. 228-231.

5. ВасиленкоК.Н, Петров М.Н., Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания D/M/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем контроля технологических процессов Абаканской ТЭЦ. // Моделирование неравновесных систем // Материалы VII Всероссийского семинара, 8-10 октября 2004 г./ Под ред. В.И. Быкова. Отв. за выпуск М.Ю. Сенашова. ИВМ СО РАН. Красноярск, 2004, стр. 16.

6. Василенко К.Н., Петров М.Н., Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания M/D/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем технологическо-

го контроля Абаканской ТЭЦ. // Моделирование неравновесных систем // Материалы VII Всероссийского семинара, 8-10 октября 2004 г./ Под ред. В.И. Быкова. Отв. за выпуск М.Ю. Сенашова. ИВМ СО РАН. Красноярск, 2004, стр. 17.

7. Василенко К.Н, Петров М.Н., Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания М/ БМ/1/К ДЛЯ анализа качественных характеристик автоматизированных систем контроля за технологическими процессами на примере Абаканской ТЭЦ.// Сб. научн. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ.-2004.- Вып. 2.(16).- 27-29.

8. Василенко К.И., Петров М.Н., Кособуков К.И. Автоматизированная система технологического контроля Абаканской ТЭЦ. // Сб. научн. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, ПИИ СУВПТ.- 2004.- Вып. 2.(16).- 30-33.

9. Василенко К.Н., Петров М.Н., Кособуков К.И. Анализ статистических данных автоматизированной системы контроля технологических процессов Абаканской ТЭЦ // Сб. научн. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ.- 2004.-Вып. 2.(16).-130-137.

Отпечатано в ИПЦ КГТУ. Тираж 80 экз. Заказ 503/2. 660074, Красноярск, ул. Киренского, 28

Оглавление

Введение

Глава 1 ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ КОНТРОЛЯ НА ТЭЦ

1.1 Введение

1.2 Основные подходы к построению систем автоматизированного контроля на ТЭЦ

1.2.1 Введение

1.2.2 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса «Торнадо»

1.2.3 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса «Саргон»

1.2.4 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса «Микроконт»

1.2.5 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса «Круг 200/Т»

1.2.6 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса «ТЭЦ»

Выводы

Глава 2 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОН

ТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ АБАКАНСКОЙ ТЭЦ

2.1 Введение

2.2 Общие сведения, характеристика основного оборудования Абаканской ТЭЦ ОАО «Хакасэнерго»

2.2.1 Общие сведения

2.2.2 Краткая характеристика энергетических котлов и турбин

2.2.3 Технико -экономические показатели работы Абаканской ТЭЦ за 2003 год

2.2.4 Характеристика системы теплоснабжения г. Абакана и стратегия её развития с учётом пуска котлоагрегата № 4 2.3. Автоматизированная система технологического контроля параметров котлоагрегатов и турбин Абаканской ТЭЦ

Выводы

Глава 3 СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПРЕДЕЛЁННОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТУРБИН АБАКАНСКОЙ ТЭЦ

3.1 Анализ статистических данных локальной распределённой

3.2 Анализ статистических данных измерений характеристик турбины №

3.2.1 Анализ данных давления пара турбины №

3.2.2. Анализ данных температуры пара коллектора уплотнения турбины №

3.2.3 Анализ данных температуры циркулирующей воды на входе справа турбины №

3.2.4 Анализ данных температуры циркулирующей воды на входе слева турбины №

3.2.5 Анализ данных температуры масла в маслоохладителе турбины №

3.2.6 Анализ данных температуры холодного газа статора, Т1, турбины №

3.2.7 Анализ данных температуры холодного газа корпуса статора, Т2 турбины №

3.2.8 Анализ данных температуры холодного газа корпуса, Т1, турбины №

3.2.9 Анализ данных температуры холодного газа корпуса, Т2 турбины №

3.2.10. Анализ данных давления водорода в генераторе турбины №

3.2.11. Анализ данных чистоты водорода турбины №1 69 3.2.12 Анализ данных температуры острого пара турбины № 1 71 Выводы

Глава 4 ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕДЕЙ ТЕОРИИ МАССОВОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ДЛЯ АНАЗИЗА ВЕРОЯТНОСТНО-ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ 75 ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТУРБИН АБАКАНСКОЙ ТЭЦ

4.1 Введение

4.2 Метод определения среднего времени задержки в однолинейной системе массового обслуживания с ограниченной очередью 4.2.1 Предварительные сведения из теории массового обслуживания 75 4.2 Метод определения среднего времени пребывания требования в системе массового обслуживания при ограниченной очереди 4.3. Определение среднего времени пребывания требования в системе

4.3.1 Система М/М/1/N

4.4 Применение модели системы массового обслуживания M/D/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем технологического контроля на примере Абаканской ТЭЦ

Выводы

Актуальность темы

На протяжении ряда лет Красноярский научно-исследовательский институт систем управления, волновых процессов и технологий Минобразования России (НИИ СУВПТ) проводит работы по анализу и модернизации систем технологического контроля на ТЭЦ (приложение 1). С 2003 года работы ведутся по реконструкции Абаканской ТЭЦ в Хакасии.

Топливно - энергетический комплекс страны был и остается важнейшим в структуре экономики России. Он является одним из ключевых факторов обеспечения жизнедеятельности производительных сил и населения. Постепенный переход к рыночным формам взаимоотношений в отрасли и обострение противоречий между потребителями и производителями энергоресурсов выдвигают задачи энергообеспечения регионов в число первоочередных. Создание энергетического паспорта региона ставит своей целью формирование представительного документа, отражающего сведения о количестве и качестве использования топливно - энергетических ресурсов, об объективных потребностях в них.

Сибирь была и остается главной топливно-энергетической базой России. Здесь производится и добывается 77% всех энергоресурсов страны: 27% электроэнергии, 91% газа, 69% нефти, 61% угля.

Федеральная целевая программа «Энергоэффективная экономика» предусматривает «перевод страны на энергосберегающий путь развития и достижение экономии топливно-энергетических ресурсов за счет использования современных технологий и снижение энергоемкости валового внутреннего продукта в 2005 году на 13,4% и в 2010 году на 26 % по отношению к 2000 году».

Технологический контроль осуществляется с помощью информационно-измерительной системы.

Однако информационно-измерительная система контроля за технологическими процессами построена на устаревшем оборудовании и требует модернизации. Кроме того, на ТЭЦ назрела острая необходимость внедрения автоматизированной системы управления максимально согласованной с уже существующей информационно-измерительной системой контроля.

Цель работы. Основной целью работы является исследование функционирования информационно-измерительной системы технологического контроля турбин Абаканской ТЭЦ для снижения экономических затрат при выработке электрической энергии на ТЭЦ.

Для достижения цели в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

1. дан анализ построения информационно-измерительной системы контроля функционирования турбин, выявлены основные проблемы;

2. разработаны программы обработки статистических данных;

3. проведён анализ статистических данных системы контроля турбин;

4. получены графики изменения контролируемых параметров по результатам обработки статистических данных и дан их анализ;

5. предложены модели теории массового обслуживания для анэпиза вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе контроля турбин Абаканской ТЭЦ;

6. получены аналитические выражения, для определения вероятности переполнения накопительных устройств измерительной системы и среднего времени задержки, при пуассоновском распределении входного потока и экспоненциальном распределении времени обслуживания при ограниченной числе мест накопительных устройств (модель массового обслуживания M/D/1/N);

7. даны практические рекомендации по дальнейшему развитию информационно-измерительной системы контроля турбин Абаканской ТЭЦ.

Методы исследования. В процессе решения задач для достижения поставленной цели в качестве аппарата исследований использованы: математический аппарат линейной алгебры; метод статистического анализа; теории массового обслуживания; теории вероятностей.

Правильность теоретических положений подтверждена экспериментальными исследованиями.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты: разработаны программы отображения и обработки статистических данных информационно-измерительной системы контроля турбин Абаканской ТЭЦ; разработаны модели анализа вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе контроля котлоагрегатов на основе моделей теории массового обслуживания; получены замкнутые аналитические выражения для определения среднего времени задержки и вероятности потерь данных полученных в ходе измерений; получены основные качественные характеристики проводимых измерений.

Практическая ценность. В диссертационной работе на основе анализа функционирования информационно-измерительной системы контроля технологических процессов турбин Абаканской ТЭЦ даны практические рекомендации по реконструкции системы с учётом современного развития техники и систем автоматизированного управления технологическими процессами.

Основные результаты, выносимые на защиту:

1. Результаты обработки статистических данных по контролю функционирования турбин Абаканской ТЭЦ;

2. Анализ построения информационно-измерительной системы контроля технологических процессов турбин Абаканской ТЭЦ;

3. Основные направления по дальнейшему развитию информационно-измерительной системы контроля турбин Абаканской ТЭЦ;

4. Математические модели определения вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе контроля турбин на основе теории массового обслуживания.

Реализация результатов. Исследования, проведенные в работе, являются составной частью НИР проводимых в НИИ СУВПТ.

Использование результатов исследования подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на: VII Всероссийском семинаре по Моделированию неравновесных систем ,8-10 октября 2004 г. Красноярск.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано девять работ.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 95 страницах машинописного текста и 45 рисунков. Состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений и списка литературных источников, содержащих 34 наименования.

выводы

1. Работа информационно-измерительной системы Абаканской ТЭЦ характеризуется постоянным периодическим контролем большого числа датчиков.

2. Поток информации на локальную сеть можно характеризовать, как регулярный, так как снятие показателей с датчиков происходит с определённой периодичностью.

3. Систему контроля можно представить, как систему массового обслуживания с ограниченной очередью.

4. Предложено использовать результаты теории массового обслуживания для представления, как математическую модель для дальнейшего анализа информационно-измерительной системы.

5. Дан анализ конкретных систем массового обслуживания.

6. Получены аналитические зависимости, удобные для инженерных расчётов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе дан анализ функционирования информационно-измерительной системы контроля параметров Абаканской ТЭЦ. Рассмотрен принцип её построения. Проведена обработка статистических данных и получены зависимости изменения параметров контроля турбин. Проведён их анализ.

Предложено использовать результаты теории массового обслуживания для оценки вероятностно-временных характеристик информационно-измерительной системы.

1. ФЦП «Энергоэффективная экономика» на 2002-2005 годы и на перспективу до 2010 года. М: 2001.

2. ГОСТ Р 51379-99 Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов.

3. Основные направления государственной политики реформирования электроэнергии России.

4. Орнов В.Г., Рабинович М.А. Задачи оперативного и автоматического управления энергосистемами.- М.: Энергомашиздат, 1988.- 223 с.

5. Орнов В.Г., Митюшкин К.Г. Сети сбора информации на базе микропроцессоров Средства и системы управления в энергетике. М.: Информ-энерго, 1985, № 1. С. 22.

6. Техническая документация АСТК Абаканской ТЭЦ.

7. Василенко К.И., Петров М.Н., Кособуков К.И. Автоматизированная система технологического контроля Абаканской ТЭЦ. // Сб. научн. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ.- 2004.- Вып. 2.(16).- 30-33.

8. Петров М.Н. Вероятностно-временные характеристики в сетях и системах передачи интегральной информации. Красноярск: КГТУ, 1997. -220 с.

9. JI. Клейнрок. Теория массового обслуживания: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979. - 432 с.

10. JI. Клейнрок. Вычислительные системы с очередями: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. - 600 с.

11. В.И. Нейман. Новое направление в теории телетрафика // Электросвязь. 1998.-7.-С. 27-30.

12. Т.Д. Саати. Элементы теории массового обслуживания и её приложения: Пер. с англ. М.: Советское радио, 1971. - 520 с.

13. Вологжанин В.Е. Исследование процессов концентрации потоков в системах передачи данных с коммутацией сообщений канд. диссер. - JL: ЛЭИС, 1978 г.

14. Артамонов Г.Т. Анализ производительности ЦВМ методами теориимассового обслуживания. М.: Энергетика, 1972 г., 176 с.

15. Дивногорцев Г.П., Яшин В.М. Системы и аппаратура обмена информацией в сетях ВЦ М.: Связь, 1976 г., 215 с.

16. Колин К.К., Липаев В.В. Проектирование алгоритмов управляющих ЦВМ-М.: Сов. радио, 1970. 343 с.

17. Колин К.К., Липаев В.В., Серебровский Л.А, Математическое обеспечение управляющих ЦВМ. Сов. радио, 1972, 528 с.

18. Липаев В.В., Рудый Л.Н. О расчете пропускной способности систем передачи данных, сопряженных с ЭВМ и работающих в реальном масштабе времени. Электросвязь № 3, 1970 г. - с. 32-37.

19. Лычагин Н.И. К анализу работы центров коммутации сообщений с индивидуальной памятью Вопросы радиоэлектроники, сер. ТПС, вып. 6, 1970, с. 15-21.

20. Липаев В.В., Яшков Г.Ф. Эффективность методов организации вычислительного процесса в АСУ. М.: Статистика, 1975, 254 с.

21. Петров М.Н., Яновский Г.Г. Вероятность переполнения памяти в однолинейной системе массового обслуживания при постоянной длительности обслуживания. В Сб. науч. тр. учеб. ин-тов связи ЛЭИС. - Л., 1978 г. с. 36-38.

22. Петров М.Н., Яновский Г.Г. Анализ временных характеристик систем передачи данных с ограниченной очередью. В Сб. сетям, часть III - М.: ВИНИТИ, 1980, с. 104-107.

23. Петров М.Н. Вероятность переполнения памяти в многоканальной системе массового обслуживания при постоянной длительности обслуживания.- Сб.тр.учеб. ин-тов связи.-Л.,1980.- С. 17-20.

24. Петров М.Н. , Яновский Г.Г. Анализ задержки сообщений в системе передачи данных с решающей обратной связью при ограниченном буфере.// Сб. Информационные сети и автоматическая коммутация (ВСИС-4) -М., Наука, 1981.-С.20-21.

25. Петров М.Н. Метод вычисления вероятностно-временных характеристик систем передачи данных с ограниченной очередью.// Сб. Материалы 1 V конф. молодых учёных Университета дружбы народов им. Патри-са Лулумбы.-М., 1981.- С.58-60.

26. Клейнрок. Теория массового обслуживания: Пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979. -432 с.

27. Л. Клейнрок. Вычислительные системы с очередями: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. - 600 с.

28. И. Нейман. Новое направление в теории телетрафика // Электросвязь. -1998.-7.-С. 27-30.

29. Т.Л. Саати. Элементы теории массового обслуживания и её приложения: Пер. с англ. -М.: Советское радио, 1971. 520 с.

30. М.Н. Петров Вероятностно-временные характеристики асинхронных сетей интегрального обслуживания // Научное издание / М.Н. Петров, Д.Ю. Пономарёв, Г.Г. Яновский; Под ред. проф. М.Н. Петрова Красноярск: НИИ СУВПТ, 2004.-314с.