автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка методических основ, исследование и внедрение многосвязных автоматических систем регулирования теплоэнергетических объектов

ОАО «Всероссийский Теплотехнический Институт» (ВТИ) и ЗАО «ИНТЕР АВТОМАТИКА»

На правах рукописи

005046389

БИЛЕНКО ВИКТОР АБРАМОВИЧ

РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ, ИССЛЕДОВАНИЕ И ВНЕДРЕНИЕ МНОГОСВЯЗНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ.

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в энергетике)

ДИССЕРТАЦИЯ В виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

1 9 ШП ®

Москва - 2012г.

005046389

Официальные оппоненты:

Аракелян Эдик Койрунович Доктор технических наук, профессор кафедры АСУТП НИУ «МЭИ»

Тягунов Олег Аркадьевич Доктор технических наук, профессор кафедры «Проблемы управления» МГТУ МИРЭА

Цирлин Анатолий Михайлович Доктор технических наук, профессор, директор Исследовательского центра Системного анализа (ИПС РАН)

Ведущая организация: "Ивановский государственный энергетический университет" (ИГЭУ), г. Иваново.

Защита состоится «11» октября 2012г. в 14:00 часов в аудитории Б-205 на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 при Национальном исследовательском университете «МЭИ» по адресу: 111250, г.Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

Ваши отзывы в количестве двух экземпляров, заверенные и скрепленные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 111250, г.Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Диссертация в виде научного доклада разослана « » 2012г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.14 к.т.н., доцент

Зверьков В.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы

Современные энергоблоки представляют собой сложные многосвязные объекты автоматического регулирования с большим числом регулирующих органов (100 - 150) и регулируемых параметров. Большинство регулирующих органов воздействуют тем или иным образом и на регулируемые параметры, поддерживаемые другими регулирующими органами. Это приводит к объединению локальных автоматических систем регулирования (АСР) в многосвязную АСР (МАСР) энергоблока. За счет технологического и динамического разделения процессов в энергоблоке для целого ряда локальных АСР (JIACP) имеется возможность их практически автономного анализа и синтеза. В то же время большое число ЛАСР, в особенности для энергоблоков с прямоточными котлами, оказываются взаимосвязанными, и для их разработки и наладки необходим многосвязный подход.

Проблема многосвязности в том или ином объеме всегда учитывалась при проектировании АСР энергоблоков. В первую очередь, задача решалась путем выбора соответствия между регулирующими органами и регулируемыми параметрами, минимизирующего взаимовлияние ЛАСР друг на друга, а при необходимости использовался ввод перекрестных связей мезвду ними. В отечественной энергетике работы данного направления проводились под руководством профессора Н.И.Давыдова (ВТИ) и позволили на начальном этапе внедрения энергоблоков с прямоточными котлами, несмотря на ограниченные возможности используемых в 1960-1970-ых годах традиционных средств управления, найти приемлемое решение ряда задач автоматического регулирования.

В то же время появление новых видов оборудования, в первую очередь, пылеуголь-ных энергоблоков 500 и 800 МВт с прямым вдуванием пыли, и внедрение более совершенных режимов их эксплуатации (маневренность, экономичность, экологичность) привели к существенному увеличению числа взаимосвязанных каналов регулирования и к необходимости обеспечения новых структурных решений по реализации МАСР. Наиболее влиятельным фактором в последние десятилетия явилась необходимость обеспечения работы круп-, ных энергоблоков в существенно переменных режимах с целью участия в регулировании энергосистемных параметров и выполнения достаточно неравномерного коммерческого графика изменения нагрузки при весьма строгих требованиях к качеству поддержания мощности. В данных условиях задача выбора оптимальных структурных решений по построению МАСР энергоблоков приобрела особую актуальность, причем успешность ее решения для конкретных задач должна была базироваться на разработке общих методов анализа и синтеза таких систем. Аппаратной основой для реализации структур МАСР в полном объеме смогли стать занявшие в последнее время превалирующее место на отечественном энергетическом рынке распределенные микропроцессорные АСУТП.

Основной цикл работ автора в области теории многосвязного регулирования энергоблоков был выполнен во время работы в ВТИ в 1970-1980-ых годах. К этому же периоду времени относится начало промышленного внедрения разработанных структурных решений по построению МАСР на базе используемых в то время традиционных средств и первых отечественных контроллеров «Ремиконт». В полном объеме результаты проведенных разработок нашли применение в последние 15 лет при работе автора в ЗАО «Интеравтоматика» при автоматизации большого числа крупных энергоблоков различного типа на базе распределенных микропроцессорных АСУТП. Решение проблемы многосвязного регулиро-

вания стало основным фактором совершенствования автоматизации энергоблоков, на базе которого с учетом других возможностей современных АСУТП (шаговые программы, эффективный операторский интерфейс) удалось достичь на отечественных энергоблоках уровень автоматизации, не уступающий аналогичному зарубежному оборудованию.

Таким образом, выполненные исследования по анализу и синтезу МАСР энергоблоков как в общем рассмотрении, так и для конкретных технологических задач, и их внедрение на большом числе различных типов энергетического оборудования явились решением важной народнохозяйственной проблемы, имеющей принципиальное значение как для удовлетворения энергоблоками энергосистемных требований, так и для повышения качества эксплуатации их технологического оборудования. Цель работы

Создание научных и методических основ для разработки и внедрения МАСР современного энергетического оборудования, в первую очередь, крупных энергоблоков с пыле-угольными и газомазутными прямоточными котлами, обеспечивающих возможность их привлечения к решению задач общего и нормированного первичного и автоматического вторичного регулирования частоты (соответственно ОПРЧ, НПРЧ и АВРЧ) энергосистемы и внедрения современных технологий сжигания топлива.

Для реализации поставленной цели автором проведен цикл аналитических и модельных исследований; разработаны комплекс алгоритмов и программ анализа и синтеза МАСР, методики их промышленной наладки и структурные решения по реализации на базе современных ПТК основных каналов регулирования энергоблоков; осуществлено внедрение полученных результатов на большом числе крупных энергоблоков. Научная новизна

1. Разработаны методические основы анализа и синтеза МАСР современного теплоэнергетического оборудования с многоконтурной структурой локальных АСР. Сформулированы условия развязки собственных движений МАСР, проанализированы и сопоставлены различные варианты структурной реализации развязки, в том числе предложенный автором принцип «смешанной автономности». Анализ выполнен с учетом требований удобства наладки МАСР и обеспечения их всережимности и живучести; обоснована возможность реконфигурации МАСР при изменении режимов работы оборудования, ограничении диапазона или потере управления регулирующими органами; учтено влияние неточности реализации развязки. Показаны преимущества варианта смешанной автономности в части выполнения эксплуатационных требований.

2. Разработана обобщенная матричная математическая модель исследования МАСР, применительно к которой выполнен комплекс методик и программ моделирования МАСР в частотной и временной областях и оптимизации их параметров настройки. Оптимизация реализована путем решения задачи нелинейного программирования с организацией поискового движения по пересечению гиперповерхностей заданного затухания собственных колебательных составляющих системы. Предложена в общем виде методика промышленной наладки рекомендуемых к использованию структурных вариантов МАСР.

3. Проведен сравнительный анализ динамических свойств различных вариантов построения МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту прямоточного котла и сформулированы рекомендации по их применению.

4. Разработаны общие принципы построения МАСР теплоэнергетических объектов на базе микропроцессорных АСУТП, на основе аналитических, модельных и промышленных исследований предложены решения по структурной реализации основных каналов регулирования и систем автоматического регулирования частоты и мощности (САРЧМ) энергоблоков различного типа, привлекаемых к решению энергосистемных задач. Практическая пеняость работы и внедрение ее результатов

Результаты диссертационной работы нашли свое начальное применение еще при использовании традиционных аналоговых средств регулирования и первых отечественных микропроцессорных контроллеров. Целый ряд новых структурных решений по построению МАСР был внедрен в проектах модернизации АСР пылеугольных энергоблоков 300МВт Каширской (№3) и Ермаковской (№5) ГРЭС, газомазутных энергоблоков 300МВт Литовской (№7) и Трипольской (№5, 6) ГРЭС, котлов БКЗ-420 Красноярской ТЭЦ-2 и ПК-24 Иркутской ТЭЦ-10.

В дальнейшем общие структурные решения по построению МАСР и результаты исследований и практических работ по их применению для конкретных типов теплоэнергетического оборудования были внедрены в МАСР около 40 энергоблоков, реализованных в составе полномасштабных или частично реконструированных АСУТП на базе современных микропроцессорных ПТК. При этом достигнуты следующие основные результаты:

1. Впервые для крупных отечественных энергоблоков с пылеугольными прямоточными котлами, оснащенными пылесистемами прямого вдувания пыли, решена задача автоматического управления процессом горения, включая МАСР каждой пылесистемы, МАСР общего топлива и питания с многоконтурной температурной коррекцией, автоматический учет технологических ограничений по каждой пылесистеме и котлу в целом: энергоблоки 800 МВт Березовской ГРЭС (№1, 2) и ТЭС Суйджун - КНР (№1, 2); 500 МВт Рефттшской ГРЭС (№7-10); 300 МВт ТЭС Аксу - Казахстан (№3, 4). Аналогичные задачи решены для энергоблоков 300 МВт с пылеугольными котлами с промбункером: Каширская ГРЭС (№3), Зуевская ГРЭС - Украина (№1 ).

2. Обеспечена возможность полностью автоматического изменения нагрузки крупных энергоблоков с газомазутными прямоточными котлами с высоким качеством поддержания внутриблочных технологических параметров, в первую очередь, температурного режима пароводяного тракта котла, в том числе, при решении таких задач, как выполнение требований «Стандарта СО-ЦЦУ» по участию в НПРЧ и АВРЧ (испытания, реальные отклонения частоты в энергосистеме), действие автоматической системы аварийной разгрузки блока (АСАРБ) и противоаварийной автоматики (ПАА): энергоблоки 300 МВт Ириклинской (№1, 3-5); Киришской (№2, 4, 5), Ставропольской (№5), Конаковской (№8), Среднеуральской (№10) ГРЭС; 800 МВт, (№1, 2) Пермской ГРЭС; Т-250 ТЭЦ-21 (№8, 9), ТЭЦ-25 (№4, 5, 7), ТЭЦ-26 (№7) Мосэнерго.

3. Внедрены новые структурные решения по построению САРЧМ и их связей с другими каналами регулирования энергоблоков как традиционного типа, так и ПГУ, обеспечивающие возможность удовлетворения требованиям НПРЧ и АВРЧ (для энергоблоков, выделенных для решения этих задач) или ОПРЧ (в остальных случаях): традиционные энергоблоки 800, 500, 300 МВт с прямоточными котлами, перечисленные в пп.1 и 2 (за исключением энергоблоков ТЭС других стран), энергоблоки ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 (№1, 2), ТЭЦ-27 (№ 3, 4) Мосэнерго, ТЭЦ-22 (№4) Лепэнерго, ПГУ-325 Ивановской ГРЭС

(№1). Даны рекомендации по возможности выполнения энергоблоками различного типа основных требований НПРЧ, ОПРЧ и АВРЧ и областям их рационального использования при решении энергосистемных задач. Достоверность и обоснованность результатов работы

Достоверность и обоснованность результатов работы определены последовательностью вывода основных положений диссертации: математические доказательства и аналитические выкладки; модельные исследования в частотной и временной областях с единством подхода к оптимизации параметров настройки в сравниваемых вариантах МАСР; широкий объем внедрения для различных типов энергоблоков и разнообразных задач многосвязного регулирования. В процессе промышленной реализации учтен весь спектр эксплуатационных требований к МАСР: качество процессов регулирования в нормальных и аварийных режимах; возможность организации последовательного процесса настройки МАСР без использования итерационных процедур; длительная постоянная эксплуатация МАСР без вмешательства персонала; автоматический учет технологических ограничений (ТО) и функциональных нарушений (ФН), к которым относится, в первую очередь, выход из строя периферийного оборудования АСР (датчиков, исполнительных механизмов). Автор защищает: Положения:

- общим решением по обеспечению совокупности динамических и эксплуатационных требований к структуре МАСР энергоблоков является развязка их собственных движений, математически описываемая диагонализацией матрицы возвратных разностей системы;

- в зависимости от технологических факторов многосвязности возможны различные структурные решения реализации развязки МАСР и критерии их выбора;

- структурный вариант реализации развязки, названный «смешанной автономностью», обладает существенными преимуществами в части выполнения эксплуатационных требований (удобство наладки, высокая степень живучести при ТО и ФН);

- выбор структуры МАСР с однотипными ЛАСР определяется возможными различиями динамики идентичных участков регулирования. Чем меньше различия, тем предпочтительнее структурная схема МАСР с регуляторами суммарного и разностного движений;

- возможность реконфигурации МАСР с рекомендуемыми структурами развязки при потере управления регулирующим органом (в одну или обе стороны) с сохранением оптимальности параметров настройки системы.

Методики:

- исследования МАСР с учетом неточности реализации развязки;

- матричного моделирования МАСР в частотной области;

- оптимизации параметров настройки МАСР с организацией поискового движения по пересечению гиперповерхностей заданного затухания собственных колебательных составляющих системы;

- промышленной наладки МАСР.

Результаты аналитических, расчетных и промышленных исследований:

- сравнительного анализа динамических и функциональных характеристик структурных вариантов многоконтурных ЛАСР и образуемых ими МАСР;

- анализа возможности сведения процедуры настройки МАСР к ряду последовательных операций без использования итерационных процедур;

- сравнительного анализа динамических свойств различных вариантов МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту прямоточного котла;

- возможности выполнения энергоблоками различных типов требований к участию в ОПРЧ НПРЧ и АВРЧ.

Структурные решения по построению МАСР энергоблоков: ■

- реализация «смешанной автономности» для развязки котельного регулятора мощности и температурного корректора энергоблока с пылеугольным прямоточным котлом;

- АСР подачи топлива пылеугольного котла в виде двухуровневой структуры с регулятором суммарного расхода топлива и МАСР отдельных пылесистем с автоматическим учетом технологических ограничений по каждой пылесистеме (схема «малого переворота») и котлу (или полутопке) в целом (схема «большого переворота»);

- единая многоконтурная АСР температуры прямоточного котла, включающая в себя температурный корректор соотношения вода-топливо и АСР впрысков;

- реализация ЛАСР температуры по многоконтурной структуре с упрощенными моделями участков регулирования без ограничения на соотношение их динамических свойств;

- система учета ТО и ФН, обеспечивающая минимизацию при их возникновении потери функциональных возможностей САРЧМ и МАСР каналов регулирования энергоблока. Личный вклад автора

- разработка и формирование специального направления - теоретических основ и методов практической реализации МАСР современного энергетического оборудования;

- математическое исследование условий развязки собственных движений МАСР, разработка на его основе предложений по структурной реализации МАСР, анализ возможности выполнения различными структурами МАСР условий удобства наладки МАСР и обеспечения их живучести за счет структурной реконфигурации;

- разработка комплекса алгоритмов моделирования и оптимизации параметров настройки МАСР на базе матричных преобразований, частотных методов исследования и специализированной методики решения задачи поиска условного экстремума функции; руководство программной реализацией комплекса;

- руководство и непосредственное участие в проведении на базе данного комплекса исследований конкретных МАСР, в частности, анализа динамических свойств различных вариантов МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту прямоточного котла;

- разработка нового структурного подхода к построению МАСР с использованием предложенного принципа «смешанной автономности», новых структурных схем МАСР отдельных каналов регулирования энергоблоков и взаимосвязей между ними, включая САРЧМ энергоблоков разного типа;

- руководство и непосредственное участие в разработке, проектировании, наладке и испытаниях МАСР (включая САРЧМ) традиционных энергоблоков 800, 500, 300 МВт Березовской, Пермской, Рефтинской, Ириклинской, Киришской, Конаковской, Каширской и других ГРЭС и ТЭЦ, а также ПГУ - 450 Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградской ТЭЦ-2, ТЭЦ-27 Мосэнерго и ТЭЦ-22 Ленэнерго, ПГУ-325 Ивановской ГРЭС. Публикации по работе

Основное содержание выполненных исследований, научных и методических разработок, результатов испытаний и внедрения изложено в 47 журнальных статьях (из них 46 в изданиях по перечню ВАК), статье в сборнике трудов ВТИ, 3-ёх докладах в сборниках на-

учно-технических конференций и описаниях к 11 авторским свидетельствам. Статье №41 присуждена Премия за 2008 год «Международной академической издательской компании» «Наука/Интерпериодика» за лучшую публикацию в журналах РАН. Апробация работы

Основные результаты работы, излагаемые в настоящем научном докладе, были представлены на всесоюзных совещаниях по автоматическому управлению (Алма-Ата, 1986г.; Ташкент, 1989г.), по управлению многосвязными системами (Тбилиси, 1984г.; Суздаль, 1990г.); юбилейных научно-технических конференциях МЭИ (Москва, 2000, 2010гг.); научно-практических конференциях «Эксплуатация и модернизация энергоблоков мощностью 800МВт» (Шарыпово, 2002г.), «Повышение качества регулирования частоты в ЕЭС» (Москва, 2002, 2003гг.), «Russia Power» (Москва, 2007г.), «Оптимизация и управление режимами производства на предприятиях тепловой энергетики» (Москва, 2007г.), «Теория и практика построения и функционирования АСУТП» (Москва, МЭИ, 2008г.), «Оптимизация и повышение эффективности работы ТЭС за счет внедрения АСУТП» (Москва, ВТИ, 2008г); заседаниях секции АСУТП НТС РАО ЕЭС (2004, 2005гг.) и НП «НТС ЕЭС» (2009г.). По результатам работы получено 11 авторских свидетельств СССР на изобретение (из них 10 в соавторстве).

Ниже изложены сущность и основные результаты выполненных автором исследований по теме диссертации.

1. СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ МАСР ЭНЕРГОБЛОКОВ.

1.1. Постановка задачи и выбор способов ее решения [50].

Энергоблок как объект многосвязного регулирования имеет ряд принципиальных особенностей, отражающих разнообразие его динамических характеристик и определяющих сложность и разветвленность образуемой структуры МАСР. К ним относятся:

- существенное отличие динамических свойств участков регулирования: от малоинерционных каналов расходов и давлений до инерционных температурных каналов;

- различный характер взаимосвязанности: с однотипными (физически одинаковые регулирующие органы и регулируемые параметры) и разнотипными МАСР;

- наличие технологических узлов, являющихся самостоятельными многосвязными объектами регулирования, МАСР которых представляют собой отдельные блоки, входящие в общую МАСР энергоблока и взаимосвязанные с остальными ее составляющими.

Синтезируемая для такого многосвязного объекта общая МАСР энергоблока характеризуется следующими особенностями [2, 3,4,6, 15, 36,41, 50, 51]:

- составляющие ее JIACP имеют, как правило, многоконтурную структуру;

- между JIACP вводятся перекрестные связи - устройства компенсации (УК), причем структурные способы их ввода и условия выбора динамических характеристик различны;

- входящие в состав однотипных МАСР регуляторы их суммарного движения выступают в качестве ЛАСР, взаимосвязанных с другими JIACP, как в разнотипных МАСР;

- над группой однотипных ЛАСР или блоков МАСР может устанавливаться групповой регулятор, формируя иерархичность структуры общей МАСР энергоблока, причем образуемая этим регулятором АСР может являться объектом однотипной или разнотипной взаимосвязанности с другими ЛАСР или МАСР.

Наряду с изложенным подходом к построению МАСР, который может был, назван традиционно-технологическим, на первом этапе внедрения цифровых АСР (70-80 годы прошлого века) был сделан ряд попыток применения для создания МАСР энергоблоков тех или иных направлений теории оптимального управления [9, 50]. Задача решалась путем синтеза многосвязного регулятора в виде простейшей пхп матрицы, определение всех элементов которой производится единой процедурой без учета различия их ролей в структурных и динамических свойствах образуемой МАСР. При реальном внедрении такого «лобового» метода возникало большое количество проблем:

- необходимость ввода интегральных составляющих законов регулирования и, следовательно, различия динамических характеристик диагональных и недиагональных элементов матрицы многосвязного регулятора;

- неучет таких выделенных выше особенностей энергоблока и требуемой для него структуры МАСР, как многоконтурность ЛАСР, сочетание однотипной и разнотипной взаимосвязанности, наличие блоков однотипных МАСР, иерархичность общей структуры и т.д.;

- влияние неточности задания исходных динамических характеристик каждого участаа регулирования на все или большинство элементов синтезируемой матрицы регуляторов и, как следствие, сложность реализации процедуры наладки МАСР;

- отсутствие возможности изменения структуры МАСР при возникновении ТО и ФН.

Распространения подобный подход к построению МАСР не нашел.

Характер многосвязности каналов регулирования конкретных энергоблоков, определяемый, в первую очередь, различием технологических схем котлоагрегатов, и порождаемая им структура общей МАСР для разных типов энергоблоков существенно отличаются друг от друга. Поэтому общее исследование принципов синтеза структуры МАСР проводится применительно к характерным типам МАСР, сочетание которых определяет общую структурную схему МАСР энергоблока.

Синтез оптимальной структуры МАСР для каждого рассматриваемого случая производится исходя из следующей совокупности требований [3, 4, 6, 15,16, 18,26, 48, 50]:

- обеспечение максимально достижимого качества процессов регулирования;

- удобство настройки МАСР, т.е. возможность сведения процесса ее промышленной наладки к ряду последовательных этапов настройки отдельных элементов системы без или с минимальным количеством итерационных процедур;

- возможность осуществления структурных изменений МАСР без или с минимальной коррекцией неизменяемой части МАСР. Эти изменения должны выполняться при изменении режима работы оборудования, возникновении ТО и ФН.

Общим решением по обеспечению данных требований является развязка собственных движений МАСР, математически описываемая диагонализацией ее матрицы возвратных разностей (МБР), что в идеале позволяет представить характеристическое уравнение МАСР л-ого порядка в виде п характеристических уравнений, описывающих собственные движения составляющих ее ЛАСР [3, 4, 6, 15, 16]. Идеальная развязка в реальных условиях недостижима и речь идет только о существенном снижении доли перекрестных элементов МБР по сравнению с диагональными. Влияние неточности выполнения условий развязки собственных движений играет существенную роль при сопоставительном анализе структурных вариантов МАСР, реализующих развязку [15,16,18].

С целью удобства и наглядности исследования характеристик МАСР, рассмотрение основных вопросов их анализа и синтеза целесообразно вначале провести применительно к простейшей структуре МАСР, состоящей из одноконтурных ЛАСР, а затем остановиться на тех особенностях, которые проявляются при многоконтурной структуре ЛАСР.

1.2. МАСР, состоящие из одноконтурных разнотипных ЛАСР [16,18,26,50].

Обобщенная матричная структурная схема МАСР, состоящей из п одноконтурных ЛАСР, представлена на рис. 1.1а. Здесь а, //, (тм, А,н, Авш - п - мерные векторы соответственно регулируемых величин, регулирующих и задающих воздействий, внутренних и внешних возмущений; Н(в) и Н„ш(з) -их/« матрицы объекта по каналам регулирующих воздействий и внешних возмущений; Щв) - обобщенная пхп матрица регулирующей части МАСР. МВР МАСР Свр(в) определяется выражением:

СВр(8) = Е + Срс(8), (1)

где Е - единичная матрица, а Срс(з) - передаточная матрица разомкнутой системы, которая в зависимости от точки размыкания контура: на входе Щз) или Н(з), - имеет вид:

С1РС(8) = Н(8)Щ5), (2)

С"рс(8) = Щ8)Н(8). (3)

Условия развязки собственных движений состоят в диагонализации матриц (2) и (3).

Рис.1.1. Матричные структурные схемы маСР с одноконтурными разнотипными ЛАСР.

а - общая структура; б - полная автономность I; в - полная автономность П; г - односторонняя автономность I; д — односторонняя автономность П; е - смешанная автономность.

/ - значащие элементы матрицы; II— нулевые элементы; ///—элементы главной диагонали.

Если представить матрицу Щз) в виде последовательного соединения диагональной матрицы регуляторов ЛАСР Я^з) и матрицы УК: К1^) или Кп(з), - с единичными диагональными элементами, то получим схемы включения УК, представленные на рис. 1.16 и 1.1в. В соответствии с ранее введенной терминологией [3, 5] структурный вариант развязки на рис. 1.16 называется автономностью I и обеспечивает инвариантность регулируемых величин «1 одних ЛАСР при задающих воздействиях с^ (]=1,... и; других ЛАСР, а на рис. 1.1 в - автономностью II и обеспечивает инвариантность регулирующих воздействий

одних ЛАСР при внутренних возмущениях ^„j (j=l,... л; jV¡) других ЛАСР. При автономное™ I УК к ц(8) подключается к выходу j-oro регулятора rjj(s), а выходной сигнал УК суммируется с выходным сигналом i-oro регулятора ru(s). При автономности II УК knn(s) связывает входной сигнал регулятора j-ой ЛАСР r^s) со входом регулятора i-ой ЛАСР r„(s).

Условия развязки каждого вида сводятся к диагоналиЗации соответствующей матрицы эквивалентного объекта для регуляторов ЛАСР - элементов диагональной матрицы R (s) r¡¡(s) (i=l,... л):

Hi3kb(s) = H(s).K,(s), (4)

Нпэкв(8) = KH(s) • H(s). ¡5J

Идеальные передаточные функции УК и эквивалентных объектов регулирования регуляторов ЛАСР представлены в табл. 1 в строках «Полная автономность...».

Добиться разложения МВР МАСР на п независимых характеристических уравнений можно и в случае треугольного вида матриц g'pc(s) и G"PC(s) [3, 4]. Достигается треугона-лизация вводом треугольных матричных компенсаторов. Для удобства дальнейшего изложения матричные компенсаторы (рис. 1.1г и 1.1д) представлены с различным видом треугольное™: К (s) (рис. 1.1г) - верхней, K»(s) (рис. 1.1д) - нижней. Такой вид развязки носит название «односторонней автономности», т.к. при ее реализации осуществляется нейтрализация перекрестных связей объекта регулирования только в одном направлении: от ЛАСР с большими номерами к ЛАСР с меньшими номерами (рис. 1.1г) или наоборот (рис. 1.1д). Условия односторонней автономности I сводятся к требованию нижней треугольности Нэкв(з) (4), а автономности П - верхней треугольности Hn3KB(s) (5). Соответствующие идеальные передаточные функции УК и эквивалентных объектов представлены в табл.1. Как и в случае полной автономности, передаточные функции эквивалентных объектов при односторонней автономности для автономностей I и II совпадают.

Таблица 1. Идеальные передаточные функции УК и эквивалентных объектов.

Варианты развязки

Полная автономность I

Полная автономность II

Односторонняя автономность!

Смешанная автономность

Односторонняя автономность II

Значения 1; j

i j-1, ...л; j # i

i =1,... n; j-1,... ¡-1

Идеальные передаточные функции

Устройства компенсации

Ь1 I4W .чН*п(0

Ц «jfw

kVsH-l)4-^

1 ^ ' "i-iM

к"(»)=М)!

1=,пч_5£м

»1-1M

Эквивалентные объекты

h*»ji(s)"

«iW «1-lW

H,(s) - главный минор H(s): Hpqi(s) - H,(s) с вычеркиванием р-й строки и д-ого столбца

" ' г —— IV-/ "II"/ " »уушшцплуЛ1 у-п И Ц*01и ьшлица_

Реализация односторонней автономности является действенной, как правило, только при слабом весе некомпенсированных перекрестных связей объекта регулирования. При весомости этих связей степень развязки МАСР оказывается недостаточной, т.е. влияние ЛАСР друг на друга остается заметным. Поэтому крайне эффективным структурным решением достижения развязки, позволившим сохранить преимущества односторонней авто-

номности I в части существенно более простых выражений идеальных передаточных функций УК и эквивалентных объектов, явился предложенный автором принцип смешанной автономности [6,16], объединивший решения по реализации односторонней автономности I и II с матрицами компенсаторов разной треугольное™ (рис. 1.1е). Матрица эквивалентного объекта в этом случае имеет вид:

Н*ЭКВ(8) = КП(8)-Н(8)-К,(8) = Нпэкв(8)-К,(8) = Кп(8).Н,экв('). (б)

Выражения для идеальных передаточных функций УК и эквивалентных объектов сохраняются в этом случае такими же, как и для односторонней автономности (табл. 1).

Качество проиессов регулирования. Ввод развязки исходя из условий автономности I в этом аспекте сравнения, на первый взгляд, выглядит более предпочтительным, чем для автономности II. Действительно, автономность I обеспечивает инвариантность регулируемых величин остальных ЛАСР при задающих воздействиях в одной из них, да и при других возмущениях работа регулятора одной из ЛАСР не оказывает влияния на отклонения регулируемых величин других. В то же время при реализации автономности II исключается действие регуляторов по отработке отклонений регулируемых величин при внутренних возмущениях в других ЛАСР. Однако такая оценка оказывается достаточно поверхностной. Рассмотрим известный пример использования односторонней автономности II для ввода исчезающего сигнала по давлению пара перед турбиной на вход котельного регулятора мощности (КРМ). В этом случае, во-первых, существенно улучшается динамика эквивалентного объекта регулирования КРМ, а во-вторых, блокируется включение в работу достаточно инерционного КРМ при быстрых отработках малоинерционным регулятором давления возмущений со стороны турбины.

Таким образом, важным фактором повышения качества процессов регулирования является улучшение динамических характеристик эквивалентных объектов, достигаемое (наряду с оптимальным определением типа развязки и варианта включения УК) также надлежащим выбором соответствия между регулирующими органами и регулируемыми величинами и совершенствованием самих ЛАСР (использование дополнительных сигналов, выбор динамических законов их преобразования).

Технологичность структуры МАСР. Изменение нагрузки энергоблока представляет собой скоординированное изменение основных регулирующих воздействий с причипно-следственной односторонней взаимосвязью между ними: клапана турбины, расходы воды, топлива, воздуха и т.д. При этом должна поддерживаться инвариантность основных регулируемых параметров энергоблока: давления пара перед турбиной (если речь идет о режиме номинального давления), температур первичного и вторичного пара, содержания Ог в уходящих газах и т.д. Таким образом, режим изменения нагрузки органично определяет использование односторонней автономности I. Аналогичная картина (односторонняя автономность I) имеет место и в МАСР отдельных технологических узлов, связанных с изменением нагрузки, например, пылесистем.

Технологическая значимость инвариантности регулируемых величин при задающих воздействиях в других ЛАСР в обратном направлении не столь велика. С позиции качества регулирования здесь равновероятно (в зависимости от соотношения динамики участков регулирования, характера действующих возмущений и т.д.) преимущество любого из видов автономности (I или II) и соответственно целесообразность использования полной автономности I или смешанной автономности.

Удобство настройки ШГР. Как видно из таблицы 1, выражения для идеальных передаточных функций эквивалентных объектов регулирования и УК в варианте полной автономности I существенно сложнее, чем в варианте смешанной автономности. В первом случае оба вида выражений зависят от всех элементов матрицы H(s), а во втором - только от связанных с регулирующими органами и регулируемыми величинами первых i ЛАСР, где i - номер ЛАСР, элементы которой [ru<s)] или связанные с ней [k'^s) и к% (s) j = 1, ...„; j * i] настраиваются. Благодаря этому в варианте МАСР со смешанной автономностью процедура настройки системы сводится [16, 18] к последовательной независимой настройке отдельных элементов МАСР: вначале настраивается регулятор первой ЛАСР; затем, независимо одно от другого, устройства компенсации между 1-й и 2-й ЛАСР; потом УК, связывающие 3-ю ЛАСР с 1-й и 2-й, и т.д. Причем в каждой группе (i - 1) УК с k'^s) и кПцОО, связывающих .-ю ЛАСР с уже настроенными (i - 1) ЛАСР, УК настраиваются последовательно, начиная от связывающего i-ю ЛАСР с (i -1)-й до связывающего i-ю ЛАСР с 1-й. В варианте с полной автономностью I возможность независимой настройки отдельных элементов МАСР отсутствует. Этап настройки группы (п - 1) УК от i-й ЛАСР ко всем остальным, предшествующий настройке регулятора i-й ЛАСР, представляет собой совместную процедуру настройки всех (и - 1) УК.

Кроме того, при допущении, что погрешности реализации развязки в областях резонансных частот ЛАСР являются величинами первого порядка малости (что практически всегда достижимо), модули погрешностей AgiiCjco) в варианте с полной автономностью I являются величинами первого порядка малости, а в варианте со смешанной автономностью -второго [16], т.е. в варианте с полной автономностью I результаты оптимизации параметров настройки УК существенно в большей степени, чем в варианте со смешанной автономностью, влияют на характеристики эквивалентного объекта, что может привести к необходимости совместной настройки регулятора и связанных с ним УК. Следовательно, влияние неточности реализации развязки на удобство настройки МАСР в варианте со смешанной автономностью существенно меньше, чем в варианте с полной автономностью I.

Удобство осуществления структурньгх изменений МАСР И в этом аспекте сравнения преимущества варианта со смешанной автономностью перед вариантом с полной автономностью I определяются более простыми выражениями передаточных функций эквивалентных объектов и УК. В варианте с полной автономностью I отключение любой из ЛАСР или смена в ней регулирующего органа или регулируемого параметра, приводящая к новым динамическим характеристикам эквивалентных объектов, вызывает необходимость перестройки параметров настройки всех элементов МАСР.

Другая ситуация наблюдается в варианте со смешанной автономностью. Здесь отключение или смена регулирующего органа или регулируемого параметра i-й ЛАСР никак не влияет на настройки (i - 1) j-x ЛАСР (j = 1,..., i - 1). Что же касается (л - i) j-x ЛАСР <j= i + 1,..., л) и связанных с ними УК, то при исчерпании диапазона регулирования или переводе на дистанционное управление регулирующего органа i-й ЛАСР (i = 1.....л - 1) существует возможность перехода на поддержание ее регулируемого параметра регулирующим органом j-й ЛАСР (в общем случае j > i, обычно j = л). Это структурное решение, называемое схемой «переворота» [5, 8, 53], рассматривается ниже, в разделе 1.5.

Таким образом, в части выполнения эксплуатационных требований вариант МАСР со смешанной автономностью имеет значительные преимущества перед вариантом с полной автономностью I.

1.3. МАСР, состоящие из одноконтурных однотипных JIACP [15, 26, 50].

Отличие обобщенной матричной структурной схемы МАСР, состоящей из однотипных J1ACP (рис. 1.2а), заключается в том, что для рассматриваемого типа МАСР элементы матрицы объекта H(s) можно представить в следующем виде:

hu(s) = a(s) + Sii(s); i = 1,n; (7)

h,j(s) = b(s) + 8¡j(s); i,j = 1,..., n; ¡ ф\, (8)

где a(s) и b(s) - передаточные функции диагональных и недиагональных элементов объекта в предположении о полном равенстве динамики идентичных каналов; 8ц(я) (ig = 1, ..., п) -операторные погрешности, характеризующие их реальные отличия, причем в используемом для базового рассмотрения идеальном случае 6ц(з) = 0. Аналогичный вид имеет матрица HBUI(S).

Структурная схема исходного варианта МАСР с однотипными JIACP с индивидуальными регуляторами - элементами диагональной матрицы RÄ(s) r¡¡(s) (i = 1, ...п), представлена на рис. 1.2а. В подобной МАСР нет возможности независимо настроить регулятор r¡¡(s) для объекта h¡¡(s) из-за недиагонального вида МБР, процедуры настройки регуляторов взаимосвязаны, причем степень взаимовлияния определяется относительным весом недиагональных элементов H(s) по сравнению с диагональными [15].

Ям.

Н(»)

д i

*

m

с » Н(.) —>

Н.„(.)

а) ._ H.m(j)

—»I Н(.) -—I

- R(p)

4— R*(«) С' -

- -Lj

L. 4- С-'

ад

С 4-

в' Рис.1.2. Матричные структурные схемы МАСР с однотипными ЛАСР.

а) простейшая структура МАСР (вариант 1); 6) расчетная структура МАСР; в) структура МАСР с регуляторами суммарного и разностного движений (вариант 2).

С целью достижения диагональности GBp(s) используется (согласно известным рекомендациям В.Т.Морозовского и О.С.Соболева) преобразование подобия

G*bp(S) = С"1 • Gbp(s) • С , (9)

где С-пхп числовая матрица канонического базиса. После подстановки в (9) выражения GBp(s) (1) получаем:

G*bp(s) = Е + H*(s) ■ R*(s), (10)

где H*(s) = С1 • H(s) • С, (11)

R*(s) = С1 • R(s) • С - (12)

канонические формы матриц объекта и регулятора.

Соответствующая данному преобразованию расчетная схема МАСР представлена на рис. 1.26. Поскольку R(s) - диагональная матрица с равными элементами, то любая неосо-

14

бенная матрица С (требования к ее элементам представлены в [15]) обеспечивает диагональный вид R*(s) и выбор С определяется только H(s), a H*(s) является диагональной матрицей, в которой один элемент (примем, что первый) h*n(s) = a(s) + (n-l)b(s) = hE(s) характеризует суммарное движение, а (п-1) остальные h*ii(s) = a(s) - b(s) = Ьд(я) (i = 2, ..., n) -разностные. В силу диагональности H*(s) каждый из диагональных элементов R*(s) может быть настроен независимо по динамике своего эквивалентного объекта hE(s) или hA(s), т.е. R (s) включает в свой состав один регулятор суммарного движения r*n(s) = r^s) и (n - 1) регуляторов разностного движения г*н(з) = Гд(з) (i = 2.....п). Тем самым приходим к варианту 2 структурного построения МАСР (рис. 1.2 в), состоящего из регуляторов суммарного и разностного движений (РСД и РРД соответственно). Формирование входных сигналов этих регуляторов осуществляется матрицей С'1, а преобразование выходных (для формирования регулирующих воздействий) - матрицей С.

При числе ЛАСР большим двух за счет формы матрицы С (и соответственно С"1) возможны различные реализации схемы с РСД и РРД. Отличаться они будут только структурами регуляторов разностного движения. Например, в [15] рассмотрены варианты АСР питательного узла дубль-блоков с двумя потоками на каждом корпусе котла с различными способами формирования входных и выходных сигналов РРД. Основные результаты сравнения качества процессов регулирования в общем виде таковы:

- в предположении о равенстве динамики идентичных каналов вариант 2 имеет преимущества перед вариантом 1 за счет развязки собственных движений эквивалентных ЛАСР суммарного и разностного движений и возможности независимой настройки РСД и РРД. Выигрыш в качестве регулирования увеличивается по мере роста относительного веса перекрестных связей объекта регулирования по сравнению с прямыми;

- при учете различия динамики идентичных каналов и вызванного этим нарушения условий развязки преимущества варианта 2 вследствие взаимовлияния регуляторов и необходимости «загрубления» их параметров настройки могут снижаться. Оценка этого влияния может быть достаточно просто осуществлена в процессе наладки [18] с использованием метода, диагональной доминантности;

- проблема взаимосвязи регуляторов в варианте 2 в ряде случаев может быть устранена частотной развязкой регуляторов, при которой РСД, как более ответственный, настраивается оптимально на более высокую резонансную частоту, а параметры настройки РРД «загруб-ляются» таким образом, чтобы снизить их резонансные частоты и исключить взаимосвязь на резонансной частоте с РСД;

- при выборе структуры построения РРД должны учитываться характер технологической взаимосвязи и возможность разделения приоритетности для введения при необходимости частотной развязки. Для четырехпоточного котла дубль-блока наиболее предпочтительным является вариант с одним РРД между суммарными расходами корпусов и двумя РРД расходов среды по потокам каждого корпуса, при этом при необходимости частотной развязки приоритетность отдается РРД расходов среды между корпусами [15].

Для МАСР с однотипными ЛАСР расходов среды по параллельным потокам часто имеется возможность реализовать регулятор суммарного расхода среды воздействием на общий орган управления расходом: насос или группу насосов. В этом случае целесообразным является частный случай варианта 2, при котором используются два РСД: основной -воздействием на насосы, резервный - на регулирующие клапаны всех потоков. При потере

возможности управления насосами в одном (исчерпание диапазона регулирования) или обоих направлениях соответствующая функция возлагается на регулирующие клапана потоков. Функции РРД во всех случаях остаются без изменения.

1.4. Многоконтурные JIACP с несколькими регулируемыми переменными [2, 36].

Значительное отличие динамических свойств участков регулирования обусловливает необходимость многоконтурной структуры большинства JIACP. Традиционно рассматриваются два основных типа многоконтурных АСР [2]:

- каскадный, при котором один регулятор (называемый корректирующим) надстраивается над другим, обычно более быстродействующим (стабилизирующим);

- с опережающими скоростными сигналами, при котором на вход регулятора, поддерживающего основной, достаточно инерционный технологический параметр, вводятся исчезающие (через дифференциаторы) сигналы по менее инерционным технологическим параметрам из «промежуточных» точек объекта регулирования.

Обобщенная структурная схема наиболее распространенного варианта многоконтурных АСР - двухконтурного - представлена на рис. 1.3а. Здесь аТЛ, ого0П) Ц> ^»ш - соответственно основная регулируемая величина и ее заданное значение, опережающая регулируемая вечичина, регулирующее воздействие, внутреннее и внешнее возмущения; Ьгл(8), hon(s), hBI1I^(s), hBm,0„(s) - передаточные функции соответственно главного и опережающего участков объекта регулирования и каналов действия на огл и с0п, внешнего возмущения. Структурная схема JLACP на рис. 1.36 отличается представлением объекта регулирования в виде последовательно соединенных опережающего и инерционного hHH(s)= hrjI(s)/h0n(s) участков, что в ряде случаев (в частности, при регулировании температуры пара) более удобно [36, 51]. Выражения для передаточных функций аналогичных каналов внешних возмущений на рис. 1 .За и 1.36 в общем случае отличаются между собой.

-М-

I ш

Ьаш,ов(1)

bam,r*(s)

М*)

' U h.„(e)

* Гд(«)

Ы») Г«о,(1)

-Ж*

»4»)

- Гр(.)

г—р(»)

а)

6)

Рис. 13. Структурные схемы двухконтурных АСР Регулирующая часть АСР представлена в наиболее общем виде с тремя элементами: регулятором гр(з), дифференциатором гд(в) и корректирующим регулятором Гкор(я). В каскадной схеме гд(8)=1, в схеме с опережающим скоростным сигналом гКОр(8)=1. При использовании аналоговых средств регулирования гкор(8) представлял собой ПИ-регулятор, а гд(з) - реальное дифференцирующее звено первого порядка, что в обоих случаях обеспечивало реализацию в инерционном контуре ПИ-закона регулирования. Сравнительный анализ динамических свойств этих вариантов [2] показал, что каскадная структура имеет преимущества только при отработке внутренних возмущений для объектов с существенным различием динамики участков регулирования, но так как относительное качество отработки внут-

ренних возмущений в этом случае оказывается высоким для обеих структур, существенным этот аспект сравнения не является. Динамические преимущества схемы с опережающим скоростным сигналом при отработке всех типов возмущений растут по мере сближения динамики участков и определяются возможностью достижения большего значения отношения резонансных частот контуров, т.е. их частотной развязки.

При современной (на базе ПТК) реализации двухконтурных и, в целом, многоконтурных структур с опережающими скоростными сигналами целесообразным является использование сложных дифференциаторов, обеспечивающих реализацию в инерционных контурах ПИД, ПИДЦ2 и т.д. законов регулирования и представляемых в виде разности передаточных функций единичного звена и упрощенной модели соответствующего инерционного участка регулирования [36]. Преимуществами этого решения являются:

- заметное улучшение качества процессов регулирования по сравнению со стандартными решениями, даже при выборе параметров настройки по чисто модельному принципу исходя из приближения параметров упрощенной модели и реального объекта, несмотря на то что это приводит к исключению низкочастотных колебательных составляющих собственных движений ЛАСР, и дальнейший выигрыш в качестве регулирования при корректировке параметров настройки для достижения принятой в энергетике степени затухания колебательных составляющих \)/=0,9;

- возможность ввода дополнительных опережающих сигналов с сохранением модельного принципа настройки, что позволяет улучшить качество процессов регулирования, особенно при тех возмущениях, на которые реагируют вновь введенные сигналы;

- возможность реализации многоконтурных структур при любом соотношении динамических характеристик участков регулирования;

- упрощение промышленной настройки многоконтурных ЛАСР.

1.5. МАСР, состоящие из многоконтурных ЛАСР.

Исходная матричная структурная схема МАСР, состоящей из двухконтурных ЛАСР, представлена на рис. 1.4 [3,4, 7]. Она связывает п-мерные векторы оул, А,,, 1ВШ

соответственно основных регулируемых величин и их заданных значений, опережающих регулируемых величин, регулирующих воздействий, внутренних и внешних возмущений и включает в себя п х п матрицы Нгл(8), Ноп(8), Нвш,гл(8), Нвш,0„(8) - соответственно главного и опережающего участков объекта регулирования и каналов действия на оул и <т0п внешних возмущений, и ЯрИ, Нкор(8) И 11д(8) - многосвязных элементов регулирующей части МАСР: регуляторов, корректирующих регуляторов и дифференциаторов.

_ _ ф^

Рис.1.4. Матричная структурная схема МАСР с двухконтурными ЛАСР

Несмотря на возможно большее, чем для МАСР, состоящей из одноконтурных ЛАСР, число вариантов размыкания МАСР, а следовательно, и вариантов развязки, основными являются два варианта, аналогичные МАСР, состоящей из одноконтурных ЛАСР, со следующими выражениями передаточных матриц разомкнутой системы [3,4]: с'рс(8)= Нгл(8)-[Е + Кр(8)-Ид(5)-Ноп(8)]"1 Ир^-ИкорСв) (автономность I); (13) СпРс(з) = 11р(8)-[Б1кор(8)-НГл(з) + Ыд(8)-Н0„(8)] (автономность II). (14)

Как и для МАСР, состоящей из одноконтурных АСР, здесь возможно применение и односторонней, и смешанной автономности.

Для реализации развязки могут быть использованы недиагональные элементы любого из трех матричных элементов регулирующей части МАСР: Ыкор(з) (вариант 1), Яд(8) (вариант 2), Яр(8) (вариант 3). Выбор в каждом из трех указанных случаев реальной схемы подключения УК, реализующего развязку, и выражения для его идеальной передаточной функции, зависит и от структурных вариантов построения ЛАСР (каскадного или с опережающим скоростным сигналом), между которыми вводится УК.

Процедура определения схемы подключения УК и его идеальной передаточной функции включает в себя [3,4]:

- приравнивание нулю выражений для недиагональных элементов матриц (13) и (14);

- решение системы уравнений относительно недиагональных элементов матриц УК;

- разделение найденного выражения на сомножители, часть из которых представляют собой передаточные функции элементов регулирующих частей ЛАСР, а оставшийся - выражение для идеальной передаточной функции УК.

Например, для двухсвязной АСР с отсутствием перекрестных связей в матрице Н<т(8) (рис. 1.5), в которой 1-ая ЛАСР выполнена по схеме с дифференциатором, а 2-ая -по каскадной структуре, и от 2-ой ЛАСР к 1-ой реализуется развязка по «автономности I», выражение для недиагонального элемента матрицы ЯкорМ имеет вид [3]:

Гкор,12(8)= -ГкирдаИТдиИ" • (15)

где Ь* 12(5)=^гл"^ и - передаточные функции элементов условно вве-

оп,

22(5)

денных матриц инерционных участков регулирования; а пок,22(З-)-Гр^уь^ОО+Т Ь ,, Гя)=-гр."С')-ь.п,и(0--передаточные функции опережающих контуров ЛАСР.

ОП,

Следовательно, вводимое УК к^агСЮ (Рис- !-5) должно бьггь включено с выхода корректирующего регулятора 2-ой ЛАСР на вход дифференциатора 1-ой ЛАСР и иметь идеальную передаточную функцию в виде 3-его сомножителя выражения (15).

Схемы подключения УК для различных вариантов реализации автономностей I и II, выражения для их идеальных передаточных функций, а также сравнительный анализ получаемых при этом характеристик МАСР, приведены в [3, 4]. В частности, важно отметить неприменимость варианта 1 реализации автономности I для ЛАСР, от которой вводится УК, если данная ЛАСР выполнена по схеме с дифференциатором [3].

Существенным аспектом обеспечения живучести МАСР является сохранение ее работоспособности в случае исчерпания диапазона или вообще потери возможности управления соответствующим регулирующим органом ЛАСР, поддерживающей ответственный

технологический параметр. С этой целью целесообразна такая реконфигурация МАСР, при которой задача регулирования данного параметра возлагается на ЛАСР менее ответственного технологического параметра. Обычно в качестве последнего выступает нагрузка (или блока в целом, или отдельного агрегата, например, пылесистемы), так как вынужденное изменение нагрузки может быть скомпенсировано воздействием на другие энергоблоки или агрегаты, а сам технологический процесс нарушен не будет. Достигаться подобная реконфигурация должна минимально возможным числом изменений как самой структуры МАСР, так и параметров настройки ее элементов.

Рис.1.5. Пример структурной схемы двухсвязной A CP с двухконтурными ЛАСР

Такое решение, названное «переворотом», предложено [5, 8, 53] применительно к МАСР, состоящей из двухконтурных ЛАСР, в которой реализована смешанная автономность или односторонняя автономность I. Суть его приведена применительно к варианту двухсвязной МАСР на рис. 1.5. Пунктирной линией представлено добавление в схему УК к yKji(s) с целью реализации смешанной автономности.

При невозможности изменения регулирующего воздействия Ц1 выходной сигнал ре-, гулятора rM1(s) через переключатели П1 и П2 подключается вместо выходного сигнала корректирующего регулятора rKOP;22(s). В образованной структуре регулятор rp>u(s) охвачен отрицательной обратной связью через УК KIyK>12(s) и дифференциатор 1-ой ЛАСР, что позволяет сохранить эквивалентный объект регулятора инерционного контура 1-ой ЛАСР [1/Гд,и(8)] без изменения, тем самым обеспечивая в «перевернутой» схеме оптимальность параметров настройки 1-ой ЛАСР. Подробно изложение этого доказательства, а также реализационные особенности схемы «переворота» для различных вариантов включения УК, приведены в [8]. Там же показано преимущество данного варианта реконфигурации по сравнению с переключением выходных цепей регуляторов ЛАСР.

Принципиальные решения по выбору структуры МАСР, состоящей из многоконтурных ЛАСР, сохраняются такими же, как и для МАСР с одноконтурными ЛАСР:

- преимущества варианта со смешанной автономностью по сравнению с вариантом с полной автономностью I, причем дополнительным преимуществом является возможность реализации в варианте со смешанной автономностью схемы «переворота»;

- способы интеграции в общую структуру МАСР фрагментов МАСР с однотипными ЛАСР, в том числе, с использованием регуляторов суммарного и разностного движений. Однотипность может охватывать как опережающие, так и инерционные контура МАСР.

В то же время особенности МАСР с многоконтурными ЛАСР: различие структур ЛАСР, вариантов ввода УК, способов реконфигурации, - определяют необходимость выработки специфических рекомендаций по оптимизации их структур [2, 3, 4, б, 36]. Все указанные факторы являются взаимосвязанными, в качестве базового целесообразно использовать вариант построения ЛАСР. В структурном плане каскадная схема имеет преимущества перед схемой с опережающим скоростным сигналом. Во-первых, это возможность удобного отключения или подключения каскадно надстроенных контуров, что необходимо для изменения структуры МАСР, например, реализации «переворота» в части той ЛАСР, на которую осуществляется подключение воздействия более ответственной ЛАСР. Во-вторых, для ЛАСР, выполненной по схеме с опережающим скоростным сигналом, отсутствует возможность использования варианта 1 ввода УК при реализации автономности I, что за счет вынужденного использования вариантов 2 или 3 в случае влияния на опережающий сигнал этой ЛАСР регулирующих органов других ЛАСР приводит к ухудшению качества регулирования при внутренних возмущениях данных ЛАСР [3].

С другой стороны, структура с опережающими скоростными сигналами, имеет существенные преимущества в качестве переходных процессов при близости динамических свойств участков регулирования, дает возможность построения многоконтурных структур, основанных на использовании упрощенных моделей участков регулирования. Как правило, наличие близости динамики участков, необходимость построения ЛАСР с большим числом контуров имеют место в задачах регулирования температурного режима котла, ЛАСР которых при ранжировании имеют высокую степень приоритетности. В этом случае отмеченные выше функциональные преимущества каскадной структуры существенного значения не имеют.

1.6. Многоконтурные АСР с несколькими регулирующими воздействиями [51].

Наряду с многоконтурными ЛАСР, имеющими несколько регулируемых величин, существует еще один класс многоконтурных АСР - с несколькими регулирующими воздействиями. Применительно к такой АСР также возможно использовать термин ЛАСР, понимая под ним часть структуры многоконтурной АСР, связанной с одним регулирующим воздействием. Отличие между двумя применениями термина ЛАСР состоит в том, что каждая ЛАСР, входящая в МАСР, имеет свою основную регулируемую величину, а для многоконтурной АСР с несколькими регулируемыми величинами только одна ЛАСР поддерживает основную регулируемую величину, а остальные отвечают за поддержание в диапазоне регулирующих воздействий других, каскадно «следующих за ними» ЛАСР.

Анализ многоконтурных АСР с несколькими регулирующими воздействиями показал [51]:

- динамические свойства данных АСР во многих аспектах аналогичны многоконтурным ЛАСР, например, возможность оценки их динамических свойств по соотношению резонансных частот контуров; последовательность настроечных процедур и т.д.;

- возможно построение единой многоконтурной АСР с несколькими регулирующими воздействиями, формируемыми ЛАСР, каждая из которых может быть выполнена по многоконтурной структуре с несколькими регулируемыми величинами;

- для единой многоконтурной АСР с локальными АСР с несколькими регулируемыми переменными, содержащими оптимально настроенные малоинерционные опережающие конту-

ра, имеется возможность частотной развязки инерционных контуров данной и каскадно предвключенной к ней ЛАСР.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ МАСР. НАЛАДКА МАСР.

2.1. Модель для анализа и синтеза МАСР [7].

Модель ориентирована на структурную схему МАСР, состоящей из двухконтурных ЛАСР (рис. 1.4). Одноконтурная ЛАСР рассматривается как частный случай двухконтур-ной, а для представления ЛАСР с числом контуров, большим двух, используются дополнительные каналы модели. Предусмотрена возможность задания полученных выше вариантов включения УК для различных типов развязки. Модель реализована в частотной области, т.е. решение дифференциальных уравнений во временной области заменяется выполнением алгебраических действий с комплексными частотными характеристиками (КЧХ) матричных элементов системы и обратным преобразованием Фурье результирующих КЧХ замкнутой МАСР. Это позволяет во много раз повысить быстродействие программ, реализующих модель, по сравнению с моделированием во временной области, особенно затруднительным при большом количестве обратных связей рассматриваемой системы. Достоинством частотного метода моделирования является также возможность получения наряду с переходными процессами при определенных формах возмущений амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) замкнутой АСР, что позволяет оценить качество работы системы при различных спектральных характеристиках действующих возмущений. Принципиальным преимуществом такого подхода является выполнение в том же ключе реализуемых на базе данной модели расчетных процедур оптимизации параметров настройки МАСР, т.к. оценка запаса устойчивости системы производится частотными методами. В данном случае используются расширенные частотные характеристики, определение которых производится подстановкой в расчетные формулы аргумента -то + jto вместо jta для обычных характеристик (ш - степень колебательности, принимаемая равной 0,367).

Моделирование МАСР осуществляется следующим образом. Вначале на основании ' передаточных функций объекта и элементов регулирующей части АСР определяются КЧХ матричных элементов системы (рис. 1.4), а затем согласно выражениям табл. 2 вычисляются КЧХ замкнутой МАСР. Из найденных матриц выделяются КЧХ заданных каналов МАСР, для которых производится расчет амплитудно-частотных характеристик, интегральных квадратичных критериев, переходных процессов.

Таблица 2. Передаточные матрицы замкнутой МАСР.

Вид возмущений Вектор-столбец

Основные регулируемые величины "aZ¡ Регулирующие воздействия J¡ Опережающие регулируемые величины <7оп

Заданием (Е+НглС,)'хНглС, (E+G^y'G, (E+HonGjRJ х HonGjRK0p

Внешние (E+H^G.y'xH^, -(Е+С,НГЛ)" xGiHBHJJ1 -(E+HonGjR^x НопСзКжорНвн^я

Внутренние (E+Hr„G,y'x Hr„G,(RpR<„p)'1 -(E+GjV'G, (E+H^GjR^'H.pGj

G,-(E+RpR.KU-,xRpR1J10|>¡ G1=Rp(RjHon+RKopHr.1); Ga=(E+RpRlf0pXHrj1)"1Rp.

2.2. Оптимизация параметров настройки МАСР [14].

Основными задачами расчетной оптимизации параметров настройки являются: - сравнительный анализ структурных вариантов МАСР, т.к. объективное сопоставление динамических свойств возможно только при строгой методике оптимизации их параметров

настройки, ориентированной на использование одинаковых критериев качества процессов регулирования;

- разработка методики наладки и определения предварительных значений параметров настройки элементов МАСР в процессе их ввода в эксплуатацию.

Реализуется оптимизация на базе комплекса взаимосвязанных методик, отражающих различные этапы определения параметров настройки МАСР.

Критерий оптимального качества процессов регулирования МАСР формулируется как минимизация обобщенной интегральной квадратичной оценки с обеспечением степени затухания собственных движений не ниже заданной. В качестве оценки степени затухания используется степень колебательности ш составляющих собственных движений МАСР с тзд=0,367, а в качестве минимизируемой интегральной ошибки - обобщенный интегральный квадратичный критерий. Число ограничений I т^тзд (1=1, ...Г) равно числу колебательных составляющих и чаще всего (при монотонных характеристиках участков объекта) не превышает числа контуров регулирования многосвязной АСР.

Аналогично ранее разработанному методу оптимизации параметров настройки двух-контурных ЛАСР [1] поисковый процесс состоит в движении по пересечению гиперповерхностей заданного затухания колебательных составляющих МАСР и включает в себя 2 этапа: итерационную процедуру последовательной оптимизации параметров настройки каждого из контуров МАСР (методика №3) и их совместной оптимизации (методика №4). Две другие методики обычно предваряют основное поисковое движение. Методика №1 реализует определение параметров настройки УК, обеспечивающих минимальное значение в частотной области взвешенной квадратичной ошибки реализации развязки, а методика №2, использующая метод диагональной доминантности, позволяет найти начальные (для поискового движения) значения параметров настройки элементов ЛАСР, гарантирующие их нахождение внутри или на границе допустимой области.

Основной расчетной процедурой методик №3 и №4 является оптимизация параметров настройки одного из контуров регулирования с автоматическим выделением общей границы допустимой области всех колебательных составляющих МАСР, учитываемых на данном этапе настройки. Суть алгоритма выделения [9] состоит в анализе годографа полинома разомкнутой системы, из которого исключена пара корней, соответствующая текущей (в процессе оптимизации) точке кривой Д-разбиения, а критерий нахождения остальных корней в допустимой области формулируется как требование, чтобы разность между числами пересечений данным годографом положительной мнимой полуоси из второго квадранта в первый и обратно не была больше нуля.

Особенности реализации каждой методики и их применения подробно изложены в [14]. Разработанный комплекс программ моделирования и оптимизации параметров настройки МАСР использован для исследования и предварительной настройки ряда конкретных МАСР энергоблоков [12, 13,17, 21, 51].

2.3. Организация наладки МАСР [18].

Для МАСР, состоящей из разнотипных ЛАСР, для принятых структур их реализации (смешанная автономность или односторонняя автономность I), процедура наладки сводится к ряду последовательных этапов настройки ЛАСР и УК между ними. Начинается процедура с независимой настройки первой (наиболее приоритетной) ЛАСР, а настройке каждой по-

следующей (в порядке понижения степени приоритетности) ЛАСР предшествует настройка всех УК, связывающих данную ЛАСР с ранее настроенными, причем для УК каждой группы эта настройка производится последовательно (раздел 1.2). Сохранение в работе ранее настроенных ЛАСР позволяет обеспечить минимизацию погрешностей реализации развязки в областях их резонансных частот.

При наличии в составе общей МАСР групп однотипных ЛАСР динамически взаимосвязанными с остальной частью МАСР являются только суммарные движения данной группы. Поэтому при использовании структуры с РСД и РРД достаточным является учет связей с другими ЛАСР только РСД. РРД обычно настраиваются на тех же стадиях, что и соответствующие им РСД. Для группы однотипных ЛАСР с индивидуальными регуляторами настройка осуществляется для каждого из них с учетом ограничения заданного затухания как для суммарного движения данной группы ЛАСР, связанного с другими ЛАСР общей МАСР, так и для разностного движения этой группы.

2.4. Анализ динамики МАСР мощности и температуры пара энергоблока [12].

Принципиальным вопросом структурного построения МАСР энергоблока с прямоточным котлом является распределение функций между регуляторами питания и топлива. В варианте, условно названном «схемой 1», на регулятор питания возлагается функция поддержания нагрузки котла, а на регулятор топлива - температурного режима по тракту котла до первого впрыска. В варианте «схема 2» распределение функций обратное. Исследование выполнено на примере энергоблока 300МВт с пылеугольным прямоточным котлом. Для упрощения анализа принята однокорпусная однониточная модель. Модель объекта построена на основе экспериментальных динамических характеристик, полученных на энергоблоке №3 Каширской ГРЭС. Исследуемая МАСР является двухсвязной: в качестве основных регулируемых величин рассматриваются температура среды в промежуточном сечении тракта котла (за СРЧ) и мощность энергоблока. ЛАСР, воздействующая на расход топлива, выполнена по двухконтурной структуре с опережающим сигналом по излучению факела в верхней части топки.

Всего сопоставлено 13 вариантов МАСР. Первый признак их отличия - вариант распределения функций между регуляторами питания и топлива (схема 1 или схема 2). Второе отличие - способ реализации развязки: односторонняя автономность I (от МАСР мощности к ЛАСР температуры), смешанная автономность, полная автономность I, возможная только для схемы 2. И наконец, третий признак отличия - решение по подключению УК от ЛАСР мощности к ЛАСР температуры. Здесь возможны два подварианта варианта 1 включения УК (с выхода котельного регулятора мощности) и вариант 2 включения УК (по сигналу излучения факела). Различие подвариантов варианта 1 обусловлено следующим. Для данного котла, как и для большинства других, в особенности на низких нагрузках, динамика температурных сигналов при возмущении расходом топлива более благоприятна, чем при возмущении расходом питательной воды. Поэтому если УК включается на вход регулятора топлива, то должно быть использовано интегро-дифференцирующее (ИД) звено с инерционностью, а если на вход регулятора питания - то с опережением.

Определение параметров настройки сравниваемых вариантов МАСР проводилось на базе разработанного комплекса методик-программ (раздел 2.2.) исходя из единого комплексного критерия качества [14]. Как следует из результатов оптимизации, в большинстве вариантов МАСР с двусторонней (смешанной или полной) автономностью удается полу-

чить значительно более ((качественные» значения (большие кр и меньшие Т„) параметров настройки корректора температуры, чем в соответствующих вариантах с односторонней автономностью. В схеме со смешанной автономностью настройки оказываются практически такими же, как для ЛАСР, благодаря компенсации нежелательной перекрестной связи объекта регулирования. В схеме с полной автономностью дополнительно имеет место изменение динамики эквивалентного объекта, который представляет собой сумму реакций сигнала температуры на перемещение в разные стороны расходов топлива и воды. Это вызывает улучшение динамических свойств эквивалентного объекта в области низких частот. В то же время из-за наличия высокочастотного контура регулятора топлива повышается колебательность эквивалентного объекта в области высоких частот, что приводит к необходимости «загрубления» параметров настройки регулятора топлива и ограничению возможного «улучшения» значений параметров настройки корректора температуры.

Указанные ориентировочные оценки соотношения качества регулирования детализированы результатами моделирования исследуемых вариантов МАСР при характерных видах возмущений [12]. Варианты МАСР с двухсторонней автономностью (смешанной и полной) в качестве процессов регулирования, оцениваемом по значениям интегральных квадратичных критериев, заметно превосходят аналогичные варианты с односторонней автономностью I. Лучшими из них являются варианты схемы 1 со смешанной автономностью и схемы 2 с полной автономностью I, причем в обоих случаях использован вариант 1 введения УК от ЛАСР мощности к ЛАСР температуры с реализацией УК в виде ИД-звена с инерционностью. Вариант схемы 2 с полной автономностью I обеспечивает несколько лучшее качество процессов регулирования по температуре, что обусловлено участием в отработке наиболее характерных топливных возмущений изменения расхода питательной воды. По совокупности же оценок качества регулирования по различным каналам МАСР (качество поддержания мощности блока, динамика отклонения регулирующих воздействий) .преимущество имеет вариант схемы 1 со смешанной автономностью, причем, что крайне важно, при его использовании отработка наиболее характерных и наиболее ощутимых топливных возмущений выполняется только изменением расхода топлива при практически неизменном расходе питательной воды.

3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ МАСР ЭНЕРГОБЛОКОВ В СОСТАВЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ АСУТП.

3.1. Развитие и совершенствование МАСР энергоблоков на базе современных ПТК.

Представленные результаты исследований в области анализа и синтеза МАСР энергоблоков нашли свое применение еще при использовании традиционных средств регулирования и первых отечественных контроллеров: модернизация АСР энергоблоков 300МВт Литовской (№7), Трипольской (№№ 5,6), Ермаковской (№5) ГРЭС [11, 15, 19, 22]; усовершенствование МАСР мощности и температуры энергоблока №3 Каширской ГРЭС [5, 6], пылесистем котлов БКЗ-420 Красноярской ТЭЦ-2 [13], процесса горения котла ПК-24 Иркутской ТЭЦ-10 [20, 21]. В то же время ограничения используемых технических средств (надежностные, функциональные) не позволяли в полном объеме обеспечить реализацию всережимных МАСР энергоблоков. Такие возможности на российском энергетическом рынке появились в 90-ых годах, в связи с внедрением распределенных микропроцессорных АСУТП, в частности, на базе ПТК фирмы Сименс (Те1ерегт ХР-11, Этайс РС87-Р8, ЭРРА-

Т3000), применительно к которым осуществлялось дальнейшее развитие и совершенствование МАСР с использованием рассмотренных теоретических разработок [38, 39,43,49].

В качестве основных характеристик современных ПТК, определяющих их потенциал для решения задач многосвязного регулирования, следует выделить [26, 31]: высокую надежность аппаратуры и глубину ее самодиагностики; развитое базовое программное обеспечение, снимающее ограничения на реализацию алгоритмов МАСР; диагностику их периферийного оборудования; разнообразный операторский интерфейс; удобство наладки и оперативной коррекции алгоритмов управления. Отмеченные достоинства ПТК позволили обеспечить и широкое внедрение пошаговых программ, что существенно расширило объем функциональных задач, возлагаемых на МАСР, в первую очередь, в пусковых режимах.

Таким образом, была обеспечена возможность реализации в полном объеме МАСР энергоблоков с применением на основе выполненных исследований таких структурных и алгоритмических решений, как:

-построение многоконтурных АСР с несколькими регулирующими воздействиями, формируемыми ЛАСР многоконтурной структуры с использованием упрощенных моделей участков регулирования;

- осуществление развязки собственных движений МАСР путем ввода УК с различными схемами подключения и необходимыми динамическими характеристиками;

- реализация для МАСР, состоящих из однотипных ЛАСР, регуляторов суммарного и разностного движений;

- изменение структур МАСР при изменении режимов работы оборудования, в основном, по командам логических программ и при исчерпании диапазонов регулирующих органов;

- повышение живучести МАСР за счет своевременной диагностики отказов периферийного оборудования и осуществления ее соответствующей реконфигурации;

- введение автоподстройки параметров настройки элементов ЛАСР и УК с сочетанием непрерывного и дискретного законов их изменения, что обеспечило достижение требуемых динамических свойств МАСР во всем диапазоне режимов их работы;

- использование разработанных методов расчетной и экспериментальной настройки многоконтурных и многосвязных АСР.

Особо востребованными решения по усовершенствованию МАСР отечественных энергоблоков и возможность реализации их в составе современных микропроцессорных АСУТП оказались в последнее десятилетие. Связано это с обязательным участием всех энергоблоков в ОПРЧ; обеспечением готовности газомазутных энергоблоков, а в дальнейшем, скорее всего, и пылеугольных, к участию в НПРЧ и АВРЧ; наличием существенной неравномерности диспетчерского графика изменения нагрузки и жестких коммерческих требований к точности его поддержания (±1% номинальной нагрузки) [40, 41, 48]. Динамические характеристики НПРЧ должны удовлетворять следующим требованиям:

- время достижения половинного значения изменения мощности - 10 секунд в пределах и нормального (±5% МНом), и аварийного (±12,5% МНом) резервов;

- время вхождения в коридор ±1% Ыном требуемого значения нагрузки - 30 секунд в пределах нормального резерва и 120 секунд в пределах аварийного.

Решение данных задач требует обеспечения полностью автоматического изменения нагрузки энергоблоков. Вследствие серьезных санкций за их отключения обязательным стало также обеспечение работоспособности АСАРБ (автоматической системы аварийной

разгрузки энергоблока). Крайне важно, что данные требования должны выполняться непрерывно в процессе длительной эксплуатации энергоблока, поэтому вероятное возникновение ТО и ФН должно отрабатываться с минимально возможным ухудшением качества поддержания заданий энергосистемы и параметров энергоблока [48].

В связи с отсутствием в последние два десятилетия ввода новых крупных энергоблоков с традиционной технологией, изложенные энергосистемные задачи должны были решаться энергооборудованием, построенным в 60-80-ые годы прошлого столетия и оснащенным соответствующими этому периоду системами контроля и управления (СКУ). Необходимым стало определение эффективных решений по модернизации существующих СКУ [28, 32, 33, 39]. Базовыми подходами явились полная модернизация с созданием полномасштабной АСУТП энергоблока (например, [24, 27, 34]) и частичная с обязательным включением в объем модернизации МАСР котлоагрегата (например, [46,47]).

Ниже изложены основные структурные решения по построению САРЧМ и усовершенствованию МАСР основных технологических параметров:

- пылеугольных энергоблоков 800МВт (№1,2 Березовской ГРЭС, №1,2 ТЭС Суйджун в Китае), 500МВт (№7-10 Рефтинской ГРЭС), 300МВт (№3, 4 ТЭС Аксу в Казахстане; №3 Каширской ГРЭС; №1 Зуевской ТЭС на Украине);

- газомазутных энергоблоков 800МВт (№1, 2 Пермской ГРЭС), 300МВт (№1, 3-5 Ириклин-ской ГРЭС; №2,4, 5 Киришской ГРЭС; №5 Ставропольской ГРЭС; №8 Конаковской ГРЭС; №10 Среднеуральской ГРЭС);

- газомазутных теплофикационных энергоблоков Т-250 ТЭЦ Мосэнерго (№4, 5, 7 ТЭЦ-25; №7 ТЭЦ-26; №8, 9 ТЭЦ-21).

Еще одной важной задачей последнего десятилетия стал ввод в эксплуатацию нового для российского рынка типа энергоблоков - ПГУ утилизационного типа, в первую очередь, ПГУ-450. С точки зрения многосвязности каналов регулирования, такая технологая существенно проще традиционных энергоблоков с прямоточными котлами. В то же время и здесь существует ряд нетривиальных задач многосвязного регулирования, в первую очередь, это задача регулирования частоты и мощности энергоблока с тремя генераторами (энергоблоки ПГУ-450 №1 и 2 Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга, №1 и 2 Калининградской ТЭЦ-2, №3 и 4 ТЭЦ-27 Мосэнерго, №4 ТЭЦ-22 Ленэнерго; ПГУ-325 №1 Ивановской ГРЭС), мощность одного из которых (генератора паровой турбины) существенно зависит от мощностей генераторов газовых турбин. Результаты разработки и внедрения АСУТП ПГУ в целом и их МАСР в частности, изложены в [23, 35, 42, 44, 45]. Особый интерес представляют результаты испытаний и анализ возможности выполнения САРЧМ таких энергоблоков требований НПРЧ и ОПРЧ [42].

И наконец, внедрение микропроцессорной техники сделало востребованными разработанные решения по многоконтурным и многосвязным АСР, включая САРЧМ, для энергоблоков в атомной энергетике [37]. В первую очередь, это касается первого в отечественной практике энергоблока 1000МВт №3 Калининской АЭС, автоматизация которого была полностью выполнена на микропроцессорных средствах, включая разработанный ЗАО «Интеравтоматика» проект АСУТП машзала.

3.2. СЛРЧМкрупных энергоблоков [40].

Укрупненная структурная схема, демонстрирующая разработанный подход к созданию САРЧМ, представлена на рис. 3.1.

Обязательными составляющими САРЧМ, необходимыми для выполнения требований ОПРЧ, НПРЧ, АВРЧ, являются:

- блочная часть САРЧМ, включающая котельный и турбинный регуляторы мощности (соответственно КРМ и ТРМ), корректор частоты (КЧ), устройства формирования заданных значений плановой и неплановой (АВРЧ) составляющих мощности;

- электронный регулятор скорости турбины (РСТ);

- АСР котла (раздел 3.3.);

- система учета технологических ограничений (ТО) (раздел 3.4.).

Г- — ' OCHOBI j элеме > <шшш 1 ! Дополнительные элементы 1 1 1 1 1 1 _ 1 1 1 1 1 1 1 U____ 1 1 1 1

! .'ИВ 1 1 '1 1 1 1 I 1 | ! !! ¡1 i ■1 ТП I

ш

1 н

КОТЕЛ |- ТУРБИНА - алгоритмы повыше <ного быстродействия

Рис.3,1. Укрупненная структурная схема САРЧМ

В качестве дополнительных составляющих САРЧМ представлены ее элементы, реализующие АСАРБ и блочный уровень ПАА. Являясь сложной многофункциональной структурой, САРЧМ должна быть оснащена современным операторским интерфейсом (эф- ■ фективный контроль за выполнением функций регулирования частоты и возможность вмешательства в управление процессом), и развитой инженерной системой (удобство оптимизации структурных решений и параметров настройки их элементов).

Достаточно жесткие требования к динамике начальной части переходного процесса для соответствия условиям ОПРЧ и особенно НПРЧ вызвали необходимость отказа от ранее принятой в отечественной энергетике в качестве типовой структурной реализации САРЧМ по варианту САУМ-1 (задача регулирования мощности энергоблока N возлагается на КРМ, а давления пара перед турбиной р'т - на ТРМ), усовершенствованной для увеличения приемистости энергоблока путем подачи входного небаланса КРМ (ТЧЗД - IV) на ТРМ. Потребовался переход на комбинированную структуру САРЧМ с частичным использованием решений так называемой САУМ-2 (задача регулирования мощности энергоблока возлагается на ТРМ, а давления пара перед турбиной на КРМ) [40]. Закон формирования входных небалансов КРМ и ТРМ зависит от:

- абсолютного значения выходного сигнала корректора частоты, определяющего необходимую динамику отработки её отклонения;

- значения давления пара, характеризующего динамические возможности котла;

- наличия и характера ТО (котел - турбина, в сторону «больше» - «меньше» и т.д.).

Рис.3.2. Переходные процессы при проверке динамики НПРЧ на аварийные изменения частоты на энергоблоке 300 МВт №4 Ириклинской ГРЭС (котлоагрегат ТГМП-114; турбоагрегат К-300-240-3). Изменение частоты ± 370 мГц вверху регулировочного диапазона на газе.

1 - мощность; 2,3 - верхняя и нижняя допустимые границы поддержания мощности;

4 - давление пара перед турбиной; 5 - обобщенный сигнал положения клапанов турбины; 6 - расход топлива; 7 - заданное изменение частоты.

Анализ результатов большого числа испытаний разработанных САРЧМ газомазутных энергоблоков на соответствие Стандарту НПРЧ и АВРЧ [40] для разного типа оборудования (один из таких примеров приведен на рис. 3,2), натурных испытаний по отработке отклонений частоты в сети, проведенных СО ЕЭС 24.09.2008г. (например, [47]), а также накопленный опыт испытаний на соответствие требованиям ОГТРЧ пылеугольных энергоблоков [29, 30,46], позволили сделать следующие выводы:

- во всех опытах обеспечивается высокое качество начальной стадии переходных процессов НПРЧ, т.е. достижение половинного значения изменения мощности происходит не более, чем за 10 секунд, во всём диапазоне нагрузок;

- второй основной показатель динамики НПРЧ - время вхождения в коридор ±1% Ином, определяется динамическими возможностями котла и структурными решениями по построению блочной части САРЧМ и МАСР котла;

- при принятых структурах МАСР котла и САРЧМ в целом требования НПРЧ выполняются как для нормального, так и для аварийного резервов, а необходимая при этом степень фор-сировки котла увеличивается по мере роста мощности котла и уменьшения числа его отдельных потоков [40];

- отличия в динамике регулирования энергоблоков одной и той же мощности с газомазутными и пылеугольными котлами не являются существенными.

На рис. 3.3 представлен пример реального участия энергоблока 300МВт Ириклинской ГРЭС в регулировании частоты при аварии на Саяно-Шушенской ГЭС.

ПГУ, как объекты регулирования частоты, заметно отличаются от традиционных энергоблоков. В связи с ограничениями на скорость изменения нагрузки газовых турбин, существуют затруднения в выполнении требований (разработанных для традиционных блоков) к динамике ОПРЧ и НПРЧ в пределах аварийного резерва в начальной части переходного процесса. В тоже время для ПГУ легко достигаются требуемые показатели динамики АВРЧ и без особых осложнений динамики ОПРЧ и НПРЧ в пределах аварийного резерва в части общей длительности переходного процесса [42].

Принципиальный вопрос построения МАСР энергоблоков с прямоточными котлами ~ распределение функций между регуляторами питания и топлива - наибольшую актуальность в рассматриваемый период времени имел для пылеугольных котлов с прямым вдуванием пыли крупных энергоблоков 500 и 800МВт, для которых задача регулирования температурного режима котла до 1-ого регулируемого впрыска решена не была. Основными причинами являлись существенное отдаление от начала пароводяного тракта зоны уверенного перегрева и сильный уровень возмущений при отключениях пылесистем, а также других нарушениях подачи топлива. Задача была решена [25, 27, 29, 34, 46] за счет использования схемы 1 (раздел 2.4), имеющей существенные преимущества при отработке топливных возмущений, применения схемы «переворота» для учета ограничений по расходу топлива, а также реализации многоконтурной АСР температурного режима.

Для остальных типов котлов, как правило, было оставлено ранее принятое распределение функций: для энергоблоков с пылеугольными котлами - схема 1, с газомазутными -схема 2. При этом на пылеугольных энергоблоках, привлекаемых к режимам регулирования частоты и мощности, реализовывались схема «переворота» [5, 8, 53] и смешанная автономность [6, 12, 17, 52, 57]. Для газомазутных котлов, несмотря на более благоприятные динамические характеристики температурных сигналов при возмущении топливом, чем при возмущении питанием, переход на схему 2 осуществлен не был. Вызвано это, во-первых, незначительным уровнем топливных возмущений, не перехватываемых сигналами по расходу газа или мазута, а во-вторых, сложностью для оперативного персонала перехода при модернизации СКУ к новому способу управления технологическим процессом [41].

АСР температурного режима пароводяного тракта прямоточного котла представляет собой структуру каскадно связанных между собой ЛАСР соотношения вода-топливо и впрысков, образуя единую многоконтурную АСР с несколькими регулирующими воздействиями (раздел 1.6). Ее основной задачей является поддержание выходной температуры пара, а вспомогательной - обеспечение диапазонов регулирования клапанов впрысков. В числе факторов, осложняющих решение данной задачи, следует назвать:

- требование снижения уровня температур пароводяного тракта, реализуемое выводом из работы отдельных впрысков или их закрытием со стерегущим режимом работы регуляторов, а также малым значением заданной степени открытия других впрысков;

- установку впрысков в сечениях тракта, расположенных в зоне максимальной теплоемкости во всем диапазоне нагрузок или в его части, что приводит к невозможности использовать температур до и после впрысков в качестве регулируемых параметров;

- разветвление потоков среды после встроенной задвижки, вынуждающее одним корректором температуры вводить в диапазон впрыски на двух параллельных потоках.

Основными решениями, обеспечивающими на базе проведенных исследований высокое качество поддержания температурного режима котла, являются [36,41,46,47,51]:

- использование единой многоконтурной АСР температуры, содержащей в своем составе ЛАСР соотношения вода-топливо и регуляторы (в том числе и находящиеся в стерегущем режиме) всех включенных в работу впрысков;

- реализация всех ЛАСР температуры по многоконтурной структуре с упрощенными моделями участков регулирования (раздел 1.5) и увеличением по возможности числа используемых в отдельных ЛАСР температурных сигналов вне зависимости от соотношения динамических свойств возникающих при этом участков регулирования;

- удобство сохранения в такой многоконтурной структуре работоспособности единой АСР температуры при отказах,или закрытии (применительно к клапанам впрысков) отдельных регулирующих органов или датчиков;

- подача на вход регуляторов впрысков динамически преобразованного сигнала по нагрузке для опережающей реакции в процессе изменения мощности блока.

В качестве примера приведем АСР температуры котла П-57 энергоблоков 500МВт Рефтинской ГРЭС [25, 46]. 1-ый, наибольший по производительности впрыск находится в ЗМТ и использование температур до и после него в корректоре и АСР первого впрыска нецелесообразно. Поэтому в качестве основной регулируемой величины корректора использован сигнал по положению клапана впрыска, а в качестве опережающего сигнала АСР первого впрыска введен сигнал по температуре пара в рассечке между пакетами пароперегревателя, во всем диапазоне режимов находящейся в зоне уверенного перегрева. В процессе наладки и испытаний выяснилось, что этот сигнал обладает хорошей динамикой при возмущении расходом топлива, что обеспечивает и своевременное вступление в работу регулятора впрыска для компенсации данного возмущения, и изменение корректором температуры вслед за отклонением клапана впрыска соотношения вода - топливо.

При использовании на котле регулятора температуры пара промперегрева воздействием на рециркуляцию дымовых газов эффективным средством развязки АСР температурного режима прямоточного котла по первичному и вторичному трактам является реализация односторонней автономности П путем ввода УК по сигналу, характеризующему расход газов рециркуляции, на вход корректора температуры [56]. Аналогичное решение в ряде случаев оказывалось полезным и для развязки схем температурной коррекции и коррекции экономичности процесса горения [60].

В [41] приведены примеры работы АСР температуры котла энергоблока 300МВт №5 Ставропольской ГРЭС в ряде сложных режимов эксплуатации энергоблока: изменение нагрузки со скоростью ЮМВт/мин; проведение испытаний на соответствие Стандарту СО ЕЭС в пределах аварийного резерва НПРЧ ±37МВт; срабатывание АСАРБ по отключению

питательного турбонасоса. Во всех режимах соблюдалась высокая точность поддержания температуры, причем даже при работе АСАРБ ее отклонения не достигали уставок предупредительной сигнализации.

Проблема автоматизации узла подачи топлива пылеугольных котлов. оснаптенш,ту пылесистемами прямого вдувания пыли, до середины 90-ых годов не имела законченного решения в отечественной энергетике. В рамках выполненных работ данная задача была успешно решена для котлов различных конструкций с пылесистемами разных типов: молотковые и среднеходные мельницы, мельницы-вентиляторы [41]. На рис. 3.4 в качестве примера приведена укрупненная структурная схема АСР топлива и питания котлов П-57 энергоблоков 500МВт Рефтинской ГРЭС, оснащенных молотковыми мельницами [46].

ОтКРМ

1.

Реіулятор впрьіскаї,

ПОТОКА

ТО--

ТО I

БФ \Уе,зд

"Я

Корректор температуры, поток А

Регулятор топлива, п/т

¡ш

г

БФЇУадд

Задатчик

1

БФ \Ув.ад

ТО I

Реіулятср впрьгскаї, поток Б

УК

АСР питания

т

АСР пылеси-стем п/т А

"П—1-І—

її і і г; * * *

РПК,

УК

т

РПК б

ПТН ^

ПТН в

Корректор температуры, поток Б

Регулятор топлива, п/т Б

ГТШ

АСР пылсси стем п/т Б

__ I

Логика «переворота» п/т А

,п і I I

*»т т Ж

Т—г

І I

Логика «переворота» п/т Б

Рис. 3.4. Укрупненная структурная схема АСР топлива и питания энергоблока 500 МВт

Рефтинской ГРЭС.

БФ - блок формирования; УК - устройство компенсации.

Основные решения по построению АСР подачи топлива пылеугольных котлов с прямым вдуванием пыли таковы:

1. АСР подачи топлива представляет собой двухуровневую структуру, верхним уровнем которой является регулятор суммарного расхода топлива (общий на котел или каждой полутопки), а нижним - МАСР отдельных пылесистем.

2. Регулятор суммарного расхода топлива выполняется по схеме соотношения: динамически преобразованный (в УК) сигнал по заданному расходу воды на котел целиком или на поток, соответствующий данной полутопке, - сигнал, характеризующий общий расход пыли в котел или полутопку, с коррекцией от АСР температурного режима. Возможны 3 варианта коррекции. Кроме вариантов сигнала температурного корректора по потоку, соот-

ветствующему данной полутопке (рис. 3.4), и единого корректора при наличии общего регулятора топлива на котел, возможен и третий, промежуточный вариант. Он имеет место в случае разделения котла на полутопки и наличия ощутимого взаимовлияния между ними. Здесь целесообразно применить корректоры суммы и разности температур по потокам с подачей выходных сигналов обоих корректоров с соответствующими знаками на регуляторы топлива каждой полутопки, т.е. реализовать корректоры суммарного и разностного движений (раздел 1.3).

3. Сигнал, характеризующий общий расход пыли в котел (или полутопку), формируется умножением суммы числа оборотов питателей сырого угля (ПСУ) на автоматически вычисляемый показатель «калорийности», который характеризует качество топлива и определяется путем текущего интегрирования отношения мощности энергоблока к суммарной по энергоблоку (без разделения на полутопки и корпуса) частоте вращения ПСУ [25].

4. Каждая пылесистема оснащена своей МАСР. Для молотковых и среднеходных мельниц данная МАСР включает в себя две ЛАСР: нагрузки пылесистемы, управляющей частотой вращения ПСУ, и загрузки мельницы, воздействующей на изменение расхода первичного воздуха, причем между ними реализована односторонняя автономность I. Для предупреждения «завала» мельницы при исчерпании диапазона регулирования подачи первичного воздуха реализована схема «переворота», далее называемого «малым», при действии которого регулятор первичного воздуха (загрузки мельницы) начинает управлять регулятором нагрузки пылесистемы, снижая частоту вращения ПСУ [25].

Стандартное решение по управлению мельницей-вентилятором (например, для котлов П-67 энергоблоков 800МВт [34]) также включает в себя две ЛАСР с воздействием на частоту вращения ПСУ и присадку к сушильному агенту холодных газов рециркуляции, в функции которой входит регулирование температуры аэросмеси. Здесь безопасность работы мельницы обеспечивается вводом двух стерегущих регуляторов: по увеличению мощности мельницы и понижению температуры аэросмеси, - действующих на разгрузку ПСУ. В то же время для аналогичных пылесистем, например, котла БКЗ-420, предусматривается дополнительное, третье регулирующее воздействие - на расход сушильного агента путем управления шибером вентиляции мельницы, обеспечивающим регулирование размольной производительности пылесистемы. В случае повышения температуры сушильного агента (ТС А) выше допустимого значения в МАСР пылесистемы добавляется канал регулирования ТСА воздействием на шибер присадки холодных газов, а задача поддержания температуры аэросмеси возлагается на шибер вентиляции мельницы [13]. В ходе промышленных испытаний была выявлена существенная колебательность переходных процессов в такой трех-связной АСР, что потребовало реализации смешанной автономности между ЛАСР размольной и сушильной производительностей [13, 58].

5. Регулятор топлива воздействует на регуляторы нагрузки пылесистем, меняя задание по частоте вращения ПСУ. При возникновении ограничения на увеличение нагрузки пылесистемы (вступление в работу схемы «малого переворота» или стерегущего регулятора) воздействие регулятора топлива на увеличение подачи угля в эту пылесистему прекращается. При исчерпании диапазона регулирования в сторону «больше» всех включенных в работу на автоматическом управлении пылесистем выполняется «большой переворот»: переключение воздействия регулятора топлива на изменение заданного расхода питательной воды (БФ \Уадцили БФ \Убдд). С этого момента времени температурный режим поддержи-

вается воздействием на расход питательной воды, тем самым устанавливая его значение соответствующим текущему значению расхода топлива. Если котел разделен на две полутопки со своими регуляторами топлива (рис. 3.4), то мощность энергоблока будет сохранена воздействием на вторую полутопку. Однако значительное нагружение второй полутопки ограничено допустимой разностью расходов воды между потоками, при достижении которой будут снижаться расходы воды уже по обоим потокам [25,46].

Для реализации АСР подачи топлива пылеугольных котлов с промбункером решения аналогичны за исключением проблем построения МАСР отдельных пылесистем.

Для газомазутных котлов усовершенствование АСР подачи топлидя затронуло две проблемы [41]. Первая из них это автоматизация различных режимов совместного сжигания газа и мазута: как с изменением расходов обоих видов топлива, так и только одного из них при фиксированном значении другого. Принятое решение [61] ориентировано на использование в режиме совместного изменения расходов газа и мазута корректирующего регулятора отношения их давлений, что обеспечивает равную тепловую нагрузку горелок, сжигающих топливо разных видов. Логическая обвязка схемы и специальные приемы отслеживания позволяют безударно переходить с одного режима совместного сжигания на другой и в режим сжигания каждого из них. Вторая проблема связана с применением горелочных устройств АМАКС, включающих в себя регулирующую заслонку на каждой горелке, которая исходно предназначалась только для безопасного розжига. В работах ЗАО «Интеравтоматика» [41, 47] эти регулирующие заслонки были применены для усовершенствования АСР подачи газа, в частности, для устранения перекосов тепловыделения по полутопкам и расширения диапазона изменения нагрузки за счет введения контура поддержания давления газа воздействием на регулирующие заслонки.

При усовершенствовании АСР питательного узла энергоблока с многопоточным прямоточным котлом [41] в качестве основного используется решение для МАСР с однотипными ЛАСР, имеющими общий орган управления суммарны;.! расходом (раздел 1.3). МАСР питания выполняется по схеме с РСД и РРД, причем основным является воздействие' на питательный турбонасос (ПТН). Возникающая при этом избыточность числа регулирующих органов по сравнению с числом регулируемых параметров используется для обеспечения минимального перепада давлений на регулирующих питательных клапанах (РПК) с сохранением при этом запаса на регулирование в сторону «больше» и требуемого перепада давлений на клапанах впрысков. Специальные схемные решения предусмотрены для учета ограничений по максимальному и минимальному значениям давления за ПТН, максимально допустимому перепаду давлений на РПК.

В части усовершенствования АСР газовоздушного тракта котла рекомендации по выбору структуры МАСР нашли свое применение, в первую очередь, при внедрении технологических методов подавления выбросов NO*, в частности, схемы ступенчатого сжигания топлива [20, 21, 59, 62]. Работа была выполнена на реконструированном пылеугольном прямоточном котле ПК-24. Сопоставление двух технологических способов регулирования содержания N0*: перераспределение расходов вторичного воздуха в верхний ярус горелок и третичного воздуха; перераспределение расходов пыли между нижним и верхним ярусами горелок, - продемонстрировало [20] преимущества первого способа. Это касалось как технологического удобства (во втором случае требовалось дополнительное изменение расхода

третичного воздуха), так и степени взаимосвязи ЛАСР N0* с другими ЛАСР: при первом способе регулирования - только с ЛАСР подачи воздуха (содержания Ог), при втором - и с ЛАСР подачи топлива. Сравнительный анализ динамики различных вариантов образуемых МАСР [21] также подтвердил преимущества использования в качестве регулирующего воздействия ЛАСР N0* перераспределения расходов вторичного воздуха в верхний ярус горелок и третичного воздуха, причем наиболее предпочтительным явился вариант МАСР со смешанной автономностью, в котором от ЛАСР Ог к ЛАСР N0* реализована автономность I, а в обратном направлении — автономность II.

Еще одним применением методов развязки явилось усовершенствование МАСР топлива и воздуха пылеугольных котлов [54, 55].

3.4. Учет в МАСР энергоблоков ТО и ФН[48, 49].

Важнейшим показателем работы САРЧМ энергоблока и МАСР котла является их функциональная живучесть, т.е. возможность сохранения своих функций полностью или частично при ТО и ФН. Данная проблема является составной частью обеспечения всере-жимности работы МАСР, так как наличие разнообразных типов ТО существенно расширяет спектр возможных режимов эксплуатации оборудования, а возникновение ФН усложняет реализацию функций управления ими.

Детальный анализ различных типов ТО и ФН и способов их учета [48] показал широкое разнообразие структурных решений, обеспечивающих при их возникновении минимизацию потери функциональных возможностей САРЧМ энергоблока и отдельных каналов регулирования. Основными решениями для учета ТО и ФН являются реконфигурация структурных схем ЛАСР, в том числе и путем изменения количества и состава входящих в нее контуров регулирования: схема «переворота», использование стерегущих регуляторов. Для ряда технологических каналов управления за счет наличия избыточности количества регулирующих органов и контролируемых параметров обеспечивается несколько ступеней учета ограничений, причем на первых из них снижается только эффективность ведения режима, без ущерба для решения задачи регулирования нагрузки.

Учет ТО и ФН в МАСР каналов регулирования является наиболее трудоемкой задачей реализации их алгоритмического обеспечения. Базовый алгоритм работы МАСР составляет не более 30% его функционального содержания (оцениваемого, например, по количеству используемых алгоритмических блоков), а все остальное (70-80%) - это логика формирования сигналов изменения структуры МАСР и параметров настройки ее элементов и алгоритмы учета сформированных логических условий.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполненный комплекс работ, содержащий совокупность научных и методических положений, разработанных на основе аналитических, модельных и экспериментальных исследований динамических и эксплуатационных характеристик МАСР модернизируемых и вновь стоящихся энергоблоков и направленный на привлечение энергоблоков к решению задач НПРЧ, ОПРЧ и АВРЧ, обеспечение точности поддержания коммерческого графика изменения нагрузки и внедрение современных технологий сжигания топлива, с одновременным обеспечением надежности и удобства эксплуатации МАСР и их наладки, позволил решить научную проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение.

2. Разработаны методические основы анализа и синтеза МАСР энергоблоков, отличительными особенностями которых являются: ■

- многоконтурная структура локальных АСР;

- наличие различных условий и структурных вариантов реализации развязки собственных движений МАСР;

- использование в качестве аспектов выбора оптимальных структурных решений по построению МАСР наряду с динамическими характеристиками таких эксплуатационных требований как удобство промышленной наладки и простота осуществления структурных изменений МАСР при изменении режимов работы блока и возникновении ТО и ФН;

- учет неточности реализации развязки.

3. Исследованы динамические свойства и сформулированы предложения по структурной реализации многоконтурных АСР (важной составляющей МАСР энергоблоков), в состав которых входят многоконтурпые АСР как с несколькими регулируемыми переменными - наиболее характерное построение ЛАСР, так и с несколькими регулирующими воздействиями, а также структуры, их объединяющие. Для многоконтурных АСР с несколькими регулируемыми переменными существенными преимуществами обладает решение с использованием упрощенных моделей инерционных участков регулирования.

4. Разработан новый структурный подход к построению МАСР, названный за счет объединения двух типов реализации развязки «смешанной автономностью» и обеспечивающий существенные преимущества в части выполнения эксплуатационных требований, в первую очередь, возможности сведения процесса наладки МАСР к ряду последовательных операций настройки отдельных элементов системы и реконфигурации МАСР при режимных изменениях и возникновении ТО и ФН.

Проведен сравнительный анализ структурных вариантов подключения УК, реализующих развязку, как с позиции динамики регулирования, так и в части выполнения структурных изменений. Показано, что для МАСР, состоящих из многоконтурных ЛАСР, выбор вариантов зависит от структурной реализации ЛАСР, связываемых вводимыми УК.

5. Исследованы динамические особенности и структурные решения МАСР, состоящих из однотипных ЛАСР. Сопоставлены два структурных решения: с отдельными регуляторами каждой ЛАСР и регуляторами суммарного и разностного движений. Определяющим фактором для их выбора является степень различия динамики идентичных участков регулирования: чем меньше различия, тем более предпочтителен вариант с регуляторами суммарного и разностного движений.

6. Разработан комплекс методик и программ моделирования в частотной области и оптимизации параметров настройки МАСР. Методика определения оптимальных значений параметров представляет собой решение задачи нелинейного программирования с выполнением поискового движения по пересечению гиперповерхностей заданного затухания колебательных составляющих собственных движений МАСР.

Предложена в общем виде методика промышленной наладки МАСР произвольной структуры, включающей в себя как разнотипные, так и однотипные ЛАСР.

7. Выполнено сравнительное исследование динамики вариантов МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту прямоточного котла с различным распределением функций между регуляторами питания и топлива и возможными структурными решениями по реализации развязки МАСР. По совокупности оценок, наиболее предпочтитель-

ным является вариант МАСР с возложением функции регулирования температурного режима на регулятор топлива и реализацией смешанной автономности.

8. Проведенный комплекс исследований позволил получить новые структурные решения по построению основных каналов регулирования энергоблоков. В первую очередь, к таким решениям следует отнести:

- МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту пылеугольного прямоточного котла с реализацией смешанной автономности и автоматическим учетом ограничений по расходу топлива по схеме «переворота» (большого);

- АСР подачи топлива пылеугольного котла с прямым вдуванием пыли, реализуемую в виде двухуровневой структуры:

• верхний уровень - регулятор суммарного расхода топлива с формированием ограничения по состоянию всех автоматически управляемых пылесистем;

• нижний уровень - МАСР отдельных пылесистем с реализацией односторонней или смешанной автономности и автоматического учета ограничений;

- единую многоконтурную АСР температурного режима пароводяного тракта прямоточного котла, включающую в свой состав ЛАСР соотношения вода-топливо (температурный корректор) и впрысков, каждая из которых выполнена по многоконгурной структуре с упрощенными моделями участков регулирования;

- использование для МАСР питания и температурной коррекции вода-топливо прямоточных котлов структуры с регуляторами суммарного и разностного движений;

- структурную схему САРЧМ с комбинированием решений САУМ-1 и САУМ-2;

- всесторонний учет различных типов ТО и ФН и комплекс структурных решений, обеспечивающих минимизацию потери функциональных возможностей САРЧМ энергоблока и основных каналов регулирования котла при их возникновении.

Важную роль в успешном внедрении данных решений по многосвязному регулированию энергоблоков сыграло использование разработанных методов расчетной и промышленной настройки МАСР.

9. Разработанные структурные решения частично начали использоваться еще в 19701980-ых годах при реализации АСР на традиционных средствах и автономных микропроцессорных контроллерах (энергоблоки 300МВт Каширской, Ермаковской, Литовской, Три-польской ГРЭС, котлоагрегаты БКЗ-420 Красноярской ТЭЦ-2, ПК-24 Иркутской ТЭЦ-10). В полном объеме результаты выполненных исследований нашли свое применение при автоматизации 30 крупных традиционных энергоблоков 800, 500, 300 МВт (Березовской, Реф-тинской, Пермской, Ириклинской, Киришской, Ставропольской, Конаковской, Средне уральской, Каширской ГРЭС, ТЭС Суйджун в Китае, ТЭС Аксу в Казахстане, Зуевско] ТЭС на Украине) на базе современных распределенных микропроцессорных АСУТП, чт позволило комплексно решить такие принципиально важные задачи как автоматизация пы леугольных энергоблоков с прямым вдуванием пыли; возможность удовлетворения газомг зугными энергоблоками требований Стандарта СО-ЦЦУ по НПРЧ и АВРЧ, а пылеугольны ми - ОПРЧ; поддержание обоими типами энергоблоков с требуемой точностью коммерче ского графика изменения нагрузки. При этом в регулировочном диапазоне на1рузок энергс блока обеспечивается практически полностью автоматический режим работы, в том числе и при возникновении ТО и ФН.

Кроме того, результаты диссертационной работы использованы при автоматизации нового для российского рынка типа энергоблоков - ПГУ утилизационного типа, в частности, для реализации САРЧМ (ПГУ-450 Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградской ТЭЦ-2, ТЭЦ-27 Мосэнерго,ТЭЦ-22 Ленэнерго; ПГУ-325 Ивановской ГРЭС). 10. Выполненные исследования и опыт применения их результатов для различных.типов современного энергетического оборудования могут служить базой для разработки и внедрения МАСР нового оборудования, основанного как на уже используемых, так и на принципиально новых технологиях производства электроэнергии, а также для создания МАСР сложного технологического оборудования в других отраслях промышленности.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

1. Биленко В.А., Давыдов Н.И. Метод расчёта на ЭЦВМ оптимальных параметров настройки двухконтурных систем регулирования // Теплоэнергетика. 1977. №1. С. 32-36.

2. Биленко ВЛ^ Давыдов H.H. Сравнительный анализ динамики двух вариантов двухконтурных систем регулирования // Теплоэнергетика. 1979. №7. С.73 - 76.

3. Биленко В.А., Давьщов Н.И. Вопросы автономности в связанных двухконтурных системах автоматического регулирования современных энергоблоков // Теплоэнергетика 1979. №12. С. 32-38. '

4. Биленко В.А., Давыдов Н.И. О нейтрализации взаимосвязей между двухконтур-ными системами регулирования энергоблока // Теплоэнергетика. 1982. №2. С. 35-40.

5. Биленко В.А., Давьщов Н.И., Меламед АД. и др. Система регулирования мощности пылеугольного дубль-блока с автоматическим учётом технологических ограничений // Теплоэнергетика. 1982. №7. С. 26-31.

6. Биленко В.А., Давыдов Н.И., Чесноковский В.З. Применение смешанной автономности в многосвязных автоматических системах регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1982. №10. С. 18-22.

7. Биленко В.А., Чесноковский В.З., Шилова Ю.С. Модель для исследования многосвязных систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1983. №10. С.19-23.

8. Биленко В.А., Давьщов Н.И. Перестроения связанных двухконтурных автоматических систем регулирования энергоблоков // Электрические станции. 1984. №3. С. 33-36.

9. Биленко В.А., Белькивд JI.A., Исаева З.И. Особенности расчета на ЭВМ сложных систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1984. №8 . С. 28-32.

10. Биленко В.А., Белькинд Л.А. Применение методов оптимального управления для построения многосвязных систем регулирования энергоблоков // Энергохозяйство за рубежом. 1985. №4. С. 14-20.

11. Биленко В.А., Гомзяков Ю.И., Зорина С.С., Марголнн А.М. Разработка и опыт проектирования цифровой системы автоматического регулирования энергоблока с.к.д. Теплоэнергетика, 1985, №10, с.9-13.

12. Биленко В.А., Давыдов Н.И., Чесноковский В.З., Росич Н.П. Анализ динамики многосвязной системы регулирования мощности и температуры энергоблока с прямоточным котлом // Теплоэнергетика. 1987. №10. С. 11-17.

13. Шорохов В.А., Пак В.Н., Костенко А.П., Биленко В.А. Перестроение структуры и развязка контуров регулирования пылесистемы прямого вдувания с газовой сушкой топлива II Теплоэнергетика. 1988. №4. С. 53-57.

14. Биленко В.А., Шилова Ю.С., Белькпнд Л.А. Комплекс методик-программ для оптимизации параметров настройки многосвязных систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1989. №1. С. 30-35.

15. Биленко В.А., Мпкушевич Э.Э. Выбор структуры и принципы настройки многосвязных однотипных автоматических систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1989. №10. С. 21-26.

16. Биленко В.А. Анализ условий декомпозиции задачи настройки многосвязных автоматических систем регулирования технологических процессов // Автоматика и телемеханика. 1990. №1. С. 145-158.

17. Биленко В.А., Чесноковский В.З., Росич Н.П. Новая многосвязная автоматическая система регулирования мощности и температуры для пылеугольного энергоблока 300 МВт. Сборник "Автоматическое управление мощностью ТЭС и АЭС" // М. Энергоатомиздат. 1990. С. 16-26.

18. Биленко В.А. Организация настройки многосвязных систем регулирования энергетического оборудования //Теплоэнергетика. 1990.№11. С. 18-24.

19. Лыско В.В., Бабочкин В.Т., Биленко В.А., Давыдов Н.И. Исследования и разработки ВТИ по созданию АСУТП энергоблоков // Теплоэнергетика. 1991. №6. С.52-56.

20. Буров Д.В., Биленко В.А., Котлер В.Р., Сафронников С.А. Автоматическая система регулирования горения пылеугольного котла со ступенчатым сжиганием топлива // Теплоэнергетика. 1993. №8. С.60-68.

21. Буров Д.В., Биленко В.А., Чесноковский В.З. Сравнительный анализ динамики исследуемых вариантов регулирования NOx //.Теплоэнергетика. 1995. №7. С. 68-76.

22. Лыско В.В., Давыдов Н.И., Биленко В.А. и др. Автоматизация энергоблоков // Теплоэнергетика. 1996. №7. С. 45 - 53.

23. Костнж Р.И., Биленко В.А., Радин Ю.А. АСУТП Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга на базе ПТК Teleperm ME // Теплоэнергетика. 1997. №10. С.8-15.

24. Грехов Л.Л., Биленко В.А., Струков А.П. Модернизация системы управления блоком №10 500 МВт Рефтинской ГРЭС // Приборы и системы управления. 1998. №8. С. 45-51.

25. Биленко В.А., Деркач H.H., Микушевич Э.Э., Никольский Д.Ю. Разработка и внедрение систем регулирования основных параметров котла в составе АСУТП энергоблока 500 МВт Рефтинской ГРЭС // Теплоэнергетика. 1999. №10. С. 2-9.

26. Биленко В.А. Многосвязное регулирование энергоблоков на базе современных программно-технических комплексов // Теплоэнергетика. 2001. №10. С. 13-18.

27. Грехов Л.Л., Биленко В.А., Деркач H.H. и др. АСУТП энергоблока 500МВт Рефтинской ГРЭС // Электрические станции. 2002. №5. С. 61-68.

28. Лыско В.В., Биленко В.А., Свидерский А.Г., Меламед А.Д. Современные решения по автоматизации крупных энергоблоков на базе аппаратуры ТПТС, обеспечивающие требуемое качество участия турбин и котлов в первичном и вторичном регулировании частоты и мощности // Сборник докладов научно-технической конференци) «Повышение качества регулирования частоты в ЕЭС. 17-18 декабря 2002 года». М. 2002. С. 115-120.

29. Биленко В.А., Киселев Ю.А., Микушевич Э.Э. и др. A.C. Разработка и внедре ние системы АРЧМ энергоблока 800МВт №1 Березовской ГРЭС-1. // Сборник докладо

научно-технической конференции «Повышение качества регулирования частоты в ЕЭС. 17-18 декабря 2002 года». М. 2002. С. 128-131.

30. Белый В.В., Киселев Ю.А.,Савостьянов В.А. Ладохип A.C., Биленко В.А. и

др. Решение задачи регулирования частоты и мощности при модернизации АСУТП энергоблоков 800МВт Березовской ГРЭС-1 // СО-ЦДУ ЕЭС. Сборник докладов к совещанию по вопросам повышения качества регулирования частоты электрического тока в ЕЭС России. 16-17 декабря 2003 года. М. 2003. С. 33-38.

31. Биленко В.А. Функциональные возможности современных АСУТП ТЭС и новый уровень автоматизации // Электрические станции. 2004. №1. С. 13-18.

32. Биленко В.А., Лыско В.В., Свидерский А.Г. Модернизация систем контроля и управления ТЭС // Электрические станции. 2004. № 1. С. 28 - 31.

33. Лыско В.В., Биленко ВА., Сввдерский А.Г., Меламед АД. Проблема регулирования частоты сети и мощности энергоблоков и ее решение на средствах АСУТП // Электрические станции. 2004. №1. С. 32 - 37.

34. Белый В.В., Киселев Ю.А., Савостьянов В.А., Ладохин A.C., Биленко ВА. и др. Модернизация АСУТП энергоблоков 800МВт Березовской ГПРЭС-1 // Электрические станции 2004 №1. С. 49-59.

35. Коспок Р.И., Биленко В А., Уколов СЛ. и др. Основные решения по построению АСУТП Северо-Западной ТЭЦ г.Санкт-Петербург // Электрические станции. 2004. № 1. С. 71 - 75.

36. Биленко В.А., Шавочкнн И.А. Анализ эффективности введения сложных законов преобразования дополнительных сигналов в многоконтурных автоматических системах регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 2006. №4. С. 57 - 65.

37. Нестеров Ю.В., Радии Ю.А., Давыдов Н.И., Биленко В.А. и др. Автоматизация энергоблоков АЭС // Электрические станции. 2006. №6. С. 43 - 51.

38. Биленко В.А. АСУТП как основа существенного повышения уровня автоматизации // Энергетик. 2007. №10. С. 14-18.

39. Лыско В.В., Свидерский А.Г., Биленко ВА., Ананьев A.A. Основные результаты работы ЗАО «Интеравтоматика» за 15 лет // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 2 - 9.

40. Биленко В А., Меламед АД., Мнкушевич Э.Э. п др. Разработка и внедрение САРЧМ крупных энергоблоков // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 14-26.

41. Биленко ВА., Микушевич Э.Э., Никольский Д.Ю. и др. Усовершенствование автоматических систем регулирования технологических параметров энергоблоков // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 34-44.

42. Биленко ВА., Маневская O.A., Меламед АД Результаты испытаний системы автоматического регулирования частоты и мощности энергоблока ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 52-60.

43. Свидерский А.Г., Биленко ВА., Лыско В.В. Автоматизация российского энергетического оборудования: вчера, сегодня, завтра// Электрические станции. 2009. №2. С. 2 - 8.

44. Копсов АЛ., Сввдерский А.Г., Биленко ВА. и др. Опыт разработки и внедрения полномасштабной АСУТП энергоблока ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» // Элеюрические станции. 2009. №2. С. 9 -16.

45. Биленко В А., Черномзав ИЗ., Артанов СЛ. и др. Опьгг разработки и внедрения АСУТП ПГУ-325 Ивановской ГРЭС // Электрические станции. 2009. №2. С. 25 - 35.

46. Биленко В.А., Гальперина А.И., Микушевич Э.Э. и др. Система автоматического регулирования частоты и мощности пылеугольных энергоблоков 500МВт Рефтинской ГРЭС // Электрические станции. 2009. №2. С. 47 - 53.

47. Биленко ВЛ., Черномзав ИЗ., Кузнецов НА. и др. Адаптация СКУ энергоблоко: 300МВт Ириклинской ГРЭС к современным требованиям эксплуатации // Электрические стан ции. 2009. №2. С. 65 - 74.

48. Биленко В.А-, Меламед АД., Микушевич Э.Э., Никольский Д.Ю. Учет в CAP4N энергоблоков технологических ограничений и функциональных нарушений // Теплоэнерге тика. 2009. №10. С. 2-10.

49. Свидерский А.Г., Бпленко В.А., Лыско ВЛ. Совершенствование автоматизированны систем управления энергетическим оборудованием//Элекгрич. станции. 2010. №1. С. 59-67.

50. Биленко В.А. Теория и практика многосвязного регулирования энергоблоков // Тепло энергетика. 2010. №10. С. 27-36.

51. Биленко В.А. Многоконтурные автоматические системы регулирования с нескольким: регулирующими воздействиями и их применение дня регулирования температуры пара пря моточных котлов//Теплоэнергетика. 2011. №10. С. 51-59.

52. Давыдов Н.И., Биленко В.А., Койчу М.Б., Чесноковский В.З. A.c. №84042' Система автоматического регулирования энергоблока. Б.И. 1981. №23.

53. Биленко В.А., Давыдов H.H., Меламед А.Д., Чесноковский В.З. A.c. №94163' Система регулирования теплоэнергетического объекта. Б.И. 1982. №25.

54. Давыдов Н.П., Биленко В.А. А.с.№937900. Система автоматического регулиро вания подачи воздуха в пылеугольный котлоагрегат. Б.И. 1982. №23.

55. Биленко В.А., Давыдов Н.П., Чесноковский В.З. А.с.№1051364. Система авто матического регулирования подачи топлива и воздуха пылеугольного котлоагрегата Б.И. 1983. №40.

56. Биленко В.А. A.c. №1138597.Система автоматического регулирования темпера туры первичного и вторичного пара в прямоточном котлоагрегате. Б.И. 1985. №5.

57. Биленко В.А., Чесноковский В.З. A.c. №1178908. Система автоматического ре гулирования энергоблока. Б.И. 1985. №34.

58. Шорохов В.А., Биленко В.А. Костенко А.П. А. с. №1537965. Система автома тического регулирования сушильной производительности пылесистемы. Б.И. 1990. №3.

59. Биленко В.А., Буров Д.В., Котлер В.Р., Сафронников С.А. A.c. №1657879 Способ автоматического регулирования процесса горения. Б.И. 1991. №23.

60. Биленко В. А., Микушевич Э.Э., Гомзяков Ю.И. A.c. №1695034. Система тем пературной коррекции соотношения вода-топливо прямоточного котла. Б.И. 1991. №44.

61. Биленко В.А., Меламед АД., Зорина С.С. A.c. № 1643875. Система автоматическо го регулирования подачи топлива в газомазутный котел. Б.И. 1991. №15.

62. Биленко В.А., Буров Д.В. A.c. №1719796. Способ автоматического регулирова ния процесса горения. Б.И. 1992. №10.

Подписано в печать i^Oe^'k Зак> J, Тир ¡QQ п л Полиграфический центр МЭИ

Красноказарменная ул.,д.13 j

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполненный комплекс работ, содержащий совокупность научных и методических положений, разработанных на основе аналитических, модельных и экспериментальных исследований динамических и эксплуатационных характеристик МАСР модернизируемых и вновь стоящихся энергоблоков и направленный на привлечение энергоблоков к решению задач НПРЧ, ОПРЧ и АВРЧ, обеспечение точности поддержания коммерческого графика изменения нагрузки и внедрение современных технологий сжигания топлива, с одновременным обеспечением надежности и удобства эксплуатации МАСР и их наладки, позволил решить научную проблему, имеющую важное народнохозяйственное значение.

2. Разработаны методические основы анализа и синтеза МАСР энергоблоков, отличительными особенностями которых являются:

- многоконтурная структура локальных АСР;

- наличие различных условий и структурных вариантов реализации развязки собственных движений МАСР;

- использование в качестве аспектов выбора оптимальных структурных решений по построению МАСР наряду с динамическими характеристиками таких эксплуатационных требований как удобство промышленной наладки и простота осуществления структурных изменений МАСР при изменении режимов работы блока и возникновении ТО и ФН;

- учет неточности реализации развязки.

3. Исследованы динамические свойства и сформулированы предложения по структурной реализации многоконтурных АСР (важной составляющей МАСР энергоблоков), в состав которых входят многоконтурные АСР как с несколькими регулируемыми переменными - наиболее характерное построение ЛАСР, так и с несколькими регулирующими воздействиями, а также структуры, их объединяющие. Для многоконтурных АСР с несколькими регулируемыми переменными существенными преимуществами обладает решение с использованием упрощенных моделей инерционных участков регулирования.

4. Разработан новый структурный подход к построению МАСР, названный за счет объединения двух типов реализации развязки «смешанной автономностью» и обеспечивающий существенные преимущества в части выполнения эксплуатационных требований, в первую очередь, возможности сведения процесса наладки МАСР к ряду последовательных операций настройки отдельных элементов системы и реконфигурации МАСР при режимных изменениях и возникновении ТО и ФН.

Проведен сравнительный анализ структурных вариантов подключения УК, реализующих развязку, как с позиции динамики регулирования, так и в части выполнения структурных изменений. Показано, что для МАСР, состоящих из многоконтурных ЛАСР, выбор вариантов зависит от структурной реализации ЛАСР, связываемых вводимыми УК.

5. Исследованы динамические особенности и структурные решения МАСР, состоящих из однотипных ЛАСР. Сопоставлены два структурных решения: с отдельными регуляторами каждой ЛАСР и регуляторами суммарного и разностного движений. Определяющим фактором для их выбора является степень различия динамики идентичных участков регулирования: чем меньше различия, тем более предпочтителен вариант с регуляторами суммарного и разностного движений.

6. Разработан комплекс методик и программ моделирования в частотной области и оптимизации параметров настройки МАСР. Методика определения оптимальных значений параметров представляет собой решение задачи нелинейного программирования с выполнением поискового движения по пересечению гиперповерхностей заданного затухания колебательных составляющих собственных движений МАСР.

Предложена в общем виде методика промышленной наладки МАСР произвольной структуры, включающей в себя как разнотипные, так и однотипные ЛАСР.

7. Выполнено сравнительное исследование динамики вариантов МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту прямоточного котла с различным распределением функций между регуляторами питания и топлива и возможными структурными решениями по реализации развязки МАСР. По совокупности оценок, наиболее предпочтительным является вариант МАСР с возложением функции регулирования температурного режима на регулятор топлива и реализацией смешанной автономности.

8. Проведенный комплекс исследований позволил получить новые структурные решения по построению основных каналов регулирования энергоблоков. В первую очередь, к таким решениям следует отнести:

- МАСР мощности энергоблока и температуры среды по тракту пылеугольного прямоточного котла с реализацией смешанной автономности и автоматическим учетом ограничений по расходу топлива по схеме «переворота» (большого);

- АСР подачи топлива пылеугольного котла с прямым вдуванием пыли, реализуемую в виде двухуровневой структуры:

• верхний уровень - регулятор суммарного расхода топлива с формированием ограничения по состоянию всех автоматически управляемых пылесистем;

• нижний уровень - МАСР отдельных пылесистем с реализацией односторонней или смешанной автономности и автоматического учета ограничений;

- единую многоконтурную АСР температурного режима пароводяного тракта прямоточного котла, включающую в свой состав JLACP соотношения вода-топливо (температурный корректор) и впрысков, каждая из которых выполнена по многоконтурной структуре с упрощенными моделями участков регулирования;

- использование для МАСР питания и температурной коррекции вода-топливо прямоточных котлов структуры с регуляторами суммарного и разностного движений;

- структурную схему САРЧМ с комбинированием решений САУМ-1 и САУМ-2;

- всесторонний учет различных типов ТО и ФН и комплекс структурных решений, обеспечивающих минимизацию потери функциональных возможностей САРЧМ энергоблока и основных каналов регулирования котла при их возникновении.

Важную роль в успешном внедрении данных решений по многосвязному регулированию энергоблоков сыграло использование разработанных методов расчетной и промышленной настройки МАСР.

9. Разработанные структурные решения частично начали использоваться еще в 19701980-ых годах при реализации АСР на традиционных средствах и автономных микропроцессорных контроллерах (энергоблоки 300МВт Каширской, Ермаковской, Литовской, Три-польской ГРЭС, котлоагрегаты БКЗ-420 Красноярской ТЭЦ-2, ПК-24 Иркутской ТЭЦ-10). В полном объеме результаты выполненных исследований нашли свое применение при автоматизации 30 крупных традиционных энергоблоков 800, 500, 300 МВт (Березовской, Реф-тинской, Пермской, Ириклинской, Киришской, Ставропольской, Конаковской, Средне-уральской, Каширской ГРЭС, ТЭС Суйджун в Китае, ТЭС Аксу в Казахстане, Зуевской ТЭС на Украине) на базе современных распределенных микропроцессорных АСУТП, что позволило комплексно решить такие принципиально важные задачи как автоматизация пы-леугольных энергоблоков с прямым вдуванием пыли; возможность удовлетворения газомазутными энергоблоками требований Стандарта СО-ЦДУ по НПРЧ и АВРЧ, а пылеугольны-ми - ОПРЧ; поддержание обоими типами энергоблоков с требуемой точностью коммерческого графика изменения нагрузки. При этом в регулировочном диапазоне нагрузок энергоблока обеспечивается практически полностью автоматический режим работы, в том числе, и при возникновении ТО и ФН.

Кроме того, результаты диссертационной работы использованы при автоматизации нового для российского рынка типа энергоблоков - ПГУ утилизационного типа, в частности, для реализации САРЧМ (ПГУ-450 Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга, Калининградской ТЭЦ-2, ТЭЦ-27 Мосэнерго,ТЭЦ-22 Ленэнерго; ПГУ-325 Ивановской ГРЭС). 10. Выполненные исследования и опыт применения их результатов для различных типов современного энергетического оборудования могут служить базой для разработки и внедрения МАСР нового оборудования, основанного как на уже используемых, так и на принципиально новых технологиях производства электроэнергии, а также для создания МАСР сложного технологического оборудования в других отраслях промышленности.

Основное содержание диссертации изложено в публикациях:

1. Биленко В.А., Давыдов Н.И. Метод расчёта на ЭЦВМ оптимальных параметров настройки двухконтурных систем регулирования // Теплоэнергетика. 1977. №1. С. 32-36.

2. Биленко В.А., Давыдов Н.И. Сравнительный анализ динамики двух вариантов двухконтурных систем регулирования // Теплоэнергетика. 1979. №7. С.73 - 76.

3. Биленко В.А., Давыдов Н.И. Вопросы автономности в связанных двухконтурных системах автоматического регулирования современных энергоблоков // Теплоэнергетика. 1979. №12. С. 32-38.

4. Биленко В.А., Давыдов Н.И. О нейтрализации взаимосвязей между двухконтур-ными системами регулирования энергоблока // Теплоэнергетика. 1982. №2. С. 35-40.

5. Биленко В.А., Давыдов Н.И., Меламед А.Д. и др. Система регулирования мощности пылеугольного дубль-блока с автоматическим учётом технологических ограничений // Теплоэнергетика. 1982. №7. С. 26-31.

6. Биленко В.А., Давыдов Н.И., Чесноковский В.З. Применение смешанной автономности в многосвязных автоматических системах регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1982. №10. С. 18-22.

7. Биленко В.А., Чесноковский В.З., Шилова Ю.С. Модель для исследования многосвязных систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1983. №10. С. 19-23.

8. Биленко В.А., Давыдов Н.И. Перестроения связанных двухконтурных автоматических систем регулирования энергоблоков // Электрические станции. 1984. №3. С. 33-36.

9. Биленко В.А., Белькинд Л.А., Исаева З.И. Особенности расчета на ЭВМ сложных систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1984. №8 . С. 28-32.

10. Биленко В.А., Белькинд Л.А. Применение методов оптимального управления для построения многосвязных систем регулирования энергоблоков // Энергохозяйство за рубежом. 1985. №4. С. 14-20.

11. Биленко В.А., Гомзяков Ю.И., Зорина С.С., Марголин A.M. Разработка и опыт проектирования цифровой системы автоматического регулирования энергоблока с.к.д. Теплоэнергетика, 1985, №10, с.9-13.

12. Биленко В.А., Давыдов Н.И., Чесноковский В.З., Росич Н.П. Анализ динамики многосвязной системы регулирования мощности и температуры энергоблока с прямоточным котлом // Теплоэнергетика. 1987. №10. С. 11-17.

13. Шорохов В.А., Пак В.Н., Костенко А.П., Биленко В.А. Перестроение структуры и развязка контуров регулирования пылесистемы прямого вдувания-с газовой сушкой топлива // Теплоэнергетика. 1988. №4. С. 53-57.

14. Биленко В.А., Шилова Ю.С., Белькинд Л.А. Комплекс методик-программ для оптимизации параметров настройки многосвязных систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1989. №1. С. 30-35.

15. Биленко В.А., Микушевич Э.Э. Выбор структуры и принципы настройки многосвязных однотипных автоматических систем регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 1989. №10. С. 21-26.

16. Биленко В.А. Анализ условий декомпозиции задачи настройки многосвязных автоматических систем регулирования технологических процессов // Автоматика и телемеханика. 1990. №1. С. 145-158.

17. Биленко В.А., Чесноковский В.З., Росич Н.П. Новая многосвязная автоматическая система регулирования мощности и температуры для пылеугольного энергоблока 300 МВт. Сборник "Автоматическое управление мощностью ТЭС и АЭС" // М. Энергоатомиздат. 1990. С. 16-26.

18. Биленко В.А. Организация настройки многосвязных систем регулирования энергетического оборудования //Теплоэнергетика. 1990. №11. С. 18-24.

19. Лыско В.В., Бабочкин В.Т., Биленко В.А., Давыдов Н.И. Исследования и разработки ВТИ по созданию АСУТП энергоблоков // Теплоэнергетика. 1991. №6. С.52-56.

20. Буров Д.В., Биленко В.А., Котлер В.Р., Сафронников С.А. Автоматическая система регулирования горения пылеугольного котла со ступенчатым сжиганием топлива // Теплоэнергетика. 1993. №8. С.60-68.

21. Буров Д.В., Биленко В.А., Чесноковский В.З. Сравнительный анализ динамики исследуемых вариантов регулирования NOx // Теплоэнергетика. 1995. №7. С. 68-76.

22. Лыско В.В., Давыдов Н.И., Биленко В.А. и др. Автоматизация энергоблоков // Теплоэнергетика. 1996. №7. С. 45 - 53.

23. Костюк Р.И., Биленко В.А., Радин Ю.А. АСУТП Северо-Западной ТЭЦ Санкт-Петербурга на базе ПТК Teleperm ME // Теплоэнергетика. 1997. №10. С.8-15.

24. Грехов Л.Л., Биленко В.А., Струков А.П. Модернизация системы управления блоком №10 500 МВт Рефтинской ГРЭС // Приборы и системы управления. 1998. №8. С. 45 - 51.

25. Биленко В.А., Деркач H.H., Микушевич Э.Э., Никольский Д.Ю. Разработка и внедрение систем регулирования основных параметров котла в составе АСУТП энергоблока 500 МВт Рефтинской ГРЭС // Теплоэнергетика. 1999. №10. С. 2-9.

26. Биленко В.А. Многосвязное регулирование энергоблоков на базе современных программно-технических комплексов // Теплоэнергетика. 2001. №10. С. 13-18.

27. Грехов Л.Л., Биленко В.А., Деркач H.H. и др. АСУТП энергоблока 500МВт Рефтинской ГРЭС // Электрические станции. 2002. №5. С. 61-68.

28. Лыско В.В., Биленко В.А., Свидерский А.Г., Меламед А.Д. Современные решения по автоматизации крупных энергоблоков на базе аппаратуры ТПТС, обеспечивающие требуемое качество участия турбин и котлов в первичном и вторичном регулировании частоты и мощности // Сборник докладов научно-технической конференции «Повышение качества регулирования частоты в ЕЭС. 17-18 декабря 2002 года». М. 2002. С. 115-120.

29. Биленко В.А., Киселев Ю.А., Микушевич Э.Э. и др. A.C. Разработка и внедрение системы АРЧМ энергоблока 800МВт №1 Березовской ГРЭС-1. // Сборник докладов научно-технической конференции «Повышение качества регулирования частоты в ЕЭС. 17-18 декабря 2002 года». М. 2002. С. 128-131.

30. Белый В.В., Киселев Ю.А.,Савостьянов В.А. Ладохин A.C., Биленко В.А. и др. Решение задачи регулирования частоты и мощности при модернизации АСУТП энергоблоков 800МВт Березовской ГРЭС-1 // СО-ЦДУ ЕЭС. Сборник докладов к совещанию по вопросам повышения качества регулирования частоты электрического тока в ЕЭС России. 16 - 17 декабря 2003 года. М. 2003. С. 33-38.

31. Биленко В.А. Функциональные возможности современных АСУТП ТЭС и новый уровень автоматизации // Электрические станции. 2004. №1. С. 13-18.

32. Биленко В.А., Лыско В.В., Свидерский А.Г. Модернизация систем контроля и управления ТЭС // Электрические станции. 2004. №1. С. 28 - 31.

33. Лыско В.В., Биленко В.А., Свидерский А.Г., Меламед А.Д. Проблема регулирования частоты сети и мощности энергоблоков и ее решение на средствах АСУТП // Электрические станции. 2004. № 1.С. 32-37.

34. Белый В.В., Киселев Ю.А., Савостьянов В.А., Ладохин A.C., Биленко В.А. и др. Модернизация АСУТП энергоблоков 800МВт Березовской ГТРЭС-1 // Электрические станции. 2004. №1. С. 49-59.

35. Костюк Р.И., Биленко В.А., Уколов C.B. и др. Основные решения по построению АСУТП Северо-Западной ТЭЦ г.Санкт-Петербург // Электрические станции. 2004. № 1. С. 71 - 75.

36. Биленко В.А., Шавочкин И.А. Анализ эффективности введения сложных законов преобразования дополнительных сигналов в многоконтурных автоматических системах регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 2006. №4. С. 57 - 65.

37. Нестеров Ю.В., Радии Ю.А., Давыдов H.H., Биленко В.А. и др. Автоматизация энергоблоков АЭС // Электрические станции. 2006. №6. С. 43 - 51.

38. Биленко В.А. АСУТП как основа существенного повышения уровня автоматизации // Энергетик. 2007. №10. С. 14 - 18.

39. Лыско В.В., Свидерский А.Г., Биленко В.А., Ананьев A.A. Основные результаты работы ЗАО «Интеравтоматика» за 15 лет // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 2 - 9.

40. Биленко В.А., Меламед А.Д., Микушевич Э.Э. и др. Разработка и внедрение САРЧМ крупных энергоблоков // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 14-26.

41. Биленко В.А., Микушевич Э.Э., Никольский Д.Ю. и др. Усовершенствование автоматических систем регулирования технологических параметров энергоблоков // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 34 - 44.

42. Биленко В.А., Маневская O.A., Меламед А.Д. Результаты испытаний системы автоматического регулирования частоты и мощности энергоблока ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 // Теплоэнергетика. 2008. №10. С. 52 - 60.

43. Свидерский А.Г., Биленко В.А., Лыско В.В. Автоматизация российского энергетического оборудования: вчера, сегодня, завтра // Электрические станции. 2009. №2. С. 2 - 8.

44. Копсов АЛ., Свидерский А.Г., Биленко В.А. и др. Опыт разработки и внедрения полномасштабной АСУТП энергоблока ПГУ-450Т на ТЭЦ-27 ОАО «Мосэнерго» // Электрические станции. 2009. №2. С. 9 - 16.

45. Биленко В.А., Черномзав И.З., Артанов C.B. и др. Опыт разработки и внедрения АСУТП ПГУ-325 Ивановской ГРЭС // Электрические станции. 2009. №2. С. 25 - 35.

46. Биленко В.А., Гальперина А.И., Микушевич Э.Э. и др. Система автоматического регулирования частоты и мощности пылеугольных энергоблоков 500МВт Рефтинской ГРЭС // Электрические станции. 2009. №2. С. 47 - 53.

47. Биленко В.А., Черномзав И.З., Кузнецов H.A. и др. Адаптация СКУ энергоблоков 300МВт Ириклинской ГРЭС к современным требованиям эксплуатации // Электрические станции. 2009. №2. С. 65-74.

48. Биленко В.А., Меламед А.Д., Микушевич Э.Э., Никольский Д.Ю. Учет в САРЧМ энергоблоков технологических ограничений и функциональных нарушений // Теплоэнергетика. 2009. №10. С. 2-10.

49. Свидерский А.Г., Биленко В.А., Лыско В.В. Совершенствование автоматизированных систем управления энергетическим оборудованием // Электрич. станции. 2010. №1. С. 59 - 67.

50. Биленко В.А. Теория и практика многосвязного регулирования энергоблоков // Теплоэнергетика. 2010. №10. С. 27 - 36.

51. Биленко В.А. Многоконтурные автоматические системы регулирования с несколькими регулирующими воздействиями и их применение для регулирования температуры пара прямоточных котлов // Теплоэнергетика. 2011. №10. С. 51 - 59.

52. Давыдов H.H., Биленко В.А., Койчу М.Б., Чесноковский В.З. A.c. №840424 Система автоматического регулирования энергоблока. Б.И. 1981. №23.

53. Биленко В.А., Давыдов Н.П., Меламед А.Д., Чесноковский В.З. A.c. №941637 Система регулирования теплоэнергетического объекта. Б.И. 1982. №25.

54. Давыдов Н.П., Биленко В.А. А.с.№937900. Система автоматического регулирования подачи воздуха в пылеугольный котлоагрегат. Б.И. 1982. №23.

55. Биленко В.А., Давыдов Н.П., Чесноковский В.З. А.с.№1051364. Система автоматического регулирования подачи топлива и воздуха пылеугольного котлоагрегата. Б.И. 1983. №40.

56. Биленко В.А. A.c. №1138597.Система автоматического регулирования температуры первичного и вторичного пара в прямоточном котлоагрегате. Б.И. 1985. №5.

57. Биленко В.А., Чесноковский В.З. A.c. №1178908. Система автоматического регулирования энергоблока. Б.И. 1985. №34.

58. Шорохов В.А., Биленко В.А. Костенко А.П. А. с. №1537965. Система автоматического регулирования сушильной производительности пылесистемы. Б.И. 1990. №3.

59. Биленко В.А., Буров Д.В., Котлер В.Р., Сафронников С.А. A.c. №1657879. Способ автоматического регулирования процесса горения. Б.И. 1991. №23.

60. Биленко В. А., Микушевич Э.Э., Гомзяков Ю.И. A.c. №1695034. Система температурной коррекции соотношения вода-топливо прямоточного котла. Б.И. 1991. №44.

61. Биленко В.А., Меламед А.Д., Зорина С.С. A.c. № 1643875. Система автоматического регулирования подачи топлива в газомазутный котел. Б.И. 1991. №15.

62. Биленко В.А., Буров Д.В. A.c. №1719796. Способ автоматического регулирования процесса горения. Б.И. 1992. №10.