автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Задачи реконструкции информационно-измерительной системы технологического контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ

На правах рукописи

ВАСИЛЕНКО Константин Николаевич

ЗАДАЧИ РЕКОНСТРУКЦИИ ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОТЛОАГ-РЕГАТОВ АБАКАНСКОЙ ТЭЦ.

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Красноярск 2004

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

Научный руководитель:

доктор технических наук Петров Михаил Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Слюсарчук Валентин Федорович кандидат технических наук Верёвкина Елена Васильевна

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

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

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Научно-

исследовательского института систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской Федерации

Автореферат разослан «22» ноября 2004

Учёный секретарь диссертационного совета

д.т.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

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

Абаканская ТЭЦ — генерирующее предприятие в составе предприятия ОАО «Хакасэнерго». Основной функцией ТЭЦ является производство электрической и тепловой энергии. Предприятие обеспечивает горячим водоснабжением и техническим паром потребителей г. Абакана и п. Пригорск.

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

Три водогрейных и два паровых котла на жидком топливе установлены на пиковой котельной ТЭЦ. На балансе предприятия находятся электрокотельная в составе трёх водогрейных котлов теплопроизводительностью 3,44 Гкал/час и подстанция 220 кВ. Протяжённость трубопроводов магистральных тепловых сетей, принадлежащих ТЭЦ составляет 57,6 км в двухпроводном исполнении, присоединенная нагрузка потребителей составляет 572 Гкал/час. Топливом для котлов Абаканской ТЭЦ служит Ирша-Бородинский бурый уголь Ирша-Бородинского месторож^)1Ш1^ способ-

ность топлива составляет 3670 ккал/кг. Топливо поступает на станцию по железной дороге. ТЭЦ имеет два собственных тепловоза для осуществления маневровой работы. Развёрнутая длина подъездных путей составляет 9506 м. Разгрузка осуществляется вагоноопрокидывателями ВРС - 125 с подачей угля непосредственно в бункера котлов, либо по ленточным контейнерам в расходный штабель угольного склада. Подача угля в бункера котлов с расходного штабеля производится бульдозерами. Заполнение основных штабелей склада угля производится при создании запаса в летний период. Вместимость угольного склада составляет 154 тыс.т. Общая длина транспортёров топливо-подачи - 1100 м. Производительность контейнеров - 600т/час и 1100 т/час.

Технологический контроль осуществляется с помощью информационно-измерительной системы.

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

Цель работы. Основной целью работы является исследование функционирования информационно-измерительной системы технологического контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ, анализ статистики базы данных, для определения основных направлений реконструкции, повышения качества измерений и снижения экономических затрат при выработке тепловой энергии на ТЭЦ.

Для достижения цели в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

1. проведен анализ построения информационно-измерительной системы контроля функционирования котлоагрегатов, выявлены основные проблемы;

2. р^работаньг ^ограммы обработай статистических данных;

< /

* 1

3. проведён анализ статистических данных системы контроля котлоаг-регатов;

4. получены графики по результатам обработки статистических данных и дан их подробный анализ;

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

6. получены аналитические выражения для определения среднего времени задержки и вероятности переполнения при постоянном распределении входного потока на информационно-измерительную систему (модель массового D/M/1/N);

7. даны практические рекомендации по реконструкции информационно-измерительной системы контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ.

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

— математический аппарат линейной алгебры;

— метод статистического анализа;

— теории массового обслуживания;

— теории вероятностей.

Правильность теоретических положений подтверждена экспериментальными исследованиями.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие результаты:

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

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

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

— определены основные качественные характеристики проводимых измерений.

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

Основные результаты, выносимые на защиту:

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

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

3. Основные направления по реконструкции информационно-измерительной системы контроля Абаканской ТЭЦ;

4. Математические модели определения вероятностно-временных характеристик на основе теории массового обслуживания.

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

Использование результатов исследования подтверждено соответствующими актами.

Апробация работы. Результаты, полученные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на:

— VII Всероссийском семинаре по Моделированию неравновесных систем , 8-10 октября 2004 г. Красноярск.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано девять работ.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений и списка литературных источников, содержащих 34 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

Первый раздел В разделе один представлена структура комплекса задач по технологическому контролю (таблица 1), все задачи условно разделены на информационные задачи оперативного управления, аналитические задачи оперативного управления, а также задачи автоматического управления.

Таблица 1 Комплекс задач

Решаемые задачи

Автоматические

По запросу

Сбор и первичная обработка информации

Оценка состояний и формирование базы данных

Прогноз

Идентификация и оценка режимов

Принятие решений

Ручное или автоматическое управление

Приведён анализ построения информационно-измерительной системы, дана характеристика основного оборудования Абаканской ТЭЦ ОАО «Хакас-

энерго» (рисунок 1). Представлена краткая характеристика энергетических котлов. Отражены основные технико-экономические показатели работы ТЭЦ.

Рисунок 1 - Технологическая схема Абаканской ТЭЦ

В разделе дано полное описание оборудования и схемы построения автоматизированной информационно-измерительной системы контроля котло-агрегатов. Основной вывод по разделу - информационно-измерительная система контроля котлоагрегатов построена на устаревшем оборудовании и необходима реконструкция. Анализ статистических данных позволит принять грамотные решения по дальнейшему развитию ТЭЦ.

Во втором разделе Технологическая система контроля анализирует более 1070 параметров на ТЭЦ. Список каналов, подлежащих контролю, составляет 133 позиции. Их легко разбить на семь основных позиций: контроль

за характеристиками котла №1 — тридцать параметров; контроль за параметрами котла №2 — тридцать два параметра; контроль за параметрами котла №3 — тридцать параметров; контроль за параметрами турбины №1 — двенадцать параметров; контроль за параметрами турбины №2 — тринадцать параметров; контроль за параметрами турбины №3 — одиннадцать параметров и пять параметров контролирующих коммутационный узел. В данном разделе проведена обработка статистических данных по контролю за параметрами работы котлоагрегатов. Получены зависимости, построены графики и дан их анализ. Результаты для одного из параметров приведены на рисунках 2-4.

Данные по давлению в барабане котла № 1

10501, Н в барабане котла, котел 1,16 02 2002

Рисунок 2 - Изменения давления в барабане котла №1за сутки.

10501, Н в барабане котла, котел 1, с 17.02.2002 по 23.02.2002

Рисунок 3 - Изменения давления в барабане котла № 1 за неделю.

10501, Н в барабане котла, котел 1, с 17.02.2002 по 16.03.2002

I1

ишшчв

Г-Ч1 I

> I1 ч г

Рисунок 4 - Изменения давления в барабане котла № 1 за месяц.

Обработка статистических данных изменения давления в барабане котла

№1 позволила сделать следующие выводы:

1. Установленный норматив данного параметра: максимальное значение +50мм, минимальное -50мм.

2. Изменения давления в барабане в течение суток исходя из рис.2 колеблются от +30мм до -15мм.

3. Изменения давления в барабане в течение недели исходя из рис.3 колеблются от +5мм (17.02.02г.) до -33мм (21.02.02г.).

4. Изменения давления в барабане в течение месяца исходя из рис. 4 колеблются от+2мм (01.03.02г.) +43мм (11 03.02г.).

В данном разделе получены и проанализированы для трёх котлов и для всех

наиболее важных параметров (более 200 графиков).

Основные выводы:

1. Изменение параметров работы котлоагрсгатов Абаканской ТЭЦ подвержены резким колебаниям, и в некоторых случаях, не соответствуют установленным нормативам.

2. Система контроля вносит погрешности в измерения из-за влияния помех и наличия взаимных влияний цепей контроля и передачи.

3. Система контроля вносит погрешности в измерения также вследствие ручного регулирования, в силу инертности и субъективности принятия решений.

4. В результате ручного регулирования ТЭЦ несёт дополнительные экономические расходы.

5. Для устранения погрешности в измерениях и для повышения экономической эффективности необходимо вводить автоматизированный контроль за параметрами котлоагрегатов.

6. Необходимо модернизировать существующую систему автоматизированного контроля технологическими процессами, с целью исключения взаимных влияний и влияния помех.

7. Необходимо рассмотреть вопрос внедрения новых технологий, для создания системы контроля, применения современных сенсорных датчиков и волоконно-оптических линий связи.

8 Для обработки статистических данных необходимо использовать Ней-ро-ЭВМ, что позволит прогнозировать ситуации по результатам анализа статистики и предотвращать аварийные ситуации, а также существенно сократить затраты на производство тепловой и электрической энергии.

В разделе три Дан краткий анализ существующих систем автоматического управления технологическими процессами на основе современных технологий. Показано, что стоимость таких систем значительная и их покупка возможна либо поэтапно, либо разработка своих систем АСУ при сохранении и согласовании существующих информационно-измерительных систем с реконструкцией и развитием.

В разделе четыре Предложено использовать модели теории массового обслуживания для оценки вероятностно-временных характеристик информационно-измерительной системы Абаканской ТЭЦ. Получены замкнутые аналитические выражения для оценки среднего времени задержки и вероятности потери информации при регулярном входном потоке, экспоненциальном распределении времени обслуживания и ограниченном числе мест ожидания (в классификации Кендалла - это система массового обслуживания типа D/M/1/N).

Так стационарные вероятности состояния системы D/M/1/N с учетом повторного обслуживания, будут определяться по формуле:

Вероятность переполнения памяти является вероятностью того, что в системе находится N+1 требование (буфер полностью занят и одна заявка находится на обслуживании):

Средняя очередь определяется следующим выражением:

Рисунок 5 - Зависимость вероятности переполнения от размера буфера N

На рисунке 5 приведены зависимости вероятности переполнения буфера от числа мест в буфере N при загрузке р = 0.8. При N равном 100 вероятность переполнения буфера возрастает значительно Р пер.= 10 в минус 18 степени. При размере буфера равном 20 мест вероятность переполнения равна Р пер.= 10 в минус 4 степени.

Данные аналитические выражения позволяют легко оценить вероятностно-временные характеристики в системах автоматизированного контроля.

Заключение

В работе дан анализ существующей информационно-измерительной системы технологического контроля параметров Абаканской ТЭЦ. Определены основные подходы к реконструкции. Наличие автоматизированной системы технологического контроля позволяет вести непрерывный учёт и сбор данных. База данных позволяет произвести исследования работы автоматизированной системы контроля. Проведен анализ статистических данных. Статистическая обработка полученных данных позволила выявить закономерности в работе системы. Анализ статистической обработки данных позволит внести рекомендации и изменения по оптимизации построения системы.

Дан краткий обзор существующих систем автоматического управления технологическими процессами на основе современных технологий.

Предложено использование математических моделей теории массового обслуживания для определения характеристик качества обработки информации. Получены замкнутые аналитические выражения удобные для инженерных расчётов.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ:

1. Василенко К.Н. Анализ статистических данных по изменению температуры аэросмеси котлоагрегата № 1 Абаканской ТЭЦ. // Вестник НИИ

СУВПТ, посвященный 5-летию создания Научно-исследовательского института систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской федерации и 45-летию создания Красноярского государственного технического университета Том 2.С6. статей / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: НИИ СУВПТ.-2002 г.,Вып. 10, стр. 18-20.

2. Василенко К. Н. Анализ статистических данных содержания 02 в газах котлоагрегата № 1 Абаканской ТЭЦ // Вестник НИИ СУВПТ, посвященный 5-летию создания Научно-исследовательского института систем управления, волновых процессов и технологий Министерства образования Российской федерации и 45-летию создания Красноярского государственного технического университета Том 2.С6. статей / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: НИИ СУВПТ.-2002 г., Вып. 10, стр. 21-23.

3. Василенко К.Н. Применение модели системы массового обслуживания Ц/М/1/Ы для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем управления технологическими процессами на примере Абаканской ТЭЦ / К.Н. Василенко, К.И. Кособуков, М.Н.Петров // Вестник университетского комплекса: Сб. науч. трудов / Под общей ред. профессора Н.В. Василенко; Красноярск: ВСФ РГУИТП, НИИ СУВПТ. -2ОО4.Вып.1(15).- стр. 232-234.

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

5. ВасиленкоК.Н, Петров М.Н., Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания Ц/М/1/Ы для анализа вероятностно-

временных характеристик автоматизированных систем контроля технологических процессов Абаканской ТЭЦ. // Моделирование неравновесных систем // Материалы VII Всероссийского семинара, 8-10 октября 2004 г./ Под ред. В.И. Быкова. Отв. за выпуск М.Ю. Сенашова. ИВМ СО РАН. Красноярск, 2004, стр. 16.

6. Василенко К.Н., Петров М.Н., Кособуков К.И. Применение модели системы массового обслуживания M/D/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем технологического контроля Абаканской ТЭЦ. // Моделирование неравновесных систем // Материалы VII Всероссийского семинара, 8-10 октября 2004 г./ Под ред. В.И. Быкова. Отв. за выпуск М.Ю. Сенашова. ИВМ СО РАН. Красноярск, 2004, стр. 17.

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

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

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

Отпечатано в ИПЦ КГТУ. Тираж 100 экз Заказ 501/2. 660074, Красноярск, ул Киренского, 28

ВВЕДЕНИЕ

1 ЗАДАЧИ ОПЕРАТИВНОГО И АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ НА АБАКАНСКОЙ ТЭЦ

1.1 Введение

1.2 Общая структура комплекса задач

1.3 Анализ автоматизированной информационно-измерительной системы технологического контроля процессов абаканской ТЭЦ

1.3.1 Введение

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

1.3.2.1 Общие сведения

1.3.2.2 Краткая характеристика энергетических котлов и турбин

1.3.3 Технико-экономические показатели работы Абаканской ТЭЦ за 2003 год 17 1.3. 4 Характеристика системы теплоснабжения г. Абакана и стратегия её развития с учётом пуска котлоагрегата №

1.4 Автоматизированная система технологического контроля параметров котлоагрегатов и турбин Абаканской ТЭЦ 21 Выводы

2 СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВАЖНЕЙШИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КОТЛОАГРЕГАТОВ

АБАКАНСКОЙ ТЭЦ

2.1 Анализ статистических данных информационно-измерительной системы котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ

2.2 Анализ статистических данных измерений характеристик котла №

2.2.1 Данные по давлению в барабане котла №

2.2.2 Данные по разряжению в барабане котла №

2.2.3 Данные по температуре аэросмеси ММТ-А котла №

2.2.4 Данные по температуре аэросмеси ММТ-Б котла №

2.2.5 Данные по температуре газов ММТ-А котла №

2.2.6 Данные по температуре газов ММТ-Б котла №

2.2.7 Данные по температуре пыли в бункере А, т1 котла №

2.2.8 Данные по температуре пыли в бункере А, т2, котла №

2.2.9 Данные по температуре пыли в бункере А, тЗ, котла №

2.2.10 Данные по температуре пыли в бункере Б, т1, котла №

2.2.11 Данные по температуре пыли в бункере Б, т2, котла №

2.2.12 Данные по температуре пыли в бункере Б, тЗ, котла №

2.2.13 Данные по температуре влагоотсоса подтопки А, котла №

2.2.14 Данные по температуре влагоотсоса подтопки Б, котла №

2.2.15 Данные по температуре труб подтопки А, т1, котла №

2.2.16 Данные по температуре труб подтопки А, т2, котла №

2.2.17 Данные по температуре труб подтопки А, тЗ, котла №

2.2.18 Данные по температуре труб подтопки Б, т4, котла №

2.2.19 Данные содержания 02 в уходящих газах справа котла №

2.2.20 Данные содержания 02 в уходящих газах слева котла №

2.2.21 Данные по температуре на выходе ширм 2-й ступени котла №

2.2.22 Данные по температуре на выходе 1-й степени пароперегревателя котла №1 79 Выводы

3 АНАЛИЗ РЕКОМОМЕНДУЕМЫХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

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

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

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

3.4 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса

Круг 200/Т»

3.5 АСУ ТП на основе программно-технического комплекса «ТЭЦ» 91 Выводы

4 ПРИМЕНЕНИЕ МОДЕЛИ D/M/1/N ДЛЯ АНАЗИЗА

ХАРАКТЕРСТИК КОТЛОАГРЕГАТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ АБАКАНСКОЙ ТЭЦ

4.1 Введение

4.2 Метод определения среднего времени задержки в однолинейной системе массового обслуживания с ограниченной очередью

4.2.1 Предварительные сведения из теории массового обслуживания 94 4.2 Метод определения среднего времени пребывания требования в системе массового обслуживания при ограниченной очереди 98 4.3. Определение среднего времени пребывания требования в системе 102 4.3.1 Система М/М / 1/N

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

Выводы

Актуальность темы

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

Абаканская ТЭЦ — генерирующее предприятие в составе предприятия ОАО «Хакасэнерго». Основной функцией ТЭЦ является производство электрической и тепловой энергии. Предприятие обеспечивает горячим водоснабжением и техническим паром потребителей г. Абакана и п. Пригорск.

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

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

Технологический контроль осуществляется с помощью информационно-измерительной системы.

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

Цель работы. Основной целью работы является исследование функционирования информационно-измерительной системы технологического контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ, анализ статистики базы данных, для определения основных направлений реконструкции, повышения качества измерений и снижения экономических затрат при выработке тепловой энергии на ТЭЦ.

Для достижения цели в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

1. проведен анализ построения информационно-измерительной системы контроля функционирования котлоагрегатов, выявлены основные проблемы;

2. разработаны программы обработки статистических данных;

3. проведён анализ статистических данных системы контроля котлоагрегатов;

4. получены графики по результатам обработки статистических данных и дан их подробный анализ;

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

6. получены аналитические выражения для определения среднего времени задержки и вероятности переполнения при постоянном распределении входного потока на информационно-измерительную систему (модель массового D/M/1/N);

7. даны практические рекомендации по реконструкции информационно-измерительной системы контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ.

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

Правильность теоретических положений подтверждена экспериментальными исследованиями.

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

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

Основные результаты, выносимые на защиту:

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

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

3. Основные направления по реконструкции информационно-измерительной системы контроля Абаканской ТЭЦ;

4. Математические модели определения вероятностно-временных характеристик на основе теории массового обслуживания.

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

Использование результатов исследования подтверждено соответствующим актами.

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

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано девять работ.

Структура и объём работы. Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырёх глав, заключения, приложений и списка литературных источников, содержащих 34 наименования.

выводы

1. Автоматизированная система контроля параметров котлоагрегатов представляет собой, локальную информационно-измерительную систему.

2. Потоки вызовов и алгоритмы обслуживания легко описываются аналитическими моделями теории массового обслуживания.

3. Особенностью таких систем является чёткая периодичность получения и обработки информации.

4. В качестве модели описывающей процессы обработки выбрана модель теории массового обслуживания с ограниченной очередью.

5. Предложена модель системы массового обслуживания D/M/1/N для анализа вероятностно-временных характеристик автоматизированных систем управления технологическими процессами на Абаканской ТЭЦ.

6. Проанализированы основные вероятностное характеристики системы массового обслуживания D/M/1/N.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В разделе один дан анализ существующей информационно-измерительной системы технологического контроля параметров Абаканской ТЭЦ. Определены основные подходы к реконструкции. Наличие автоматизированной системы технологического контроля позволяет вести непрерывный учёт и сбор данных. База данных позволяет произвести исследования работы автоматизированной системы контроля. Проведен анализ статистических данных. Статистическая обработка полученных данных позволила выявить закономерности в работе системы. Анализ статистической обработки данных позволит внести рекомендации и изменения по оптимизации построения системы. Так как автоматизированная система технологического контроля является в принципе локальной вычислительной сетью, то возможно её описание известными математическими моделями, а также моделирование её функционирования известными языками моделирования (например GPSS), с целью проверки точности измерений, снижения временных затрат на анализ и т.д. Необходима реконструкция все информационно-измерительной системы контроля вследствие, морального и физического старения.

В разделе два приведены данные по обработке статистики. Выявлены основные закономерности и недостатки работы системы. В третьем раз: деле дано описание основных автоматизированных систем управления которые можно использовать при реконструкции.

В разделе четыре на основе моделей теории массового обслуживания предложен метод определения вероятностно-временных характеристик в информационно-измерительной системе Абаканской ТЭЦ.

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

2. ГОСТ Р 5 1379-99 Энергетический паспорт промышленного потребителя топливно-энергетических ресурсов.

3. Основные направления государственной политики реформирования электроэнергии России.

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

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

6. Техническая документация АСТК Абаканской ТЭЦ.

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

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

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

10. J1. Клейнрок. Вычислительные системы с очередями: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-600 с.

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

12. T.J1. Саати. Элементы теории массового обслуживания и её приложения: Пер. с англ. М.: Советское радио, 1971. - 520 с.

13. Вологжанин В.Е. Исследование процессов концентрации потоков в системах передачи данных с коммутацией сообщений канд. диссер. - Л.:1. ЛЭИС, 1978 г.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

29. Т.Л. Саати. Элементы теории массового обслуживания и её приложения: Пер. с англ. -М.: Советское радио, 1971. 520 с.34.