Главная
Научно-производственное внедренческое предприятие Турбокон Научно-производственное внедренческое предприятие Турбокон

Разработка и внедрение программного комплекса имитационного моделирования энергетических установок, предназначенного для оптимизации технологических процессов объектов теплоэнергетики

C 2023 г. ЗАО НПВП "Турбокон" реализует инновационный проект по договору с ФГБУ "Фонд содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере" в рамках федерального проекта "Цифровые технологии" национальной программы "Цифровая экономика Российской Федерации".

Целью и основной задачей проекта является разработка и внедрение российского цифрового решения для выполнения задач имитационного моделирования энергетических установок, предназначенного для оптимизации целевых параметров технологических процессов объектов теплоэнергетики, а также минимизации потребляемых ресурсов, обеспечения запаса устойчивости при работе в большом диапазоне как управляющих, так и возмущающих воздействий.

Программный комплекс имитационного моделирования предназначен для разработки математических моделей энергетических установок, их алгоритмов управления, синтеза оптимальных автоматических регуляторов, интерфейсов управления и взаимодействия с АСУ ТП/РСУ различных энергетических объектов. Внедрение данного комплекса в деятельность предприятия повышает качество принимаемых технических решений как на стадии предпроектных решений и проработке концептуальных моделей, так и на стадии рабочего проектирования, позволяя динамически оценивать закладываемые решения и их влияния на работу объекта в целом. Применение имитационного моделирования также позволяет проводить исследования в условиях, которые невозможно или нежелательно создавать в реальной системе. Также появляется возможность проведения длительных оптимизационных исследований на верифицированной модели, с целью достижения заданных показателей качества, устойчивости, надежности и экономичности. Все полученные результаты могут быть учтены не только в качестве задания на проектирование, но и в качестве рекомендаций для модернизации, оптимизации и корректировки действующих объектов.

Комплекс разрабатывается на основе отечественной среды динамического моделирования SimInTech (Simulation In Technic), зарегистрированной в едином реестре российских ПЭВМ под № 2379.

Под разработкой имитационной модели энергетического объекта понимается создание комплекса взаимосвязанных блоков, каждый из которых обладает заданными характеристиками, выполняет определенные функциональные задачи и соответствующим образом взаимодействует с комплексной моделью.

В рамках работ по 1-ому этапу были выполнены следующие работы:

При помощи программного комплекса имитационного моделирования была построена имитационная модель основных узлов котельной с независимой схемой подключения, реализованы и апробированы в режиме эмуляции алгоритмы подсистемы противоаварийной защиты, алгоритмы функционально-группового управления, а также синтезированы автоматические регуляторы контуров регулирования. Данная настроенная имитационная модель может применяться для масштабирования и проектирования подобных проектов, верификации, наладки и проработки эксплуатационной документации.

Настройка и последующее тестирование блока алгоритмического обеспечения среды динамического моделирования технических систем SimInTech 643.ТУБН.03011-01 подтвердили соответствие требованиям, заданным в программе и методике.

По результатам разработки блока алгоритмического обеспечения создано руководство оператора алгоритмического блока ТУБН.560030.01.229-23, в котором отражены основные действия, необходимые оператору для разработки, наладки и моделирования алгоритмического обеспечения имитационных моделей.

В качестве выходных данных разработана рабочая документация на автоматизированную систему управления технологическими процессами для программно-технического комплекса котельной, а именно:

Несомненным преимуществом при разработке рабочей документации с применением комплекса имитационного моделирования является возможность контроля закладываемых технических решений, контроля наложения и перекрытия действий подсистем противоаварийной защиты и системы регулирования, синтез опорных значений автоматических регуляторов, возможность предусмотреть достаточный объем базы данных информационного обеспечения.

В рамках работ по 2-му этапу были выполнены следующие работы:

При помощи программного комплекса имитационного моделирования была построена имитационная модель сухой вентиляторной градирни, реализованы и верифицированы в режиме вычислительного эксперимента результаты моделирования, установлены начальные критерии экспертного оценивания эксплуатационных и технологических параметров. Данная настроенная имитационная модель может применяться для масштабирования и проектирования подобных проектов, верификации, наладки и проработки эксплуатационной документации.

По результатам разработки аналитического блока создано руководство оператора аналитического блока 643.ТУБН.03012-01 34 01, в котором отражены основные действия, необходимые оператору для разработки, наладки и моделирования аналитических имитационных моделей.

По результатам разработки блока экспертной оценки эксплуатационных и технологических параметров создано руководство оператора экспертного блока 643.ТУБН.03013-01 34 01, в котором отражены основные действия, необходимые оператору для разработки, наладки и моделирования экспертных моделей.

В качестве выходных данных выполнены работы по анализу и корректировке алгоритмов управления сухой вентиляторной градирни, разработаны экспертные заключения по контролю эксплуатационных и технологических параметров.

В рамках работ по 3-му этапу были выполнены следующие работы:

При помощи программного комплекса имитационного моделирования для испытательного стенда гидропаровой турбины была реализована имитационная модель с помощью блока оптимизации, отражающая динамические свойства основного оборудования для их последующего анализа и выполнения оптимизации. Информационное обеспечение данными для оптимизационных расчетов осуществлялось напрямую из автоматизированной системы управления с помощью блока цифрового обмена.

По результатам разработки блока оптимизации создано руководство оператора 643.ТУБН.03014-01 34 01, в котором отражены основные действия, необходимые оператору для разработки, наладки и оптимизации аналитических имитационных моделей.

По результатам разработки блока цифрового обмена «имитационная модель-объект» создано руководство оператора экспертного блока 643.ТУБН.03015-01 34 01, в котором отражены основные действия, необходимые оператору для организации взаимодействия между блоками имитационной модели, связи с технологическим объектом, отображения или обработки измеряемых и вычисляемых параметров.

В качестве выходных данных выполнены работы по разработке оптимального регулятора контура регулирования уровня в сепараторе гидропаровой турбины.

В рамках работ по 4-му (заключительному) этапу были выполнены следующие работы:

Энергетические установки требуют высокоточного управления и оптимизации рабочих процессов для повышения эффективности, надежности и устойчивости работы. Одним из перспективных направлений является применение цифрового моделирования, позволяющего прогнозировать динамику работы оборудования и находить оптимальные параметры его функционирования. В данном исследовании рассматривается процесс тестирования настроенных блоков среды динамического моделирования технических систем SimInTech, предназначенных для управления гидропаровой турбиной турбогенераторной установки.

В ходе работы были разработаны и протестированы ключевые функциональные модули: аналитический блок, блок экспертной оценки, блок оптимизации технологического процесса и блок цифрового обмена. Эти компоненты обеспечивают комплексный анализ параметров работы турбины, формируют рекомендации по управлению, оптимизируют технологические процессы и обеспечивают интеграцию с внешними системами управления.

Основной целью тестирования является проверка корректности функционирования каждого блока в условиях моделирования реальных эксплуатационных режимов. Анализируются как статические, так и динамические характеристики работы турбины. Дополнительно исследуется способность системы к предсказанию потенциальных отказов и оптимизации режимов работы.

Результаты тестирования позволят определить уровень адекватности разработанных моделей, их соответствие реальным условиям эксплуатации и выявить возможные направления для дальнейшего совершенствования системы управления гидропаровой турбиной. Таким образом, данное исследование вносит вклад в развитие технологий цифрового моделирования и автоматизированного управления энергетическими установками.

В процессе выполнения работ по проекту "Разработка и внедрение программного комплекса имитационного моделирования энергетических установок, предназначенного для оптимизации технологических процессов объектов теплоэнергетики" достигнуты значительные результаты, которые подтверждают практическую ценность и инновационность разработанных решений.

На протяжении проекта были выполнены ключевые этапы, включающие анализ технологических процессов теплоэнергетических объектов, разработку алгоритмов и моделей для имитационного моделирования, а также создание программного комплекса. Особое внимание уделено адаптации комплекса к реальным условиям эксплуатации, что позволило добиться высокой точности расчетов и удобства использования.

Одним из главных достижений стало внедрение программного комплекса SimInTech на предприятии при поддержке "Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере".

Проведенные испытания показали, что внедрение разработанных моделей позволяет существенно повысить эффективность работ, связанных с проектированием и оптимизацией объектов энергетики. Были зафиксированы улучшения в управлении энергетическими установками, сокращение времени на проведение расчетов и снижение эксплуатационных затрат. Результаты испытаний подтвердили жизнеспособность предложенных решений и их значительный потенциал для широкого применения.

На этапе внедрения особую ценность приобрела возможность интеграции программного комплекса с существующими системами управления технологическими процессами. Это обеспечило высокую степень совместимости и позволило сохранить непрерывность производственного процесса. Кроме того, реализованная система мониторинга и обратной связи предоставляет возможность оперативного выявления отклонений и их корректировки в реальном времени.

Достижения проекта подтверждают высокую эффективность и конкурентоспособность разработанного программного комплекса. Положительный эффект от внедрения не ограничивается только техническими аспектами, но и включает экономические преимущества. Снижение потребления ресурсов и повышение общей надежности работы энергетических установок соответствуют современным требованиям устойчивого развития.

Результаты выполненных работ создают прочную основу для дальнейшего развития и масштабирования проекта. Разработанный программный комплекс имеет большой потенциал для адаптации к другим областям применения и расширения функциональности, что открывает новые перспективы для повышения эффективности теплоэнергетики в целом.

Наверх

ЗАО НПВП "Турбокон"
Россия, 248010, г.Калуга, ул.Комсомольская роща, д.43, E-mail: turbocon@kaluga.ru
© 2015-2024г. Все права защищены

Яндекс.Метрика