Задачи реконструкции информационно-измерительной системы технологического контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.16, кандидат технических наук Василенко, Константин Николаевич

• Василенко, Константин Николаевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Василенко, Константин Николаевич

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

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Задачи реконструкции информационно-измерительной системы технологического контроля котлоагрегатов Абаканской ТЭЦ»

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.

Заключение диссертации по теме «Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)», Василенко, Константин Николаевич

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.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Василенко, Константин Николаевич, 2004 год

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.