Общее количество теплоты icon

Общее количество теплоты




НазваОбщее количество теплоты
Сторінка1/4
Дата07.06.2012
Розмір0.64 Mb.
ТипДокументи
  1   2   3   4


ная мощность теплофикационного потока пара (удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении) Э = Рт / Qот.

При использовании этой системы показателей изменение эффектив­ности турбоустановки не отражается на экономичности выработки теплоты, а влияет только на экономичность производства электроэнергии. К производству электрической энергии относят весь выигрыш, получаемый от комбинированной выработки тепловой и электрической энергии. Поэтому, даже несмотря на некоторые дополнительные потери, обусловленные переходом к комбинированной выработке (например, относительное увеличение затрат мощности на собственные нужды турбоустановки из-за увеличения расхода свежего пара) и отнесенные полностью к производству электроэнергии, показатели тепловой экономичности производства электроэнергии на АТЭЦ оказываются более высокими, чем при раздельной выработке тепловой и электрической энергии.

Общее количество теплоты ^ Q, затраченной на генерацию пара, подведенного к турбине, представим в виде суммы количеств теплоты Q*т и Qк, затрачиваемых на генерацию пара, соответственно, теплофикационного и конденсационного потоков

Q = Q*т + Qк . (7.11)

Удельные расходы теплоты на производство электроэнергии соответственно теплофикационным и конденсационным потоками пара равны

qт = (Q*т – Qот)/Рт; qк = Qк/Рк . (7.12)

Теплофикационный поток пара, вся энергия которого после выхода из турбины в виде отпущенной теплоты используется тепловым потребителем, не имеет потерь энергии с паром, уходящим в холодный источник. Вследствие этого при любых режимах КПД брутто выработки электроэнергии теплофикационным потоком пара будет равно

т = 1/qт  1. (7.13)

Здесь не учтены механические потери в турбине, электрические потери в генераторе, и затраты мощности на собственные нужды. Но даже с их учетом достигаемые значения КПД остаются близкими к единице. Тепловая экономичность производства электроэнергии конденсационным потоком пара, характеризуемая удельным расходом теплоты qк, значительно ниже тепловой экономичности теплофикационного потока. Значения qк возрастают с уменьшением расхода Gк. Тепловая экономичность выработки электроэнергии конденсационным потоком пара теплофикационных турбин для большинства режимов уступает выработке (электроэнергии аналогичными) специализированными конденсационными паровыми турбоустановками.

Из этого следует, что тепловая экономичность теплофикационной турбоустановки тем выше, чем больше выработка электроэнергии на тепловом потреблении и чем меньше доля мощности, вырабатываемой конденсационным потоком пара. Преимущества комбинированного производства тепловой и электрической энергии реализуются лишь при достаточно больших тепловых нагрузках. Уменьшение электрической мощности паротурбинной установки ПТУ за счет сокращения конденсационного потока пара при сохранении общей выработки электроэнергии, снижает удельный расход теплоты qэ.

Часть 8 ПОСТРОЕНИЕ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
^ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ



8.1. Основы построения ТЭС ПП


Теплоэнергетические системы промышленных предприятий объединяют потоки всех энергоресурсов (ЭР) на предприятии поступающих со стороны, так и внутренних (ВЭР) с целью их наиболее полного и рационального использования. При этом должны быть обеспечены бесперебойное снабжение ЭР всех потребителей и защита окружающей среды

ТЭС ПП любого предприятия определяется характером его производства, а также энергетическими и режимными характеристиками входящих в него ТА и производств. Энергетическая эффективность и экономичность данного технологического производства зависит у многих предприятий, особенно энергоемких, от совершенства ТЭС ПП. Так как при этом существуют обратные взаимодействия, оптимизацию ТЭС ПП и технологии производства надо вести совместно. Задача эта многопланова и сложна. Даже если принимать заданной без критического энергетического анализа технологическую схему завода, то при построении оптимальной ТЭС ПП надо комплексно рассматривать и учитывать следующие факторы:

1) неизбежную неоднозначность исходной информации (в известных пределах). Нельзя ограничиваться расчетами только по различным средним значениям влияющих факторов (годовым, сезонным, суточным и даже часовым). Такое «статическое» проектирование может приводить к грубейшим просчетам, вызывать большие потери ЭР, вызывать перебои в энергоснабжении потребителей, создавать аварийные ситуации и снижать экономичность основного производства;

2) реальные графики потребления различных ЭР технологическими агрегатами и производствами, а также реальные графики выхода ВЭР, вплоть до часовых, с учетом режимных характеристик и условий работы технологических агрегатов;

3) нештатные ситуации, когда, например, от 10-20 мин до нескольких часов крупные источники ВЭР прекращают их выдачу (например, крупная доменная печь прекращает выдачу доменного газа), а также перерывы в потреблении ВЭР крупными потребителями:

  • возможную многовариантность в выборе направления и способов использования различных ВЭР, а также их параметров;

  • влияние возможных в обозримом будущем изменений технологических процессов на размеры выхода ВЭР;

  • возможную мультипликацию погрешностей в расчетах;

  • условность и временность различных цен, искажающих народнохозяйственную эффективность того или иного мероприятия.

Поэтому при оптимизационных расчетах важно не только провести с максимальной математической точностью расчет только по одним, хотя бы и наиболее вероятным значениям влияющих факторов, но и выполнить группу, расчетов применительно к возможным колебаниям влияющих факторов (исходных данных) в различных сочетаниях. В результате будет получена не точка оптимума, определяющая значение искомой величины, а зона ее оптимальных значений с учетом неоднозначности исходной информации, что позволяет более уверенно находить действительно оптимальные значения искомых величин с учетом неоднозначности исходной информации.

Теплоэнергетическая система промышленного предприятия определяет состав, условия и режимы работы всего энергохозяйства предприятия, в частности типы и характеристики основного оборудования. Поэтому одним из основных условий качественной разработки системы является правильный, оптимальный выбор основного оборудования, режимов его работы, взаимосвязей с другими установками. Например, в случае проектирования ТЭЦ – это выбор типов и числа турбин и котлов. Между тем как раз этот вопрос часто решается по прикидочным расчетам на начальных стадиях проектирования.

Режимы работы турбин и котлов могут устанавливаться и оптимизироваться во время эксплуатации ТЭЦ, однако типы и число турбин уже изменены быть не могут, поэтому различная рационализация может носить только ограниченный характер. Наряду с этим недостаточный учет реальных условий работы заводской ТЭЦ по тепловым, в частности паровым, нагрузкам, а также использованию горючих и тепловых ВЭР может приводить к большим капиталовложениям и работе ТЭЦ с показателями гораздо ниже возможных.

В связи со сказанным необходима такая организация проектирования новых и расширяемых заводов, которая позволяла бы проводить выбор всего основного оборудования на базе достаточно проработанной и оптимизированной ТЭС ПП, а не по предварительным расчетам изолированных установок на начальных стадиях проектирования. Достаточно глубокая разработка ТЭС ПП с вариантными исследованиями должна проводиться в самом начале проектирования.

Решение задачи рационального построения ТЭС ПП могло бы значительно облегчить наличие полноценных однозначных показателей степени совершенства ее построения как в целом, так и отдельных ее частей и установок.

Вся практика хозяйствования убедительно показывает, как важно иметь показатели (измерители), объективно отражающие народнохозяйственную эффективность теплоэнергетических систем заводов в целом, а также энергетическое и экономическое совершенство отдельных агрегатов, установок и производств, охватываемых теплоэнергетической системой завода. Она же показала, какой большой вред может приносить шаблонное, некритическое применение показателей, не отражающих объективно существа дела или отражающие его односторонне.

Сказанное лишний раз подтверждает, какое большое значение имеет нахождение правильных, представительных показателей различных производств, систем и других объектов, которыми можно было бы руководствоваться при разработке соответствующих вопросов, а также оценке работы объектов.

При выпуске агрегатом одного вида продукции достаточно иметь один интегральный показатель, объективно отражающий энергетическое его совершенство. Таким энергетическим показателем для КЭС является электрический КПД КЭС нетто , или удельный расход теплоты топлива единицу продукции (1 кВтч), или удельный расход условного топлива г/(кВтч). При этом = 1/ Экономическим показателем КЭС является себестоимость единицы отпускаемой электроэнергии
(1 кВтч).

В случае ТЭЦ, когда вырабатываются два вида продукции (электроэнергия и теплота), одного научно обоснованного и действительно объективного интегрального показателя уже получить не удается, хотя оба вида продукции и являются видами энергии. Энергетическим показателем качества работы ТЭЦ является удельный расход условного топлива (или, что то же самое, теплоты топлива) на 1 кВтч отпущенной электроэнергии при отнесении всех выгод комбинированной выработки на электроэнергию. Но с народнохозяйственной точки зрения неправильно во всех случаях считать, что, чем ниже , тем ТЭЦ работает лучше, т.е. дает стране максимальную экономию топлива. Последнее достигается тогда, когда значение соответствует оптимальному коэффициенту теплофикации ТЭЦ .

Могут быть положения, когда удельный расход топлива на ТЭЦ подсчитанный по одному методу, в случае А меньше, чем в случае Б, но в случае Б получаем большую экономию топлива за счет комбинированной выработки теплоты и электроэнергии, чем в случае А при том же отпуске теплоты от ТЭЦ. Причиной этого является то, что отнесение всех выгод комбинированной выработки теплоты и электроэнергии только на последнюю не имеет научного обоснования, а базируется по существу на волевом решении. Следовательно, оценка работы ТЭЦ во всех случаях только по значению не отражает однозначно действительной эффективности работы ТЭС с народнохозяйственной точки зрения.

Еще сложнее обстоит вопрос с нахождением одного интегрального показателя в случаях, когда выпускается несколько видов продукции или рассматривается сложная энергосистема, как, например, ТЭС ПП. При нескольких видах продукции распределение затрат на их производство приходится вести, базируясь на те или иные логические, по существу волевые, положения. Аналогичная ситуация имеет место и в случае поисков энергетических и экономических показателей сложных агрегатов и тем более ТЭС ПП.

В настоящее время нет единого интегрального показателя энергетического и экономического совершенства ТЭС ПП, да и вряд ли он может быть найден в обозримом будущем. Дело в том, что оптимум интегрального показателя совершенства ТЭС ПП должен соответствовать и оптимуму состава завода по технологическому оборудованию и принятым технологическим процессам. В то же время оптимум построения технологического процесса на предприятии не может определяться без показателей ТЭС ПП (энергоемкости производства и др.). Поэтому совершенство ТЭС ПП приходится оценивать по нескольким показателям, которые, однако, должны составлять по возможности единый комплекс, иметь определенные взаимосвязи и взаимозначимости.

ТЭС ПП различных отраслей промышленности сильно отличаются друг от друга как по составу и взаимосвязям различных частей, так и по их сложности, поэтому потребуются, очевидно, и различные системы показателей совершенства ТЭС ПП. Для металлургических заводов могут быть целесообразными следующие показатели энергетического совершенства ТЭС ПП:

  • обеспеченность бесперебойного снабжения основных потребителей энергоресурсами требующихся видов и параметров;

  • минимальное потребление на единицу готовой продукции (например, 1 т проката) топлива и электроэнергии (в пересчете на топливо) со стороны (исключая ВЭР) с учетом народнохозяйственной ценности топлива, потребляемого предприятием;

  • степень и эффективность использования внутренних энергоресурсов, в частности низкопотенциальных;

  • минимум или даже отсутствие потерь энергоресурсов из-за различных дебалансов и наиболее эффективное использование имеющихся энергоресурсов с народнохозяйственной точки зрения;

  • минимум капитальных затрат на ТЭС ПП;

  • минимальное загрязнение окружающей среды;

  • минимум приведенных затрат

, (8.1)

где К и S – соответственно капиталовложения и эксплуатационные затраты.

Перечисленные показатели не имеют однозначной связи друг с другом, которая могла бы позволить находить какие-то объективные интегральные показатели совершенства ТЭС ПП, но позволяют все же вести более или менее обоснованную сравнительную оценку того или иного варианта ТЭС ПП. Например, полное или почти полное покрытие потребности в теплоте на сантехнические нужды за счет низкопотенциальных ВЭР, которые пока в подавляющем большинстве случаев просто теряются, может быть весомым показателем в пользу соответствующего варианта ТЭС ПП.

Отсутствие прямых потерь энергоресурсов не является само по себе бесспорным признаком высокого совершенства построения ТЭС ПП с народнохозяйственной точки зрения, например, если отсутствие потерь коксового газа достигается путем сжигания его в котлах низкого давления и т. п. Таким образом, при разработке ТЭС ПП в целом, приходится пока еще руководствоваться, в значительной степени опытом проектирования и эксплуатации, аналогиями и логическими построениями. Гораздо лучше дело обстоит при построении отдельных составляющих (частей) ТЭС ПП, для правильного (оптимального) построения которых имеются соответствующие методики, расчетные материалы, конкретные рекомендации.

В заключение рассмотрим кратко вопрос о целесообразности применения понятия «эксергия» для определения энергетических показателей ТЭС ПП и ее составляющих. Потребность в таком рассмотрении возникает потому, что эксергию часто предлагают в качестве универсального объективного показателя для оценки степени энергетического совершенства как отдельных ТА, так и целых систем и притом во всех случаях.

Рассмотреть сущность понятия «эксергия» необходимо для определения возможных и целесообразных областей ее применения. Термин «эксергия», введенный в 1956 г. 3. Ранком по предложению Р. Планка, образован от греческого слова ergon – работа – сила и приставки ех, означающей из, вне. По современным формулировкам эксергия определяется как максимальная работа, которую может совершить система в обратимом процессе при таком взаимодействии, в результате которого все ее параметры перейдут в состояние термодинамического равновесия с параметрами окружающей среды.

Эксергия системы в данном состоянии измеряется количеством механической или другой полностью превратимой энергии, которая может быть получена от системы в результате ее обратимого перехода из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой.

Полностью обратимой называют энергию, способную полностью пре­вратиться в другой вид энергии. Примерами могут служить механическая и электрическая энергия, кинетическая и потенциальная, переходящие друг в друга в идеальном случае без потерь. Энергия, которая не может быть пол­ностью превращена в другой вид энергии, характеризуется тем, что возмож­ности ее превращения определяются как параметрами, характеризующими эту энергию, так и параметрами окружающей среды. К этому виду энергии относится, например, теплота, которая может превратиться в механическую энергию только частично согласно второму закону термодинамики.

Таким образом, общим показателем преобразования одних форм энергии в другие является работа. В технологических и производственных процессах теплота требуется, как правило, не для получения работы, а как таковая, для нагрева материалов, например. Никаких превращений в другие виды энергии в процессах нагрева теплота не претерпевает. Поэтому отсутствуют теоретические основы использования эксергии теплоты для измерения ее качества (эффективности) в теплотехнологических нагревательных устройствах. Эксергия теплоносителей в таких случаях не пропорциональна температуре теплоносителя и не позволяет определять непосредственно расходы топлива и другие необходимые данные (см. табл. 8.1).

Эксергия измеряет одновременно одним показателем (удельной эксергией) как количество теплоты, так и ее температурный уровень, т.е. как бы качество теплоты. Но не следует забывать, что это качество, определяемое, например, по формуле (8.2), относится только к случаям, когда теплота используется для получения полностью превратимых видов энергии. При использовании теплоты для других, в частности теплотехнологических, целей качество теплоты определяется совсем другими показателями.


Таблица 8.1 – Сравнительная эффективность использования пара
различных параметров

Показатель

Параметры пара, МПа/°С

0,5/180

1,0/240

1,5/280

Количество теплоты, отдаваемой паром
потребителю (полезная теплота) , кДж/кг

2330

2370

2370

Эксергия пара, кДж/кг

766

900

985

Отношение количества полученной потребителями теплоты , к ее количеству при параметрах пара 0,5 МПа,180 оС

1

1,02

1,02

Отношение эксергий при тех же условиях

1

1,17

1,28

Отношение температурных напоров в теплообменнике, от которых зависит производительность 1м2поверхности нагрева, к температурному напору при 0,5 МПа, 180 оС

1

3,5

5,2


Эксергия теплоносителя определяется по формуле

, (8.2)

где h, h энтальпии теплоносителя соответственно на входе в рабочее пространство агрегата и при параметрах окружающей среды; S, Sо.с –энтропии теплоносителя при тех же начальных и конечных условиях; Tо.с – температура окружающей среды.

Рассмотрим, например, применимость эксергии для оценки производ­ственной, энергетической и экономической эффективности пара давлением
0,5-1,5 МПа, который используется на предприятиях в подавляющем большинстве случаев для Подогрева различных технологических материалов, а не на силовые нужды. Количество теплоты, отдаваемой паром нагреваемой среде, равно разности энтальпий пара и его конденсата. Пусть в технологическом аппарате надо нагреть какое-то тело до 140 °С. На заводе имеется пар с различными параметрами: 0,5 МПа, 180 оС; 1,0 МПа, 240 оС и 1,5 МПа, 280 оС. Определим производственно-технологическую ценность пара в зависимости от его параметров.

Из табл. 8.1 видно, что ни удельный расход пара на единицу продукции, ни удельная производительность теплообменника в зависимости от параметров пара не пропорциональны эксергии пара. Не пропорциональна эксергия пара и требующейся площади поверхности нагрева теплообменных аппаратов. Следовательно, однозначно судить о ценности пара тех или иных параметров для технологического процесса по его эксергии нельзя. Между тем иногда даже рекомендуют устанавливать цену на производственный пар пропорционально его эксергии.

Приведенный пример достаточно убедительно освещает качественную сторону вопроса, а именно необоснованность и недопустимость шаблонного использования показателя эксергии для оценки производственно-технологической эффективности различных теплоносителей и технологических агрегатов, в которых идут процессы нагрева. Примеров, аналогичных вышеописанному, можно привести много.

Ряд исследователей, стремясь найти какой-то единый интегральный показатель степени совершенства любых энергоустановок, теплотехнологических агрегатов и производств, пытаются создать его на базе использования показателя эксергии. Но, поскольку шаблонно во всех случаях этот показатель применять нельзя (табл. 8.1), разрабатываются специальные методики с учетом различных дополнительных факторов и поправок, что уменьшает точность расчетов и значительно усложняет и обесценивает их. Определять расходы топлива и теплоты, получаемой со стороны для теплотехнологических и энергетических агрегатов, гораздо проще и точнее по их энергетическим показателям.

Задача научно рационального построения ТЭС ПП с учетом всех факторов является для большинства энергоемких производств со сложной технологией исключительно трудной.

Полноценно она может решаться только с использованием ЭВМ. Однако из-за многоплановости, возможной много вариантности и многочисленных прямых и обратных взаимосвязей, даже и при использовании ЭВМ полноценно решить задачу комплексного рационального построения ТЭС ПП еще никому не удавалось.

Рациональное научно обоснованное построение ТЭС ПП имеет большое значение для энергетических, экономических и экологических показателей работы предприятий.

Ниже приводится в качестве примера решение задачи оптимального построения ТЭС ПП с использованием ЭВМ применительно к условиям металлургического завода с полным циклом. Использованная методика является упрощенной, однако она позволяет решать ряд основных вопросов рационального построения ТЭС ПП, в частности учесть влияние того или иного изменения исходных данных. Даже такая упрощенная методика использования ЭВМ для рационального построения ТЭС ПП позволяет значительно улучшить ТЭС ПП по сравнению с построением последней по различным прикидочным расчетам с использованием традиционных решений.


8.2. Математическое моделирование и оптимизация ТЭС ПП


Иерархия теплоэнергетических систем промышленных предприятий. Теплоэнергетическая система промышленного предприятия представляет собой единый технический комплекс разнородных элементов энергетического оборудования со сложной схемой внутренних и внешних взаимосвязей. Для решения задач исследования и оптимизации ТЭС ПП целесообразно использовать методологию системного подхода к моделированию сложных схем. Одним из его основных положений является выделение в ТЭС ПП нескольких уровней иерархии. Это позволяет существенно снизить размерность решаемой задачи, поскольку моделирование осуществляют отдельно на каждом иерархическом уровне, но с учетом требований, предъявляемых со стороны подсистем, стоящих на верхних уровнях иерархии. На рис. 8.1 приведена иерархическая структура ТЭС крупного промышленного предприятия. Элементы V иерархического уровня сами по себе являются сложными установками (например, паровая теплофикационная турбина) и могут подвергаться дальнейшей детализации на более низких уровнях.

К задачам иерархических уровней II - IV относятся такие, например, как распределение различных видов топлив между отдельными потребителями; выбор состава и профиля основного энергетического оборудования; оптимизация параметров и вида тепловой схемы ТЭС ПП и др. Эти задачи решаются специалистами в области промышленных теплоэнергетических систем.

К задачам уровня V и более низких иерархических уровней относится выбор оптимальных термодинамических и конструктивных параметров конкретного теплоэнергетического оборудования с определенными на уровнях II-IV параметрами. Эти задачи решаются специалистами теплофизического или энергомашиностроительного профиля.

Задачи иерархического уровня I решаются специалистами в области системных исследований на основе создания глобальных математических моделей в масштабах отраслей народного хозяйства и отдельных регионов.

Основные понятия и задачи математического моделирования. Математическая модель – совокупность математических соотношений (формул, уравнений, неравенств и логических условий), отображающих физические связи между входными, промежуточными и выходными параметрами реального объекта. Математические модели сложных систем, к которым относятся и ТЭС ПП, обычно имеют блочную структуру.

В соответствии с постановкой задачи моделирования каждый вычислительный блок соответствует определенному элементу (турбине, компрессору, коксовой батарее, КУ и др.) или группе элементов (котельному или турбинному цехам ТЭЦ, паровоздуходувной станции и т.д.) теплоэнергетического оборудования. Задача вычислительного блока состоит в расчете всех необходимых значений выходных параметров по заданным значениям входных.

Математические модели содержат также вспомогательные блоки для расчета термодинамических и теплофизических свойств рабочих тел (воды и водяного пара, дымовых газов, воздуха и т.д.). Последовательность обращения к вычислительным блокам задается с помощью специальной организующей программы, являющейся узловым звеном математической модели.



Применение организующей программы позволяет осуществлять расчет всего многообразия принципиально возможных схемных решений ТЭС ПП в рамках единой математической модели. Организующая программа выявляет вычислительные блоки, для которых известны все значения входных параметров, вызывает их, запоминает результаты расчетов выходных параметров вызванных блоков и передает полученную информацию в следующие вычислительные блоки, для которых она является входной.

Рассмотренная задача определения термодинамических и конструктивных параметров всех элементов ТЭС ПП с заданной топологией (когда известны их набор и схема соединения между собой) является простейшим примером математического моделирования. Данная математическая модель является статической, т.е. описание связей между параметрами задано для установившегося (стационарного) режима.

Задачей статического моделирования более высокого уровня является оптимизация указанных параметров в соответствии выбранным критерием оптимизации (минимумом расхода топлива, потребляемого ТЭС ПП, минимумом приведенных затрат в нее и т.д.). Зависимость целевой функции от оптимизируемых параметров имеет существенно нелинейный характер и может иметь в области их допустимых значений несколько заметно отличающихся минимумов.

В наиболее общей постановке задача статического моделирования предполагает оптимизацию не только параметров, но и вида тепловой схемы ТЭС ПП с выбором состава теплоэнергетического оборудования и наивыгоднейшей схемы его соединения. Проблема решения задачи математического моделирования в данной постановке состоит в совместной оптимизации непрерывно изменяющихся (например, расходов, температур, давлений и т. п.) и дискретных (количества котлов-утилизаторов, чисел и типов турбин, компрессоров и другого энергетического оборудования) параметров.

В качестве примера использования математического моделирования для решения задачи усовершенствования теплоэнергетической системы крупного промышленного предприятия ниже подробно рассмотрена задача оптимизации параметров и вида тепловой схемы ТЭС металлургического комбината полного цикла.

Основные этапы математического моделирования. Математическое моделирование ТЭС ПП начинают с формулировки целей и постановки задач, которые требуется решить. В качестве примера формулировки целей могут быть рассмотрены следующие вопросы:

определение минимально возможной потребности завода в электрической и тепловой энергии, потребной для выпуска заданного количества продукции;

исследование степени влияния внешних факторов на энергетические и технико-экономические показатели ТЭС ПП;

оптимизация параметров и вида тепловой схемы ТЭС ПП и др.

Для оптимизационных задач необходимо выбрать критерии, соответствующие указанной выше цели. Общепринятый критерий экономичности систем теплоэнергоснабжения – минимум суммарных расчетных затрат при заданных тепловых нагрузках и условии приведения сравниваемых вариантов систем теплоэнергоснабжения к варианту с максимальной выработкой электроэнергии при помощи затрат на дополняющую электроэнергию в энергосистеме. В зависимости от постановки конкретных задач оптимизации могут также применяться другие критерии – минимум расхода топлива, потребляемого заводом; минимальные сроки ввода ТЭС ПП в эксплуатацию; минимальное количество вредных выбросов в окружающую среду.

Следующим этапом моделирования является сбор исходных данных. Результаты математического моделирования при отсутствии полного объема достоверных данных будут недостаточно строгими. Наиболее достоверные данные получаются для действующих предприятий в результате экспериментального обследования ТЭС ПП с помощью имеющихся на заводе дополнительно устанавливаемых измерительных систем, волнению

После получения исходных данных переходят к выполнению этапа выбора собственно математических моделей. Как отмечалось выше, наиболее удобны модели, реализованные в вычислительных блоках, соответствующих элементам энергетического оборудования. Вычислительным блоки представляют собой совокупности уравнений, неравенств и логических выражений встроенных в последовательности, позволяющей вычислений значения выходных параметров в по заданным входным. Особо следует подчеркнуть, что наибольшую ценность представляют вычислительные блоки, позволяющие осуществлять расчетов любой произвольно заданной с совокупности входных параметров.

При разработке вычислительных блоков необходимой использовать уравнения, которые требуют минимального объема памяти и времени счета для обеспечения требуемой точности результата. Не имеет смысла создавать вычислительные блоки на основе сложных систем дифференциальных уравнений в тех случаях, когда не требуется очень высокая точность вычислений, когда степень точности исходных данных не адекватна точности результатов расчета или когда в вклад выходных общие энергетические или технико-экономические показатели когда ТЭС ПП невелик. На начальной стадии моделирования, когда весомость каждого вычислительного блока оценить сложно блоки целесообразно применять наиболее простые вычислительные, с помощью которых можно получить ряд принципиальных результатов.

Оценка точности результатов моделирования осуществляется сопоставлением результатов расчетов по вычислительным блокам с реальными данными о функционировании моделируемой ТЭС действующего предприятия для ряда характерных режимов. При моделировании ТЭС ПП в условиях, отличных от реализованных в настоящее время, такую проверку осуществить не возможно и сопоставление данных можно провести на основе экстраполяции на новые условия.

На следующем этапе моделирования осуществляют выбор оптимизируемых непрерывно изменяющихся и дискретных параметров. На непрерывно изменяющиеся параметры накладываются ограничения в виде двухсторонних неравенств, определяющих верхнюю и нижнюю границы их изменения. Ограничение накладывают с целью недопущения присваивания оптимизируемым параметрам значений, физически невозможных или противоречащих балансовым уравнениям.

После выбора оптимизируемых параметров приступают к разработке алгоритма вычисления значения принятого критерия эффективности (энергетического или технико-экономического). Данный алгоритм является основой для разработки организующей программы, которая вызывает вычислительные блоки в заданной последовательности и осуществляет передачу данных между ними.

Далее осуществляют выбор метода поиска минимума нелинейной функции вида



где К – критерий эффективности ТЭС ПП; – оптимизируемые параметры с учетом ограничений в виде неравенства

,

где – соответственно нижняя и верхняя границы варьирования оптимизируемых параметров.

В настоящее время разработано большое число методов поиска экстремума нелинейных функций многих переменных. Некоторые из них реализованы в виде стандартных подпрограмм, большинство которых имеется в математическом обеспечении ЕС ЭВМ. Для оптимизации параметров ТЭС ПП может быть рекомендован, например, пакет программ МIN OG, реализующий метод Хука – Дживса нулевого порядка. В математическом обеспечении ЭВМ серии СМ стандартные программы поиска глобального экстремума нелинейной функции пока отсутствуют, и поэтому при работе на ЭВМ данной серии используют специализированные пакеты научных программ, например DIPLEX.

На следующем этапе моделирования осуществляют проектирование комплекса моделирующих программ.

Самым ответственным этапом математического моделирования ТЭС ПП является реализация программного комплекса на ЭВМ. Как правило, этот этап требует наибольших трудозатрат, которые, однако, многократно окупаются в дальнейшем благодаря большой ценности программной продукции, заключающейся: в возможности получения строгой количественной оценки различных показателей ТЭС ПП (энергетических или экономических) в зависимости от изменения ее параметров и вида тепловой схемы; в возможности анализа такого большого количества различных вариантов тепловых схем ТЭС ПП и их параметров, который принципиально невозможен без использования ЭВМ; в возможности неограниченного тиражирования программ и их использования большим числом специалистов, имеющих даже минимальную подготовку к работе на ЭВМ.

Заключительным этапом математического моделирования является проведение на ЭВМ серий вычислительных экспериментов с выдачей рекомендаций по усовершенствованию ТЭС ПП. С полученными результатами знакомятся проектировщики и специалисты энергетических служб цехов и промышленного предприятия в целом и дают свои предложения по усовершенствованию стратегии моделирования, учету дополнительных факторов, изменению принятых значений стоимостных показателей и т. д. С учетом этих замечаний повторяют моделирование ТЭС ПП до получения правильных результатов.

  1   2   3   4

Схожі:

Общее количество теплоты iconО можно определить количество теплоты Q
После того как получено распределение температур в пластине, для каждого значения fо можно определить количество теплоты Q, воспринятое...
Общее количество теплоты iconИсточники низкопотенциальной теплоты
С, а так же горные породы (грунт). Источником низкопотенциальной теплоты могут служить слабоминерализованные геотермальные воды,...
Общее количество теплоты iconКрок 2 Загальна лікарська підготовка 2011 рік
Кротова показало, что общее количество микроорганизмов в 1 $м 3$ воздуха составляет 7200. Какое допустимое количество микроорганизмов...
Общее количество теплоты iconРегламент модульно-рейтингового контроля и оценки по учебной дисциплине этика делового общения
Структура учебной дисциплины: общее количество 54 ч./1,5 кред.; Лк. 10 ч., Пр. – 10 ч.; форма контроля – имк
Общее количество теплоты iconОбщее количество опубликованных трудов
Представить список опубликованных трудов (книга, монография, учебник, учебное пособие, статья, труды конференции, патент, депонированная...
Общее количество теплоты iconСтатья на эту тему вышла в 1900 г., а книга «Общее и промышленное управление» в 1916 г
Охватывает физические, умственные и нравственные качества, общее развитие, опыт и определенные специальные знания, относящиеся к...
Общее количество теплоты iconБиномиальная система генерирования равновесных кодов кулик И. А., к т. н., доцент, Лысенко М. А. магистр Сумский государственный университет
При построении n–разрядного кода с постоянным весом отношение единиц m к количеству нулей (n–m) выбирается так, чтобы обеспечить...
Общее количество теплоты iconОтчет декана фтф воробьева Г. С. за 2007 г на общем собрании факультета 23. 01. 2008 г
Кроме того, по сравнению с 2006 г уменьшилось количество штатных докторов наук – сейчас на факультете работает 5 человек, еще на...
Общее количество теплоты iconТематический план по курсу "Инновационный менеджмент" Количество часов

Общее количество теплоты iconСписок вопросов для самоподготовки по предмету «Динамика твердых тел»
Общее решение стандартного уравнения системы с одной степенью свободы и с правой частью
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи