Hydraulic Models in the Problems of Thermal Power Plant Auxiliary Energy Efficiency Improvement - Ванін, В.; Кругол, М. (Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 2021)
The work is devoted to the study of thermal power plants auxiliary energy efficiency. The main mechanisms in the auxiliary systems are centrifugal mechanisms that work in complex hydraulic networks with variable productivity. The main ways to adjust the parameters of the centrifugal mechanisms are to change the speed of rotor rotation, change the guide vane angle and throttle. The operation mode of a complex hydraulic network which includes a group of centrifugal mechanisms with a mixed connection scheme is analyzed. The system of equations which characterize the hydraulic system has been obtained on the basis of Kirchhoff's laws. The centrifugal mechanisms' operating characteristics are given by approximation dependences obtained with the method of least squares and similarity laws. To analyze efficiency of different methods of centrifugal mechanisms parameters regulation, optimal control problems were set and solved. The constraints for the problems are a system of equations that describe the hydraulic system operation and technical constraints that depend on the control method. Through solving the problems, values of the optimal parameters and weighted average efficiency of the group mechanisms were obtained. Studies have shown that the most effective way to regulate the centrifugal mechanisms parameters is to use an individual frequency drive, the least effective is to use only changing angle of centrifugal mechanism's guide vane. Utilization of group control is highly efficient and not inferior to individual frequency drive. However, this statement is correct under condition of the operating characteristics agreement with the centrifugal mechanisms’ operating modes similarity.

Работа посвящена исследованию энергоэффективности систем собственных нужд тепловых электрических станций. Основными механизмами в системах собственных нужд есть центробежные механизмы, которые работают в сложных гидравлических сетях с переменной производительностью. Основными способами регулирования параметров центробежных механизмов есть изменение скорости вращения рабочего колеса, изменение угла открытия направляющего аппарата и дросселирование. В работе проводится анализ режима работы гидравлической сети, в которую включена группа центробежных механизмов по смешанной схеме соединения. На основании законов Кирхгофа была получена система уравнений, которая характеризует состояние гидравлической сети. Рабочие характеристики центробежных механизмов группы заданы апроксимационными зависимостями, полученные с помощью метода наименьших квадратов и законов подобности. Для анализа эффективности разных способов регулирования центробежных механизмов были поставлены и решены задачи нахождения оптимальных параметров управления механизмами группы. Ограничениями для таких задач выступили система уравнений, которая характеризует систему, технические ограничения параметров управления и дополнительные ограничения, которые зависят от способа регулирования. При решении таких задач были получены значения оптимальных параметров управления и средневзвешенный КПД механизмов группы. Исследования показали, что наиболее эффективным способом регулирования параметров центробежного механизма есть использование индивидуального частотного привода, наименее эффективным – использование лишь изменения угла открытия направляющего аппарата центробежного механизма. Использование группового регулирования имеет высокую эффективность, и практически не уступает индивидуальному частотному приводу. Данные утверждения являются корректными при близости рабочих характеристик и режимов работы центробежных механизмов группы.

Робота присвячена дослідженню енергоефективності систем власних потреб теплових електричних станцій. Основними механізмами в системах власних потреб є відцентрові механізми, які працюють в складних гідравлічних мережах зі змінною продуктивністю. Основними способами регулювання параметрів відцентрових механізмів є зміна швидкості обертання робочого колеса, зміна кута відкриття направляючого апарату та дроселювання. В роботі проводиться аналіз режиму роботи складної гідравлічної мережі в яку включена група відцентрових механізмів зі замішаною схемою з’єднання. На основі законів Кірхгофа була отримана система рівнянь, що характеризує стан гідравлічної мережі. Робочі характеристики відцентрових механізмів групи задані апроксимаційними залежностями, що були отримані за допомогою методу найменших квадратів та законів подібності. Для аналізу ефективності різних способів регулювання параметрів відцентрових механізмів групи були поставлені й вирішені задачі знаходження оптимальних параметрів керування механізмами групи. Обмеженнями для таких задач виступили система рівнянь, що описує функціонування системи, технічні обмеження щодо значень параметрів керування та додаткові обмеження, які залежать від способу регулювання. При вирішенні таких задач були отримані значення оптимальних параметрів та середньозважених ККД механізмів групи. Дослідження показали, що найбільш ефективним способом регулювання параметрів відцентрового механізму є використання індивідуального частотного приводу, найменш ефективним – використання лише зміни кута відкриття направляючого апарату відцентрового механізму. Використання групового регулювання має високу ефективність, та майже не уступає індивідуальному частотному приводу. Проте це твердження є коректним при схожості робочих характеристик та режимів роботи відцентрових механізмів групи.
Гидравлические модели в задачах исследования энергоэффективности систем собственных нужд ТЭС
Гідравлічні моделі в задачах дослідження енергоефективності систем власних потреб ТЕС
Keywords: optimal control; centrifugal mechanisms; variable frequency drive; thermal power plant auxiliaries; оптимальне керування; відцентрові механізми; частотно-регульований привід; системи власних потреб теплових електричних станцій; оптимальное управление; центробежные механизмы; частотно-регулируемый привод; системы собственных нужд тепловых электрических станций