Создание математической модели и алгоритма адаптивного управления гидроагрегата. Создание макета адаптивной системы управления гидроагрегата и проведение испытаний (Научное обоснование критериев оптимальности, принципов и методов, на базе которых Заявитель предлагает выполнять работу), страница 10

4. Перемещения главных золотников сервомоторов открытия НА и разворота лопастей РК происходят по плавным траекториям. В процессе набора требуемой мощности суммарный путь, пройденный главным золотником  сервомотора открытия НА, уменьшается в 10 раз по сравнению со штатной САУ  (рис. 16). При этом ускорение штока сервомотора уменьшается в 3 раза, что приводит к уменьшению сил инерции и пиковых значений уровня вибрации.

Рис. 16. Изменение положения главного золотника сервомотора открытия НА гидроагрегата № 22: сплошная линия - штатная система управления; штриховая линия - адаптивная система управления.

В результате уменьшения на (20¸30)% пиковых значений уровня вертикальной вибрации крышки турбины и снижения динамических нагрузок на другие узлы турбины вероятность вывода гидроагрегатов в ремонт до окончания планового межремонтного периода работы уменьшится (в линейном приближении) на 0,1÷0,3.

Реализовать алгоритм адаптивного управления можно путем модернизации штатной системы автоматического управления гидроагрегатом. Для этого необходимо:

· дополнительно оснастить гидроагрегаты датчиком перепада давления воды в расходомерном створе турбины;

· заменить в контроллере существующий алгоритм формирования управляющих воздействий на алгоритм адаптивного управления.

5.2. Оценка экономической эффективности реализации адаптивного управления

активной мощностью гидроагрегатов

Волжская ГЭС вырабатывает за 1 год 11 845 408 525 КВт×час электроэнергии. За счет увеличения к.п.д. гидроагрегатов на 2,0% за 1 год будет получено дополнительно ΔE =  36 908 170 КВт×час электроэнергии.  

Дополнительная годовая выручка от реализации этой электроэнергии (при коммерческой стоимости 1,0 КВт×час электроэнергии s = 0,07 руб.) составит:

SE = ΔE ×s ≈ 236 908 170×0,07 = 16 580 тыс. руб.

Стоимость капитального ремонта турбины Sкр= 8 000 тыс. руб. Межремонтный интервал Тми= (5¸7) лет.

В результате уменьшения вероятности вывода гидроагрегатов в ремонт до окончания планового межремонтного периода работы на величину ΔP = 0,1 годовая экономия средств на ремонт 22 гидроагрегатов составит:

Sp= 22×ΔP×Sкрми ≈ 22×0,1×8000/6 ≈ 2 930 тыс. руб.

Годовая выручка от реализации адаптивного управления на Волжской ГЭС составит:

SΣ = SE + Sp = 16 580 + 2 930 =19 510 ≈19 500 тыс. руб.

6. Выводы и предложения

В результате реализации алгоритма адаптивного управления активной мощностью гидроагрегата будет получен следующий эффект:

6.1. В результате автоматической перенастройки параметров регулятора активной мощности и автоматической коррекции комбинаторной зависимости адаптивная система управления обеспечит максимальные значения к.п.д. турбины во всех режимах работы гидроагрегата. Индексный к.п.д. турбин увеличится в среднем на (2,0÷3,0)%.

6.2. Статическая погрешность регулирования активной мощности в установившихся режимах работы снижается с (1¸3) МВт до (300¸500) КВт. Динамическая погрешность регулирования активной мощности снижается с (7¸15) МВт до (2,0¸3,0) МВт.

6.3. Из-за снижения динамических нагрузок на лопасти РК и пиковых уровней вибрации основных узлов турбины уменьшится вероятность появления усталостных повреждений деталей турбин и уменьшится на 0,1 вероятность вывода гидроагрегатов в ремонт до окончания планового межремонтного периода работы.

6.4. Годовая выручка от реализации адаптивного управления на Волжской ГЭС превышает 19 000 тыс. руб.

6.5. Реализовать алгоритм адаптивного управления можно путем модернизации штатной системы автоматического управления гидроагрегатом.

6.6. Обученную модель гидроагрегата, формируемую предлагаемой адаптивной системой управления, можно дополнительно использовать для диагностики технического состояния гидроагрегата, например, с помощью диагностических карт Шьюхерта.

Научный руководитель НИР

зав. кафедрой автоматики, электроники

и вычислительной техники, д.т.н.                                                           Гольцов А.С.