Особенности управления эффективностью функционирования (Глава 1 учебника "Планово-экономическое управление"), страница 3

Каждый крупномасштабный аппарат должен работать в максимуме эффективности, если его работа не зависит от соседних аппаратов и узлов технологического процесса. Однако, как правило, технологических процесс – это последовательное (или параллельное) соединение двух и более аппаратов и узлов. Анализ функционирования технических систем разного назначения показывает, что [54, 64] никогда два последовательно включенных аппарата не должны работать в максимуме своей эффективности. Всегда ищется компромисс между эффективностью работы одного аппарата и эффективностью работы второго аппарата. Например, при производстве электроэнергии на тепловых электрических станциях максимальная эффективность работы станции достигается при расходе топлива, когда котлоагрегат работает в условиях отрицательного градиента своего технологического КПД (см. рис.1.2, кривая слева), а паротурбинная установка работает в условиях положительного градиента своего КПД (см. рис.1.2, кривая справа). Если учесть, что положение обобщенного максимума технологического КПД всех единиц оборудования изменяется в реальном масштабе времени, то и положение рабочей точки станции по топливу (см. рис. 1.2) должно постоянно корректироваться и приводиться к текущим условиям работы станции в текущий момент реального времени. Дрейф основной статической характеристики последовательного соединения аппаратов и узлов во  многом зависит от времени года и определяется компромиссом эффективности работы отбельных аппаратов и узлов (см. рис. 1.2). Основными управляющими воздействиями, при оптимальном управлении тепловой электростанцией являются расход топлива, X_К (t), для котлоагрегата и расход перегретого пара, G_пп(t), для турбогенератора.  При этом, управление котлоагрегатом производится путем изменения расхода топлива в зависимости от положения рабочей точки, в статике,  на критерии управления (эффективность  работы котлоагрегата [11]:

где: Y₁(iT_S)- текущее значение расхода перегретого пара;  Y₅(iT_S)- текущее значение температуры перегретого пара;  intY₆(iT_S)- энтальпия перегретого пара при текущем значении давления перегретого пара.

      Положение рабочей точки обычно дрейфует в пространстве управляющих координат. Этот дрейф связан с изменениями динамических характеристик объекта управления, которые связаны со старением оборудования и материалов. Эти изменения должны быть идентифицированы и учтены при выработке управляющих воздействий.

           Например, оптимальное управление турбогенератором производится по критерию максимума текущей эффективности работы турбогенератора, который оценивается как отношение текущего значения количества выработанной электроэнергии измеренного на реальном объекте к текущему значению электроэнергии вычисленного по математической модели турбогенератора [64]:

где  X(j)  – массив текущих значений расхода перегретого пара, W(iT_S) – текущее значение активной мощности турбогенератора, h₁₁(jT_S) – массив динамической характеристики турбогенератора. Тогда, массив динамической характеристики турбогенератора, h₁₁(j) , должен постоянно обновляться (идентифицироваться)  и, тем самым, обеспечивать процесс измерения входных и выходных координат объекта управления в один момент времени, t.    На рисунке 1.2. представлено поле экспериментальных данных по управлению котлоагрегатом и турбогенератором. Из рисунка видно, что наиболее эффективная работа тепловой электростанции достигается при  компромиссном решении между расходом газа для обеспечения максимальной эффективности работы котлоагрегата, X_K  и расходом газа для обеспечения максимальной эффективности работы турбогенератора, X_T.

Рис. 1.2  Поле экспериментальных данных эффективности работы котлоагрегата и турбогенератора.

           На рисунке 1.3 представлено поле экспериментальных данных эффективности работы тепловой электростанции. Из рисунка видно, что максимальная эффективность тепловой электростанции как суммы эффективностей работы котлоагрегата и турбогенератора совпадает с минимальной себестоимостью выработанной электроэнергии. Все кривые на рисунке 1.3. результат аппроксимации методом наименьших квадратов экспериментальных данных снятых на реальном технологическом процессе.          При этом, критерий управления котлоагрегатом – это уравнение измерения текущего значения эффективности работы котлоагрегата, которое  имеет вид: