Даньшина Т.Э. Анализ характеристик тепловой электростанции как объекта управления

Тезисы

Энергетическая отрасль является сегодня одной из главнейших отраслей экономики Украины. Наибольшее распространение при производстве энергии получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). Рост стоимости энергоносителей обусловил актуальность задачи управления эффективностью их использования, что возможно за счет совершенствования систем автоматизации, используемых на ТЭС. В работе проводится системный анализ характеристик ТЭС с целью определения направлений совершенствования используемых систем управления. В рамках данной задачи выполняется исследование структуры ТЭС и особенностей производства электрической энергии. Структура ТЭС имеет иерархический вид и включает производственные, ремонтные цеха и вспомогательные отделы. Работа станции обеспечивается работой основных производственных цехов (ТТЦ, КТЦ, ЭЦ, ХЦ, РСЦ, АТЦ, ЦТАИ, РКЦ, РТЦ, РЦ, АТЦ). В производственных лабораториях проверяется качество сырья, финансовый учёт ведётся с помощью экономического отдела и отделов налогообложения. Как на любом предприятии, есть отделы охраны труда, экологии и промышленной безопасности. Научными разработками, а также их внедрением в производственный процесс занимаются отделы автоматизированных систем и др.
Структура любой ТЭС состоит из отдельных энергетических блоков, в которые входят котёл и турбина. Каждый блок выпускает 300 мВт электроэнергии. Схема работы одного блока ТЭС представлена на рис. 1.

Рисунок 1 - Структурная схема работы ТЭС

1 – железнодорожные вагоны; 2 – разгрузочные устройства; 3 – склад; 4 – ленточные транспортёры; 5 – дробильная установка; 6 – бункера сырого угля; 7 – пылеугольные мельницы; 8 – сепаратор; 9 – циклон; 10 – бункер угольной пыли; 11 – питатели; 12 – мельничный вентилятор; 13 – топочная камера котла; 14 – дутьевой вентилятор; 15 – золоуловители; 16 – дымососы; 17 – дымовая труба; 18 – подогреватели низкого давления;
19 – подогреватели высокого давления; 20 – деаэратор; 21 – питательные насосы; 22 – турбина; 23 – конденсатор турбины; 24 – конденсатный насос; 25 – циркуляционные насосы; 26 – приемный колодец; 27 – сбросной колодец; 28 – химический цех; 29 – сетевые подогреватели; 30 – трубопровода; 31 – линия отвода конденсата; 32 – электрическое распределительное устройство; 33 – багерные насосы.

Топливо в железнодорожных вагонах (1) поступает к разгрузочным устройствам (2), откуда с помощью ленточных транспортёров (4) направляется на склад (3), со склада топливо подаётся в дробильную установку (5). Из дробильной установки топливо поступает в бункера сырого
угля (6), а оттуда через питатели – в пылеугольные мельницы (7). Угольная пыль пневматически транспортируется через сепаратор (8) и циклон (9) в бункер угольной пыли (10), а оттуда питателями (11) к горелкам. Воздух из циклона засасывается мельничным вентилятором (12) и подаётся в
топочную камеру котла (13). Затем в золоуловителях (15) газы очищаются от летучей золы и через дымовую трубу (17) дымососами (16) выбрасываются в атмосферу. Шлак и зола, смываются водой и по каналам поступают к багерным насосам (33), которые перекачивают их на золоотвалы. Воздух, необходимый для горения, подаётся в воздухоподогреватели парового котла дутьевым вентилятором (14). Перегретый пар от парового котла (13) поступает к турбине (22). Конденсат из конденсатора турбины (23) подаётся конденсатными насосами (24) через регенеративные подогреватели низкого давления (18) в деаэратор (20), а оттуда питательными насосами (21) через подогреватели высокого давления (19) в экономайзер котла. Потери пара и конденсата восполняются в данной схеме химически обессоленной водой, которая подаётся в линию конденсата за конденсатором турбины. Охлаждающая вода подаётся в конденсатор из приемного колодца (26) водоснабжения циркуляционными насосами (25). Подогретая вода сбрасывается в сбросной колодец (27) того же источника на некотором расстоянии от места забора, достаточном для того, чтобы подогретая вода не подмешивалась к забираемой. Устройства для химической обработки добавочной воды находятся в химическом цехе (28). К сетевым подогревателям (29) пар поступает от отборов турбины, конденсат отводится по линии (31). Сетевая вода подводится к подогревателю и отводится от него по трубопроводам (30). Выработанная электрическая энергия отводится от электрического генератора к внешним потребителям через повышающие электрические трансформаторы. Для снабжения электроэнергией электродвигателей, осветительных устройств и приборов электростанции имеется электрическое распределительное устройство собственных нужд (32). Существующая организация управления технологическим процессом производства электроэнергии обладает рядом недостатков. В силу неравномерности потребления электроэнергии необходимо регулировать мощности ее производства. В настоящее время это осуществляется запуском или выводом из эксплуатации энергетических блоков. Поэтому повышение эффективности прогнозирования потребления электроэнергии даст возможность сократить потребляемые ресурсы. Кроме того, неэффективное управление подачей топлива в котел часто приводит к необходимости аварийного сброса пара, что вызывает потери энергоресурсов. Указанные недостатки необходимо устранить в рамках
разработки систем управления ТЭС. Реализация этих задач позволит сократить материальные и сырьевые затраты производства, а также позволит увеличить количество производимой электроэнергии.