Россия
В работе рассматривается актуальная задача повышения эффективности и экологичности ко-тельного оборудования теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) за счет применения современных методов математического моделирования и автоматизации. Проведен анализ недостатков традиционных систем управления. Предложена структура комплексной математической модели котлоагрегата, учитывающая ключевые теплофизические процессы, и рассмотрен подход к синтезу на ее основе усовершенствованной системы автоматического управления
ТЭЦ, котельное оборудование, математическое моделирование, автоматизация, АСУ ТП, эффективность, оптимизация, выбросы
В современных условиях развития энергетики повышение операционной эффективности и снижение негативного воздействия на окружающую среду являются ключевыми задачами для теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). Значительная часть котельного оборудования, находящегося в эксплуатации, была спроектирована десятилетия назад и функционирует на основе типовых систем автоматического регулирования, которые не всегда способны обеспечить оптимальные режимы горения топлива и производства пара, особенно в условиях переменных нагрузок. Это приводит к перерасходу топлива, повышенному износу оборудования и превышению нормативов по выбросам вредных веществ [1].
Целью данной работы является анализ возможностей повышения технико-экономических и экологических показателей работы котельного оборудования путем разработки и внедрения систем автоматизации нового поколения, основанных на математических моделях.
Основными недостатками существующих систем управления, как правило, построенных на базе ПИД-регуляторов, являются их ограниченные возможности по компенсации взаимного влияния между контурами регулирования (например, «топливо-воздух» и температура пара), а также инерционность реакции на возмущения.
Для преодоления этих недостатков предлагается использовать подход, основанный на математическом моделировании. Задачей работы является выполнение структурного и параметрического синтеза математического описания теплоэнергетических объектов типа БКЗ-210. Затем, с помощью динамической математической модели, будет представлено решение задачи оптимизации технологических параметров.
На первом этапе проводится построение нелинейной динамической модели котлоагрегата. Модель должна описывать основные процессы [2]:
- Динамику горения топлива в топочной камере.
- Процессы теплообмена в радиационных и конвективных поверхностях нагрева (пароперегреватель, экономайзер).
- Динамику генерации и изменения параметров пара (давление, температура).
Данная модель может быть реализована в виде системы дифференциальных уравнений, описывающих материальные и тепловые балансы. Для верификации и калибровки модели предполагается использование эксплуатационных данных, полученных с действующего объекта.
Оценка эффективности предложенного подхода будет проводиться путем сравнительного имитационного моделирования работы котла с традиционной и новой системами управления. [3].
1. Мунц, В.А. Котельные установки и парогенераторы : учебное пособие / В. А. Мунц, Е. Ю. Павлюк, А. С. Прошин ; Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Уральский федеральный университет. – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2020. – 208 с. – ISBN 978-5-7996-3147-5. – Текст : непосредственный.
2. Филатова, Е.В. Математическая модель барабанного котла-утилизатора как объекта управления / Е. В. Филатова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2010. — № 10 (21). — С. 26-30. — URL: https://moluch.ru/archive/21/2174/ (дата обращения: 19.01.2026).
3. Моделирование работы реальной ТЭЦ для оптимизации режимов: пар и математика. — Текст : электронный // Хабр : [сайт]. — URL: https://habr.com/ru/companies/croc/articles/481902/ (дата обращения: 19.01.2026).
