Оперативное управление потоками энергетических ресурсов в производственных сетях с учетом динамики их аккумулирования

Современные сложные технические системы, к которым относятся, например, системы пароснабжения крупных производственных предприятий, представляют собой комплекс различных подсистем, выполняющих определенные функции и связанных между собой процессами динамического взаимодействия на основе аккумулирования и передачи энергии. Указанные системы являются нелинейными, многомерными и многосвязными,в которых протекают сложные переходные процессы и возникают критические и хаотические режимы. Поэтому задача оперативного управления потоками энергетических ресурсов в такого рода динамических системах является весьма актуальной, однако, теоретически и практически крайне сложной.

Существующие теории и практика управления подобными системами используют в основном методы централизованного внешнего воздействия на различные объекты. Другим современным подходом к управлению сложными многосвязными системами является синергетическое управление, в основе которого лежит принцип самоорганизации систем. Однако, независимо от используемых методов, эффективное управление подобными системами требует получения достоверной прогнозной информации о состоянии системы, позволяющей формировать оперативные управляющие воздействия в соответствии с заданными критериями управления.

Решение данной задачи основано на создании в рамках традиционных АСУ ТП автоматизированных подсистем оперативного управления, позволяющих путем использования математических моделей, учитывающих динамику выработки, аккумулирования и потребления энергетических ресурсов в производственных сетях, осуществлять эффективное управление сложными многосвязными системами в режиме советчика диспетчерам.

Далее рассмотрим возможную реализацию указанного подхода к оперативному управлению потоками энергетических ресурсов на примере системы пароснабжения промплощадки ККЦ ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

Структурная схема и особенности функционирования системы пароснабжения промплощадки металлургического предприятия

Укрупненная структурная схема системы пароснабжения промплощадки металлургического предприятия приведена на рис. 2.1. Система пароснабжения включает в себя: источники пара – ПЭВС-2, ЦЭС, котельная № 2, котлы ОКГ кислородных конвертеров; потребителей пара – вакууматор, электростанция ST-3, цеха ЛПЦ 6–8 и др. потребители; энергокорпус (ЭК) с пароаккумуляторами, пароперегревающую установку (ППУ), систему перераспределения пара (СПП) между вакууматором и другими потребителями и протяженные паровые сети, обладающие собственной аккумулирующей способностью.

Проблемным вопросом пароснабжения промплощадки ККЦ является обеспечение максимальной подачи пара на электростанцию ST-3 с целью увеличения выработки электроэнергии при полном удовлетворении снабжения паром технологических потребителей.

Основными возмущающими факторами в рассматриваемой системе пароснабжения, влияющими на пароснабжение станции ST-3, являются вакууматор и котлы ОКГ. Так, цикличность работы вакууматора зависит от количества плавок стали и составляет около 15 включений в сутки, продолжительность включения 20 – 40 мин. При этом подача пара на вакууматор в пиковом режиме достигает 40 – 45 т/ч, что составляет до 30% от общего расхода пара на входе ППУ (около 150 т/ч). Котлы ОКГ утилизируют тепло, образующееся при плавках в ККЦ. Во время плавки поступление пара от 1-го котла ОКГ может составлять от 150 до 300 т/ч. Средняя продолжительность плавки составляет 15 мин, среднее количество – 28 плавок в сутки.

Для демпфирования пиков работы вакууматора и котлов ОКГ используются пароаккумуляторы энергокорпуса (ПА), а также аккумулирующие способности паровых сетей (ПАт). Заряд ПА осуществляется паром от котлов ОКГ и сопровождается повышением температуры, давления и массы воды, накопленной в ПА. При разряде ПА происходит снижение давления в ПА и вторичное вскипание воды, в результате чего уровень воды в ПА снижается.

Однако объем производства пара от ОКГ является резко переменным и аккумулирующей способности ПА может быть недостаточно для аккумулирования всего пара. В этом случае оператор осуществляет вынужденный сброс пара в атмосферу через свечи в ЭК.

Графики, иллюстрирующие динамику режимов работы системы пароснабжения площадки ККЦ, приведены на рис. 2.2.

Рис. 2.1. Укрупненная структурная схема системы пароснабжения промплощадки

ККЦ ОАО «ММК»

Рис. 2.2. Расходы пара в системе пароснабжения промплощадки ККЦ

Дата добавления: 2014-12-29