ОПТИМІЗАЦІЯ ПОКАЗНИКІВ ЯКОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ОБ’ЄКТІВ КЕРУВАННЯ В ЕНЕРГЕТИЦІ

Abstract

Метою роботи є визначення узагальненого критерію оптимальності показників якості технологічних процесів в енергетиці для використання його в автоматизованих системах керування та підвищення рівня енергоефективності. Завдання статичної та динамічної оптимізації є складними (багатофакторними) та багатоцільовими. Їх рішення здійснюється спільно з урахуванням всього різноманіття факторів і обмежень, що впливають на досягнення оптимуму функції мети. У роботі розглянуто характерний приклад задачі оптимізації (коли функція мети максимізується), а саме завдання управління процесом горіння в топці котла за коефіцієнтом корисної дії, а коли мінімізується – за сумою теплових втрат. Показана постановка задачі динамічної оптимізації значень управляючих та вихідних впливів у функції часу, що забезпечують досягнення заданих критеріїв управління для технологічних процесів у перехідних режимах. Показано, що критерієм оптимальності може бути мінімум втрат енергії в обладнанні. Визначено основні завдання, вирішення яких дозволить підвищити показники якості роботи обладнання та обмеження, що надають суттєвий вплив на вибір методу оптимізації та формування функції мети. Як приклад складена функція енергетичних втрат у нагнітачах, що враховує параметри мережі та власні характеристики нагнітачів. Показано методику визначення функції мінімуму втрат енергії в нагнітачах та алгоритм знаходження втрат енергії за даними, отриманими шляхом апроксимації енергетичних характеристик. Критерій оптимальності як мінімум втрат енергії може бути використаний для будь-якого обладнання енергетики (котел, турбіна, парогазова установка і т.д.) і дозволить забезпечити високі показники якості роботи обладнання.

The purpose of the work is to determine a generalized criterion of optimality for quality indicators of technological processes in energy production to use it in automated control systems and enhance energy efficiency. The tasks of static and dynamic optimization are complex (multifactorial) and multi-objective. Their solution is carried out taking into account the variety of factors and constraints affecting the achievement of the optimal goal function. The work considers a typical example of optimization problem (when the objective function is maximized), namely the task of controlling the combustion process in the boiler furnace based on the coefficient of performance, and when minimized – based on the sum of heat losses. The formulation of the dynamic optimization problem of control and output influences over time is demonstrated, ensuring the achievement of specified control criteria for technological processes in transient modes. It is shown that the criterion of optimality can be the minimum energy loss in equipment. The main tasks are identified, the solution of which will improve the performance of the equipment and constraints significantly influencing the choice of optimization method and formation of the goal function. As an example, a function of energy losses in feed pumps, considering network parameters and the pumps' own characteristics, is composed. The methodology for determining the minimum energy loss function in feed pumps and the algorithm for calculating energy losses based on data obtained through approximation of energy characteristics are presented. The optimality criterion as the minimum energy loss can be used for any power equipment (boiler, turbine, combined cycle plant, etc.) and ensure high performance of the equipment.