Оптимальні режими експлуатації групи опалювальних котелень з різними техніко-економічними характеристиками

Донбаська державна академія будівництва і архітектури

 

05. 23. 03 – вентиляція, освітлення та теплогазопостачання

 

Гвоздецький Олександр Вадимович

УДК 697. 34

 

Макіївка -1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Харківському державному технічному університеті будівництва та архітектури Міністерства освіти України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Редько Олександр Федорович, Харківський державний технічний університет будівництва та архітектури, завідувач кафедри.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Строй Анатолій Федорович, Полтавський державний технічний університет ім. Юрія Кондратюка, завідувач кафедри; доктор технічних наук, професор Губар Валентин Федорович, Донбаська державна академія будівництва і архітектури, завідувач кафедри.

Провідна установа: Харківський політехнічний університет, Міністерство освіти України (м. Харків).

Захист дисертації відбудеться “29” червня 1999 р. о 13. 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 12. 085. 01 у Донбаській державній академії будівництва і архітектури за адресою: 339023, Донецька обл., м. Макіївка, вул. Державіна, 2, Зал засідань (1 учбовий корпус).

 

Атуальність роботи. На сучасний момент для задоволення потреб комунально-побутових споживачів населених пунктів України виробляється більш ніж 250 млн. ГДж теплової енергії на рік. Її виробляють біля 4 тис. опалювальних котелень, загальна теплопродуктивність яких складає 50000 МВт. Таким чином, підвищення економічної ефективності опалювальних систем (ОС) є важливим та пріоритетним завданням, а метою його розв’язання буде економія паливно-енергетичних ресурсів. До складу параметрів управління цією системою будуть входити величини теплових навантажень на окремі котли і котельні та фактори, що визначають схему транспортування теплоносія від джерела теплоти (котельної) до споживачів. Розглядаються два варінта цієї схеми.

Приймаючи це до уваги, розв’язання задачі оптимального управління складною ОС у режимі реального часу вимагає оперативної обробки великої інформації про поточний стан цієї системи та навколишнього середовища та може бути реалізовано тільки з використанням комп’ютерних технологій.

У дисертаційній роботі пропонуються підходи до розв’язання задачі вибору комфортного теплового навантаження (з урахуванням теплопостачання та гарячого водопостачання), оптимального розподілу цього навантаження поміж опалювальними котельнями та окремими котлами. Ці задачі ставляться та реалізуються як задачі нелінійного математичного програмування (НМП). Цільові функції охоплюють втрати теплоти з вихідними газами, на роботу дуттьових вентиляторів, на перекачування теплоносія через теплообмінні апарати котлів та його транспорт через магістральні мережі.

Безпосереднє управління ОС відбувається на базі конкретних рішень, отриманих з використанням комп’ютерної техніки або спеціальних технологічних карт управління, розроблених шляхом попереднього великого чисельного експерименту.

Усе доведене вище визначає актуальність роботи, яка спрямована не економію паливно-енергетичних ресурсів та поліпшення екологічної ситуації за рахунок оптимального управління ОС.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з наказом Мін. Освіти України про затвердження координаційних планів науково-дослідних робіт на 1997 – 1998 р. р., наказ № 37 від 13. 02. 1997 р. та згідно з держбюджетною темою № 0045 “Енерго- та ресурсозберігаючі технології та раціональне використання палива у будівельному виробництві” і відповідає основним напрямкам наукової роботи кафедри ТГВ ХДТУБіА.

Метою дослідження є зниження витрат паливно-енергетичних ресурсів у ОС шляхом оптимального центрального регулювання, яке охоплює:

- вибір раціонального теплового навантаження на опалювальні райони;

- оптимальний розподіл цього навантаження поміж опалювальними котельнями та окремими котлами з різними економічними характеристиками;

- вибір оптимальних розходів теплоносія у елементах ОС;

Задачі досліджень:

- формалізація та загальна математична постановка задачі оптимального управління ОС;

- декомпозиція загальної задачі оптимального управління та розробка структури локальних взаємопов’язаних оптимізаційних задач;

- розробка програмного експериментально-обчислювального комплексу (ПЕОК) для управління ОС у режимі реального часу та для складання пакету технологічних карт для аналогічного управління у відсутності комп’ютерного забезпечення;

- дослідження впливу геометричних та режимних характеристик ОС на результати рішення задачі оптимального управління нею.

Наукова новизна отриманих результатів:

- на засадах математичних методів обробки результатів

чисельного та натурного експериментів розроблено єдину математичну модель функціонування групи опалювальних котельних;

- формалізовано та поставлено як задачу НМП загальну оптимізаційну задачу раціонального управління групою опалювальних котелень;

- на засадах основних положень теорії складних систем здійснено декомпозицію загальної оптимізаційної задачі;

- отримані результати дослідів дозволили запропонувати нові підходи до управління складними ОС.

Практичне значення отриманих результатів:

- розроблено та апробовано ПЕОК для оптимального управління у режимі реального часу;

-розроблено та апробовано спрощений ПЕОК для складання технологічних карт для оптимального управління групою опалювальних котельних за відсутності комп’ютерного забезпечення.

Особистий внесок здобувача. Предметом захисту є створені особисто автором:

- математична модель ОС та ПЕОК для управління цією ОС;

- рекомендації щодо оптимального управління ОС у режимі реального часу.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на 52 та 53-й науково-технічній конференції ХДТУБіА (м. Харків, квітень 1997 та 1998 р. р.), а також 1-й Міжнародній науково-практичній конференції “Проблеми економії енергії”, державний університет “Львівська політехніка” (м. Львів, червень 1998 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи надруковано п’ять наукових