Теплоэнергетическая установка (ТЭУ) и система теплоснабжения как объекты проектирования и оптимизации. Системный подход.

Современная теплофикационная теплоэнергетическая установка представляет комплекс разнородных узлов оборудования со сложной схемой технологических связей. В ней одновременно осуществляются разнородные физико-химические процессы, применяются различные виды энергоносителей, разнообразные материалы, типы технологических схем, конструкций оборудования.

Большая сложность внутренних взаимосвязей отдельных параметров, процессов и характеристик установки и ее связей с другими объектами топливно-энергетического хозяйства региона является характерной чертой современных ТЭУ. Поэтому для любой ТЭУ комплексный выбор ее оптимальных параметров означает, с одной стороны, по возможности полный охват всех внешних физико-технических и экономических факторов, с другой стороны – полноту учета внутренних физических, технических и экономических взаимосвязей. Непременным условием комплексной оптимизации является предварительный анализ ТЭУ как объекта технико-экономического исследований.

Всю совокупность факторов, влияющих на выбор параметров, схем и профиля оборудования ТЭУ можно разделить на внешние и внутренние. Группа внешних факторов включает общеэкономические, производственные, районные и системные условия. Общеэкономические факторы определяются планируемыми темпами расширенного производства, динамику ценообразования, уровни, масштабы и темпы развития смежных отраслей национального хозяйства. Производственные факторы учитывают физико-технические и стоимостные характеристики металлов и других материалов, балансовые ограничения в применении материалов в машиностроении, совершенство технологии и монтажа различного оборудования. Районные факторы определяются условиями топливоснабжения, водоснабжения, качеством воды, климатическими условиями. Район размещения ТЭУ обусловливает денежную оценку получаемой экономии или перерасхода топлива при выборе ее параметров. Системные факторы характеризуют основные положения развития электроэнергетической системы. Влияние системных факторов на выбор параметров ТЭУ сказывается в связи со структурой электрогенерирующих мощностей данного региона.

В соответствии с рассматриваемой задачи все внешние факторы относятся к задаваемым.

Внешние факторы оказывают влияние на все узлы и элементы установки.

Внутренние факторы включают общестанционные, технологические и конструктивные условия. Здесь под общестанционными понимаются тип оптимизируемой установки, тип и вид термодинамического цикла, ее мощность и отдельных агрегатов. Технологические факторы характеризуют основные параметры цикла, технологические и конструктивные особенности оборудования и его компоновки. В свою очередь конструктивные факторы включают формы, материалы и параметры конструкций отдельных элементов и узлов агрегатов: схемы теплообмена, конструкций поверхностей нагрева, диаметры и шаги труб в теплообменных поверхностях, распределение теплоперепадов в турбине, длины лопаток в ступенях турбины.

В наиболее полной постановке задачи оптимизации параметров и профиля ТЭУ все внутренние параметры следует относить к категории оптимизируемых.

Система теплоснабжения находится на более высоком иерархическом уровне и включает совокупность источников, тепловых сетей и тепловых узлов потребителей. В частном случае при задании постоянной тепловой нагрузки на коллекторе источника и параметров теплоносителя исследование оптимальных характеристик источника теплоты и тепловых сетей, установок потребителей может рассматриваться раздельно. Вместе с тем, учитывая их взаимное влияние, следует при оптимизации параметров и схем оценивать системную эффективность всего комплекса.

Проводится анализ различных математических методов поиска экстремума функции цели.

Лекция 3