Registration Number
0826U001228, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
28-05-2026
popup.evolution
.
Title
Improvement of methods for enhancing the quality of combined heat and power plants through the synthesis of energy-efficient control systems
Author
Yurii Kramarenko,
popup.head Gennadii Kaniuk
popup.opponent Oleksandr A. Klymchuk
popup.opponent Fedir Matiko
popup.review Andrii Mezerya
popup.review Hanna Hrinchenko
popup.rada
Karazin University
Description
Дисертаційну роботу присвячено розв’язанню актуального науково-прикладного завдання підвищення якості та ефективності роботи теплофікаційних турбін теплоелектроцентралей шляхом удосконалення вибору режимів функціонування та синтезу енергоефективних систем керування. Актуальність теми зумовлена тим, що теплофікаційні турбіни є центральною ланкою ТЕЦ, яка одночасно забезпечує виробництво електричної та теплової енергії, а тому їх режими роботи безпосередньо впливають на паливну економічність, маневровість, стабільність теплопостачання, надійність обладнання та інтегральні показники якості станції. В умовах зміни графіків електричних і теплових навантажень, старіння основного обладнання та зростання вимог до енергоефективності особливого значення набувають методи математичного моделювання, оптимізації режимів і побудови систем керування, здатних забезпечити узгоджене досягнення теплових, електричних, експлуатаційних і енергетичних цілей.
У першому розділі виконано аналіз призначення та особливостей роботи теплофікаційних турбін у складі ТЕЦ, розглянуто їх основні експлуатаційні режими, досліджено показники якості та фактори, що визначають ефективність функціонування турбоустановок. Проаналізовано вплив режимів роботи на якість та енергоефективність ТЕЦ, охарактеризовано існуючі системи керування теплофікаційними турбінами, узагальнено шляхи підвищення якості ТЕЦ за рахунок удосконалення вибору режимів та алгоритмів керування. Окрему увагу приділено нормативному забезпеченню у сфері якості, ефективності та експлуатаційної надійності теплофікаційних турбін і суміжного обладнання ТЕЦ.
У другому розділі сформульовано вихідні положення математичного моделювання теплофікаційної турбіни у складі ТЕЦ та побудовано сукупність взаємопов’язаних моделей, що описують статичні й динамічні властивості об’єкта. Розроблено статичні моделі теплофікаційної турбіни та теплофікаційних режимів, математичні моделі показників якості ТЕЦ, а також модель втрат енергії як функцію режимів роботи. Побудовано динамічну модель турбіни та суміжних об’єктів, зокрема паропроводів, регулювальних клапанів, відборів і теплоспоживача. Окремо розроблено математичну модель системи регулювання та каналів керування. Це дало змогу перейти від загального опису режимів функціонування до кількісного оцінювання впливу керуючих дій на якість, енергоефективність і втрати енергії.
У третьому розділі розв’язано задачу синтезу енергоефективної системи керування теплофікаційною турбіною ТЕЦ. Сформовано вимоги до системи керування за критеріями енергоефективності та комплексної якості, розглянуто базову структуру на основі ПІД-регуляторів і поставлено задачу оптимізації параметрів системи керування. Запропоновано підхід до структурного синтезу системи ефективного керування, побудовано лінеаризовану математичну модель теплофікаційної турбіни для задач керування, обґрунтовано вибір логіки перемикання режимів і пріоритетів між тепловим та електричним навантаженням. На цій основі синтезовано систему керування за показниками якості, орієнтовану на зниження втрат енергії, підвищення стабільності режимів і покращення узгодженості виробництва електричної та теплової енергії.
У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень і перевірки розроблених методів на базі теплофікаційної турбіни Т-100/120-130. Визначено експериментальні параметри турбіни, обґрунтовано вагові коефіцієнти для типових цілей керування, побудовано лінеаризовану модель турбіни у складі ТЕЦ для типової робочої точки. Виконано експериментальні дослідження параметрів системи керування за критеріями якості, що дало змогу оцінити ефективність запропонованих методів і підтвердити доцільність їх практичного використання. За результатами роботи розроблено проєкт технічних умов.
Наукова новизна роботи полягає у розвитку підходів до математичного моделювання теплофікаційних турбін ТЕЦ з урахуванням режимів роботи, втрат енергії та комплексних показників якості, а також у розробленні принципів синтезу енергоефективної системи керування з урахуванням перемикання режимів і пріоритетів теплового та електричного навантаження. Практичне значення одержаних результатів полягає у можливості застосування розроблених моделей, алгоритмів і структур керування для підвищення енергоефективності ТЕЦ, зниження втрат енергії, покращення якості теплопостачання та електрогенерації, а також для удосконалення експлуатаційних режимів теплофікаційних турбін в умовах змінного навантаження.
Registration Date
2026-04-27
popup.nrat_date
2026-04-27 / 2026-07-02
