Вибір методу параметричної адаптації ПІ-регулятора для систем керування котлоагрегатів теплоелектростанцій надкритичних параметрів

Автор(и)

  • Павло Валерійович Новіков Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0002-2790-5809
  • Олег Йосипович Штіфзон Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0003-0011-4617
  • Олександр Сергійович Бунке National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Україна https://orcid.org/0000-0002-7945-7040
  • Сергій Георгійович Батюк Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Україна https://orcid.org/0000-0003-1911-3323

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254116

Ключові слова:

ПІ-регулятор, адаптація параметрів, табличне керування, запас стійкості, нечітка логіка

Анотація

В умовах зростання частки відновлювальних джерел енергії посилюється роль теплових електростанцій (ТЕС) як засобів балансування добового графіка електронавантаження. Впродовж доби навантаження на працюючих блоках змінюється в широких межах. Котлоагрегатам даних енергоблоків властиві зміни їх динамічних характеристик при зміні навантаження. Системи керування повинні незалежно від режиму роботи забезпечувати вимоги до якості функціонування. Проведено аналіз останніх досліджень і розробок в області синтезу адаптивних і робастних систем керування інерційними контурами прямоточних котлоагрегатів. Представлена модель ділянки водопарового траку, яка враховує зміни динамічних характеристик ділянки при зміні навантаження енергоблоку. Розроблена модель системи регулювання температурним режимом котлоагрегату з табличним методом підлаштування параметрів ПІ-регулятора. Запропоновано альтернативні методи адаптація параметрів. Отримані вирази кусково-лінійної апроксимації зміни параметрів залежно від навантаження. Також запропонований блок адаптація на основі нечіткої логіки. Побудовані статичні характеристики блоків адаптації параметрів ПІ-регулятора в залежності від навантаження енергоблоку. На основі комп’ютерного моделювання проведений порівняльний аналіз показників якості функціонування розроблених систем керування. Запропоновано метод оцінки стійкості систем з адаптацією параметрів регулювання. На основі статичних характеристик пар налаштувань ПІ-регулятора і параметрів об’єкта керування для кожного значення навантаження з заданою дискретністю розраховані запаси стійкості за підсиленням і за фазою. Отримані результати свідчать про переваги системи регулювання з адаптацією параметрів регулятора на основі кусково-лінійних залежностей

Біографії авторів

Павло Валерійович Новіков, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації теплоенергетичних процесів

Олег Йосипович Штіфзон, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Старший викладач

Кафедра автоматизації теплоенергетичних процесів

Олександр Сергійович Бунке, National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації теплоенергетичних процесів

Сергій Георгійович Батюк, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського"

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації теплоенергетичних процесів

Посилання

  1. Eser, P., Chokani, N., Abhari, R. S. (2017). Operational and financial performance of fossil fuel power plants within a high renewable energy mix. Journal of the Global Power and Propulsion Society, 1, 2BIOTO. doi: https://doi.org/10.22261/2bioto
  2. Zvit z otsinky vidpovidnosti (dostatnosti) heneruiuchykh potuzhnostei dlia pokryttia prohnozovanoho popytu na elektrychnu enerhiyu ta zabezpechennia neobkhidnoho rezervu u 2021 rotsi. Available at: https://ua.energy/wp-content/uploads/2021/11/ERAA-UA-2021-v6.pdf
  3. Gonzalez-Salazar, M. A., Kirsten, T., Prchlik, L. (2018). Review of the operational flexibility and emissions of gas- and coal-fired power plants in a future with growing renewables. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 1497–1513. doi: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.05.278
  4. Rúa, J., Verheyleweghen, A., Jäschke, J., Nord, L. O. (2021). Optimal scheduling of flexible thermal power plants with lifetime enhancement under uncertainty. Applied Thermal Engineering, 191, 116794. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2021.116794
  5. Zielińska-Sitkiewicz, M., Chrzanowska, M., Furmańczyk, K., Paczutkowski, K. (2021). Analysis of Electricity Consumption in Poland Using Prediction Models and Neural Networks. Energies, 14 (20), 6619. doi: https://doi.org/10.3390/en14206619
  6. Sviridenko, V. P., Poputnikov, A. B. (2001). Opyt modernizatsii skhemy regulyatora teplovoy nagruzki kotla TPP-210A pri rabote na ugol'noy pyli. Energetika i elektrofikatsiya, 4, 20–23.
  7. Stepanets, A., Motoryna, D. (2014). Adaptive automatic control system with PI-controller frequency tuning. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (9 (68)), 45–48. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2014.23340
  8. Fahmy, R. A., Badr, R. I., Rahman, F. A. (2014). Adaptive PID Controller Using RLS for SISO Stable and Unstable Systems. Advances in Power Electronics, 2014, 1–5. doi: https://doi.org/10.1155/2014/507142
  9. Kovrigo, Y. M., Konovalov, M. A., Bunke, A. S. (2012). Modernizing the heat load control system of a once-through boiler unit at a thermal power station using a dynamic corrector. Thermal Engineering, 59 (10), 772–778. doi: https://doi.org/10.1134/s0040601512100072
  10. Bahan, T. (2017). Synthesis of robust controller with an internal model for objects without self-alignment. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (2 (88)), 27–33. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108531
  11. Shteynberg, Sh. E., Serezhin, L. P., Zalutskiy, I. E., Varlamov, I. G. (2004). Problemy sozdaniya i ekspluatatsii effektivnykh sistem regulirovaniya. Promyshlennye ASU i kontrollery, 7, 1–7.
  12. Qin, Y., Sun, L., Hua, Q., Liu, P. (2018). A Fuzzy Adaptive PID Controller Design for Fuel Cell Power Plant. Sustainability, 10 (7), 2438. doi: https://doi.org/10.3390/su10072438
  13. Shtifzon, O., Novikov, P., Bahan, T. (2018). Development of adaptive fuzzy-logic device for control under conditions of parametric non-stationarity. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (2 (91)), 30–37. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.121749
  14. Kermani, A., Kargar, S. M. (2021). Fuzzy modelling of combustion efficiency and control of excess air flow case study: 320-MW steam unit/Isfahan Power Plant/Iran. Clean Energy, 5 (2), 229–242. doi: https://doi.org/10.1093/ce/zkab005
  15. Novikov, P. V., Shtifzon, O. Y. (2020). Stability analysis of control system based on two-channel fuzzy controller. Automation of Technological and Business Processes, 12 (1), 25–32. doi: https://doi.org/10.15673/atbp.v12i1.1700
  16. Stepanets, O., Mariiash, Y. (2018). Analysis of influence of technical features of a pid­controller implementation on the dynamics of automated control system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (2 (93)), 60–69. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132229
  17. Sarda, P., Hedrick, E., Reynolds, K., Bhattacharyya, D., Zitney, S. E., Omell, B. (2018). Development of a Dynamic Model and Control System for Load-Following Studies of Supercritical Pulverized Coal Power Plants. Processes, 6 (11), 226. doi: https://doi.org/10.3390/pr6110226
  18. Novikov, P. V., Bunke, A. S. (2020). Modeling of control system of temperature mode of direct-flow steam boiler based on two-channel fuzzy controller. Scientific Notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences, 31 (2 (70)), 132–139. doi: https://doi.org/10.32838/2663-5941/2020.2-1/21
  19. Novikov P. V. (2019). Avtomatyzatsiya protsesiv keruvannia inertsiynymy kanalamy enerhobloku teplovoi elektrostantsiyi z vykorystanniam dvokanalnoho nechitkoho kontrolera. Kyiv, 191. Available at: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/29399/1/Novikov_diss.pdf
  20. Voloşencu, C. (2021). Stability Analysis of Systems with Fuzzy PI Controllers Applied to Electric Drives. Mathematics, 9 (11), 1246. doi: https://doi.org/10.3390/math9111246
  21. Chao, C.-T., Chen, D.-H., Chiou, J.-S. (2021). Stability Analysis and Robust Stabilization of Uncertain Fuzzy Time-Delay Systems. Mathematics, 9 (19), 2441. doi: https://doi.org/10.3390/math9192441

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-04-30

Як цитувати

Новіков, П. В., Штіфзон, О. Й., Бунке, О. С., & Батюк, С. Г. (2022). Вибір методу параметричної адаптації ПІ-регулятора для систем керування котлоагрегатів теплоелектростанцій надкритичних параметрів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(2 (116), 61–68. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.254116

Номер

Том 2 № 2 (116) (2022): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Pavlo Novikov, Oleg Shtifzon, Olexander Bunke, Sergii Batiuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.