Система диагностики и управления состоянием энергетического котельного агрегата на основе цифрового двойника

Аннотация

Цель работы – разработка методического подхода, математического, алгоритмического и программного обеспечения для создания цифрового двойника энергетического парового котла и формирование на его основе системы контроля, диагностики и управления состоянием энергетического объекта в режиме on-line. Технология цифровых двойников предполагает междисциплинарное моделирование и интеграцию результатов численного моделирования структурных элементов и физических процессов в системе на основе обмена данными между компонентами системы.

В основу подхода положена разработка всережимной динамической математической модели котельного агрегата, включая поверхности нагрева пароводяного тракта, вспомогательное оборудование системы подготовки топлива и газовоздушного тракта котла. Особенность математической модели котельного агрегата заключается в использовании метода линеаризации, когда технологические процессы рассматриваются квазистационарно в малых отклонениях от исходного стационарного режима, а их инерционность описывается апериодическими динамическими звеньями первого порядка.

Технико-экономическая эффективность изложенного подхода продемонстрирована на примере оперативной оценки и диагностики процессов шлакования и загрязнения поверхностей нагрева энергетического парового котла ТПЕ-216 в зависимости от его различных режимных параметров, а также при сжигании непроектных углей.

Предложенный подход является универсальным инструментом для создания на его основе цифровых двойников и прототипов различного основного и вспомогательного теплоэнергетического оборудования тепловых электростанций под решение задач эксплуатационного, проектного и ремонтно-наладочного характера.