Учебное пособие (к диплому)

оборудования (Авторы Ю.С. Тверской, С.А. Таламанов, А.В. Голубев, А.Н. Никоноров, И.Е. Харитонов, 2005г.)

1. Устройство подготовки эксплуатационного персонала энергетического оборудования, представляющее собой рассредоточенную информационно-управляющую систему тренинга, содержащее группу рабочих мест тренинга оперативного персонала и группу рабочих мест тренинга неоперативного персонала, соединенных с соответствующими входами первого сетевого коммутатора, группу ЭВМ модели технологического оборудования, соединенных с соответствующими входами второго сетевого коммутатора, группу рабочих мест разработки программно-математического обеспечения, соединенных с соответствующими входами третьего сетевого коммутатора, группу рабочих мест управления тренингом и ЭВМ-шлюз, при этом первый сетевой коммутатор посредством ЭВМ-шлюз соединен с третьим сетевым коммутатором, отличающееся тем, что дополнительно содержит контроллер, соединенный с соответствующим входом первого сетевого коммутатора и с подключенными к нему электрическими исполнительными устройствами, ЭВМ моделей контроллеров, соединенные с соответствующими входами первого сетевого коммутатора, адаптеры связи, соединенные с соответствующими входами второго сетевого коммутатора, ЭВМ связи, соединенную с соответствующим входом второго сетевого коммутатора, при этом контроллер и электрические исполнительные устройства посредством адаптеров связи и второго сетевого коммутатора соединены с ЭВМ модели технологического оборудования, ЭВМ моделей контроллеров посредством ЭВМ связи и второго сетевого коммутатора соединена с ЭВМ модели технологического оборудования, ЭВМ управления сценарием обучения, соединенную посредством четвертого сетевого коммутатора с исполнительными ЭВМ управления тренингом, исполнительные ЭВМ управления тренингом соединены с ЭВМ модели технологического оборудования посредством второго сетевого коммутатора, с контроллерами и ЭВМ моделей контроллеров посредством первого сетевого коммутатора, с ЭВМ разработки программноматематического обеспечения посредством третьего сетевого коммутатора.

140

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что число k контроллеров определяется минимально необходимым для обучения неоперативного персонала количеством типовых электрических исполнительных устройств технологического объекта управления.

141

Приложение П5

Методика обработки экспериментальных переходных характеристик (кривых разгона)

П5.1. Исходные данные

Исходные данные для оценки переходных характеристик включают в себя экспериментальные кривые разгона yi (t), i = 1,K,n объекта как реакции на ступенчатые тест-сигналы

(воздействия) по каналу управления:

x	(t) = x		i	+∆x	i	1(t) ,	i =1,K, n;	t [−T ,T] ,	(П5.1)
i				0				1
где xi		0		- уровень управляющего воздействия,					определяющий
режим материального							(теплового)	равновесия	объекта; ∆xi -

величина ступенчатого воздействия; [-T1 , 0] – интервал наблюдения кривой разгона до момента нанесения ступенчатого воздействия; Т – время затухания переходной характеристики (кривой разгона).

При цифровой регистрации сигналов (например, в архивной станции ПТК АСУТП) с шагом дискретности по времени ∆t в качестве исходных данных имеются массивы:

∆x1,..., ∆xn - величины ступенчатых воздействий;

yij = yi (j∆t); i =1,..., n ; j = −N1 ,...,0,..., N ; N1 =T1 / ∆t ; N =T / ∆t

- значения ординат кривых разгона.

П5.2. Вычисление оценки переходной характеристики.

Рекомендуется вычисление оценки переходной характеристики с применением методики совмещения кривых разгона по «нулевым линиям».

При этом выполняется:

1) определение среднего значения выходной координаты до момента нанесения ступенчатого воздействия («нулевой линии») по каждой кривой разгона

yi =	1		∫0	yi (t)dt ;					(П5.2)
	T
	1		−T
			1
2) «приведение» кривых разгона к единичному входному
воздействию		yi (t)− yi				∆yi (t)
ˆ					=			;	(П5.3)
hi (t)=			∆xi			∆xi

137

3) вычисление оценки переходной характеристики путем усреднения «приведенных» кривых разгона

ˆ

(t )= [

n

ˆ

(t )]

1(t) ,

(П5.4)

h

∑ g i hi

i =1

∆x

2

где

gi =

i

-

весовые коэффициенты

усреднения,

n

∑∆xk2

k=1

обеспечивающие

минимум

дисперсии получаемой оценки

ˆ

(эффективность оценки h(t)).

При численной реализации методики (П5.2)-(П5.4) получаем:

1

0

yi

=

∑yij

;

(П5.5)

N1 +1 j=−N1

ˆ

yij − yi

hij

=

;

(П5.6)

∆xi

ˆ

n

ˆ

2

ˆ

(П5.7)

∆xi

h j = ∑gi hij ;

gi =

,

i =1,..., n; j =1,..., N; h0

= 0.

n

i=1

∑∆xk2

k =1

П5.3. Вычисление доверительных интервалов на оценку переходной характеристики.

Построение доверительных интервалов на оценку переходной характеристики предполагает предварительное определение дисперсии этой оценки в следующей последовательности:

1) вычисление реализаций отклонений исходных кривых разгона (оценки реализаций случайных процессов):

ˆ	(П5.8)
λi (t) = yi (t) − yi − ∆xi h(t), t [0, T ] ;

138

2) определение дисперсии оценки переходной характеристики:

ˆ ˆ

ˆ

n

gi2

D[h(t )]= Dλ (t)∑

∆x

2

,

(П5.9)

=

i

i 1

ˆ

1

n

2

∑λi (t) .

(П5.10)

Dλ (t) =

n −1 i =1

В частном

случае,

при

∆xi

=

∆x0

, i = 1,...,n,

выражение

(П5.9) преобразуется к виду

D[hˆ(t)] = n 1∆x02 Dλ (t) .

После вычисления дисперсии Dλ [hˆ(t)]

доверительных интервалов на оценку hˆ(t)

(П5.11)

построение проводится в

следующей последовательности:

1) по заданной доверительной вероятности Рдов по таблице распределения Стьюдента определяется коэффициент

tmax(ν, Рдов), где ν = n-1 – число степеней свободы; 2) вычисляются отклонения

ˆ	ˆ	(П5.12)
∆h(t) = tmax (ν , Pдов )	D[h(t)];

3) определяются верхняя и нижняя границы доверительного интервала:

h	+	ˆ	ˆ	(П5.13)
		(t) = h(t) + ∆h(t);
h	−	ˆ	ˆ	(П5.14)
		(t) = h(t) − ∆h(t).

На основании построенного доверительного интервала можно утверждать, что с вероятностью Рдов неизвестные «истинные» значения h(t) переходной характеристики находятся в диапазоне

	h−(t) ≤h(t) ≤h+(t).					(П5.15)
	Для численной реализации (П5.8)÷(П5.10),					(П512)÷(П5.14)
	получаем:					(П5.16)
	λij	= yij − yi − ∆xih j ;
			1	n	λ2 ;
	Dλj	=		∑		(П5.17)
			n −1i=1		ij

139

		n	g2
	Dhj = Dλj ∑		i		;	(П5.18)
			∆x	2
		i=1
				i
	∆h j = tmax (ν,Pдов ) Dhj ;					(П5.19)
	+	ˆ				(П5.20)
	h j	= h j + ∆h j ;
	−	ˆ				(П5.21)
	h j	= h j − ∆h ;

Пример оценки переходной характеристики с указанием доверительных интервалов приведен на рис. П5.1.

140

	тыс.м3	ч			∆V I
	т ч
					∆B1

		V	=1,94	тыс.м3	ч
		K BI		т ч
2	1

1

h+ (t)

∆ ˆ ( )

2 h t

ˆ ( ) h t

h−(t)

t

-60

6 0

120

180

[c]

T =57 c

τ0 =3 c

Рис. П5.1. Оценка переходной характеристики (по расходу первичного воздуха через мельницу ММТ-2600/2550-590К котлоагрегата П-57-3)

Приложение П6

Методика расчета экономической эффективности введения второго контура АСР регулирования температуры перегретого пара прямоточного котла

1. Алгоритм расчета экономического эффекта

1.1. Экономия топлива

∆Втэ = ∆Вт1 - ∆Вт2, %,

где:

∆Вт1 - перерасход топлива до модернизации АСР; ∆Вт2 - перерасход топлива после модернизации АСР.

Следующим шагом является расчет времени простоя котла в ремонте:

Трем = Тплан*k*24, час,

где:

Трем – время ремонта в часах;

Тплан – плановое время на ремонт в днях (Тплан=60);

k – коэффициент ремонта (для газового топлива k=0,8).

Время работы котла в году определяется:

Траб = Тгод - Трем, час,

где:

Траб - время работы котла за год в часах; Тгод - число рабочих часов в году (Тгод=8760).

Годовая экономия топлива:

∆Втгод = Bт*Траб*∆Втэ, т.у.т.,

где: Bт – расход топлива, т.у.т./ч.

1.2. Экономия по топливной составляющей

∆Sтоп = ∆Втгод * Цт, руб/год,

где Цт – цена топлива, руб/т.у.т.

1.3. Инвестиции в модернизацию

Кмод = Кпр + Ктранс + Кмонт, руб.,

где:

Кпр – затраты на приобретение оборудования, руб.; Ктранс – затраты на транспортировку оборудования, руб.; Кмонт – затраты на монтаж оборудования, руб.

142

1.4. Годовой экономический эффект:

Sгод = ∆Sтоп – Sам, руб,

где: Sам = Н100ам Кмод .

2. Определение срока окупаемости капитальных вложений

2.1. Денежные поступления от модернизации:

			τ	пр
ДП = Э 1	−					+ S	АМ
		100

2.2 Простой срок окупаемости:

Tокуп = К / ДП, лет,

где:

К – капитальные затраты, руб.; ДП – поступившие денежные средства с учетом

поступлений от амортизационных отчислений, руб/год.

Если Токуп < Тн = 2 ÷ 3 года, то проект является выгодным.

2.3.Дисконтированные денежные поступления:

∑ДПt

	ДП =	t	,
		(1+ d )t

где:

Т – время проведения модернизации котлоагрегата; d – норма дисконта;

t – расчетный год;

ДПt – поступления денежных средств за расчетный год.

2.4 Дисконтированный срок окупаемости:

	К
Токуп =		.
	∑ДПt /(1+ d )t
	t

Проект является прибыльным, если Tокуп ≤ Tн. Норма дисконта:

1) d=0,1 (10%)

143

				τ					i
	2) d = 1	+				1	+				−1,
			100					100

где:

τ – ставка центробанка;

i– инфляция.

3.Оценка экономической эффективности модернизации.

Расчет NPV, PI, IRR

3.1.Чистый дисконтированный доход (NPV)

			∑ДПt			∑Kt
	NPV =		t		−	t			, руб.
			(1+ d )t			(1+ d )t
	Проект является прибыльным, если NPV > 0.
	3.2. Индекс прибыльности (PI)
						t
		∑ДПt /(1+ d )
	PI =			t			>1,
	где Кинв – инвестиции.			Kинв
				∑ДПt		/(1+ d )t
	PI =			t						,
				∑Kинвt		(1+ d )t

t

где Кинв t –инвестиция в году t.

PI позволяет оценить относительную меру возрастания

экономического		потенциала фирмы, т.е. размер дохода на
1 рубль инвестиций.
3.3. Ставка внутренней рентабельности (IRR)
T		Дгод	IRR = d при NPV = 0
NPV = ∑			−Kинв = 0
t=1(1+ R)t

144