Algorithmic providing of energy-saving electric drives of water circulation with cooling towers

Abstract

Аннотация. Представлен анализ современного состояния развития систем охлаждения технологических установок и аппаратов в различных отраслях промышленности, вклю-чая энергетику. Обоснована необходимость и возможность построения энергоэффективных и надежных водооборотных систем с вентиляторными градирнями на объектах повы-шенной опасности. Рассмотрены результаты разработки и реализации проектов автоматизации водооборотных систем с высокими требованиями к стабилизации температуры охлажденной воды на основе инвариантных систем частот-ного электропривода вентиляторов градирен. В результате анализа экспериментальных данных вентиляторных гради-рен получены регрессионные алгоритмы и структуры САР, обеспечивающие инвариантность работы водооборотной системы от случайных технологических и метеорологиче-ских возмущений. Синтезирована система комплексной ав-томатизации водооборота предприятия с функциями стаби-лизации температуры охлажденной воды, координации и мониторинга технического состояния оборудования.Ключевые слова: водооборотные системы, вентиляторные градирни, энергосберегающий электропривод, инвариантная САР, система комплексной автоматизации. ВВЕДЕНИЕВо всех энергетических отраслях сегодня используется оборудование, которое для нормальной эксплуатации тре-бует охлаждения (нагнетатели, паровые турбины, домен-ные печи, обмотки генераторов, конденсаторные и ком-прессорные системы) [1][2][3][4]. Наиболее предпочтительным способом отвода низкопотенциального тепла от промыш-ленных агрегатов (до 85%) является организация работы водооборотных систем (ВОС) с градирнями, что обуслов-лено эффективностью, экономичностью и экологичностью данной системы эвакуации тепла, а также возможностями автоматической оптимизации параметров всего ТП.Вентиляторные градирни (ВГ) [2,5,6] являются цен-тральным и важнейшим звеном технологической цепи отвода тепла, т.к. позволяют снизить температуру воды до требуемых значений путем испарения и теплообмена с атмосферным воздухом. Кроме того, изменяя скорость вращения вентилятора, можно регулировать выходные параметры водооборота, в зависимости от сезонных, ме-теорологических и технологических изменений большого числа факторов. Наконец, средства автоматизированного электропривода (АЭП) вентилятора ВГ позволяют обес-печить оптимальные режимы энергосбережения, монито-ринга состояния оборудования и работы ВОС с интегра-цией ее в АСУ ТП всего производства. В настоящее время за рубежом и в РФ достигнут высо-кий уровень совершенствования конструкционных и теп-ломеханических элементов оборудования ВГ [7][8][9]. Одна-ко вопросам оптимизации энергосберегающих систем электрооборудования ВГ и автоматизации водооборотно-го цикла уделяется недостаточное внимание. В качестве привода вентилятора градирни до сих пор используются неэкономичные нерегулируемые системы, которые реша-ют только частные вопросы, не обеспечивая реализации комплекса задач энергосбережения, оптимизации и ком-плексной автоматизации водооборотных систем [2, 10].Это связано с тем, что градирня как объект управления представляет собой сложное ...