МОДЕЛЮВАННЯ ТЕПЛОВИХ ПРОЦЕСІВ ПАРОГЕНЕРАТОРА АЕС ДЛЯ ІНФОРМАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ОПТИМІЗАЦІЇ УПРАВЛІННЯ

Автор(и)

  • Олена Нікуліна Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0003-2938-4215
  • Валерій Северин Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-2969-6780
  • Ніна Коцюба Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-0017-7426
  • Антон Бубнов Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» https://orcid.org/0000-0002-6371-6271

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0023.2021.01.09

Анотація

Розроблені математичні моделі теплових процесів у формі Коші в просторі стану з відносними змінними парогенератора ПГВ-1000 енергоблоку атомної електричної станції з ядерним реактором ВВЕР-1000 для використання моделей в інформаційній технології оптимізації управління парогенератором. Розглянуто робочі теплові процеси в парогенераторі ПГВ-1000, які пов’язані з підведенням до нього живильної води від системи водяної підготовки і теплоносія від ядерного реактора та відведенням пари у головний паровий колектор. Представлена розрахункова схема парогенератора, яка відображає робочі процеси в ньому під дзеркалом випаровування і над ним. На основі диференціальних рівнянь теплового балансу теплоносія в парогенераторі та в металевих теплообмінних трубках виконане моделювання теплопередачі від теплоносія до живильної води в парогенераторі. Розроблена модель теплопередачі у вигляді лінійної системи диференціальних рівнянь у відносних змінних стану. Розглянуті процеси пароутворення при нагріванні живильної води поверхнею теплопередачі. Складені диференціальні рівняння матеріального і теплового балансів динамічних процесів пароутворення в парогенераторі, які не є рівняннями у формі Коші. Виконані перетворення диференціальних рівнянь матеріального і теплового балансів в парогенераторі до форми Коші. Отримана нелінійна система диференціальних рівнянь балансу пароутворення у відносних змінних стану. Обчислені значення постійних параметрів моделей для парогенератора ПГВ-1000. Математична модель теплових процесів в парогенераторі ПГВ-1000, яка представлена у вигляді системи диференціальних рівнянь і включає процеси теплопередачі та пароутворення, за допомогою інформаційної технології оптимізації дозволить виконати ідентифікацію та оптимізацію системи управління парогенератором.

Ключові слова: атомна електрична станція, парогенератор, теплові процеси, математична модель, диференціальні рівняння, оптимізація, управління, інформаційна технологія.

Біографії авторів

Олена Нікуліна, Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

д-р техн. наук, доцент, професор кафедри програмної інженерії та інформаційних технологій управління Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2938-4215; e-mail: elniknik02@gmail.com

Валерій Северин, Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

д-р техн. наук, професор, професор кафедри системного аналізу та інформаційно-аналітичних технологій Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2969-6780; e-mail: severinvp@gmail.com

Ніна Коцюба, Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

асистент кафедри програмної інженерії та інформаційних технологій управління Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», Харків, Україна.; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0017-7426; e-mail: kotsuba.nv@gmail.com

Антон Бубнов, Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

студент кафедри комп’ютерної математики та аналізу даних Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут», Харків, Україна; ORCID: https://orcid.org/0000- 0002-6371-6271; e-mail: Anton.Bubnov@cs.khpi.edu.ua

Посилання

Ivanov V. A. Regulirovaniye energoblokov [Regulation of power units]. Leningrad, Mashinostroyeniye Publ., 1982. 311 p.

Ivanov V. A. Ekspluatatsiya AES: uchebnik dlya vuzov [Operation of NPP: a textbook for universities]. St. Petersburg, Energoatomizdat Publ., 1994. 384 p.

Demchenko V. A. Avtomatizatsiya i modelirovaniye texnologicheskikh processov AES i TES [Automation and modeling of technological processes of NPP and TPP]. Odessa, Astroprint Publ., 2001. 305 p.

Denisov V. P, Dragunov Yu. G. Reaktornyye ustanovki VVER dlya atomnykh elektrostantsiy [Reactor installations of WWER for nuclear power plants]. Moscow, IzdAT Publ., 2002. 480 p.

Andrushechko S. A., Vasil'yev B. Yu., Generalov V. N. et al. AES s reaktorami tipa VVER-1000 [NPPs with WWER-1000 reactors]. Moscow, Logos Publ., 2010. 604 p.

Demchenko V. A., Todorcev Yu. K., Lozhechnikov V. F. Matematicheskaya model' uchastka pitaniya parogeneratora PGV1000 [Mathematical model of power supply section of steam generator PGV-1000]. Vestnik Kharkovskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta:sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravleniye i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the Kharkov State Polytechnic University. Thematic issue: System analysis, control and information technology]. Khаrkоv, KhGPU Publ., 1999, issue 73, pp. 133–138.

Efimov A. V., Goncharenko L. V., Potanina T. V. et al. Sovershenstvovanie i optimizatsiya modeley, processov, konstruktsiy i rezhimov raboty energeticheskogo oborudovaniya AES, TES i otopitel'nykh kotel'nykh [Perfection and optimization of models, processes, designs and operating modes of power equipment of NPP, TPP and heating boilers]. Kharkiv, Pіdruchnyk NTU "KhPІ" Publ., 2013. 376 p.

Efimov A. V., Pelipenko N. N. Konstruktsii, materialy, protsessy i raschety reaktorov i parogeneratorov AES [Constructions, materials, processes and calculations of reactors and steam generators of NPP]. Kharkiv, Pіdruchnyk NTU "KhPІ" Publ., 2010. 307 p.

Efimov A. V., Kavertsev V. L., Potanina T. V., Garkusha T. A. Esipenko T. A. Matematicheskaya model' gorisontal'nogo parogeneratora tipa PGV-1000 energobloka AES s VVER [Mathematical model of a horizontal steam generator of the PGV1000 type of the power unit of NPP with WWER]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Energetychni ta teplotekhnichni protsesy y ustatkuvannya [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: Power and heat engineering processes and equipment]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2014, no. 13 (1056), pp. 92–111.

Severin V. P., Nikulina Е. N., Trubchanova N. V. Identifikatsiya parametrov sistemy upravleniya proizvoditel'nost'yu parogeneratora energobloka АES [Identification of parameters of the control system of productivity of steam generator of the nuclear power]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Avtomatyka ta pryladobuduvannya [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: Automation and instrumentation]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2016, no. 15 (1187), pp. 38–44.

Nikulina E. N., Severyn V. P., Kotsiuba N. V. Optimization of direct quality indexes of automatic control systems of steam generator productivity Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2018, no. 21 (1297), pp. 8–13.

Nikulina E. N., Severyn V. P., Kotsiuba N. V. Rozrobka informatsiynoi tekhnologii optymizatsii upravlinnya skladnymy dynamichnymy systemamy [Development of information technology for optimizing the control of complex dynamic systems]. Vestnik Nats. tekhn. un-ta "KhPI": sb. nauch. tr. Temat. vyp.: Sistemnyy analiz, upravlenie i informatsionnye tekhnologii [Bulletin of the National Technical University "KhPI": a collection of scientific papers. Thematic issue: System analysis, management and information technology]. Kharkov, NTU "KhPI" Publ., 2020, no. 2 (4), pp. 63–69.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-07-12

Номер

Розділ

МАТЕМАТИЧНЕ І КОМП’ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ